低温(3℃)养护条件下不同水胶比对引气混凝土孔结构参数及抗渗性的影响

针对西部寒冷以及盐渍土地区的灌注桩混凝土,主要研究了低温(3 ℃)养护环境下不同水胶比对引气混凝土孔结构参数以及抗渗性能的影响.试验结果表明:随着水胶比的增大,引气混凝土的孔隙率与气泡间距系数都呈现增大的趋势,低温养护条件下孔隙率与气泡间距系数大于标准养护条件下;低温养护条件下混凝土主要孔径分布范围明显大于标准养护条件;低温养护条件下混凝土抗渗性能小于标准养护条件下混凝土,随着水胶比的增大,抗氯离子渗透性能下降,水胶比越大,抗渗性能下降越快;混凝土电通量和氯离子迁移系数与混凝土孔结构参数(孔隙率、气泡间距系数、孔径分布)呈现高度正负相关.     

-3℃养护条件下不同含气量混凝土的微观孔结构及渗透性研究

采用气孔分析法和直流电量法对在-3 ℃条件下养护28 d的不同含气量混凝土的孔结构和渗透性进行了试验研究.结果表明:-3 ℃养护条件下,随着含气量的升高,混凝土的气孔间距系数减小,混凝土中孔径＜100 nm的气泡所占的比例逐渐减小,而孔径＞ 100 nm的气泡所占的比例逐渐增大,混凝土的电通量增大,混凝土的立方体抗压强度降低;-3 ℃养护条件对混凝土的孔结构和抗压强度影响较大,而对混凝土的抗氯离子渗透性影响更大.     

不同养护温度下引气剂对混凝土性能的影响研究

通过试验,研究了混凝土含气量的经时损失规律及其影响因素,以及养护温度和引气剂对混凝土强度、抗氯离子渗透性和微观孔结构等性能的影响.结果表明:新拌混凝土的含气量损失与混凝土的初始含气量有关,初始含气量越大,损失也会更大,且处于动态过程的新拌混凝土的含气量损失较静态过程更大;与标准养护条件相比,负温养护条件一方面会使混凝土内部的水化反应变慢,水化程度变低,另一方面水结冰也会引起体积膨胀,破坏混凝土内部的晶体结构,对混凝土内部孔结构造成了一定程度的损伤,使得混凝土抗压强度降低,电通量、气孔间距系数等参数增大;掺入引气剂会引入了大量的微小气泡,使混凝土内部小孔径的孔含量增多,在一定程度上会提高孔的连通性,从而相对减小混凝土受力面积,造成混凝土抗压强度降低,电通量增大,孔径分布也会朝着小孔径方向移动.     

在等强度下-3℃与标准养护环境引气混凝土渗透性能与孔结构的关系

为了研究等强度下引气混凝土渗透性能与孔结构的关系,在-3 cc养护及标养下进行了不同引气剂掺量的混凝土孔结构及抗氯离子渗透试验,测试了-3℃养护84 d与标养下28 d时混凝土的孔结构的分布规律及电通量的变化规律.结果表明,标养28 d时混凝土的气泡平均孔径、气泡平均孔径、孔隙率及比表面积均小于-3℃养护84d时混凝土的气泡平均孔径、气泡平均孔径、孔隙率及比表面积;-3℃养护下混凝土的电通量是标养下的3～4倍左右,混凝土的电通量随含气量的升高而逐渐增大,即抗氯离子渗透性提高,而在标养下随着含气量的增大,混凝土的抗氯离子渗透性先增强后减弱.     

矿物掺合料对低水胶比混凝土抗氯离子渗透性能的影响

采用ASTM C1202-97方法测定混凝土氯离子电通量及渗透等级,主要研究了矿渣、粉煤灰、偏高岭土在单掺及不同比例复掺时对低水胶比混凝土抗氯离子渗透性能的影响.实验结果表明:矿物掺合料能有效改善低水胶比混凝土抗氯离子渗透性能.粉煤灰与矿渣复掺时,随着矿渣所占比例增加,混凝土氯离子渗透等级逐渐降低.水胶比为0.38,偏高岭土与矿渣复掺时随着偏高岭土所占比例增大,混凝土氯离子电通量先降低后增加,与基准组相比较,掺入比例为1∶1时其28 d氯离子电通量降低了93％.偏高岭土与矿渣复掺能有效改善混凝土的孔隙结构,孔径趋于细化,提高了混凝土抗氯离子渗透性能.     

