内掺微生物水工混凝土的抗渗性能试验研究

有效改善水工混凝土防渗体的抗渗性能是提高其耐久性的关键。本文通过开展内掺科氏芽孢杆菌的水工混凝土抗渗试验,分析内掺不同浓度科氏芽孢杆菌对水工混凝土抗渗性能的影响规律;通过氮吸附试验,分析水工混凝土试样的微观孔隙特征,揭示内掺科氏芽孢杆菌对水工混凝土抗渗性能的影响机制。结果表明：内掺矿化微生物可显著提升水工混凝土的抗渗性能;随着内掺微生物浓度的增大,混凝土28 d水渗透性系数降幅呈先大后小的趋势,当内掺微生物浓度为9.8×10⁷ cells/mL时,混凝土的水渗透性系数降幅最大,28 d混凝土水渗透性系数减小了92%;氮吸附微观分析可知,混凝土内掺微生物可减少中大孔数量、细化孔隙,最可几孔径峰值降幅达47.65%,有效改善了混凝土内部的孔隙结构,降低了孔隙连通性,致使水工混凝土的抗渗性能有效提高。     

水工混凝土裂缝的混合微生物自修复试验研究

水工混凝土侵蚀和开裂往往发生在水位波动的干湿交替区，将好氧与兼性厌氧菌混合制备微生物混凝土，可更好适应该区域在含氧量波动变化环境下的裂缝自修复。本文分别以好氧型巨大芽孢杆菌、兼性厌氧型巴氏芽孢杆菌的单一和混合微生物制备自修复剂，通过混凝土试样抗压强度、抗渗性能测试和裂缝修复量化指标分析，评估单一和混合微生物对水工混凝土力学性能和裂缝自修复效果的影响，获得好氧和兼性厌氧微生物的最佳混合比例，通过扫描电镜分析，揭示混合微生物对水工混凝土性能提升的微观机制。结果表明：内掺混合微生物的混凝土试样孔隙结构更加致密，巨大芽孢杆菌与巴氏芽孢杆菌以4:6的比例混合时矿化沉积效果最好，在好氧微生物呼吸作用和兼性厌氧微生物酶化作用协同影响下，混合微生物对水工混凝土力学性能、裂缝自修复效能的提升和改善效果更佳。     

盐冻耦合作用下水工混凝土耐久性及寿命预测

为研究西北地区冻融盐侵环境下水工混凝土的耐久性,制备了不同粉煤灰掺量的混凝土试件,以不同浓度的硫酸钠溶液作为介质开展了冻融循环试验,阐明了不同循环次数下试件的外观、质量、抗压强度和动弹模量的变化规律,基于XGBoost模型建立了混凝土寿命预测模型并对其进行了评价和验证。研究结果表明,随着冻融循环次数增加,混凝土质量、抗压强度和动弹模量逐渐减小;冻融循环次数和硫酸钠溶液浓度是影响混凝土寿命的关键因素,8%硫酸钠溶液破坏度最高,此溶液浓度下冻融150次后混凝土质损率达4.55%;粉煤灰的掺入量对混凝土耐久性有一定影响;最优粉煤灰掺量为10%,此掺量下冻融150次后混凝土质损率为3.99%;XGBoost模型在混凝土寿命预测方面具有较高的精确性和可靠性。本研究可为混凝土结构的耐久性设计和寿命预测提供参考。     

矿物掺合料对混凝土强度的影响

在普通混凝土中掺加粉煤灰、硅灰和粉煤灰-硅灰等矿物掺合料,测定混凝土的强度,并结合微观结构分析其对强度的影响。结果表明,短龄期内,粉煤灰和硅灰合掺的混凝土抗压强度最大,掺硅灰的次之,掺粉煤灰的最差。随着龄期的增长,掺粉煤灰混凝土的强度增长最快。     

掺粉煤灰(FA)和引气高效减水剂(AS-4) 改善水工混凝土性能的试验探讨

在试验基础上对双掺粉煤灰(FA)和引气高效减水剂(AS-4)改善水工混凝土性能进行试验探讨,研究了掺粉煤灰和引气高效减水剂对改善水工混凝土性能的影响,为优化双掺配合比提供一定的试验数据.     

