矿物掺合料对再生混凝土抗冻性与可再生性的影响

为探究矿物掺合料对再生混凝土抗冻性与可再生性的影响,本文选取硅灰、粉煤灰和粒化高炉矿渣三种矿物掺和料,通过不同掺量组合制备了五组不同胶凝体系的再生混凝土。采用快冻法对再生混凝土进行冻融试验,通过测定冻融过程中再生混凝土的相对动弹性模量、质量损失率和抗压强度损失率评价其抗冻性,采用SEM观察冻融后再生混凝土的微观结构。此外,对冻融后的再生混凝土进行破碎,获得二代再生粗骨料,并依据其表观密度、压碎值、坚固值和吸水率评估再生混凝土的可再生性。结果表明：5%(质量分数,下同)硅灰+20%粉煤灰+20%矿渣+55%水泥组合的质量损失率和抗压强度损失率明显比单掺5%硅灰以及5%硅灰+20%粉煤灰和5%硅灰+20%矿渣组合的低,且相对动弹性模量比其他组合的高。四种不同胶凝体系的二代再生粗骨料物理性能均达Ⅲ类标准,可用于强度等级为C25的结构混凝土的制备。     

冻融与硫酸盐侵蚀耦合作用下再生混凝土劣化规律

采用快冻法,对再生骨料取代率为30％的混凝土分别在3％Na2SO4,5％Na2SO4,10％Na2SO4(质量分数)溶液以及水中的冻融情况进行试验,试验过程中测试了再生混凝土质量变化、相对动弹性模量、抗压强度损失及损伤层厚度,分析了再生混凝土在冻融与Na2SO4溶液耦合作用下的损伤机理,建立了再生混凝土的冻融损伤模型,利用模型预测了再生混凝土的抗冻寿命.结果表明:再生混凝土在5％Na2SO4溶液中冻融损伤最严重;再生混凝土在10％Na2SO4溶液中的冻融损伤大于在3％Na2SO4溶液和水中的冻融损伤;再生混凝土的相对动弹性模量变化和损伤层厚度的变化相关,可以利用相对动弹性模量表示再生混凝土的内部损伤;曲线模型可以较好表征再生混凝土在硫酸盐环境下的冻融损伤,在5％Na2SO4溶液中,再生混凝土的抗冻寿命最差.     

基于RSM-BBD的高原地区桥墩混凝土性能试验研究

针对高原地区桥墩混凝土服役环境的特点，探究矿物掺合料对桥墩混凝土性能的影响效果。采用Box-Behnken Design响应面法(RSM-BBD)设计了15组试验，详细研究了粉煤灰、矿渣和硅灰掺量对混凝土强度和冻融性能的影响规律。以28 d抗压强度、200次冻融循环后混凝土质量损失率和相对动弹性模量为响应值构建响应面模型，旨在揭示响应参数和目标响应值的相关关系及多目标响应值条件下桥墩混凝土的合理配合比。结果表明，与基准组混凝土相比，适量的矿物掺合料有利于提高混凝土强度，增强混凝土的耐低温冻融性能。混凝土的强度和抗冻融性能主要受单因素的影响，其中矿渣和硅灰能提高混凝土的抗压强度，粉煤灰和硅灰则可以提高混凝土的抗冻融性能。各因素的交互作用对混凝土各性能有不同程度的影响，其中矿渣和硅灰掺量的交互作用对28 d抗压强度影响显著，粉煤灰与硅灰掺量的交互作用对质量损失率影响显著，粉煤灰与矿渣掺量的交互作用对相对动弹性模量影响显著。基于目标响应值和响应优化，本试验条件下矿物掺合料的合理配合比为粉煤灰、矿渣和硅灰掺量分别为20%、15%和10%(质量分数)。     