含气量对低温养护下混凝土早期实际强度及抗冻性能的影响研究

本文以低温(3±0.2)℃养护下引气混凝土为研究对象,采用压汞法、气孔分析法、快速冻融法测试了不同含气量低温养护下混凝土的孔隙结构及抗冻耐久性.结果表明:掺入引气剂,可使混凝土孔隙率、总孔体积、总孔面积增加,平均孔径、孔间距系数减小,孔径均匀分布,显著改善混凝土的内部孔隙结构,明显提高混凝土的抗冻耐久性.为更好的阐述含气量对混凝土实际强度的影响,本文通过测出的气孔结构,进一步推算出低温养护下混凝土的实际抗压强度,通过理论计算得出,随着含气量的增大,实际强度降低.     

基于核磁共振技术分析生活垃圾焚烧灰渣代砂混凝土的微观结构与抗压强度

孔结构是混凝土微观结构中重要的组成部分,影响着混凝土的宏观性能,为了研究生活垃圾焚烧灰渣代替天然砂对混凝土孔结构和抗压强度的影响,通过核磁共振技术对生活垃圾焚烧灰渣代砂混凝土微观孔结构进行测试,分析了孔隙率和孔隙分布变化规律,并根据分形理论研究了孔隙分形特征,获得各孔径区间的分形维数与整体分形维数,并探讨了各孔径占比、孔隙率和分形维数与抗压强度之间的灰熵关联度。结果表明:随生活垃圾焚烧灰渣代砂率的增加,混凝土孔隙率增加,无害孔占比减小,抗压强度降低;分形维数随着生活垃圾焚烧灰渣代砂率的增加而减小,由于生活垃圾焚烧灰渣具有潜在的水硬性,随龄期的增长,分形维数呈增加趋势,同时孔隙结构得到了优化。灰熵关联度分析发现生活垃圾焚烧灰渣代砂混凝土整体分形维数和无害孔占比对抗压强度影响最大。     

水泥-铁尾矿泡沫混凝土的性能研究

研究了铁尾矿掺量对水泥-铁尾矿泡沫混凝土的干体积密度和抗压强度的影响,以及孔结构对泡沫混凝土导热系数的影响.测试了泡沫混凝土的导热系数,用显微镜和图像分析软件分析了泡沫混凝土的气孔结构,建立泡沫混凝土的抗压强度与干体积密度的关系模型,分析导热系数随孔结构的变化规律.结果表明铁尾矿取代水泥后泡沫混凝土的抗压强度降低,且其影响程度随混凝土气孔率的增大而减小.泡沫混凝土的抗压强度与干体积密度呈对数关系,与铁尾矿掺量成指数关系.泡沫混凝土密度相同时,气孔孔径越大抗压强度越高.随着气孔孔径的增大,泡沫混凝土的导热系数逐渐增大;随着孔隙率的增大,泡沫混凝土的导热系数逐渐减小;当孔隙率一定时,气孔孔径越小导热系数越小.     

泡沫混凝土孔隙结构的试验研究

为开展泡沫混凝土细观孔隙结构的研究,采用正交试验法研究水胶比、粉煤灰掺量和砂胶比等三项因素对泡沫混凝土孔隙率和等效平均孔径的影响.试验结果表明:孔隙率具有随水胶比和粉煤灰掺量增大而减小、随砂胶比增大而增大的特征,粉煤灰掺量和砂胶比因素的影响较为显著;等效平均孔径与水胶比、粉煤灰掺量和砂胶比均呈正相关关系,对600级泡沫混凝土三项影响因素的极差分别为0.045、0.097和0.079,粉煤灰的影响最为显著;对900级泡沫混凝土三项影响因素的极差分别为0.031、0.036和0.073,砂胶比的影响最大,且粉煤灰的需水量对平均孔径的影响较大.     