玄武岩纤维混凝土抗压强度分析与微观表征

采用现场试验、电镜扫描（SEM）及数值模拟相结合的方法来研究玄武岩纤维对混凝土抗压强度的影响机制。通过混凝土抗压试验探究不同龄期下纤维掺量和纤维长度对混凝土抗压强度的影响,及采用电镜扫描对玄武岩纤维混凝土（BFRC）的微观结构进行机理分析。在细观尺度上采用Mori-Tanaka均化算法和连续介质渐进损伤理论建立混凝土损伤力学模型,研究不同纤维掺量和纤维长度的耦合作用对混凝土抗压强度的影响,并将试验和数值模拟结果进行对比与分析,验证其模型的可行性。结果表明：玄武岩纤维的掺入能够改善混凝土的抗压性能,纤维长度为6 mm的效果较佳;通过电镜扫描发现,纤维的“抱团”现象和纤维–界面之间的薄弱层不利于混凝土抗压强度的提升,但纤维的阻裂效应使得混凝土整体结构的抗压强度有所增加;试验与数值模拟结果具有良好的一致性。     

高性能混凝土抗硫酸盐侵蚀性能试验研究

采用正交试验法研究了水胶比、粉煤灰掺量、矿粉掺量、硅灰掺量4个因素对高性能混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,结果表明:水胶比和硅灰对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响显著,影响大小依次:为水胶比硅灰掺量矿粉掺量粉煤灰掺量;综合考虑抗压强度和抗硫酸盐侵蚀性能时,影响因素依次为:水胶比硅灰掺量粉煤灰掺量矿粉掺量。根据方差分析与极差分析得出抗硫酸盐侵蚀混凝土的最佳配合比,用总功效系数法得出兼顾抗压强度与抗硫酸盐性能的高性能混凝土。     

水工混凝土渗透性与氯离子扩散性及其相关性的试验研究

通过普通水工混凝土的抗压强度和渗透性试验,对混凝土的相对渗透系数、氯离子扩散系数和气体扩散系数及孔隙率随不同水灰比的变化规律进行了研究.结果表明:普通水工混凝土的抗压强度或水灰比与各种渗透性之间的关系并不是简单的线性关系;这些渗透性之间可以线性关系转换计算,并可用于既有水工混凝土的耐久性评价.     

不同温度条件下水工沥青混凝土动态抗压特性研究

为研究水工沥青混凝土动态力学性能，对水工沥青混凝土在不同温度条件下进行了动态抗压试验。试验结果表明：水工沥青混凝土的破坏模式具有显著的应变率效应，应变速率为10-5/s和10-4/s时，破坏模式主要为黏结破坏；应变速率为10-3/s和10-2/s时，破坏模式主要为黏结破坏和骨料开裂。温度对试件应力应变特性有显著影响，当应变速率不小于10-4/s时，-5℃和0℃时试件呈现应变软化现象；5℃时应变软化逐渐向应变硬化转变。当温度恒定时，水工沥青混凝土的吸能能力、弹性模量、抗压强度随应变速率增加而增加。对弹性模量和抗压强度的动态增强因子进行分析，给出了水工沥青混凝土在不同温度条件下弹性模量动态增强因子随应变速率变化的经验公式，非线性单轴动态强度S准则较好地反映了水工沥青混凝土在地震响应速率下动态抗压强度的增长特性。     

磷渣粉对水工混凝土性能的影响

本文研究掺磷渣粉水工混凝土的强度、弹性模量、极限拉伸、干缩、绝热温升、自身体积变形等性能。结果表明：单掺磷渣粉后,水工混凝土的强度不会降低,极限拉伸值变大,绝热温升增大,干缩变形增大;与粉煤灰复掺能减小混凝土的弹性模量和自身体积变形;最后,对磷渣粉的水化机理进行了研究;总体而言,掺磷渣粉能改善水工混凝土的部分性能,有利于大坝安全。     

白鹤滩大坝混凝土干燥养护强度与微观结构北大核心CSCD

白鹤滩大坝的建设使用了低热水泥混凝土,为了解它在干燥养护下的特性,本研究探讨了低热水泥混凝土干燥养护下的抗压强度与劈裂抗拉强度发展规律,并通过扫描电镜和压汞法分析微观形貌与孔结构。结果表明:相比标准养护,在干燥养护下低热水泥混凝土28 d抗压强度损失33.3%,劈裂抗拉强度损失31.6%,且水化产物较少、混凝土孔隙率和孔体积会明显增大、孔隙总面积减小,孔径分布以100~1000 nm的大孔为主。本研究表明干燥养护不利于低热水泥混凝土微观结构与强度发展,可为大坝混凝土的养护与强度提供依据。     

