珊瑚骨料混凝土力学性能及耐久性能研究

随着南海岛礁的开发和建设,混凝土骨料的来源成为急需解决的问题之一。南海诸岛的地质结构大多为珊瑚岛礁,尝试采用珊瑚骨料代替普通骨料配制岛礁用混凝土,为此问题的解决提供了可能的途径。本文基于国内外已有的珊瑚骨料混凝土研究成果,综述了珊瑚骨料的基本特性、珊瑚骨料混凝土的力学和耐久性能以及矿物掺合料和纤维对珊瑚骨料混凝土的增强性能。文末简要讨论了今后珊瑚骨料混凝土的研究方向。     

钙硅比对固硫灰蒸压混凝土性能的影响

固硫灰中CaO含量一般高于粉煤灰而SiO_2含量则低于粉煤灰,因此粉煤灰加气混凝土的钙硅比不宜直接用于固硫灰加气混凝土。改变燃煤灰渣和石灰的相对含量以调节蒸压混凝土的钙硅比,并研究钙硅比对水化产物、干密度、抗压强度及干燥收缩性能的影响。结果显示,干密度随钙硅比增大而增大;存在某一钙硅比使其抗压强度最高且干缩性能最小。当设计固硫灰蒸压混凝土配合比时,为达到较高的力学性能,其钙硅比应高于粉煤灰加气混凝土。     

混杂纤维增强混凝土材料的力学性能和耐久性能研究

采用聚丙烯纤维和碳纤维掺杂的方法制备了单纤维和混杂纤维增强混凝土材料.利用电子万能试验机对单纤维和混杂纤维增强混凝土材料样品进行了抗弯强度和劈裂抗拉强度试验;采用扫描电子显微镜(SEM)对样品的拉伸断口形貌进行了观察;采用NEL扩散试验测试了样品的氯离子扩散系数.结果表明,混杂纤维增强混凝土材料HFRC-B的抗弯性能、...     

隧道衬砌纤维混凝土力学性能与耐久性能的研究进展

随着我国基础建设的需求及隧道施工技术的突飞猛进,超长、大埋深、服役环境恶劣的隧道逐渐增多,对隧道混凝土衬砌抗渗、抗裂、耐久性等性能提出了更高的要求。纤维增强混凝土由于抗拉强度高、抗裂性能好,在隧道工程领域有广阔的应用空间。结合当前国内外隧道工程中纤维混凝土的应用情况以及现有的研究成果,综合分析了金属纤维、合成纤维、天然纤维以及纤维混杂对隧道混凝土力学性能与耐久性能的影响：金属纤维对混凝土的强度和韧性增强效果最为显著;合成纤维及天然纤维对混凝土的抗渗水性能增强效果较好;纤维混杂能取长补短发挥出“1+1>2”的增强效果,可进一步提高混凝土的力学性能与耐久性能。最后结合对当前纤维混凝土发展现状的思考,提出了隧道纤维混凝土研究与应用中存在的问题及未来的发展方向。     

改性石墨烯的制备及电化学性能研究

利用改进的Hummers方法制备了氧化石墨烯,通过原位化学还原与水热法分别合成镀镍石墨烯与氮掺杂石墨烯材料。通过扫描电镜、透射电镜、红外光谱、XRD等测试方法对样品的形貌结构进行表征,用CHI760电化学工作站研究了样品的电化学性能,两种材料均显示出良好的电化学活性。镀镍石墨烯在较低电压即可对醇进行催化氧化;尿素和氨水都能对氧化石墨烯进行有效地还原并对其完成氮掺杂,以尿素为氮源的掺杂石墨烯显示出较高的CCV比电容和良好的稳定性,而以氨水为氮源的氮掺杂石墨烯具有优良的CGCD电容性能。     

