混凝土在氯离子侵蚀和冻融耦合作用下的研究

氯盐作为最主要的除冰盐,一方面可以清除冰雪;另一方面在冻融循环下,氯盐将引起混凝土路面的破坏和钢筋的锈蚀。对盐冻破坏机理以及氯离子侵蚀和冻融的相互影响作用进行了较全面的综述,分析了氯离子在混凝土中的侵蚀过程与冻融损伤对氯离子侵蚀作用的影响,并对其发展进行了展望。介绍了近年来一些学者的研究成果,提出氯离子在混凝土中的扩散不仅与自身性质有关,还受氯盐种类及冻融循环等外部因素的影响。此外,回归分析结果表明,冻融损伤与氯离子扩散系数、扩散深度之间均可以建立良好的非线性关系。     

表面防水混凝土在冻融环境下渗透性劣化研究

本文对普通混凝土试件、硅烷表面防水混凝土试件进行抗冻性试验,同时对不同冻融损伤下的不同试件进行毛细吸收试验,通过毛细吸收总量及毛细吸收系数的测定,定量研究硅烷表面防水混凝土的抗渗透性能。试验结果表明,混凝土试件的抗渗透性能随着水灰比和冻融循环数的增加而降低;对混凝土进行表面防水处理后,可大幅度提高混凝土试件抗渗透性能,即使在恶劣的冻害环境下,与普通混凝土相比,仍有较好的抗水和抗氯离子渗透性能,从而延长混凝土的耐久性及使用寿命。     

冻融环境下表面防水混凝土中钢筋锈蚀机理研究

对带钢筋混凝土试件进行硅烷防水处理,通过100次冻融循环试验及100 d氯离子侵蚀试验,同时利用半电池电位法测定不同冻融损伤、不同氯离子侵蚀龄期下试件半电池电位值,定量研究冻融环境下表面防水对试件内部钢筋锈蚀的情况。试验结果表明,在不同冻融损伤下表面防水试件较普通混凝土试件具有较好抗水渗透性和抗氯离子渗透性,当冻融循环次数为100次时,表面防水试件的毛细吸收总量和最高氯离子浓度约为普通试件的1/3和2/3;且表面防水试件具有较低的半电池电位值,减缓了内部钢筋锈蚀速率。     

水泥基整体防水材料在多缝开裂环境下抗氯离子侵蚀试验

在水泥砂浆中掺入聚丙烯纤维制备应变硬化水泥基材料(PVA-SHCC),同时向其中掺入不同比例的硅烷乳液制备水泥基整体防水材料试件,通过四点弯曲试验和氯离子侵蚀试验,测定了不同试件在不同养护龄期、不同应力的多缝开裂环境下抗氯离子侵蚀性能。试验结果表明,氯离子含量随着养护龄期的增加而减小、应变的提高而增加,不同应力环境下,掺入硅烷乳液的试件有较好的抵抗氯离子侵入的能力,可提高试件的抗渗透性,从而延长其耐久性能。     

内掺硅烷乳液防水混凝土的耐久性试验研究

对内掺硅烷乳液的防水混凝土进行耐久性试验,包括不同硅烷乳液掺量下混凝土的抗压强度试验、毛细吸水试验、渗透试验和抗冻试验.结果表明,内掺硅烷乳液的防水混凝土在毛细吸收和静水压力作用下有很好的抵抗水分侵入的能力.但是,由于硅烷颗粒的存在减缓了水泥的水化作用,使得内掺硅烷乳液的防水混凝土的抗压强度及抗冻性能较空白混凝土下降;并且随着硅烷掺入量的增加,其抗压强度降低、抗冻性能变差.     

冻融环境下混凝土梁受弯性能研究

为研究冻融循环作用对钢筋混凝土梁受弯性能的影响,开展了快速冻融循环试验,接着对冻融后的梁进行了静载试验.量测了荷载-挠度曲线、截面应变及抗弯刚度.结果表明：在冻融循环作用下,随着冻融次数的增加,抗弯刚度和极限承载力均呈下降趋势,极限状态下试件梁中和轴不断下移,受压区高度有明显增大趋势.     

