硫酸盐环境下灌浆材料长龄期力学性能及微观结构分析

本文将抗硫酸盐水泥和中热水泥掺粉煤灰制备的水泥浆体浸泡在5%Na2SO4溶液至1110d,研究长龄期硫酸盐侵蚀下各试件的力学性能和微观结构。结果表明:限制空间中形成的细小钙矾石是引起基体开裂的主要原因,石膏的形成会引起水泥基材料剥落,抗硫酸盐水泥不能有效防止石膏型硫酸盐侵蚀;大掺量粉煤灰的二次水化反应能够消耗大量氢氧化钙,从而降低侵蚀过程中石膏相的形成且能有效改善浆体微结构;水电工程中采用中热水泥+50%粉煤灰制备的水泥基材料能够有效抑制钙矾石和石膏的形成,其抗硫酸盐侵蚀性能和经济性明显优于抗硫酸盐水泥制备的水泥基材料。     

海水侵蚀环境下混凝土材料微观结构分析

采用数显显微硬度计、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、压汞仪和固体核磁共振波谱仪分析了混凝土材料的细观实验力学性能、微观形貌、化学组成和孔隙结构。结果表明:海水侵蚀环境下,混凝土界面区附近聚集石膏、钙矾石等晶体,导致溶出性或膨胀性破坏;通过掺入矿粉,细化混凝土的孔隙、改善界面区的力学性能,但矿粉掺量超过30%后的孔隙细化效果不佳,且使孔径分布呈两极化趋势,无害孔和多害孔明显增加,少害孔和有害孔急剧减少;核磁共振波谱仪分析表明其胶凝体系中29Si所对应的共振频率降低,化学位移向负值方向移动,凝胶产物中的硅氧四面体除以Q1、Q2和Q2(1Al)形式存在,还以Q3和Q4形式存在。     

碱激发对粉煤灰混凝土强度及微观结构的影响

为探究常温条件碱激发对粉煤灰混凝土强度及其微观结构的影响,本研究利用1.2模数钠水玻璃激发不同掺量粉煤灰配制混凝土试件,通过抗压强度试验、核磁共振试验和红外光谱试验,结合分形理论研究其宏观力学性能与微观孔隙结构与物质组成的变化规律。研究发现：适量钠水玻璃有助于N-A-S-H凝胶生成,使微观结构更加致密、提高混凝土早期抗压强度。碱当量4%、粉煤灰替代率40%的微观孔隙结构最优,28 d龄期抗压强度达46.45 MPa。基于分形理论建立核磁共振和红外光谱与其分形维数的关系,将碱激发粉煤灰混凝土微观特征量化。进一步,通过灰关联熵分析发现红外光谱分形维数D_S和0～0.02μm区间的孔隙是影响抗压强度的主要因素。此外,建立了GM(1,3)混凝土抗压强度预测模型,来反映碱激发粉煤灰混凝土的微观孔结构和化学生成物对其抗压强度的影响,为提高粉煤灰在混凝土中的利用率提供理论支撑。     

硫酸盐环境下混凝土裂缝矿物自愈合性能研究

研究了30%粉煤灰混凝土在4种预加载损伤程度下,于清水和5.0%硫酸盐环境中的裂缝矿物自愈合性能,并对其自愈合产物进行了微观测试。采用相对动弹模量和抗压强度的相对变化来表征裂缝自愈合程度,探讨了5.0%硫酸盐溶液、30%粉煤灰、4种预加载程度和4个自愈合养护龄期对混凝土裂缝矿物自愈合的影响。试验结果表明,5.0%硫酸盐在设计的自愈合养护龄期内可以促进预加载损伤混凝土相对动弹模量和抗压强度的恢复;无论清水还是硫酸盐养护溶液,只有预加载程度较大时,30%粉煤灰对混凝土相对动弹模量和相对抗压强度的恢复才有显著的促进作用;5.0%硫酸盐溶液养护环境中,混凝土自愈合后的相对动弹模量和相对抗压强度的恢复能力都随着预加载程度的增大而逐渐降低,在28d自愈合养护龄期结束后,其混凝土相对动弹模量趋于稳定;微观测试分析结果表明,5.0%硫酸盐环境中的混凝土裂缝矿物自愈合产物成分主要是碳酸钙和少量钙矾石。     

