粉煤灰陶粒混凝土的抗盐冻性能

为了评价桥面铺装中应用的轻骨料混凝土长期耐久性,利用R ILEM推荐混凝土抗盐冻性能试验标准(CDF)研究了粉煤灰陶粒混凝土与普通混凝土的抗盐冻性能.结果表明:相同强度等级的掺加矿物掺合料的粉煤灰陶粒混凝土的抗盐冻性能明显优于普通混凝土的抗盐冻性能.复掺矿物掺合料混凝土的抗盐冻性能优于单掺矿物掺合料混凝土的抗盐冻性能.与普通混凝土相比,通过SEM-EDXA的分析,掺与未掺矿物掺合料陶粒与水泥石之间的界面过渡区的范围明显变小,这是粉煤灰陶粒混凝土抗除冰盐性能优良的重要原因.     

混凝土中水泥浆体与骨料界面过渡区的形成和改进综述

界面过渡区是水泥浆与骨料之间的薄层部分,具有孔隙率高、氢氧化钙晶体富集和定向排列等特点。其形成机理主要包括边壁效应、微区泌水效应、离子迁移和成核效应、单边生长效应、絮凝成团效应及脱水收缩效应。各种效应协同作用,导致界面过渡区成为混凝土最薄弱的环节。提高界面过渡区的粘结性能有利于改善混凝土的力学性能和耐久性。本文综述了常用的界面过渡区改进方法,即掺加矿物掺合料和纳米材料、改性骨料、生物矿化以及二氧化碳养护等,并比较了不同改进方法的优缺点,可为界面过渡区的形成机理和改进方法的研究及其在实际工程中的应用提供参考。     

矿物掺合料对结构轻集料混凝土氯离子渗透性能的影响

混凝土抗氯离子渗透性能直接关系到混凝土结构的耐久性.轻集料是多孔材料,其孔隙易成为氯离子渗透通道,因而良好的水泥石-集料界面结构是保证结构轻集料混凝土(SLC)具有高抗Cl渗透能力的关键.采用ASTMC1202-97方法,研究了粉煤灰、矿渣、硅灰等矿物掺合料对SLC氯离子渗透性能的影响;应用SEM扫描电镜对SLC水泥石-集料界面过渡区形貌以及粉煤灰对界面过渡区的改善作用进行了研究分析.     

纳米SiO2改性轻骨料混凝土性能

纳米SiO₂（NS）具有极强火山灰活性、晶核作用和填充效应,因此用NS改善水泥基材料性能成为众多学者研究的热点。本课题对不同掺量的NS对轻骨料混凝土强度及耐久性的改性效果进行了研究。通过测试轻骨料混凝土的力学性能（抗压和抗折）和氯离子渗透性能及利用SEM和EDS测试分析了NS对混凝土宏观和微观结构的影响。研究结果表明:在适当的掺量下,NS能够有效地提高轻骨料混凝土的力学性能,其中28 d的抗压强度和抗折强度比空白组混凝土分别提高了21.6%和46.2%。氯离子渗透的结果表明,轻骨料混凝土的抗氯离子渗透性能随着掺量的增加而呈线性增强。混凝土界面过渡区（ITZ）也发生了显著变化,其厚度减小,形貌也更加致密。ITZ的钙硅比随着NS掺量增加而减小,说明该区域内水化产物C-S-H凝胶增多,Ca（OH）₂被消耗,从而形成致密的过渡区,有利于强度提高。      

再生混凝土纳米复合强化试验

本文对再生混凝土进行纳米复合强化试验研究,通过引入高活性纳米SiO2和纳米改性矿物掺合料,得到了纳米改性再生混凝土,研究了高活性纳米SiO2和纳米改性矿物掺合料对再生混凝土力学性能的影响,还研究了高活性纳米SiO2对再生混凝土抗氯离子渗透性能与抗渗性能的影响,为实际工程应用提供理论依据。研究结果表明:纳米SiO2与纳米改性矿物掺合料双掺,不仅能在一定程度上改善再生混凝土的力学性能,还能显著改善再生混凝土的抗氯离子渗透性能与抗渗性能,显示出良好的复合效果。     

