基于直流阶跃暂态电阻法的混凝土渗透性表征

渗透性是影响混凝土耐久性的最重要指标,当前工程中所用混凝土渗透性试验方法,无论是水渗透性还是氯离子渗透性,其测试过程都存在耗时长、操作不便的缺点。为解决混凝土渗透性实时、原位监测的问题,利用基于直流阶暂态电阻法所测混凝土电阻率表征混凝土渗透性,分析了水胶比、矿物掺合料掺量、混凝土饱水度、环境温度等不同因素对各龄期混凝土暂态电阻率的影响规律,将暂态电阻率与混凝土各龄期的强度、吸水速率、抗水渗透性、抗氯离子渗透性等性能建立联系。结果表明,暂态电阻法测试结果与现有混凝土渗透性方法测试结果具有较高的关联性,提出了暂态电阻法测试结果用于混凝土渗透性评价的推荐值,验证了暂态电阻法可用于评价混凝土抗渗透性。     

粉煤灰掺量对混凝土抗氯离子渗透性能的影响

研究分析了粉煤灰掺量对混凝土抗氯离子渗透性的影响,并进行了电镜、X衍射和压汞测孔微观分析.结果表明:粉煤灰掺量对混凝土抗氯离子渗透性的影响随龄期不同而不同:7 d龄期时,随着粉煤灰掺量逐渐增加,混凝土的抗氯离子渗透性能逐渐降低;28 d、56 d龄期时,粉煤灰掺量小于40%时,随着粉煤灰掺量的增加混凝土的抗氯离子渗透性能逐渐增强,掺量超过40%后,电通量值有所增大.因此.40%的粉煤灰掺量是混凝土抗氯离子渗透的极限点.     

掺矿渣的高强混凝土早龄期拉伸徐变试验研究

对含活性矿物掺合料高强混凝土早龄期拉伸徐变特性的研究,能够为服役期高强混凝土的高精度应力解析及开裂预测提供重要参数.以0.3水胶比、50%矿渣掺量的高强混凝土为对象,利用本研究团队自行设计的早龄期拉伸基本徐变试验装置,对在不同加载应力强度比(0.2,0.3,0.4)和不同加载龄期(1,2,3,5,7d)情况下的混凝土早龄期拉伸徐变进行了试验研究.结果表明:2d及之后的加载龄期下不同应力强度比的比徐变经时变化曲线基本重合,比徐变表现出较明显的线性特征.加载龄期对于徐变的影响在3d之前加载时特别明显,7d及之后加载龄期对徐变基本无影响.     

纤维纳米混凝土力学性能和抗氯离子渗透性能的研究

通过坍落度、贯入阻力试验,不同龄期抗压强度、劈拉强度和抗折强度试验以及氯盐溶液浸泡干湿循环试验,探讨了钢纤维掺量、纳米矿粉种类和掺量以及混凝土基体强度对纤维纳米混凝土工作性能、凝结时间、基本力学性能和抗氯离子渗透性能的影响.结果表明:随钢纤维掺量增加,纤维纳米混凝土坍落度逐渐减小,各龄期强度和28 d龄期抗氯离子渗透性能呈增大趋势;随纳米SiO2掺量增加,拌合物坍落度快速降低,初凝、终凝时间缩短,各龄期强度整体呈上升趋势且抗氯离子渗透性能逐渐提高;随纳米CaCO3掺量增加,坍落度先增加后减小,初凝时间逐渐缩短,终凝时间变化不显著,各龄期强度呈增大趋势且抗氯离子渗透性能逐渐提高;随混凝土基体强度降低,坍落度快速增大,初凝和终凝时间迅速延长,各龄期强度和28 d龄期抗氯离子渗透性能逐渐降低.钢纤维的掺入,改善了混凝土的破坏形式;纳米矿粉的掺入,改善了混凝土的微观结构,增加了混凝土基体的密实度.混凝土中掺入适量的纤维和纳米矿粉,有效改善了混凝土的性能.     

