基于核磁共振的粉煤灰混凝土水和气体渗透性与孔结构的研究

以自主设计加工的一种试验装置,测定了粉煤灰混凝土的水和气体渗透系数;同时,以核磁共振(NMR)技术测试了试验混凝土的孔隙率及其孔径分布等微观结构参数。分析了粉煤灰掺量对混凝土的水、气体渗透性及微观结构参数的影响,以及粉煤灰混凝土水和气体渗透性与其微观结构参数之间的关系。试验结果表明掺量在40%以内时,混凝土的水和气渗透系数均随粉煤灰的掺量增加有较明显的降低,但降低混凝土气体和水渗透性的最佳掺量分别是30%和40%;不同的粉煤灰掺量导致混凝土内孔径分布的变化,主要体现在不同孔径大于10 nm孔的分布;相较于总孔隙率,混凝土中不同孔径的贡献孔隙率可以更直观地反映微毛细孔(10～100 nm)和大毛细孔(100～1000 nm)对粉煤灰混凝土的水和气体渗透性的不同影响;混凝土中的微毛细孔和大毛细孔的贡献孔隙率与其气体渗透系数之间关系,比其与水渗透性之间的关系更加紧密。     

再生透水混凝土基本性能与孔隙特征的研究

以水灰比0. 3、再生骨料粒径9. 5～19. 5 mm制备再生透水混凝土,研究了不同设计孔隙率(16%、18%、20%、22%、24%、26%)下再生透水混凝土实测孔隙率、抗压强度、透水系数变化规律;在此基础上,对试块进行切片、拍照、灰度化处理,基于Image法对平面孔隙分布进行提取、计算,从细观层面上分析了平面孔隙率、孔个数、等效孔径、分形维数对再生透水混凝土宏观性能的影响。结果表明,孔个数、等效孔径是影响抗压强度与透水系数的重要因素。此外,通过拟合发现,平面孔隙率、平面分形维数与抗压强度呈线性负相关,平面孔隙率与平面分形维数呈线性正相关,说明随着设计孔隙率的增加,再生透水混凝土内部孔隙结构越来越复杂。     

热活化油页岩半焦对混凝土力学性能的影响研究

为研究热活化油页岩半焦对混凝土力学性能的影响，选取300、400、500和600℃高温煅烧后的油页岩半焦，以5%～25%的掺量替代水泥制备半焦混凝土，测试油页岩半焦混凝土的抗压、抗折强度；借助核磁共振技术分析半焦混凝土内部孔隙信息，剖析半焦混凝土的强度和孔隙率的关系。结果表明：随着油页岩半焦煅烧温度的升高，半焦混凝土的抗压、抗折强度先升后降，500℃时力学性能最好；随着油页岩半焦掺量的增加，半焦混凝土的抗压、抗折强度先升后降，掺量为15%时混凝土力学性能最好；半焦混凝土内部以小孔隙居多，其孔隙率随油页岩半焦掺量的增加先减后增，掺量为15%时混凝土孔隙率最小。     

片麻岩石粉掺入方式对混凝土性能的影响

机制砂破碎生产过程排放的大量石粉副产物,亟待资源化处理。【目的】为了就地利用石粉废弃物,【方法】探讨了片麻岩机制砂干法生产中回收的废石粉不作磨细处理而直接应用于混凝土中的技术可行性,研究了石粉以内掺作掺合料替代水泥、替代粉煤灰和外掺替代机制砂作细集料3种掺入方式在掺量为5%～20%下分别配制的混凝土工作性、力学性能和抗氯离子渗透性,并通过水化量热仪、扫描电镜、压汞仪等分析了石粉掺量对水泥水化和混凝土微结构的影响。【结果】结果显示：片麻岩石粉掺入量的增加,会增大混凝土达到等工作性所需减水剂掺量;石粉内掺代水泥对混凝土的抗压、劈拉强度和弹性模量及抗渗性具有降低作用,而石粉内掺代粉煤灰在掺量5%或外掺代砂在掺量10%时,混凝土的各项力学性能和抗渗性均达到最佳;10%石粉的掺入轻微促进了水泥的早期水化,5%石粉替代粉煤灰改善了混凝土的孔结构。【结论】结果表明：片麻岩石粉在混凝土中的利用应首先考虑替代粉煤灰,掺量以胶凝材料的5%～10%为宜,其次为外掺代砂,适宜掺量为胶凝材料的10%～15%,而片麻岩石粉不宜用以替代水泥。     

花岗岩石粉细度及掺量对混凝土微观孔隙的影响

掺合料混凝土技术快速发展和建筑节能要求不断提高背景下,通过压汞法试验,研究分析花岗岩石粉的细度及掺量对混凝土微观孔隙结构的影响规律,从微观层面论证花岗岩石粉作为混凝土掺合料的可行性,并在微观层面进行混凝土宏观抗渗抗冻试验的联系分析。研究表明:花岗岩石粉越细,对混凝土小孔径孔隙的填充作用越好,对大孔径孔隙填充作用不明显,综合填充效果较差;混凝土中掺入0~150 μm花岗岩石粉,当掺量为10%和20%时,对混凝土孔隙结构参数及孔级分配起到优化作用;0~150 μm花岗岩石粉掺量控制在30%以内时有利于提高混凝土抗渗性能;0~150 μm花岗岩石粉掺量控制在20%以内时可保证掺合料混凝土抗冻等级与不掺石粉的混凝土抗冻等级相同,当花岗岩石粉掺量增大至30%时,掺合料混凝土抗冻等级有所降低。     