不同环境中矿物掺合料混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的研究进展

硫酸盐侵蚀是混凝土耐久性研究的热点之一。矿物掺合料的掺入改变混凝土内部的组成,细化了混凝土的孔结构,对混凝土抗硫酸盐侵蚀起着重要作用。掺合料的化学组成、细度、掺量等对混凝土抗硫酸盐侵蚀均有很大的影响。外界腐蚀环境的不同,矿物掺合料混凝土抗硫酸盐侵蚀的性能也有显著的差别。大量的研究表明,在连续浸泡的硫酸盐溶液中,矿物掺合料只要掺量适当能够提高混凝土抗硫酸盐侵蚀的能力。在干湿循环与硫酸盐溶液共同作用下,矿物掺合料混凝土抗硫酸盐侵蚀的能力有所争议,有些研究表明矿物掺合料能够提高干湿循环条件下混凝土抗硫酸盐侵蚀的能力;然而有些研究结果却呈现相反的结论,这需要进一步探索。     

基于多尺度分析的再生混凝土有效氯离子扩散系数预测

将再生混凝土视为由砂浆相、再生骨料相和二者砂浆之间的界面过渡区相(ITZ-2)组成的非均质复合材料，其中砂浆相由细骨料、细骨料-新砂浆界面过渡区(ITZ-1)、硬化水泥浆体三相组成，而再生骨料相由旧骨料、附着砂浆及旧骨料与旧砂浆的界面(ITZ-3)三相组成。基于N层球夹杂理论，考虑微观相的影响，建立了再生混凝土有效氯离子扩散系数预测的五相多尺度模型，通过硬化水泥浆体、砂浆和再生混凝土的稳态扩散系数实测值与模型预测值对比分析，验证其模型的准确性和有效性；最后，进一步讨论了氯离子侵蚀时间、再生骨料体积分数和附着砂浆含量等关键参数对其有效扩散系数的影响。结果表明：有效扩散系数预测值与试验值吻合较好，说明模型对预测再生混凝土的有效氯离子扩散系数具有普适性，为氯盐环境下再生混凝土耐久性评估与寿命预测提供理论依据。     

饱和钢纤维再生混凝土氯离子扩散特性研究

利用废弃骨料制作再生混凝土是建筑固废弃物的再生资源利用途径之一,其在氯盐侵蚀环境条件下的耐久性规律与普通混凝土不同。本文以模拟海洋侵蚀环境,通过改变水灰比及NaCl溶液浓度,分析各因素对钢纤维再生混凝土氯离子扩散行为的影响规律。结果表明:浸泡液浓度越大,进入混凝土内部的氯离子越多,随着深度的增加氯离子含量逐渐减少;较低的水灰比与适量钢纤维的掺入均可以有效降低氯离子扩散系数,提升钢纤维再生混凝土的抗氯盐侵蚀能力;氯离子扩散系数随着NaCl溶液浓度的增加而增大。     

再生混凝土力学性能的研究进展

再生混凝土的应用,不仅能够解决废弃混凝土处理问题;又能降低因资源过度开采所引起的生态环境破坏,因而具有广阔的发展前景。相比于普通混凝土,再生混凝土的抗压强度、弹性模量以及抗疲劳性能较低,主要与再生骨料多方面因素的影响有关。对近年来再生混凝土力学性能相关研究进展进行了综述,再生骨料总吸水率是降低抗压强度的主要原因,疲劳性能则主要与再生骨料取代率和附着砂浆含量有关。在再生混凝土中掺加矿物掺合料能够改善新、旧双界面从而提高抗压强度和劈裂抗拉强度,掌握多个因素的影响和作用对再生骨料和再生混凝土进一步研究和应用具有重要意义。     

矿物掺合料对混凝土抗氯离子渗透性的影响综述

矿物掺合料因对改善混凝土抗氯离子渗透性有着较为显著的作用而获得了研究者的广泛关注。综述了近年来国内外关于矿物掺合料对混凝土抗氯离子侵蚀能力影响的研究进展,分析并总结了粉煤灰、硅灰、矿渣等矿物掺合料单掺和复掺的情况下,对混凝土抗氯离子渗透性能的影响。同时,通过分析混凝土抗氯离子渗透性相关测试方法的优缺点,并对比不同研究者的测试结果,对需要进一步研究的相关问题提出了建议。     

再生粗骨料硅烷浸渍处理对混凝土介质传输性能的影响

由于残余砂浆的存在,再生粗骨料的物理力学指标远不及天然骨料,致使再生混凝土力学和耐久性能较差;此外,水分及有害离子侵入混凝土内部是引起混凝土材料性能劣化的主要原因。本试验用质量分数为8wt%的硅烷乳液浸渍强化再生粗骨料,通过抗压强度、毛细吸水和抗氯离子侵蚀试验对硅烷浸渍前后不同骨料质量取代率(0%、30%、50%)的再生混凝土介质传输性能进行了研究,最后利用SEM对再生混凝土内部的微观结构进行分析。试验结果表明,硅烷浸渍处理再生粗骨料的吸水率显著降低,由其制备的混凝土强度稍有所下降;再生混凝土毛细累积吸水量明显减少,且抗氯盐侵蚀性能显著提高,其中骨料质量取代率为50%的再生混凝土浸渍处理后氯离子扩散系数降低了37.5%。研究表明,硅烷浸渍处理再生粗骨料是提高再生混凝土耐久性的有效途径。      