深水环境下潜艇舯部结构撞击强度数值分析

潜艇结构水下碰撞是潜艇的主要事故形式，也是船舶碰撞最为危险的状态之一。文中首先提出潜艇碰撞问题，对碰撞特征进行分析，然后针对某型潜艇舯部典型结构的撞击极限强度特性进行数值计算，结果显示，由于准静压载荷的附连耦合作用，随着静水压力的增加，潜艇舯部耐压壳体结构的防撞能力将大幅下降。而耐压壳体内部平台和舱壁结构将有效提高壳体结构的横向失稳临界应力，改善潜艇结构的径向耐撞能力。     

低温硫酸盐侵蚀下水泥砂浆抗折强度预测模型低温硫酸盐侵蚀下水泥砂浆抗折强度预测模型

为了进一步揭示低温硫酸盐侵蚀条件下水泥砂浆抗折强度的发展规律,本文以不同配合比砂浆试件为研究对象,进行了20℃、10℃、5℃条件下的硫酸盐侵蚀试验,并对不同龄期的抗折强度进行了测试。试验结果表明:侵蚀过程中砂浆试件抗折强度呈现出先上升后下降的变化趋势,且明显受到温度影响,温度越低,侵蚀情况越严重,主要表现为整体强度下降,上升段可达到的最大值减小,劣化开始的时间提前。为考虑温度的影响,在Irassar模型的基础上,引入温度修正系数,提出了低温硫酸盐侵蚀过程中抗折强度的预测模型。模型的计算值与实测值吻合度更高,最大误差为9%,平均误差为2.3%,故该模型可较为准确的预测水泥砂浆在5~20℃硫酸盐腐蚀环境下抗折强度的发展规律。      

硫铝酸盐水泥混凝土流变性与微观结构分析

本文研究了工程上常用的聚羧酸、氨基磺酸盐、萘系高效减水剂(FDN)与硫铝酸盐水泥(SAC)的浆体流变性以及改善方法,即利用某无机缓凝剂有效控制硫铝酸盐水泥的凝结时间,增粘剂解决浆体流动度较大时造成的板结、泌水问题。同时用SEM和压汞法对硫铝酸盐混凝土和普通硅酸盐混凝土的微观结构进行了分析,总结了硫铝酸盐水泥混凝土的部分特点。     

硫酸盐干湿循环环境下超深井井壁混凝土抗腐蚀性能

针对矿山超深井井壁混凝土受地下水硫酸盐腐蚀危害等问题,本研究采用硫酸钡沉淀法、NEL-PDU型氯离子扩散系数测定仪、扫描电镜(SEM)仪、X射线衍射(XRD)仪等手段,对比了硫酸盐干湿循环快速腐蚀环境下,C70仿钢纤维混凝土(C70-ISFRC)与高性能超深井井壁混凝土(HUC)的参数指标.实验结果表明:硫酸盐干湿循环快速腐蚀后,通过质量变化发现C70-ISFRC的孔隙数量、孔隙尺寸都高于HUC,并且两种混凝土力学性能的变化趋势均为先上升后下降,但HUC在此腐蚀环境下的力学性能表现更优;在硫酸盐干湿循环下,C70-ISFRC基于电通量的渗透性评价为低,HUC基于电通量的渗透性评价为非常低.在240次硫酸盐干湿循环后,HUC表面以下10～15 mm和15～20 mm处几乎不存在液相硫酸根离子;与C70-ISFRC相比,HUC在硫酸盐干湿循环的环境下不易生成钙矾石且其内部不易形成硫酸钠晶体,不易发生开裂和晶体损伤等劣化,是一种有效的深地井壁混凝土材料.     