粉煤灰对引气混凝土的抗冻性及气孔结构的影响

混凝土的抗冻性受诸多因素影响,而掺入粉煤灰后的混凝土对混凝土的抗冻影响很大。为了更好的了解粉煤灰对引气混凝土抗冻性能的影响,对比研究了普通硅酸盐引气混凝土与掺入30%粉煤灰的普通硅酸盐混凝土在不同水灰(胶)比的抗冻性能及气泡参数。试验研究表明:普通及掺粉煤灰引气混凝土质量损失率都随水灰(胶)比的增大而升高,而动弹性模量及相对动弹性模量都随水灰(胶)比的增大而减小。掺粉煤灰的普通硅酸盐引气混凝土的初始动弹性模量明显小于普通硅酸盐引气混凝土。相比较普通引气混凝土,掺入粉煤灰后小孔径气泡数量增加,大孔径气泡数量同样也增加了。在同水胶比下,掺粉煤灰的引气混凝土的气泡间距系数明显要小于不掺粉煤灰的普通引气混凝土,掺入粉煤灰会减小引气混凝土的比表面积,掺入粉煤灰后引气混凝土的气泡平均半径明显增大。     

硫酸盐环境下再生骨料混凝土的抗冻性能

为了探讨再生骨料混凝土在硫酸盐作用下的抗冻耐久性能,选取再生粗骨料替代率为50％、100％的两组再生混凝土和普通骨料混凝土进行硫酸盐环境中的冻融试验,以质量损失率和相对动弹性模量判别混凝土的抗冻性能.结果表明:质量损失率用于表征再生骨料混凝土的损伤劣化规律具有一定的局限性;相对动弹性模量的变化比较敏感,可以很好的表征再生骨料混凝土的损伤程度;再生骨料混凝土的抗盐冻性能明显低于普通骨料混凝土.以此为基础,建立了Weibull概率函数与冻融损伤度之间的演化方程,演化方程可以很好表述冻融循环次数与相对动弹性模量的变化规律,为后续的分析研究提供了一定借鉴.     

大掺量矿物掺合料混凝土抗盐冻性能研究

开展了普通混凝土、复掺粉煤灰和矿粉的大掺量矿物掺和料混凝土(HVMAC)分别在清水、5％ MgSO4溶液、10％ NaCl溶液、5％ Na2SO4 +5％ MgCl2复合溶液中的快速冻融试验,以试件的质量、动弹性模量及抗压强度变化表征混凝土在盐冻作用下的抗冻性能.结果表明,两种混凝土试件在清水中的冻融破坏比盐溶液中严重,普通混凝土在MgSO4溶液中形成致密结构,破坏较小,在NaCl溶液中,HVMAC对溶液的吸收较小,其破坏程度较轻,混凝土在5％ Na2SO4 +5％ MgCl2复合溶液中几乎没有劣化,综合考虑,HVMAC的抗盐冻性最好.     

粉煤灰混凝土抗盐冻性能的研究

研究粉煤灰混凝土在水中和硫酸镁溶液中的抗冻性,探讨粉煤灰掺量、含气量及砂率对混凝土抗冻性的影响。试验结果表明：粉煤灰掺量25％对混凝土的抗冻盐性能有利,在相同粉煤灰掺量时,适量引气可大大延缓混凝土相对动弹性模量的下降,在保持水胶比一定时,适当的砂率也会在一定程度上改善混凝土的抗盐冻性能。     

混凝土抗盐冻性能试验研究

寒冷地区海洋环境和除冰盐环境中的混凝土结构受到盐害和冻害的双重作用,使混凝土的破坏更加严酷.本文采用快速冻融方法,对混凝土在盐溶液中进行了冻融试验,通过试验探讨了水胶比,粉煤灰掺量,含气量等因素的变化对混凝土抗盐冻性能的影响,研究了混凝土外观、质量损失率、相对动弹性模量、超声声速、抗压强度随冻融循环次数的变化规律.试验结果表明,试件均由于质量损失率超过5%而破坏;水胶比是影响混凝土抗盐冻性能的决定性因素,适当的粉煤灰掺量也能使混凝土达到抗盐冻性能要求,存在一个临界含气量能最大限度地提高混凝土抗盐冻性能;即使在引气条件下,大水胶比(0.50)和大掺量(50%)粉煤灰混凝土的抗盐冻性能仍很差.     