废橡胶纤维增强混凝土的制备及力学性能研究

以废橡胶纤维和硅灰的含量为变量,制备了废橡胶纤维增强混凝土。探究了单一水灰(w/c)比为0.45,不同比例废橡胶纤维(0～25%(质量分数))替换细骨料,硅灰(0,5%(质量分数))替换水泥的情况下,废橡胶纤维增强混凝土的可加工性、抗压强度、密度和弹性模量等力学性能,通过SEM和EDS分析,研究了废橡胶纤维混凝土的显微形貌及元素分布情况。结果表明,混凝土的可加工性不受废橡胶纤维添加量的明显影响;随着废橡胶纤维替换细骨料比例的提高,两种废橡胶纤维混凝土(无硅灰和硅灰5%(质量分数))的抗压强度、密度和弹性模量均逐步降低;而相比无硅灰加入的混凝土试样,加入5%(质量分数)硅灰试样的抗压强度、密度和弹性模量都有不同程度的提高,说明5%(质量分数)硅灰的掺入,加强了废橡胶与水泥基体之间的粘结,提高了混凝土的刚度,使材料更加不易发生变形,耐久性能更好。SEM和EDS分析表明,废橡胶纤维和混凝土结合并不牢固,两种材料相互之间润湿性较差,界面结合力学性能较低;废橡胶纤维含有微量的硫和锌,从而加剧了废橡胶纤维与混凝土粘结剂之间润湿性较差的问题。     

矿粉改性高性能混凝土的力学性能和耐久性能研究

以S115矿粉为掺和料,制备了矿粉改性高性能混凝土,通过XRD、SEM、复合盐溶液干湿循环测试等手段,分析了矿粉取代率对混凝土的晶格结构、微观形貌、力学性能和耐久性能的影响。结果表明,适量矿粉的掺入能够加速水泥的水化反应速率,增加网格结构的致密度,从而改善混凝土的微观形貌,提高混凝土的强度。矿粉取代率的增大会降低水泥石前期的强度,显著提高水泥石后期的强度。当矿粉取代率为50%时,养护28 d的混凝土的抗压强度和抗折强度均达到了最大值,分别为52.5和7.4 MPa。矿粉取代水泥后,混凝土在复合盐溶液的侵蚀下相对动弹性模量和质量损失率的下降趋势变得平缓,在30次干湿循环后,矿粉取代率50%的混凝土的相对动弹性模量最高为88%,质量损失率最小为1.6%,抗盐溶液侵蚀性能最佳。混凝土的腐蚀产物主要是针状结构的钙矾石和块状的石膏,这些产物存在于混凝土的孔隙和裂纹中,多次干湿循环后体积膨胀产生了内部应力,生成了深裂纹,最终撑裂混凝土,使混凝土失效。综合可知,矿粉的最佳取代率为50%。     

超高性能混凝土的制备与性能

超高性能混凝土(UHPC)是一种强度极高、耐久性极佳的新型水泥基复合材料,钢纤维的掺入能有效提高其韧性,使其在建筑工程领域有很好的应用前景。对国际、国内主要研究成果进行归纳,介绍UHPC的制备原理,对UHPC的组成材料、配合比及制备工艺进行分析和说明,阐述其基本力学性能、耐久性及应用方式。     

超高性能混凝土外挂墙板及其性能研究综述

UHPC外挂墙板是一种新型装饰构件,近年来在一些建筑工程中得到了应用。UHPC是一种新型水泥基材料,其抗压强度超过120 MPa,具有前所未有的耐久性能。由于其特殊的性能,UHPC为减轻结构重量和新的结构设计提供了可能,以实现更好的美学性能、工程性能和经济效益。本文从现代幕墙材料出发,回顾幕墙材料的发展应用历史,阐述UHPC的定义以及配合比设计理论,并分析UHPC外挂墙板的力学性能、耐久性能、防火保温性能、热工性能、耐污渍性能、收缩变形特征以及界面粘结性能,最后阐述了UHPC外挂墙板的生产工艺流程以及参数控制,为UHPC外挂墙板的推广应用提供参考。     

甘肃花岗岩机制砂级配对混凝土性能的影响研究

该文以甘肃地区花岗岩机制砂为例,通过坍落度、扩展度、抗压强度及冻融循环试验,研究了机制砂级配对混凝土工作性能、力学性能及耐久性能的影响。结果表明：当机制砂中粒径大于2.36mm的颗粒占比较大时,混凝土工作性能较差,而力学性能与耐久性能较好;当机制砂中粒径小于0.15mm的颗粒占比较大时,混凝土工作性能较好,而力学性能与耐久性能较差。但是当机制砂中粒径大于2.36mm的颗粒占比较大时,混凝土工作性能仍能满足实际工程需要。因此,甘肃地区花岗岩机制砂的生产可适当增大粒径大于2.36mm颗粒的占比。     