同一硫酸盐环境下地聚物混凝土与普通混凝土的耐蚀性能及机理分析

实验采用国家标准GB/T 50082-2009中推荐的混凝土抗硫酸盐侵蚀试验方法,将粉煤灰基地聚物混凝土(FGC)和普通混凝土(PCC)试样置于质量分数为5%的硫酸钠溶液中进行干湿循环侵蚀实验。以试样侵蚀后的结构形态变化、抗压强度损失、质量体积变化、动弹性模量变化为评价指标,并借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)等分析手段对FGC与PCC在同一硫酸盐侵蚀环境中的耐蚀性能、损伤机理以及两者间的相互影响进行了研究与分析。结果显示,随着侵蚀周期的增长两种混凝土的抗压强度和体积均表现出先降低后上升的趋势;二者的最大质量变化率均较小,FGC为0.3%,PCC为0.6%;二者的动弹性模量变化均较为复杂。微观观测发现影响FGC和PCC结构形态的关键物质分别是粉煤灰颗粒与膨胀性产物。化学分析表明FGC与PCC间产生相互影响的原因是材料各组分在侵蚀液中的溶解与渗透。     

大掺量自来水厂污泥粉对混凝土强度和微观结构的影响

以煅烧后的自来水厂污泥粉(CWTS)取代部分水泥制备大掺量污泥粉混凝土,研究了大掺量CWTS对于混凝土强度、孔结构和纳米力学性能的影响。结果表明：尽管大掺量CWTS不利于混凝土的28天抗压强度发展,但是20wt%和40wt%的CWTS能够增强混凝土的90天抗压强度;由于CWTS的火山灰活性和填充作用,掺有20wt%～40wt%CWTS的混凝土90天孔结构被明显细化,大于1μm的孔隙含量明显减少;同时,从纳米尺度特征中观察到掺加20wt%CWTS能够明显降低基体中孔隙相和未水化相含量,并提高C-S-H相的体积分数,特别是高密度C-S-H相;此外,掺加20wt%的CWTS能够使界面过渡区(ITZ)宽度相对降低20%,并且掺加40wt%CWTS的实验组与对照组(0wt%CWTS)具有相似的ITZ宽度。由此可见,使用大掺量(20wt%～40wt%) CWTS取代水泥制备混凝土,不仅具备较好的经济和环境效应,也有益于其90天力学性能和微结构的改善。     

低温真空环境下蚕豆种子脱水特性及微观结构变化研究

本文研究了低温真空环境下蚕豆种子的脱水特性及脱水过程中微观结构的变化规律。将蚕豆种子样品置于真空度为97 k Pa,温度分别为0、4、8℃的真空装置中脱水300 min,每隔30 min测定样品的水分比及收缩率,利用扫描电子显微镜与图像处理技术,获得不同水分比下蚕豆种子细胞图像和各细胞结构参数的分布曲线,分析真空环境对蚕豆种子脱水特性及细胞结构参数的影响。结果表明:在低温真空脱水过程中,水分比呈指数递减,Page模型拟合效果最好;收缩率逐渐增加,后趋于平缓;细胞面积、周长、直径等尺寸参数主要分布区间虽在小范围内有所波动,但整体呈减小趋势,数据分布逐渐集中;细胞形状参数的变化较小,圆度与伸长率变化范围均在10%以内,而紧密度几乎保持恒定。     