高性能混凝土研究进展Ⅱ:耐久性能及寿命预测模型

综述了高性能混凝土耐久性能方面的研究进展,包括高性能混凝土的抗氯离子渗透性能、抗冻融性能、抗碳化性能、抗盐侵蚀性能以及多种因素耦合作用下的耐久性能等,介绍了与高性能混凝土耐久性相关的损伤模型和寿命预测模型,并分析了高性能混凝土耐久性能研究现存的一些问题。分析发现:高性能混凝土的耐久性能受材料种类、掺量、实验条件等因素的影响,适量的矿物掺合料和外加剂能够减少混凝土内部有害孔的数量,增加结构的密实度,提高混凝土的耐久性能。多种因素耦合作用下的混凝土耐久性及损伤模型、寿命预测模型等更接近结构所处环境的实际情况,这将会成为高性能混凝土耐久性方面研究的一个热点。     

硅灰对再生混凝土界面过渡区的影响

为改善再生混凝土的力学和耐久性能,以硅灰为增强材料对再生混凝土进行改良。研究了硅灰对再生混凝土3 d、28 d、90 d抗压强度和28 d、90 d抗氯离子渗透性能的影响。结合扫描电镜、显微硬度等微观观测手段,分析了28 d再生混凝土试样微观结构和性能变化。采用压汞法测试了再生混凝土的孔结构参数,探究硅灰对再生混凝土孔隙性能的影响。结果表明：硅灰可以提升再生混凝土的抗氯离子渗透性能,随掺量的增加提升效果先增后减;掺入硅灰可以改善再生混凝土多重界面过渡区结构,增加界面过渡区(ITZ)显微硬度,降低孔隙率。再生混凝土内部存在较多有害孔隙,硅灰可以细化孔隙结构,降低孔隙率,掺量为6%时效果最佳。     

界面过渡区厚度对再生混凝土损伤性能的影响分析

界面过渡区一直是混凝土和再生混凝土的薄弱点,为了进一步研究界面过渡区对再生混凝土损伤性能的影响.本文工作对再生混凝土界面过渡区厚度的计算公式进行了推导,得到了再生混凝土界面过渡区的厚度定量计算公式,并计算了再生骨料掺量为30％(质量分数)的再生混凝土中不同粒径骨料的界面过渡区厚度.采用混凝土模型试验方法,运用有限元分析软件对普通混凝土界面过渡区厚度为0.05 mm和再生混凝土界面过渡区厚度分别为1 mm、2 mm、3 mm、4 mm的混凝土模型进行了模拟分析.结果表明,不同厚度的界面过渡区对再生混凝土损伤开裂强度影响明显,随界面过渡区厚度的增加,再生混凝土损伤开裂荷载不断降低;再生混凝土的损伤开裂都是从界面过渡区开始的,且随界面过渡区厚度增加,损伤程度增加;与普通混凝土相比,当界面过渡区厚度不超过2 mm(再生骨料替代率不超过30％)时,再生混凝土损伤开裂荷载降低不明显.     

再生砖骨料混凝土力学性能劣化规律试验研究

为研究再生砖骨料混凝土在不同掺量和不同冻融循环次数下的力学性能变化。通过以红砖粗骨料掺量,钢纤维掺量,冻融循环次数为变量进行试验,研究以上因素对再生砖骨料混凝土力学性能的影响,并通过有限元软件建立有限元模型进行拟合分析。试验结果表明：随着红砖骨料取代率的增加,混凝土试件的立方体抗压强度逐渐降低,且当钢纤维掺量为1%时,再生混凝土试件的立方体抗压强度提高最为显著。抗冻性能方面,随着冻融循环次数的增加,再生混凝土试件的质量损失逐渐提高,且抗压强度逐渐下降。当冻融循环次数在50次以上时,试件强度的降幅趋于平缓。     