综论超高性能混凝土:设计制备·微观结构·力学与耐久性·工程应用

超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)是新一代建筑材料,具有超高的力学性能和优异的耐久性能,在高层结构、大跨桥梁、海上平台、核反应堆安全壳以及军事防护工程等领域中具有广阔的应用前景。经过20多年的发展,UHPC在设计、制备、性能和工程应用等方面的研究都有了长足进步。为了进一步推动UHPC在土木工程领域的应用,让广大科技人员和工程人员对UHPC有深入系统的认识,本文从UHPC的发展历程、定义、配合比设计理论和制备技术、微观结构形成机理、静态力学性能、动态力学性能、耐久性能和工程应用以及规范标准等几个方面,对UHPC的最新研究动态进行了系统的阐述,有助于促进我国混凝土材料与混凝土结构工程的创新发展。     

珊瑚骨料混凝土改性技术研究进展

随着海洋资源的开发和建设,利用珊瑚骨料制备混凝土已在岛礁工程中得到广泛应用.最近的几年内,有关珊瑚骨料混凝土的基本特性、力学性能和耐久性的研究已取得一定的成果,同时制备工艺也在不断优化.但由于珊瑚骨料特殊的生物成因,其通常疏松多孔、表面粗糙、形状不规则、附着多种盐离子,这些特性会影响混凝土的工作性能.因此,研究者们主要针对优化珊瑚骨料混凝土性能进行不断的尝试,发现了多种珊瑚骨料混凝土改性技术.珊瑚混凝土虽然很早就投入生产使用,但是珊瑚集料在混凝土制备过程中表现出一些缺陷:如颗粒强度不如石英砂,导致制备的混凝土强度等级低,不能满足更高的工程要求;渗透性高、孔隙多的特性导致珊瑚混凝土抗渗能力低于普通混凝土,内部钢筋受腐蚀速度快,耐久性不佳,同时也对骨料与钢筋结合能力方面造成了影响.国内外对珊瑚混凝土的改性技术研究也主要围绕这几方面展开.目前已经有多种技术对珊瑚混凝土改性成功.在提升混凝土力学性能方面:掺入纤维制品、矿物成分和外加剂;使用酸溶液或有机溶液处理珊瑚骨料改善骨料特性;优化珊瑚混凝土配合比,可以有效提升珊瑚混凝土的力学强度.在改善混凝土抗渗能力和耐腐蚀性方面:采用特种筋替代碳钢钢筋;加入阻锈剂和采用传统抗Cl-腐蚀措施;使用地质聚合物水泥;对珊瑚骨料进行淡化处理,都是有效的耐腐蚀方法.文中基于国内外已有的珊瑚骨料混凝土研究成果,综述了其改性技术的研究进展,分别对提高珊瑚混凝土的强度、增强钢筋结合能力和提升耐久性方面进行介绍,最后探讨了今后珊瑚骨料混凝土的研究方向,以便为后续研究提供参考.     

铁尾矿砂再生混凝土的力学及耐久性能研究

以C30混凝土为再生粗骨料,采用铁尾矿砂取代天然河砂,制备出不同铁尾矿砂取代率(0,25%,50%,75%和100%(质量分数))的再生混凝土。研究了不同铁尾矿砂取代率对再生混凝土力学性能、微观形貌、耐久性能的影响。结果表明,随着铁尾矿砂取代率的增加,再生混凝土的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度均表现出先增高后降低的趋势,50%(质量分数)铁尾矿砂取代率的再生混凝土力学性能最佳;掺入适量的铁尾矿砂能够填充再生混凝土骨料之间的裂缝和孔隙,提高再生混凝土的结构致密性,改善混凝土的微观结构;50%(质量分数)铁尾矿砂取代率的再生混凝土在碳化处理28 d后的碳化深度最低为4.1 mm,抗碳化性能最优;冻融循环80次后,50%(质量分数)铁尾矿砂取代率的再生混凝土的相对动弹性模量最大为94.53%,质量损失率最低为-0.11%,抗冻性能最佳。综合可知,当铁尾矿砂的取代率为50%(质量分数)时,可以有效改善再生混凝土的力学性能、微观形貌和耐久性能。     

球形钛酸锂的制备工艺对其电化学性能的影响

以钛酸丁酯和LiOH·H_2O为原料,以十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂,利用水热法合成球形尖晶石结构钛酸锂,探讨制备工艺对球形钛酸锂结构的影响,并对合成球形钛酸锂的电化学性能进行表征。结果表明:n(LiOH·H_2O)∶n(钛酸丁酯)=0.9∶1,170℃水热反应36h,并在600℃热处理2h条件下合成的Li_4Ti_5O_(12)具有较好的球形度和结晶度,其在0.1C放电倍率下的首次可逆容量为201 mAh·g~(-1),循环20次后可逆容量仍达198mAh·g~(-1);当放电倍率达50C时,其首次可逆容量仍达149mAh·g~(-1),经20次循环后容量保持率高达98.9%,表现出良好的循环性能和倍率特性。     