填埋体饱和渗透系数影响因素室内研究

将组分及物理指标一致的自制垃圾在适宜条件下进行加速降解,分别采用大尺寸三轴渗透试验和常水头渗透试验测试不同降解龄期自制垃圾在不同应力条件下的饱和渗透系数,对试验结果进行比较分析.研究孔隙比、降解龄期、有效应力、测试方法等因素对垃圾渗透性的影响,与成都、苏州填埋场现场取样测得的垃圾三轴渗透系数进行对比.试验结果表明,填埋体的压实和埋深对饱和渗透系数的影响较大,渗透系数的对数随孔隙比线性增长,渗透系数的倒数与有效应力线性相关.在相同孔隙比的前提下,渗透系数随降解龄期略有减小.采用不同测试方法对渗透试验结果的影响显著,三轴渗透试验的渗透性结果明显低于常水头试验结果.自制降解垃圾的三轴渗透性与现场取样的试验结果相符,能够用于实际工程的设计和评估.     

再生混凝土抗氯离子渗透性能试验研究

改变再生粗骨料掺量、粉煤灰掺量、水胶比等参数,研究不同配合比对再生混凝土抗氯离子渗透能力的影响规律。试验结果表明,降低水胶比对再生混凝土抗氯离子渗透性能有利;再生混凝土氯离子迁移系数随着再生粗骨料替代率的增大而增大,抗氯离子渗透性能下降。掺加粉煤灰可以改善再生混凝土抗氯离子渗透性能,对于早龄期再生混凝土粉煤灰掺量在10%~20%之间为宜。     

孔溶液的电导率与混凝土的电测渗透性

孔溶液的化学成分和电性能对混凝土渗透性的电测结果有重要影响.理论分析和试验表明,水灰比和粉煤灰的掺量对孔溶液的电导率影响很大.混凝土粉末浸液的电导率与孔溶液的电导率有良好的相关性,浓度为3:1的粉末浸液与孔溶液电导率的线性相关系数为0.8550.利用混凝土粉末浸液的电导率对混凝土的电测渗透性结果进行修正是可行的.     

早龄期水泥基材收缩与电学性能相关性

为了探索水灰比变化对水泥基材料收缩性能和电学性能的影响,采用电阻率测试方法,分别测试了水灰比为0.3、0.35、0.4、0.45的水泥浆体在3 d内的自收缩和电阻率变化.结果表明:水泥浆体3 d龄期总自收缩随着水灰比的增大而减小;水灰比0.3和0.35的试件在3 d龄期内体积呈现收缩一致性,水灰比0.4和0.45的试件分别在7.7 h和16.8 h内呈现膨胀趋势;浆体早期体积变化主要由自收缩发展、强度发展(抑制收缩)和水化升温导致热胀三者耦合作用控制.水泥浆体3 d龄期电阻率随水灰比的增大而减小,对于同一试件,电阻率呈现先减小后增大的发展趋势.结合电阻率变化和电阻率微分曲线可以将水泥水化过程分为溶解期、诱导期、水化加速期和水化减速期4个阶段.不同水灰比水泥浆体自收缩均随电阻率呈现出良好的指数变化,根据浆体电阻率的变化可以预测自收缩的发展趋势.     

温度对C50纤维混凝土力学性能的影响

结合武汉市某工程大体积混凝土实测温度,试验研究了高温高碱环境对纤维自身力学性能的影响,及不同养护温度下混凝土的力学性能发展趋势.试验结果表明:聚丙烯纤维在10%浓度的NaOH溶液中浸泡24 h且经历室温—65℃—室温循环,纤维自身力学性能下降约10%;处理后的纤维掺入混凝土中对标准养护的试块强度无不良影响;不同养护温度下纤维混凝土力学性能发展趋势差异明显,65℃养护1 d龄期的轴心抗压强度、弹性模量、劈裂抗拉强度可达标准养护28 d龄期相应参数的97%,74%,74%,4 d龄期轴心抗压强度、劈裂抗拉强度有一定增长趋势.因此,大体积混凝土实体结构强度评定需考虑水化温度作用的影响.     

模拟地震对新浇注混凝土钢筋握裹强度的影响

试验采用中国核动力院的6 m×6 m高性能地震模拟试验台和EI centro地震时程曲线,研究了C30和C50新浇混凝土遭受7度或8度模拟地震后钢筋握裹强度,震动时新浇混凝土的龄期分别为12 h、24 h、48 h、72 h和7d.试验结果表明与未遭受震动的混凝土相比,7度或8度震动对新浇混凝土在龄期28 d时的钢筋握裹强度的影响很小.     

