静水压力下超高性能混凝土的抗氯离子渗透性能

本文通过氮气吸附和脱附试验对超高性能混凝土(UHPC)的孔结构进行分析,研究了钢纤维体积掺量和矿物掺合料体积掺量对UHPC在不同静水压力作用下氯离子传输行为的影响,并结合扫描电镜和能谱仪进行UHPC的微观形貌分析。结果表明:钢纤维的掺入增大了UHPC基体孔隙体积,矿渣的掺入能够降低基体孔隙率,早期蒸养后再标准养护至28 d时,大量掺入粉煤灰会使总孔隙率增大;随着静水压力的增大,同一深度下的氯离子浓度和表观氯离子扩散系数也增大,在2 MPa作用下更为显著;自由氯离子含量和总氯离子含量呈线性关系,钢纤维的掺入降低了氯离子结合能力,而矿渣和粉煤灰的掺入能有效提升氯离子结合率,氯离子结合率最高可达到46.29%;扫描电镜和能谱分析试验发现钢纤维锈蚀仅发生在UHPC表面。     

干湿循环作用下氯离子在聚丙烯纤维混凝土中传输性能研究

为探究干湿循环作用下聚丙烯纤维混凝土中氯离子的传输规律,设计了四种掺量的聚丙烯纤维混凝土,对其在不同干湿循环周期下的自由氯离子含量和总氯离子含量进行测量,分析聚丙烯纤维掺入对混凝土氯离子结合性能及氯离子扩散系数的影响。结果表明:0.15%(体积分数,下同)聚丙烯纤维的掺入可以增加混凝土密实度,降低自由氯离子含量;而大量纤维的掺入(＜0.45%)导致混凝土内部自由氯离子含量增加,增大了混凝土的氯离子结合能力。聚丙烯纤维掺量0%~0.45%范围内,氯离子结合能力与纤维掺量存在二次函数关系。聚丙烯纤维的掺入降低了干湿循环后期氯离子扩散系数,增大了时间依赖系数m,有利于提高混凝土抗氯离子侵蚀能力。     

复杂环境下粉煤灰水泥石的离子浓度分布与维氏硬度劣化规律

地铁工程混凝土结构处于硫酸盐、氯盐及杂散电流共存的复杂环境。本文针对地铁工程环境下混凝土的耐久性问题,研究了硫酸盐、氯盐及电场共同作用下,粉煤灰掺量对水泥石内硫酸根离子浓度分布、氯离子浓度分布和维氏硬度分布的影响,并基于Logistic函数建立维氏硬度预测模型,最后采用XRD分析了水泥石劣化的机理。结果表明:随侵蚀深度的增加,水泥石内硫酸根离子浓度不断降低,氯离子浓度呈现先增后降的趋势;侵入水泥石的氯离子和硫酸根离子的含量都随粉煤灰掺量的增加而先减后增,当粉煤灰掺量为10%(质量分数)时,侵入水泥石的氯离子与硫酸根离子的含量最低;被侵蚀后的水泥石内维氏硬度分布分为劣化区、增强区和完好区三个区域;预测模型可以准确表征水泥石内维氏硬度分布规律;适量粉煤灰的掺入可以减少受侵蚀后试件内的钙矾石(AFt)和石膏含量。     

苯丙乳液对水泥基材料氯离子固化能力的影响

研究了不同掺量苯丙乳液对水泥基材料氯离子固化能力的影响.将苯丙乳液分别以水泥质量的1％和3％掺入到水泥净浆中,分别研究7 d和28 d不同龄期和不同苯丙乳液掺量条件下的水泥基材料氯离子固化能力.研究发现1％苯丙乳液掺量下,7 d和28 d氯离子固化率对空白组提高率分别为11.69％和12.06％,而3％掺量下,7 d和28 d的氯离子固化率提高率分别为12.59％和13.39％.通过XRD、TG、SEM等测试方法研究表明苯丙乳液会促进水泥水化生成更多的C-S-H凝胶吸附水泥中的自由氯离子,提高氯离子物理吸附率;并且能够促进水泥基材料中F盐和K盐的生成,使氯离子参与形成稳定的水化产物,提高了氯离子化学固化率;以上两方面综合作用使得苯丙乳液加入水泥中之后能够提高水泥对氯离子的固化率.     