负温养护条件及水灰比对混凝土抗氯离子渗透性和细观结构影响试验研究

为研究养护条件和水灰比对混凝土抗氯离子渗透性和细观孔结构的影响规律与程度,采用气孔分析法和直流电量法对-3℃养护条件下和标准养护条件下的不同水灰比的混凝土28 d细观孔结构和电通量进行了测试.试验结果表明:-3℃负温养护条件下的混凝土气孔间距系数和平均气孔直径明显大于标准养护条件下的同种混凝土,孔径粗化严重,粗大孔明显增多;-3℃负温养护条件下的混凝土电通量值也明显大于标准养护条件下的混凝土,与细观孔结构测试结果一致.标准养护条件下,随着水灰比的提高,混凝土细观孔结构随之劣化,抗氯离子渗透性减弱;但在-3℃养护条件下,混凝土细观孔结构随着水灰比的提高反而优化,抗氯离子渗透性亦随之变强,究其原因,在-3℃养护条件下,随着水灰比提高,混凝土中液相水含量随之增大,水化反应更加充分,故出现上述现象.水灰比对细观孔结构和抗氯离子渗透性的影响程度较养护条件小,且随着水灰比的增大,养护条件对其影响程度减弱.     

基于体视学的SAP混凝土气孔结构分析与研究

为了研究混凝土在添加高吸水性树脂后其内部气孔结构的变化规律,以及内部气孔结构的变化对混凝土试样抗压强度的影响,基于定量体视学的电子显微图像分析方法,对添加SAP混凝土的内部气孔结构特征展开了相关试验研究.采用干拌的方法拌和SAP混凝土,对不同配合比和不同SAP掺量的混凝土进行分批试验,测定出各组试样的气孔结构参数和抗压强度等,以深层次的剖析SAP对混凝土强度和内部气孔结构的影响.研究结果表明:混凝土内部气孔的平均孔径与间距系数随着SAP含量和水灰比的增加而增大,而混凝土抗压强度则呈现出相反的变化趋势.在配合比相同的情况下,小粒径SAP颗粒对混凝土气孔率的提高效果更为明显,而大粒径SAP颗粒对混凝土气孔平均孔径的提高效果更为明显;水灰比对气孔平均间距系数影响显著,而SAP粒径对混凝土内部气孔平均间距系数的影响不明显.     

基于正交试验的透水再生混凝土性能优化试验研究

透水混凝土在缓解城市内涝、噪音效应和热岛效应等方面具有广泛的应用前景,但多孔导致的强度偏低限制了其进一步推广应用。本文采用再生粗骨料和聚丙烯纤维配制高性能透水再生混凝土,设计五因素四水平正交试验,采用极差法分析水胶比、目标孔隙率、再生粗骨料取代率、粉煤灰掺量和聚丙烯纤维掺量对透水再生混凝土抗压强度、有效孔隙率、透水系数的影响规律。结果表明：透水再生混凝土抗压强度影响因素的主次顺序为目标孔隙率>再生粗骨料取代率>水胶比>聚丙烯纤维掺量>粉煤灰掺量;透水再生混凝土抗压强度最大为48.26 MPa,此时透水系数为1.96 mm/s;随着目标孔隙率的提高抗压强度呈线性下降的趋势;40%再生粗骨料等质量取代天然粗骨料后,透水再生混凝土的抗压强度达到28.7 MPa,提高119.08%,透水系数增加9.44%;掺入0.11%体积掺量的聚丙烯纤维后透水再生混凝土的抗压强度达到27.4 MPa,提高幅度为10.48%,而且透水性能不会降低。研究结果可以为高性能透水再生混凝土的制备提供依据。     

引气混凝土抗氯离子渗透性及其微观孔结构

研究了不同混凝土含气量和水灰比下混凝土的抗压强度和氯离子扩散系数变化,以及相应的孔结构特性.结果表明:引气剂掺量影响混凝土的气泡分布和孔道连通性;适量引气剂有助于增加混凝土中独立、封闭、分布均匀、稳定的微小气泡数量,降低孔隙之间的连通性,进而提高混凝土的抗氯离子渗透性能,含气量为5%的C30混凝土的氯离子扩散系数仅为C30基准混凝土的69.52%,并且相对于C30混凝土,此效应对C50混凝土的作用的效果更加明显.     