高强混凝土制备研究

本文用普通原材料成功制备了８０ＭＰａ以上高强混凝土，研究了各种因素对混凝土的影响关系，探讨了解决坍落度损失的方法。     

自密实钢纤维轻骨料混凝土的早期性能与损伤分析

在自密实轻骨料混凝土基础之上掺入钢纤维配制出自密实钢纤维轻骨料混凝土,分析了自密实钢纤维轻骨料混凝土的抗压强度、抗拉强度等主要力学性能以及收缩、抗碳化等耐久性能,并与普通骨料自密实混凝土进行对比分析。探讨了钢纤维对于改善自密实轻骨料混凝土损伤所起的作用及其机理。结果表明:掺入钢纤维后自密实轻骨料混凝土的抗压强度增大,劈拉强度明显提高,收缩及抗碳化能力也有明显改善。与普通骨料混凝土相比,自密实钢纤维轻骨料混凝土初始裂缝的产生与发展得到有效抑制。     

PMMA光纤直径对透光水泥基复合材料性能的影响

透光水泥基复合材料是一种集承载、采光和装饰功能于一体的绿色建筑材料,可以作为建筑围护结构应用于墙面和地面空间.虽然光纤直径对透光水泥基复合材料的力学和透光性能影响显著,但目前光纤直径与透光水泥复合材料性能之间的关系仍缺乏系统研究.本工作中采用直径为0.25～1.00 mm的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)光纤,系统研究了其直径对透光水泥基复合材料力学性能、透光性能以及孔隙率的影响规律.结果表明:压力载荷方向垂直于光纤轴向时,透光水泥基复合材料的抗压强度和抗折强度在光纤直径为0.25 mm时分别达到了27.22 MPa和5.43 MPa,较水泥基体分别提高了9.76％和18.56％;压力载荷方向平行于光纤轴向时,透光水泥基复合材料的抗压强度和抗折强度在光纤直径为0.25 mm时分别达到了30.33 MPa和2.37 MPa,较水泥基体分别提高了22.30％和降低了48.25％.光纤/水泥基体界面有效阻碍了断裂时裂纹的扩展,提高了水泥基复合材料的强度,并且光纤直径越小,其对水泥的增强效果越显著.光纤掺入后水泥基复合材料变为各向异性材料,施加载荷的方向对其抗折强度影响显著,当载荷方向垂直于光纤轴向时,光纤的掺入对水泥基复合材料主要起到增韧增强的作用,提高了水泥基复合材料的抗折强度;当载荷方向平行于光纤轴向时,界面有效促进裂纹产生,抗折强度减小.透光水泥基复合材料的透光率在波长为400～800 nm时均小于理论值(1.0％),光线在PMMA光纤中传输时的固有损耗和界面散射,是影响复合材料透光率的重要原因.     

干海子大桥钢管混凝土设计制备与性能研究

根据干海子大桥冬期混凝土施工要求和现场原材料特性,采用亚硝酸钠与乙二醇形成有机、无机协同防冻,设计制备出流动性好、包裹性佳、自密实的抗冻钢管混凝土。并通过现场实验,结合SEM观测,研究了其在低温浇筑与养护、后期升温后强度的发展规律。结果表明,低温条件成型的钢管混凝土短柱与核心混凝土试件,早期强度发展较好,后期温度回升后强度能稳定增长。设计制备的钢管混凝土具有很好的低温工作性能和力学性能,抗冻性能优越,能满足依托工程冬季钢管混凝土施工质量要求。     

硅酸盐耐热混凝土的制备及其性能研究

利用硅酸盐水泥制备了抗渗等级为P8、耐热度为350℃的混凝土,测试了高温煅烧后混凝土试件尺寸、质量、强度等宏观性能,研究了煅烧制度、矿物掺合料、粗集料种类时混凝土耐热性能的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)分析了混凝土经高温处理后微观结构的变化.宏观性能测试结果表明,烘干处理有助于提高混凝土的耐热性能,矿渣混凝土比粉煤灰混凝土更适合用于耐热环境,以破碎卵石为集料的混凝土的耐热性能优于以石灰石碎石为集料的混凝土.SEM分析结果显示,高温煅烧后,矿渣混凝土的内部结构较粉煤灰混凝土更为致密.