混凝土中氯离子渗透的试验与细观数值分析

采用试验研究与数值模拟相结合的方法,从细观角度研究了粗骨料含量、界面区和孔隙率等对混凝土中氯离子渗透性能的影响。通过氯离子扩散系数快速测定RCM试验和压汞试验,分析了不同粗骨料含量、水胶比、孔隙率与氯离子扩散系数的关系;通过编写程序建立混凝土细观随机骨料模型,进而对氯离子的扩散性能进行数值模拟,分析了粗骨料含量和界面区等细观参数对氯离子渗透扩散的影响。结果表明：数值模拟与试验结果吻合性较好,验证了细观数值模型的有效性;氯离子扩散系数随粗骨料含量的增加而降低;混凝土孔隙率随水胶比的增加而增大,进而增加混凝土的渗透性;混凝土的渗透性能随着界面区厚度和界面区扩散系数的增加而增大。     

Healing effectiveness of cracks rehabilitation in reinforced concrete using electrodeposition method

An electrodeposition method and its experimental device for rehabilitation of cracks in reinforced concrete were proposed. Porous concrete is proposed to simulate cracked concrete, and mass increment, permeation coefficient and sound velocity of ultrasonic wave were used to be evaluating indicators of healing effectiveness of crack rehabilitation in this method. Effect of currency density, concentration of electrolyte solution on healing effectiveness of porous reinforced concretes with different total void ratio was studied. The experimental results indicate that the simulation of porous concrete for cracks can reflect the healing effectiveness of electrodeposition method effectively, Total void ratio of porous concrete has little effect on healing effectiveness of electrodeposition at early ages. The higher the currency density or concentration of electrolyte solution is, the higher the electrodeposition rate and sound velocity in porous concrete are, and the lower the permeation coefficient of porous concrete will be. Mg（OH）2 crystals produced in high current density are large, thin sheet-shaped and arranged loosely.     

重复载荷作用下矿渣混凝土的渗透性

采用WHY系列全自动应力试验机对混凝土试件施加最大载荷为0.4fcy(轴压强度)和0.8fcy重复5次载荷.混凝土卸载后,通过测定混凝土加速氯离子渗透实验中阳极溶液的氯离子浓度,分析磨细矿渣掺量、载荷和渗透时间的关系.氯离子渗透经过非线性阶段后,阳极溶液中氯离子浓度随时间延长呈线性增加.结果表明:施加最大载荷为0.4fcy重复5次的压应力后,不同配比混凝土渗透性均比相应未加载混凝土大;最大载荷提高到0.8fcy后,混凝土氯离子渗透性均进一步增大.掺入磨细矿渣可抑制载荷对混凝土渗透性的增大作用,矿渣掺量不超过30%时,掺量越大抑制作用越明显,掺量为40%时,抑制作用有所降低.     

不同骨料级配透水混凝土的性能研究及其孔隙识别

依据体积堆积理论采用5~10、10~15、15~20 mm单粒级的碎石骨料设计和配制孔隙率分别为15%、20%、25%的透水混凝土,利用相关数学模型探究实测孔隙率与透水混凝土性能相关性,通过平面孔隙二值化识别透水混凝土内部孔隙结构特征。结果表明:透水混凝土的实测孔隙率能达到设计孔隙率的90%以上,与表观密度呈现良好的线性关系,与透水系数和抗压强度均呈现良好的幂函数关系。设计孔隙率的变化对骨料粒径较小的透水混凝土的透水性能影响较大,较小的骨料粒径有利于增加透水混凝土的28 d抗压强度,较大的骨料粒径有利于增加透水混凝土的透水系数。设计孔隙率与骨料粒径的增大均能使透水混凝土内部孔隙等效直径增大,降低孔隙曲折度,改变骨料级配,但骨料粒径的影响作用更为明显,二者的作用机理不同。     

Influence of subsequent curing on water sorptivity and pore structure of steam-cured concrete

Steam-cured condition is found to cause larger porosity and worse properties of concrete compared with normal curing condition. For the sake of seeking effective measurements to eliminate this bad effect of steam-cured condition on concrete, the water sorptivity and pore structure of steam-cured concretes exposed to different subsequent curing conditions were investigated after steam-curing treatment. The capillary absorption coefficient and porosity of the corresponding concretes were analyzed, and their mechanisms were also discussed. The results indicate that water sorptivity and pore structure of steam-cured concrete are greatly influenced by the curing condition used in subsequent ages. Exposure steam-cured concrete to air condition has an obviously bad effect on its properties and microstructures. Adopting subsequent curing of immersing steam-cured concrete into about 20 °C water after steam curing period can significantly decrease its capillary absorption coefficient and porosity. Steam-cured concrete with 7 d water curing has minimum capillary absorption coefficient and total porosity. Its water sorptivity is decreased by 23% compared with standard curing concrete and the porosity is 9.6% lower. Moreover, the corresponding gradient of water sorptivity and porosity of steam-cured concrete both decrease, thus microstructure of concrete becomes more homogeneous.     