粉煤灰掺量对再生混凝土性能的影响

通过抗压试验、氯离子渗透试验和快速冻融试验,研究了粉煤灰掺量对再生混凝土抗压强度、抗氯离子渗透性能及抗冻性能的影响.结果表明:粉煤灰掺量为10%的再生混凝土的抗压强度比未掺粉煤灰再生混凝土的抗压强度高出11%灰掺量为20%和30%的再生混凝土的抗压强度略低于未掺粉煤灰再生混凝土的抗压强度;再生混凝土抗氯离子渗透能力随着...     

冻融与氯盐耦合作用下超细粉煤灰混凝土抗碳化性能研究

为了研究氯盐与冻融耦合作用下超细粉煤灰混凝土的碳化性能,对不同掺量超细粉煤灰混凝土进行了抗压强度试验、基准碳化试验、冻融-碳化试验和盐冻-碳化耦合试验.结果表明:在标准养护条件下,混凝土试件中掺入少量超细粉煤灰会降低试件本身的抗压强度,但降低幅度不大,而掺入大量的超细粉煤灰其抗压强度下降比较明显.干燥养护下,掺入超细粉煤灰对试件的抗压强度影响较小,其抗压强度随掺量没有出现骤降.掺入适量的超细粉煤灰能提高混凝土的抗碳化性能,随着超细粉煤灰掺量增加,抗碳化性降低,当超细粉煤灰掺量超过25％时对混凝土抗碳化性能影响不大.当超细粉煤灰参量一定时,盐冻-碳化循环试验对混凝土碳化深度最不利,且超细粉煤灰混凝土的碳化深度与循环次数呈现二次函数关系.     

粉煤灰与矿渣、硅灰复掺混凝土干湿循环下抗硫酸盐侵蚀性能研究

为探索粉煤灰与矿渣、硅灰复掺混凝土干湿循环作用下的抗硫酸盐侵蚀性能,在室内开展了三组掺合料混凝土在3种不同浓度硫酸根溶液侵蚀以及4种硫酸盐溶液侵蚀下的干湿循环和抗压试验。结果表明:掺合料种类对混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的影响较大,掺入硅灰能明显提升混凝土抗硫酸盐侵蚀能力,复掺15%粉煤灰+30%矿渣+5%硅灰试验组的抗硫酸盐侵蚀能力最强;硫酸根离子浓度越高,生成的钙矾石和石膏量越多,混凝土的抗侵蚀能力越弱;MgSO_4对混凝土的侵蚀能力强于Na_2SO_4,掺入NaCl能减弱硫酸盐的侵蚀能力,混凝土对四种硫酸盐的抗侵蚀能力大小依次为:5% Na_2SO_4+3.5%NaCl>5% Na_2SO_4>5%MgSO_4+3.5%NaCl>5%MgSO_4。     

氯化钠、硫酸钠溶液对混凝土抗冻性的影响及其机理

研究了混凝土在质量分数为3．5％的氯化钠溶液、5．0％的硫酸钠溶液中的抗冻性,结果表明,不同的盐溶液对混凝土抗冻性有不同的影响,在氯化钠溶液中冻融时,混凝土表面产生严重的剥落;而在硫酸钠溶液中冻融时,质量损失小,原因在于氯化钠溶液冻结以后压缩塑尾较小,而硫酸钠溶液冻结后在压缩塑性很大,在溶液中冻融时混凝土的相对动弹性模量下降比在水中略为缓慢,但水灰比0．26的混凝土在硫酸钠溶液中冻融后期相对动弹性模量下降很快,过早破坏,原因在于经过一定时间硫酸盐侵蚀发挥作用以后与冻融破坏产生交互作用。     

混凝土相对动弹性模量及微观机理研究

以内掺粉煤灰制成的混凝土和普通硅酸盐水泥以及抗硫酸盐水泥制成的混凝土作为研究对象,在硫酸钠溶液中进行干湿循环后,通过相对动弹性模量的测量以及对混凝土SEM形貌分析,结果表明：掺加粉煤灰的混凝土对硫酸盐侵蚀有较好的抵抗性能;掺加粉煤灰能够与混凝土内部的不利成分Ca（OH）2发生二次水化反应,生成有利的C-S-H凝胶,有效改善混凝土的微观结构。     