酸雨环境下混凝土结构性能研究综述

近年来,随着全球人口剧增、城市化进程以及现代工业化进程的加快,两大主要化石燃料能源——煤和石油的消耗量日益增加,同时煤和石油在燃烧过程中产生大量硫和氮的氧化物等,这些氧化物排放到大气中将生成二次污染物硫酸和硝酸,生成的二次污染物和硝酸再遇雨、雪、雾等而形成酸雨。我国是世界上第三大酸雨区,酸雨对水生生态系统、陆生生态系统、人体健康、建筑物等均有很大的危害,给世界各国造成了巨大的经济损失,成为全球性的重大环境问题。混凝土结构因具有取材方便、可模性好、价格低廉、抗压强度高及耐火性好等优点被广泛应用,已成为我国最主要的结构形式之一。但由于混凝土材料中存在大量碱性化合物,可与酸雨发生中性化反应,导致其表面硬化水泥溶解,材料表面变质,进而引起其物理力学性能的劣化。同时,钢筋表面钝化膜由于混凝土碱性下降而发生锈蚀,锈蚀物的产生使混凝土构件膨胀,并产生裂缝,最终使混凝土结构失效。酸雨对混凝土结构耐久性的劣化影响已引起众多学者的关注。目前,国内外学者对酸雨侵蚀混凝土的研究主要集中于:(1)酸雨对水泥混凝土的腐蚀机理及劣化规律的研究;(2)酸雨侵蚀介质、pH值以及矿物掺合料的种类等对混凝土材料及构件侵蚀性能的影响;(3)不同酸雨侵蚀加速试验方法的研究,但此方面研究仍较少,尤其是结构户外暴露试验研究;(4)酸雨侵蚀混凝土结构的静态、动态力学性能的研究,这一方面的研究亦相对较少,目前国内外仍缺乏系统的研究报道。因此,为了明确酸雨对混凝土结构的侵蚀行为,本文对近30年国内外有关酸雨对混凝土耐久性影响的研究报道进行了评述,重点讨论了酸雨对混凝土结构静态及动态力学性能的影响。首先详述了酸雨对混凝土材料的腐蚀机理和劣化过程,其次总结了酸雨加速腐蚀试验方法以及酸雨对混凝土结构力学性能影响的相关研究;最后讨论了当前有关酸雨侵蚀混凝土研究的一些重要问题,并对今后需进一步研究的问题提出了建议。     

稻壳灰橡胶混凝土抗冻融性能及微观结构

为研究稻壳灰橡胶混凝土(RRC)的抗冻融性能,对比分析在氯盐环境下冻融循环后,普通混凝土(Normal concrete,NC)、橡胶混凝土(Rubber concrete,RC)和RRC的质量损失、相对动弹模量损失、强度损失及微观结构特征,同时对相对动弹模量与相对抗压强度的关系进行拟合分析。结果发现：随冻融循环次数增加,稻壳灰橡胶混凝土表面坑蚀愈明显,内部孔隙增多,微裂缝发展并贯通,宏观强度显著降低,相对动弹模量与抗压强度有良好相关性,拟合结果较优。橡胶的高弹性和稻壳灰极高的火山灰效应有效缓解了冻胀力带来的损伤,各冻融阶段RRC的损伤程度均明显优于NC,其中以稻壳灰掺量(占胶凝材料质量比)为10%、橡胶掺量(等体积取代砂)为10%时的RRC力学性能与抗冻融性能综合最优,经历120次冻融循环后,其抗压强度损失率较NC降低了18%。     

废弃混凝土再生微粉固化盐渍土的强度特性及微观机理研究

再生微粉由其成本低、易获取的特点用于固化盐渍土可以达到固废利用、节约资源的目的.本实验基于无侧限抗压强度试验、XRD和SEM试验,探究了再生微粉联合粉煤灰、水泥固化盐渍土的强度特性、微观机理、固化机制,结果表明:再生微粉替代部分粉煤灰、水泥掺入盐渍土后,固化土抗压强度较天然盐渍土有了大幅提升,且再生微粉替代粉煤灰的较优替代量为80％;再生微粉的掺入促进了粉煤灰的硅酸化反应,生成具有胶凝作用的水化硅酸钙、水化铝酸钙,相互构成网状结构,提高了土体稳定性;再生微粉联合水泥固化盐渍土时,生成的胶结能力较强的C?S?H和C?A?H凝胶会与再生微粉共同填充于土间孔隙中,使土体结构更加密实,通过凝胶的凝结硬化作用增加盐渍土的抗压强度.     

碳纳米管纤维/环氧树脂复合材料的界面剪切强度及微观结构

研究了碳纳米管纤维的微观结构和拉伸性能,并进一步分析了其与环氧树脂形成界面剪切强度及微观结构。采用单丝断裂试验测试了碳纳米管纤维/环氧树脂复合材料体系的界面剪切强度,结合单丝断裂过程中的偏光显微镜照片、复合材料的拉曼谱图和断口扫描电镜照片,研究了碳纳米管纤维/环氧树脂复合材料界面的微观结构。结果表明: 碳纳米管纤维/环氧树脂复合材料的界面剪切强度约为14 MPa;在碳纳米管纤维和环氧树脂形成界面的过程中,环氧树脂可以浸渍纤维,形成具有一定厚度的复合相,这种浸渍过程和界面相的形成都有利于碳纳米管纤维与基体之间的连接。     