混凝土孔结构及其分形维数与氯离子扩散性能的关系

氯离子扩散系数是研究海洋环境下混凝土结构耐久性的重要参数之一。通过开展不同水胶比混凝土的压汞试验和盐雾扩散试验,研究了混凝土内部孔隙率、孔径分布及临界孔径对氯离子扩散系数的影响规律。结合Menger海绵体模型,建立孔体积分形维数与氯离子扩散系数的关系。结果表明:孔隙率和临界孔径与无量纲化氯离子扩散系数的相关性很高,可作为反映混凝土氯离子扩散性能的重要参数;通过数学分析计算得到的孔表面分形维数分布在2.56~3.86之间,孔体积分形维数分布在2.85~2.98之间;基于压汞法和分形理论计算得到的孔体积分形维数可以作为评价氯离子扩散系数的指标,在孔径小于10 nm、10～100 nm、100～1 000 nm以及大于1 000 nm四类区间,氯离子扩散系数随孔体积分形维数的增加而下降。     

粉煤灰对桥梁混凝土抗渗性能的影响规律研究

为研究粉煤灰对桥梁混凝土抗渗性能的影响,制备了不同粉煤灰掺量的混凝土样品,测试分析了桥梁混凝土抗压强度、孔隙结构、渗透高度和抗氯离子渗透性能随粉煤灰掺量和养护龄期的变化规律。研究结果表明:(1)当桥梁混凝土养护龄期为7d时,桥梁混凝土的抗压强度随着粉煤灰掺量的增多而逐渐降低;当混凝土龄期大于28d时,桥梁混凝土的抗压强度在粉煤灰掺量为30%左右时最大。(2)粉煤灰掺量为30%时,桥梁混凝土密实度达到最大,此时其内部小孔隙增大而大孔隙减小。(3)桥梁混凝土抗氯离子渗透系数随着粉煤灰掺量的增大先减小后增大,在粉煤灰掺量为30%时取得最小值。     

利用煅烧硅藻土制备高稳态超高性能混凝土基体研究

超高性能混凝土(UHPC)早期自收缩大,使结构存在收缩开裂风险,掺入天然多孔活性粉料以激发其火山灰和内养护协同效应可有效降低UHPC自收缩,改善基体体积稳定性。本文利用煅烧硅藻土以一定体积分数(3%、6%、9%)置换水泥制备UHPC基体,并对其新拌性能、力学性能、自收缩、耐久性能及孔结构与微观结构进行了系统评价。结果表明:掺入煅烧硅藻土能显著改善UHPC力学性能和体积稳定性,并进一步提升其耐久性能;掺入煅烧硅藻土UHPC基体孔结构得到优化,孔隙率降低,孔径细化;掺入煅烧硅藻土UHPC基体中C-S-H凝胶平均Ca/Si比下降,C-S-H(I)占比提高,水化产物结构及致密性改善。优化设计条件下,UHPC基体56 d抗压强度提高9%,56 d抗折强度提高18%,7 d自收缩下降29%,28 d快速氯离子迁移系数下降35%,28 d电通量下降27%。     

钢渣作为混凝土掺合料的可行性研究

适量掺加矿物掺合料可以降低混凝土结构的孔隙率,提高水化产物的致密性,有效降低氯离子的渗透性,提高混凝土的使用寿命.本文主要研究了钢渣作为掺合料单掺或复掺对混凝土Cl-渗透性能及力学性能的影响,并分析探讨了其影响机理.结果表明:一定量的钢渣和粉煤灰复掺可以较好的提高混凝土抗压强度;随着钢渣掺量的增加,混凝土坍落度降低,抗氯离子渗透性能逐渐下降;钢渣与粉煤灰复掺时,混凝土抗氯离子渗透性能增加;大掺量(钢渣、粉煤灰掺量50％)掺合料可以提高混凝土抗氯离子渗透性能.