干湿循环和粉煤灰掺量对混凝土氯离子结合能力的影响

用自然扩散法测定了混凝土中的总氯离子和自由氯离子浓度,计算了粉煤灰混凝土氯离子结合能力,研究了粉煤灰掺量、干湿循环次数对混凝土氯离子结合能力的影响。结果表明:随粉煤灰掺量的增加,混凝土对氯离子的结合能力趋势是先升后降;且随干湿循环次数的增加而增大;粉煤灰掺量与干湿循环次数对混凝土氯离子结合能力不存在耦合作用。因此,在盐湖地区的混凝土结构,建议选用掺加30%的粉煤灰混凝土。     

钙铝类水滑石对混凝土抗盐冻性能的影响

以氯盐为主要成分的除冰盐会导致混凝土发生盐冻破坏,而钙铝类水滑石(CAHL)可以对氯离子进行吸附固化。为研究CAHL对混凝土抗盐冻性能的影响,在C30混凝土中分别掺加胶凝材料质量0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的CAHL,测试不同CAHL含量对混凝土抗压强度、电通量、盐冻剥落质量、自由氯离子浓度的影响。结果表明:当CAHL掺量≤1.5%时,随着掺量的增加,混凝土的抗压强度逐渐增大,而电通量逐渐降低,说明合适的CAHL掺量可以提高混凝土的致密性;随CAHL掺量的增加,Friedel's盐的衍射峰逐渐增强,说明CAHL可以较好地固化氯离子;CAHL通过提高混凝土致密性和固化氯离子有效降低了盐冻条件下混凝土中的自由氯离子含量;与空白样相比,CAHL掺量为1.5%时的混凝土经28次单面盐冻剥落后质量损失下降22.9%。     

氯盐环境下粉煤灰及矿粉对砂浆性能的影响

主要研究了氯盐环境中掺粉煤灰和矿粉的砂浆性能.通过测试在氯化钠和氯化钙溶液浸泡之后的水泥砂浆的自由氯离子浓度和总氯离子浓度,研究了矿物掺合料对氯离子结合能力的影响,结论表明随着矿物掺合料掺量的增加,砂浆的氯离子结合能力也会提高.基于RCM法检测了砂浆的氯离子扩散系数,结果表明粉煤灰和矿粉均可以提高混凝土的抗氯离子渗透性,并且矿粉对抗氯离子渗透性的改善作用更显著.基于氯盐结晶、氢氧化钙溶出、Friedel's盐角度,分析砂浆孔隙率变化的原因,结论表明氯盐会导致砂浆孔隙率增加,而矿物掺合料则可以减小由氯盐引起的孔隙率增加的作用.     

凝灰岩机制砂海工混凝土抗氯盐侵蚀耐久性研究

对比研究了机制砂中不同凝灰岩粉含量对混凝土氯离子结合能力和临界氯离子浓度两个耐久性关键参数的影响.研究结果表明,掺入一定量的凝灰岩粉后,混凝土的氯离子结合能力有明显改善,氯离子结合总量、化学结合量和物理吸附量均高于基准样.与天然河砂相比,随着机制砂中凝灰岩粉含量的增加,试件中钢筋的临界氯离子浓度虽有一定程度的降低,但钢筋发生锈蚀的时间明显延长,提高了混凝土的使用寿命.     

改性偏高岭土复合粉煤灰对混凝土抗渗性能的影响

将经改性的偏高岭土(MMK)与超细粉煤灰(FA)复合,以低于10％的总掺量内掺到混凝土中,研究了掺入前后和不同掺量对混凝土的工作性能、力学性能、电通量和氯离子扩散系数的影响.并运用压汞、TG-DSC耦合分析和SEM照片等方法,对其影响机理进行了探讨.结果表明:低掺量改性偏高岭土复合粉煤灰对混凝土抗氯离子渗透性能有显著的改善;对混凝土工作性能影响较小,能提高混凝土各龄期抗压强度;可以优化混凝土的孔结构和水泥石-集科界面过渡区.     

矿物掺合料对混凝土氯离子结合能力的影响(英文)

用自然扩散法测定了混凝土中的总氯离子和自由氯离子浓度,计算了普通混凝土、粉煤灰混凝土和矿渣混凝土的氯结合能力,研究了矿物掺合料的掺量、暴露时间、养护龄期对混凝土氯结合能力的影响.结果表明:随着矿物掺合料掺量的增大,粉煤灰混凝土氯离子结合能力的变化趋势是先上升后下降,矿渣混凝土的氯离子结合能力则急剧增强;混凝土的氯离子结合能力与暴露的氯盐溶液种类有关,而与暴露时间无关,并且随着混凝土的标准养护龄期的延长而不断增强.因此,对于实际氯盐环境中的混凝土结构,建议采用最佳掺量25%的粉煤灰混凝土或者高掺量矿渣混凝土,同时加强潮湿养护,有利于提高混凝土结构的服役寿命.     