氯离子侵蚀混凝土有机硅防水处理有效性研究

有机硅表面防水处理能显著提高新建混凝土结构的防水性和防腐性,阻止或延缓混凝土劣化,提高混凝土的耐久性,延长结构的使用寿命。本文通过对氯离子侵蚀程度不同的混凝土进行防水处理,试图分析在沿海环境或其它氯离子污染环境下对既有混凝土结构进行耐久性修复时,有机硅防水处理技术的可行性。结果表明:在氯离子含量为0.515%时,防水处理仍然有效;但当含量达到0.728%时,防水处理已没有意义。     

受拉荷载作用下混凝土氯离子渗透性试验方法研究

文中介绍了基于氯离子在混凝土中扩散的直流电量法,详细介绍了自主研制的荷载作用下的氯离子渗透试验。另外,采用荷载作用下氯离子渗透试验研究了拉应力作用下混凝土的渗透性,随着拉应力比的增加,混凝土的电通量增加显著。     

冻融环境下引气粉煤灰混凝土性能研究

进行了快速冻融作用下的混凝土室内模拟试验,研究了冻融循环作用下混凝土的质量变化和动弹性模量变化规律。试验结果表明:水胶比、粉煤灰掺量及引气剂掺量均是影响混凝土抗冻性的重要因素。通过分析试验数据,进而建立了考虑水胶比、粉煤灰掺量及引气剂掺量的冻融循环后混凝土质量变化模型和动弹模量变化模型,与试验结果拟合精度较高。这些结论为冻融环境下混凝土耐久性研究提供了参考和依据。     

矿物功能材料改善混凝土氯离子渗透性的试验研究

对不同种类与掺量、以不同组合方式掺入的矿物功能材料对混凝土氯离子渗透性的影响进行了试验研究,结果显示：矿物功能材料对混凝土氯离子渗透性普遍有改善作用,单掺硅灰、粉煤灰、矿渣超细粉均明显改善了混凝土的抗氯离子渗透性;偏高岭土宜与硅灰组合叠加使用,适宜掺量在25％以下;不同矿物功能材料的组合叠加效果更加优于它们的单掺效果。对高性能混凝土的Cl^-渗透机理分析表明,矿物功能材料由于其功能效应和对Cl^-的初始固化(物理吸附)作用,从而提高了混凝土的抗氯离子渗透性能。     

氯盐种类及冻融对混凝土氯离子迁移的影响

通过试验研究了盐溶液类型及冻融循环等外部环境对混凝土中氯离子扩散性能的影响.介绍了混凝土电阻和氯离子扩散系数受盐溶液类型及冻融循环影响的变化情况.并试验结果表明,氯盐种类和冻融循环对混凝土中氯离子的迁移都有影响.     

海砂混凝土的抗氯离子性能研究

研究海砂中的氯离子含量对混凝土抗氯离子渗透性能的影响规律是制备抗钢筋锈蚀混凝土的基础。根据海砂中的氯离子含量不同,研究了水胶比对混凝土抗氯离子渗透性能的改善效应。结果表明:在氯离子含量分别为0、0.06%、0.12%、0.30%时,降低水胶比均能使海砂混凝土的电通量下降。当水胶比低于0.35时,海砂混凝土的电通量均可低于1000 C;水胶比相同且混凝土氯离子含量在0~0.30%时,氯离子含量越高,电通量越低,氯离子结合率越高。     

应力作用下混凝土的氯离子渗透性

研制了一套应力作用下混凝土渗透性装置,用于评价应力状态下混凝土的氯离子渗透性。结果表明:压应力作用下,混凝土的氯离子扩散系数随着应力比(≦0.3时)的增大而减小,而当应力比>0.3时,氯离子扩散系数则逐渐增大。而弯曲应力作用下,氯离子扩散系数则均呈增大趋势。混凝土强度等级和胶凝材料组成对压应力作用下混凝土的氯离子扩散系数影响不大。     

冻融损伤对混凝土氯离子扩散性能的影响

通过自由氯离子滴定试验和氯离子扩散深度试验研究了冻融损伤对混凝土氯离子扩散性能的影响。结果表明，冻融损伤对混凝土氯离子扩散性能的影响是显著的。当混凝土的损伤为24％时，其氯离子扩散系数和扩散深度分别是未损伤混凝土的6．5倍和2倍，混凝土结构的使用寿命将会缩短75％～85％。回归分析结果表明。混凝土的损伤与氯离子扩散系数、扩散深度之间均可以建立良好的非线性关系。     