透水性砼配合比正交试验方法

基于混凝土强度和透水性要求,根据现有实验室条件,运用相似原理和正交实验原理对C15透水性混凝土的配合比进行试验方法研究.采用3因素3水平均值相似正交法提出了研究水灰比、骨灰比、骨料粒径对混凝土空隙率、透水率和抗压强度影响的试验方法,根据透水性混凝土性能要求确定了试配强度、水泥用量、水灰比、粗集料用量.最后提出根据所建立的正交试验表,利用极差分析、方差分析和线性回归分析确定最优配合比和各因素显著性的方法.研究表明,该方法同样适合于分析不同因素、基于不同性质和目的的透水性混凝土配合比的设计.     

透水性混凝土强度-渗透性模型试验研究

高透水性是透水性混凝土的重要特征,现有的透水性混凝土渗透系数测试装置存在试件侧壁渗漏问题,为此提出了一种试件侧面防水涂抹+柔性夹层+套筒刚性壁的防侧漏复合结构,提高了渗透系数测试精度。透水性混凝土的透水性和强度是一对矛盾体,此消彼长,但目前对它们之间关系缺乏系统的研究。通过室内渗透性和强度试验研究了多种因素（如：水灰比、集灰比、孔隙率）对透水性混凝土的强度和透水性的影响,建立了强度孔隙率模型、渗透性孔隙率模型和强度渗透性模型。研究结果表明：透水性混凝土与普通混凝土不同,存在一个最佳水灰比,最佳水灰比对应的强度最大;强度和水灰比成开口向下的二次抛物线关系,而孔隙率和集灰比均与渗透系数成正相关关系;透水性混凝土强度和渗透性关系服从Lorentzian函数,强度随渗透性的增大而逐渐降低,降低速度先快后慢。在工程设计中应根据具体要求,确定最佳的强度和渗透性组合。     

抗分散透水性混凝土性能研究

对透水混凝土的水泥浆进行改性,得出耐离析、高流动性能的透水混凝土。通过室内研究系统研究了灰骨比、水灰比、骨料级配对透水混凝土强度、密度、孔隙率、渗透性的影响规律。试验结果表明:抗分散剂可有效解决水泥浆下沉及离析的问题;抗分散透水混凝土的灰骨比对混凝土的性能有显著影响,水灰比的影响较小;集料级配对混凝土的强度及孔隙率具有一定的影响。基于上述试验,得出适用于现场施工的透水混凝土配合比,通过现场试验验证了振动沉管法施工透水性混凝土桩的可行性,并验证了透水性混凝土桩具有较高承载力。     

有效压力对低渗透多孔介质渗透率的影响

以低渗透多孔介质为研究对象 ,通过实验得出渗透率随有效压力变化曲线。实验结果表明 ,流体在低渗透多孔介质中渗流时 ,受有效压力的影响明显。这是因为低渗透多孔介质的孔隙很小 ,微小的孔隙度变化也会对渗透率产生较大的影响。因此在低渗透油气藏的开采中 ,不宜采用降压开采。     

Effect of combination of steel fiber and MgO-type expansive agent on properties of concrete

The effect of combination of steel fiber and MgO-type expansive agent (MEA) on strength, air-permeability and porosity of concrete was investigated. The porosity and air-permeability of concrete were determined by method of evaporated water and Torrent permeability tester, respectively. Pore structures of mortars in concrete were analyzed using mercury intrusion porosimetry (MIP). Interfacial structures between steel fibers and matrix were examined by use of optical microscope. The experimental results show that improvement of pore structures of mortar and fiber-matrix interfacial structure in concrete by combination of steel fiber and MEA may remarkably increase properties of concrete. In comparison with plain concrete, compressive strength and splitting tensile strength of steel fiber reinforced expansive concrete increased by 15.3% and 38.1%, permeability coefficient K _t, penetration depth L and porosity of concrete decreased by 41.1%, 21.3% and 13.1% at 28 days, respectively.