中高强混凝土抗压强度与气孔分布特征关系模型研究

为探究气孔分布特征与中高强混凝土抗压强度之间的定量关系,采用低场核磁共振成像分析系统与全自动压力试验机开展了不同气孔分布特征下的高强混凝土抗压强度试验。通过对Ryshkewitch半经验公式模型进行验证和改进,建立了中高强混凝土抗压强度与孔结构关系模型。结果表明：混凝土孔隙率会随着砂率和初始含气量的增加而逐渐增加,相比于提高砂率,提高初始含气量更容易得到差异性较大的孔隙率;提高砂率使非毛细孔占比增加了17.2%,毛细孔占比降低了13.0%;提高初始含气量使毛细孔占比增加了12.7%,凝胶孔占比降低了12.6%。基于Ryshkewitch半经验公式改进的模型R²接近于1,P值<0.05,可以更准确地描述孔隙分布特征与抗压强度的定量关系。     

掺花岗岩石粉对低强水工混凝土强度及微观结构的影响研究

本文根据等量替换原则,采取宏观与微观试验相结合的方式,对不同掺量花岗岩石粉的混凝土强度和微观结构进行了研究分析。结果表明:当花岗岩石粉掺量小于10%时,对混凝土的强度具有提升作用,当掺量大于10%后,混凝土的强度逐渐降低;过渡孔以及凝胶孔随掺量的增加呈"升高—降低"两阶段变化特征。毛细孔随掺量呈逐渐减小趋势,大孔随掺量呈"降低—升高"两阶段变化特征。应用研究成果建立起强度、孔隙率、孔隙体积、分形维数之间的拟合关系,可对任意花岗岩石粉掺量下的混凝土强度进行较为准确的预测,具有一定普遍性。     

高强度玄武岩机制砂混凝土抗压强度及非线性预测模型研究

玄武岩机制砂用于制备混凝土是解决河砂资源匮乏的重要途径,其抗压强度与预测方法的研究十分必要。为研究玄武岩机制砂混凝土抗压强度和预测方法,通过室内试验分析了机制砂掺量、钢渣掺量、粉煤灰掺量、水胶比、砂率等因素对其抗压强度的影响;采用三阶非线性函数建立并验证了精度较高的机制砂混凝土抗压强度预测模型。研究表明:随着水胶比、钢渣掺量、粉煤灰掺量的增大和砂率的降低,不同龄期混凝土抗压强度逐渐降低;随着机制砂掺量的增大,混凝土抗压强度呈现先增长后降低的趋势,存在最优掺入量。研究成果可为工程实践提供参考。     

玄武岩-聚丙烯纤维增强混凝土力学性能、渗透性能和孔结构研究

为了探究玄武岩-聚丙烯纤维增强混凝土的力学性能、渗透性能以及孔结构情况，开展了不同体积掺量下增强混凝土试验。结果表明：在体积掺量0～0.2%范围内，抗压强度随纤维掺量增加先增大后减小，玄武岩纤维、聚丙烯纤维掺量均为0.05%时抗压强度最大，提升幅度达到9.2%;劈拉强度随纤维的掺入均增大，且玄武岩纤维对劈拉强度的提高效应大于聚丙烯纤维；玄武岩纤维和聚丙烯纤维可有效降低混凝土的抗渗性，但是超过最佳纤维掺量时，对混凝土抗渗性产生不利影响。计算得到了玄武岩-聚丙烯纤维增强混凝土分形维数，分形维数与抗压强度呈现良好的正相关关系，而与电通量呈现良好的负相关关系。研究成果可供开展纤维增强混凝土试验的研究人员参考。     

脱硝粉煤灰中铵盐对水工混凝土性能的影响

利用脱硝粉煤灰拌制混凝土有时会产生刺鼻性气味,其对水工混凝土各项性能的影响尚不清楚。为此,制备了五个铵含量等级的粉煤灰样品,依据现行水工试验方法研究脱硝粉煤灰对混凝土拌和物、力学性能、抗冻性和孔结构的影响,测试了混凝土拌和与成型过程中铵盐的释放量。试验结果表明,粉煤灰铵含量在394 mg/kg以内,对水工混凝土的用水量、减水剂掺量、拌和物的坍落度没有影响,但随着铵含量增大新拌混凝土含气量增大,如果保持含气量不变,引气剂掺量需降低8%～13%。粉煤灰铵含量由6 mg/kg增加至394 mg/kg,混凝土抗压强度约降低5.8%～11.3%,降低混凝土引气剂掺量使拌和物含气量不变,则抗压强度不会降低、抗冻性能不降低。粉煤灰中铵盐引起硬化混凝土的气孔个数增加,气孔孔径减小,气孔平均弦长由0.159 mm降至0.082 mm。采用铵含量大于250 mg/kg的粉煤灰拌制混凝土,实验室内充满了强烈的刺鼻性气味。实测结果表明,混凝土在拌和与成型过程中铵盐的释放率为2.98%～10.91%,铵盐含量越高释放量越大。