矿物掺合料改善混凝土抗氯离子渗透性能的研究

试验研究了单掺粉煤灰、矿渣分别为20%、40%、60%及硅粉掺量分别为5%、10%、15%对混凝土的抗氯离子渗透性能的影响.研究结果表明:矿物掺合料可以显著地提高混凝土的抗氯离子渗透能力,改善效果随着掺量的增加而增加,改善能力为硅灰>矿渣>粉煤灰.对混凝土抗氯离子渗透性能的作用机理分析表明:矿物掺合料的火山灰效应、填充效应和对氯离子的初始固化能力是改善混凝土的抗氯离子渗透性能的3个重要因素.     

冻融环境下CFRP-高强混凝土抗剪性能试验研究

在我国北方地区,冻融环境成为了限制CFRP(碳纤维)在加固混凝土结构中应用的主要影响因素之一。本文考虑冻融循环次数、CFRP与高强混凝土的粘贴顺序等因素,对CFRP与高强混凝土的粘结性能进行了试验研究。作者通过一种简单易行的双面剪切试验方法测定了不同影响因素作用下碳纤维布与混凝土之间的粘结强度,在碳纤维布上设置多个应变测点,得到应变随其距端部距离的变化关系并作出了平均粘结剪应力曲线,分析了冻融环境作用下碳纤维布与高强混凝土粘结性能的变化规律。     

内掺烷基烷氧基硅烷乳液制备整体防水混凝土

用内掺烷基烷氧基硅烷乳液制备了整体防水混凝土,通过强度、吸水系数和氯离子侵入等试验对其性能进行了研究.结果表明,硅烷乳液延缓了水泥水化反应,使混凝土强度降低,掺量不宜超过3%;内掺硅烷能够降低混凝土的吸水系数88%以上,即使表面磨损7 mm,降低率仍保持在82%以上,体现了其整体防水性;由于混凝土中部分微小凝胶孔的孔壁不能被憎水化,决定了硅烷掺量存在一个临界值,为3%;此外,防水混凝土能有效抑制氯离子侵入,使氯离子渗透深度由12 mm降为4～6mm.     

硅烷改性混凝土防水和抗氯离子性能试验研究

通过中子成像试验、吸水试验和氯离子侵蚀试验,研究无裂缝和带裂缝情况下硅烷改性混凝土的防水和抗氯离子侵蚀性能。试验结果表明,中子成像能够清晰观测未掺硅烷试件的快速吸水过程,而掺加硅烷后在毛细孔隙壁上形成的憎水膜能够有效抑制液态水分侵入,中子成像观测不到肉眼可见的水分前锋,吸水量降为未掺硅烷时的13%,显示出良好的防水性能。硅烷在水泥基体中的水解缩合反应并不堵塞毛细孔隙,保持"可呼吸性"。未改性试件一旦开裂,水在瞬间充满裂缝继而向裂缝两侧入侵,而硅烷改性试件即使开裂宽度达0.3mm,也无明显水分运动,裂缝在0.1mm～0.4mm扩展时不削弱其整体防水效果。良好的防水性能决定了硅烷改性混凝土无论是在无裂缝还是带裂缝情况下都具有良好的抗氯离子侵蚀能力。掺加硅烷改性是提高混凝土材料防水和抗氯离子侵蚀能力,进而提高其耐久性的有效途径。     

盐雾环境下混凝土抗氯离子性能试验研究

临海混凝土结构物在盐雾环境下遭受氯离子侵蚀,给结构耐久性和安全性带来极大危险,导致结构物在设计基准期破坏。结合江苏临海高等级公路结构物的建设,研究了矿物掺合料掺量对盐雾环境下混凝土耐久性的影响。通过干湿循环模拟了临海盐雾环境,分别采用5种不同粉煤灰和矿粉掺量配比的混凝土试件,进行盐雾环境下的腐蚀试验。试验结果表明:混凝土中矿物掺合料的加入可以有效地填充混凝土孔隙,降低孔隙率,提高混凝土抗氯离子渗透性能。当掺入粉煤灰和矿粉各占胶凝材料总量25%的配合比时,氯离子扩散系数最小,表现出良好的抗氯离子侵蚀性能。