新拌混凝土振动密实评价指标表征性试验研究

针对混凝土振动密实性尚无统一明确的评价指标问题,通过正交试验研究了不同工况下振动能量、硬化混凝土孔结构、密度、抗压强度、劈拉强度的变化特性,采用方差分析方法比较了各硬化性能指标评价混凝土密实性的表征优劣性,并探讨了原因机理。结果表明,振动时间仅在振动刚开始阶段影响振动强度,此外振动能量在传播过程并非线性衰减,而在振源附近显著减弱;混凝土孔隙率随振源距增加而增大,但在振源处较高,此外相比孔径分布,振动能量对孔隙率竖向分布影响有限;密度仅在距振源8cm以内变化明显,而抗压、劈拉强度的空间分布呈波动性;相比其他指标,孔隙率较适合作为密实性评价指标,并可基于新拌物物料特性和振动能量构建预测模型。     

堆石混凝土抗压强度影响因素细观分析

为了研究影响堆石混凝土强度的因素,本文建立了堆石混凝土的二维颗粒离散元模型,分析块石分布形态、自密实混凝土强度、以及块石和自密实混凝土的胶结强度等因素对堆石混凝土强度的影响。细观数值计算结果表明,块石的分布形态对堆石混凝土强度有重要影响,当块石在受力方向能够独立承受荷载作用时,堆石混凝土试件的抗压强度较高,反之,强度较低。胶结面强度对堆石混凝土的强度也有一定影响,随着胶结面强度的增加,其抗压强度有所增加。自密实混凝土强度显著影响堆石混凝土单轴抗压强度,自密实混凝土强度越高,堆石混凝土的强度越大,但当自密实混凝土强度增加一定值后,堆石混凝土抗压强度趋于定值,而主要由胶结面强度和块石分布形态确定。     

水工混凝土抗压强度时变模型研究

本文在总结已有国内外抗压强度的时变模型的优缺点的基础上,通过合理的假设、演绎、推导,建立水工砂浆和混凝土抗压强度时变模型,用已有的资料对参数进行了标定,并对标定结果进行了分析.     

三向等压荷载历史对混凝土的强度和变形特性影响的研究

通过试验,研究了混凝土载后抗压强度,抗拉强度与所经历的三向等压荷载历史的关系,给出了无量纲形式的经验表达式。同时还通过试验研究了三向等压荷载历史对混凝土声速的影响,以及强度与声速之间的关系。在对试验资料进行分析的基础上,进一步给出了三向等压条件下,御载曲线中平均应力σm与平均应变ξm之间的微分表达式,研究了其中参数的变化规律,进一步从混凝土结构的细观角度进行推导,同样得到了这一表达式。     

单掺黏土的塑性混凝土配合比试验研究

针对设计方提供的塑性混凝土的性能要求,采用工程类比法,设计了22组配合比进行塑性混凝土力学性能试验,以立方体抗压强度、弹性模量、三轴抗压强度和渗透系数为评价指标,着重研究了单掺黏土条件下塑性混凝土配合比的设计及原材料、龄期对塑性混凝土性能的影响,结果表明单掺黏土的配合比方案能够满足工程要求。当黏土含量在一定范围内（小于80 kg/m3）时,塑性混凝土强度随着黏土含量增加而减小,弹性模量随着黏土含量增加而增大。当黏土含量高于80 kg/m3后,黏土含量继续增加,塑性混凝土强度变化不明显,弹性模量在一定范围内波动;塑性混凝土强度和弹性模量与水泥含量呈明显正相关关系,与膨润土含量呈负相关关系;在三轴围压条件下,两组优选配合比90 d龄期相对28 d龄期抗压强度平均增长19%;90 d龄期渗透系数相对28 d龄期渗透系数有所减小。     

粉煤灰混凝土抗压强度非线性计算模型

随着粉煤灰质量的改善以及混凝土中粉煤灰掺量的提高,现有的粉煤灰混凝土抗压强度公式存在一定的局限性。参考已有的研究成果,研究影响粉煤灰混凝土抗压强度的主要因素,提出基于水泥强度、水胶比、广义砂率的非线性计算公式,并进行了试验验证,表明该公式可用于工程实际。此研究成果的提出,为粉煤灰混凝土的基本力学性能研究奠定了一定的理论基础。