高温后高延性混凝土的抗压性能及微观结构

为研究高温后高延性混凝土(HDC)的抗压性能,考虑温度、冷却及养护方式、静置时间三个因素设计了49组立方体试件,并测试其抗压强度。通过5组棱柱体试件的超声回弹试验,探讨HDC抗压强度、经历最高温度与超声波速和回弹值的相互关系。结果表明:温度对抗压强度影响较大,随着温度升高,抗压强度降低;温度低于200℃时,冷却方式的影响不可忽略;温度为400℃时,静置时间对自然冷却试件也有较大影响。超声回弹试验表明, HDC抗压强度与超声波速和回弹值有良好的相关性;通过回归分析,建立了高温后HDC测强曲线及推定其经历最高温度的公式。借助XRD、 SEM和热重-差热分析(TG-DSC)等试验,揭示了高温对HDC力学性能影响的微观机制。     

再生微粉—再生骨料混凝土力学性能及微观结构研究

针对大量建筑垃圾处理困难和砂石等自然资源日趋枯竭的矛盾,利用从建筑拆除垃圾中回收的再生骨料(RA)和再生微粉(RP)协同制备了再生骨料-微粉混凝土(RAPC)。分析了再生微粉的矿物组成、微观形貌以及RAPC的抗压强度、劈裂抗拉强度和孔隙特征。研究表明,不同取代率的RA和RP对于RAPC的孔隙结构和力学性能都产生了不同的影响。在相同的RP取代率下,30%的RA发挥了内养护作用,使得RAPC的立方体抗压强度和劈裂抗拉强度达到峰值。在相同RA取代率下,RAPC的抗压强度及劈裂抗拉强度在RP取代率为15%时达到最大值,这是由于RP具有潜在的火山灰活性,与RAPC中的水化产物发生了二次水化反应。不同RA和RP取代率的RAPC的破坏形态有明显区别。通过压汞(MIP)试验研究了RAPC的微观孔隙特征,验证了以上的试验结果。     

金尾矿蒸压加气混凝土水化机理和微观结构分析

为明确金尾矿蒸压加气混凝土制品的水化机理和微观结构的内在关系,通过对比硬化坯体(NAC)、蒸压恒温养护0 h(AAC-0)和蒸压恒温养护8 h(AAC-8)的3组样品的XRD谱、IR谱图分析其水化产物种类的变化,并对比SEM照片分析了其微观结构变化.研究结果表明,随着蒸压养护过程的进行,坯体内的水化产物出现阶段性变化,最终由富钙型水化硅酸钙向托贝莫来石转化,由于托贝莫来石生成的局限性和同步性,导致微观孔壁结构出现明显的分层现象,后生成的托贝莫来石层使孔结构成为中空的刚性球,作为"骨料",起到骨架和支撑的作用.     

玻化微珠保温混凝土高温后性能劣化及微观结构

配制普通混凝土（NC）和玻化微珠保温混凝土（GHB/NC）,研究从常温升温至1 000℃高温后表观现象变化、质量、抗压强度损失等性能的劣化过程,同时讨论超声波无损检测法评判混凝土高温后性能的普适性,对比分析相对波速、损伤度与受热温度、抗压强度损失率的关系,利用SEM观察不同高温后试件微观结构变化。结果表明:采用相对波速、损伤度评价混凝土高温后性能具有良好相关性,回归公式拟合度较高;随温度升高,NC和GHB/NC混凝土内部损伤逐步加剧,水泥胶凝受热分解、水分散失等在试件表面和内部产生空隙、裂纹并相互贯通,玻化微珠、粗骨料与水泥石界面黏结力逐步减弱甚至丧失,造成宏观力学性能劣化,抗压强度损失率增大。升温至800℃后NC强度损失72.3%,GHB/NC强度损失74.6%,1 000℃时基本丧失承载能力。      

确保混凝土道路结构强度及质量的施工工艺研究

本文针对混凝土路面施工前的准备以及施工工艺进行详尽的论述,只有严格执行施工工艺规程,加强施工质量控制,才能保证混凝土道路的结构强度和质量。