再生混凝土耐久性能研究进展

再生混凝土是目前建筑垃圾处理技术研究及推广的主要方向,并作为一种新型建筑材料,改变了国家以往对建筑垃圾填埋的处理方式,节约了土地资源,减少山砂、石开采,符合国家绿色、低碳、可持续发展战略。再生骨料孔隙率高于天然骨料,能显著影响混凝土的耐久性,再生混凝土自问世以来其耐久性能便备受关注。主要综述了再生混凝土抗碳化性能、抗冻性能、抗氯离子渗透性能及介质侵蚀等耐久性的研究现状,并对现已建立的耐久性相关模型进行了简单介绍。     

物理化学强化对再生混凝土抗氯离子渗透性能的影响

废弃混凝土经简单破碎、一次颗粒整形和二次颗粒整形后分别制得Ⅱ类再生粗骨料、准类再生粗骨Ⅰ料和Ⅰ类再生粗骨料,将三类再生粗骨料在浓度6%的有机硅烷防水剂中进行24h化学浸渍处理,得到三类物理化学强化再生粗骨料。分别研究不同品质物理化学强化再生粗骨料和不同取代率(取代率:0%、25%、50%、75%、100%)取代天然骨料对再生混凝土的抗氯离子渗透性能的影响。结果显示:再生粗骨料混凝土抗氯离子性能为:化学强化二次颗粒整形再生粗骨料混凝土化学强化一次颗粒整形再生粗骨料混凝土化学强化简单破碎再生粗骨料混凝土,且均优于普通混凝土;三类化学强化再生粗骨料混凝土的氯离子迁移系数均随着取代率的增大而减小。     

干湿循环作用对混凝土抗氯离子渗透侵蚀性能的影响

为了加速模拟海洋潮差区环境对混凝土耐久性能的影响,掺入矿粉和纳米改性矿物掺合料,研究了氯盐干湿循环作用对混凝土抗氯离子侵蚀性能及微观结构的影响,并将干湿循环试验与常规浸泡试验进行了对比。结果发现,干湿循环作用粗化了混凝土试件表层孔结构,增大了孔径>50 nm的孔隙含量,显著提高了自由及总氯离子浓度;掺入纳米改性矿物掺合料能降低混凝土内部孔隙率,减少有害孔含量,提高混凝土内部氯离子结合能力;干湿循环60天后混凝土表层Ca（OH）₂逐渐被消耗,生成了Friedel盐和CaCO₃。      

再生混凝土抗冻性能试验研究及孔隙分布变化分析

再生混凝土抗冻耐久性与混凝土结构内部孔隙分布变化密切相关.为研究再生混凝土结构内部孔隙分布与抗冻耐久性的定量关系,选取再生粗骨料取代率为0% 、25% 、50% 、75% 、100%的普通再生混凝土和引气再生混凝土作为研究对象,进行冻融循环试验和核磁共振试验,测试混凝土试件质量、动弹性模量、抗折强度以及结构内部孔隙分布情况.结果表明:在冻融循环试验中,加入引气剂可有效改善试件内部的中孔(0. 01～0. 05 μm)和大孔(0. 05～1 μm)的占比,从而提高其抗冻性能;在10种不同配比中,引气天然骨料混凝土的抗冻性能最佳,其次是再生粗骨料替代率为50%的引气再生混凝土,其内部孔隙结构相比再生粗骨料替代率为25% 、75%和100%的引气再生混凝土更加稳定;再生混凝土冻融循环后的抗折强度变化与结构内部孔隙的分布和占比密切相关.     

再生砖骨料混凝土力学性能及破坏机理研究

以8种设计配合比的再生砖骨料次轻混凝土为研究对象,以水灰比、最大骨料尺寸和粗骨料种类为试验参数,开展了混凝土干密度、立方体抗压强度和劈裂抗拉强度试验研究,重点分析了骨料界面特征与再生砖骨料混凝土的破坏机理.结果表明:使用再生粘土砖骨料制备的次轻混凝土28 d抗压强度可达36 MPa,干密度不大于2200 kg/m3,能够减轻自重8％～16％;随着水灰比和取代率的降低,混凝土抗压和劈裂抗拉强度均呈显著增加的趋势;最大骨料尺寸对混凝土抗压和劈裂抗拉强度的影响较小;拟合所得混凝土干密度与力学性能换算公式的相关性较好;砖骨料-砂浆界面过渡区微观结构较为密实,混凝土界面性能得到增强;界面过渡区性能和砖骨料强度是影响再生砖骨料混凝土力学性能的两个关键因素,且砖骨料强度是其中最主要的因素.综合考虑,使用再生粘土砖骨料制备次轻混凝土具有良好的经济性和广阔的工程应用前景.