水泥基材料氯离子结合机理及影响因素研究综述

水泥基材料的氯离子结合能力主要取决于水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和Friedel's盐的含量及其稳定性,两者的含量越高、稳定性越好,水泥基材料的氯离子结合能力越强。对水泥基材料氯离子结合能力的分析需考虑多种因素的影响,如水泥种类、矿物掺合料种类、温度、氯离子浓度、阳离子类型、硫酸盐侵蚀和碳化等因素,它们会通过直接影响C-S-H凝胶和Friedel's盐的生成量,或间接影响孔隙液pH值和离子浓度改变C-S-H凝胶和Friedel's盐的稳定性,进而影响其物理吸附能力与化学结合能力,促使氯离子重新结合或释放,导致氯离子结合能力变化显著。本文综述了上述影响因素下,水泥基材料中C-S-H凝胶和Friedel's盐含量、稳定性的变化,及其对氯离子结合能力的影响,并为今后的研究方向提出了建议。     

基于不同阳离子条件下硅酸盐水泥氯离子固化性能研究

研究了不同阳离子对硅酸盐水泥氯离子固化性能的影响,采用水溶法测定了净浆试样中自由氯离子的含量并计算出其氯离子固化率,对试样进行了XRD物相分析以及其水溶液的pH值测定。研究得出,随水化龄期的增长,水泥浆体的氯离子固化率增大,其6 h、12 h、1 d和3 d的氯离子固化率分别达到其28 d的50％、70％、80％和90％以上,F盐的生成及氯离子的固化主要发生在水化早期,水化后期氯离子固化主要来自C-S-H凝胶,其氯离子固化量较小。不同阳离子导致了水泥浆体中F盐生成量的差异,其影响硅酸盐水泥氯离子固化率由大到小排列为Ca2＋＞Mg2＋＞K＋＞Na＋,其与对pH值的影响成负相关系,Ca2＋和Mg2＋降低了水泥浆体的pH值,有助于氯离子的固化;K＋和Na＋提高了水泥浆体的pH值而降低了氯离子固化。氯离子浓度一定时,Na＋浓度的增加对水泥浆体中F盐的生成量及氯离子固化率影响不大;而Mg2＋浓度的增加提高了水泥浆体中F盐的生成量及氯离子固化率。     

水泥-粉煤灰-矿粉-偏高岭土四元胶凝材料氯离子固化机理研究

本文在水泥、粉煤灰和矿粉组成的三元胶凝材料基础上掺入第四元矿物掺合料偏高岭土,利用X射线衍射(XRD)和热重分析(TGA/DTG)定性分析了四元胶凝材料水化产物与氯离子固化能力的关系,并在此基础上利用TGA/DTG和Rietveld外标法定量分析不同形态氯离子固化量。研究表明,掺入偏高岭土能够增加体系早期水化反应速率,促进粉煤灰和矿粉早龄期水化,增加了四元胶凝材料水化AFm相(单硫型水化硫铝酸钙)和C-S-H凝胶含量。同时也增加了体系中铝钙摩尔比,使得单硫型硫铝酸钙(Ms)在碳酸盐存在的条件下更加倾向于转化为半碳型碳铝酸钙(Hc)。氯离子等温吸附结果表明,AFm相含量与氯离子固化能力呈正相关。Rietveld外标法结果表明,掺入偏高岭土后四元体系的氯离子化学固化能力提高,物理吸附能力降低,与三元体系相比,氯离子化学固化量提高了94.16%,物理吸附量降低了7.62%,TGA/DTG定量结果表明Rietveld定量分析具有可行性。     

干湿交替氯盐环境下氧化石墨烯水泥砂浆抗侵蚀研究

抗氯离子侵蚀能力的强弱对水泥基材料服役寿命长短有着关键性的影响。本文研究了不同氧化石墨烯(GO)掺量(0%、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%,质量分数)在干湿交替氯盐环境下对水泥砂浆抗氯离子侵蚀性能的影响,分析了不同GO掺量下自由氯离子浓度与水泥砂浆抗氯离子侵蚀性能之间的关系,并利用扫描电子显微镜从微观角度分析水泥砂浆的抗侵蚀性能。结果表明:GO能显著提高水泥砂浆的抗氯离子侵蚀能力,最佳掺量范围为0.04%~0.06%;在同一钻孔深度处,水泥砂浆内的自由氯离子浓度随着GO掺量的增加先降低后升高;GO能有效调节水泥砂浆的微观形貌,减少内部孔隙产生,密实结构,提高水泥砂浆抗氯离子侵蚀能力。     

掺石粉水泥与外加剂适应性研究

研究了掺入石粉后的水泥基和外加剂的适应性。通过检测水泥净浆流动度和不同粉体的吸附量进一步解释不同岩性、不同细度的粉体对外加剂的适应性情况。结果表明外加剂的掺量极大的影响外加剂吸附量的大小。在一定范围内吸附量值随着外加剂掺量增加而增加。粉体对外加剂的吸附量随着粉体细度的增加先增大后减小,存在转折点。同时石粉的岩性对外加剂的吸附量也有一定的影响。