全浸泡作用下混凝土抗硫酸盐侵蚀性能试验研究

研究了不同水胶比混凝土试件在(20 ±2)℃全浸泡作用下的抗硫酸盐侵蚀性能.试验制作了0.32与0.36两种水胶比的普通硅酸盐水泥、中抗硫水泥以及矿粉-硅灰复掺的混凝土试件,试件标养28 d后,测定了各试件在(20 ±2)℃的3%Na2SO4溶液中全浸泡侵蚀的抗压侵蚀系数、相对动弹性模量,并且测定了侵蚀240 d后混凝土的含气量和连通孔隙率,对混凝土在(20 ±2)℃下的抗硫酸盐侵蚀性能进行了评价.结果表明:在(20 ±2)℃全浸泡作用下,(1)混凝土抗硫酸盐侵蚀性能E>A>B,中抗硫水泥主要通过限制C3A的含量,进而改善混凝土抗硫酸盐侵蚀性能,不一定在任何环境下都适用;(2)0.36水胶比混凝土抗硫酸盐侵蚀性能低于0.32水胶比混凝土,抗硫酸盐侵蚀性能随着水胶比的降低而提高;(3)低水胶比混凝土复掺矿粉-硅灰后抗硫酸盐侵蚀性能得到显著的提高;(4)混凝土抗压侵蚀系数和相对动弹性模量高度相关,侵蚀240 d后,不同配比混凝土的含气量与连通孔隙率趋势极为接近,相关系数为0.93,因此可以合理选择试验评价指标,减少原材料浪费和试验工作量.     

Interaction between sulfate and chloride solution attack of concretes with and without fly ash

In this paper, the two sets of concretes under attack of erosion solution of sulfate and chloride salt were investigated. The one set is the plain concrete without fly ash addition. The other set is the concrete with 20% and 30% of fly ash addition, respectively. The corrosion solution includes three types: 3.5%NaCl, 5% Na₂SO₄, and a composite solution of 3.5%NaCl and 5% Na₂SO₄. In addition, two corrosion regimes were employed in this study: naturally immersion (stored in corrosion solution for long duration), drying-immersion cycles. The damage process of the two sets of concretes was systematically investigated under the above three types of corrosion solutions and two corrosion regimes. The interaction between sulfate and chloride salt was also quantitatively determined. The experimental results shown that a presence of sulfate in the composite solution increased the resistance to chloride ingress into concretes at early exposure period, but the opposition was observed at latter exposure period. For the damage of concretes, a presence of chloride in the composite solution reduces the damage of concrete caused by sulfate. Addition of fly ash may significantly improve the resistance to chloride ingress into concretes and the resistance to sulfate erosion when a suitable amount of fly ash addition and low water-to-binder (W/B) was employed. Studies of the different corrosion regimes indicate that concretes stored in corrosion solution for about 850 d, the changes in relatively dynamic modulus of elastically (RDME) could be described by three stages: linearly increasing period, steady period, and declining period. Whereas for drying-immersion cycles, an accelerated trend could be found. The changes in RDME included an accelerated decreased stage, linearly increased stage, and then a slowly decreased stage, finally accelerating failure stage. In order to elucidate the above experimental results in a microscopic scale, the mechanism was also investigated by the modern microanalysis techniques.     

粉煤灰与矿渣再生骨料混凝土弹性模量的研究

研究了粉煤灰单掺、粉煤灰与矿渣双掺对再生骨料混凝土(RAC)弹性模量的影响,并初步探讨了其影响机理;建立了再生骨料混凝土弹性模量与立方体抗压强度的相关关系式。试验结果表明:粉煤灰单掺会降低再生骨料混凝土的弹性模量,粉煤灰与矿渣双掺对弹性模量的影响随两者组合比例不同而有显著差异。     

复合盐侵蚀再生混凝土耐久性能退化试验研究

我国西北地区土壤及其地下水中含有大量侵蚀性离子,造成了再生混凝土结构耐久性能快速退化,严重制约着再生混凝土在主体结构中的应用。基于西北地区耐久性环境中侵蚀离子组成及区域气候环境特征,以7.5%(质量分数)MgSO₄-7.5%(质量分数)Na₂SO₄-5%(质量分数)NaCl为侵蚀介质,采用干湿交替方式,开展复合盐侵蚀再生混凝土耐久性能退化试验研究。以粉煤灰、矿渣、硅灰、偏高岭土等活性矿物掺合料取代水泥,研究矿物掺合料搭配方式对再生混凝土耐久性能影响。采用XRD、FTIR、TG-DSC及SEM、EDS等表征手段,分析侵蚀产物矿物组成、含量及微结构变化,研究复合盐侵蚀再生混凝土损伤过程。随着干湿交替次数增加,再生混凝土相对动弹性模量、质量变化率、相对抗压强度、相对劈裂抗拉强度及损伤层厚度的变化规律与矿物掺合料搭配方式有着显著的相关性。随着侵蚀离子的不断扩散,混凝土碱度降低,在表面依次形成了以水镁石、石膏及钙钒石为主要产物的致密侵蚀产物层,短暂阻碍了侵蚀离子进一步扩散。随着侵蚀产物不断堆积及无胶凝性水化硅酸镁的形成,在膨胀应力及盐结晶压力共同作用下,再生混凝土表面大量剥蚀并开裂,耐久性能快速退化。     

粉煤灰再生混凝土中氯离子渗透性能试验研究

通过氯离子自然扩散试验,测定粉煤灰再生混凝土试件中自由氯离子浓度,研究了粉煤灰掺量、干湿循环等因素对粉煤灰再生混凝土中氯离子渗透性能的影响。结果表明:粉煤灰能提高再生混凝土抗氯离子渗透能力,粉煤灰最佳掺量介于10%~30%之间;干湿循环加快了粉煤灰再生混凝土中氯离子的渗透速度;粉煤灰再生混凝土中氯离子浓度随着氯盐溶液侵蚀时间的延长逐渐增大,随着向粉煤灰再生混凝土内部的深入,逐渐降低。     

盐冻作用下玄武岩纤维混凝土力学性能损伤研究

针对西北寒旱地区混凝土结构易开裂耐久性降低的问题,选取力学性能优异的玄武岩纤维作为混凝土增强材料,采用室内快速冻融试验,以纤维体积掺量为变量,研究了不同纤维体积掺量(0.05%、0.1%、0.15%、0.2%)混凝土试件分别在清水、质量分数为3%的NaCl溶液、质量分数为5%的Na₂SO₄溶液冻融作用下动弹性模量、抗压强度、抗折强度三个力学性指标的变化。研究发现,玄武岩纤维的掺入能有效提升混凝土的初始抗折强度和抗盐冻能力,纤维体积掺量在0.15%~0.2%时混凝土试件动弹性模量、抗压强度与抗折强度在盐冻作用下的衰减速率减缓明显,玄武岩纤维混凝土在三种冻融介质中力学性能下降速率排序为清水<5%Na₂SO₄溶液<3%NaCl溶液。以动弹性模量为损伤变量,拟合混凝土相对抗压强度、相对抗折强度与损伤度的相关模型,模型相关性良好。研究结果可为玄武岩纤维混凝土的实际运用与后期维护提供理论依据与参考。     

氯盐冻融耦合作用下再生混凝土损伤劣化规律

为了研究严寒盐渍环境中再生混凝土的损伤劣化规律,制备了再生粗骨料质量替代率为0％、50％、100％的再生混凝土进行氯盐冻融耦合作用下的试验研究,从外观形貌、质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度等方面探讨混凝土损伤劣化规律.结果表明,氯盐冻融对再生骨料混凝土的破坏随再生骨料替代率的增加而增大.与冻融循环0次相比,冻融循环...