混凝土盐冻过程中的氯离子结合研究

C30和C50引气混凝土在3.5%NaCl以及5%Na2SO4+3.5%NaCl溶液中自然浸泡或快速冻融循环,测试盐冻过程中混凝土的自由氯离子和总氯离子。结果表明:冻融循环不改变混凝土中氯离子传输规律,仍符合Fick第二扩散定律。腐蚀初期,浸泡环境下混凝土的氯离子浓度高于冻融环境,但随混凝土冻融损伤程度增加,趋势相反。氯盐环境下冻融,混凝土氯离子结合能力随龄期增加而下降;但在氯盐溶液中浸泡,混凝土氯离子结合能力随龄期增加而增加。复合盐溶液中硫酸根离子存在导致浸泡环境下混凝土氯离子结合能力随龄期增加而下降。     

混凝土在硫酸盐冻融中的损伤与离子传输

将C30和C50系列引气混凝土在质量分数5%Na2SO4或5%Na2SO4+3.5%NaCl溶液中自然浸泡或快速冻融循环,测试盐冻过程中混凝土表面和内部的超声声时、混凝土中水溶及酸溶SO2-4质量分数、孔结构演变和热谱.结果表明:超声声时能较好反映混凝土在盐冻过程中的损伤演化,其表面和内部超声声时均先轻微上升,然后保持稳定,当混凝土损伤严重时迅速上升.冻融过程中的低温环境可降低混凝土中SO2-4扩散速度和反应SO2-4量,但冻融损伤程度的增加将导致混凝土中SO2-4扩散速度增加.混凝土在复合盐溶液中冻融循环时,其SO2-4反应能力是Na2SO4溶液中盐冻混凝土的2倍,生成的钙矾石、硅灰石膏和石膏腐蚀产物更多,毛细孔增加2.2倍,最可几孔径提高了8nm,混凝土表面剥落更为严重.     

盐冻循环作用下粉煤灰混凝土性能试验研究

设计制作粉煤灰引气混凝土在3.5%NaCl溶液中进行快速冻融循环试验,测试盐冻循环作用后混凝土的冻融损伤层厚度和相对动弹性模量,并进行静弹性模量试验。研究结果表明:在盐冻循环作用早期,混凝土性能劣化严重,随冻融循环持续,其劣化速度降低;混凝土静弹性模量与相对动弹性模量和盐冻损伤层厚度变化趋势一致,均可表征混凝土盐冻损伤程度。     

冰冻-氯盐循环下铁尾矿砂混凝土耐久性

为研究冬季使用除冰盐地区与冻融交替循环耦合作用下铁尾矿砂混凝土的耐久性能,配制质量分数为1%、3%、5%、7%、9%的Na Cl溶液,进行加速冻融循环试验,量测混凝土内部氯离子浓度分布以及不同盐冻循环次数下的质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度。结果表明:冻融循环加剧混凝土内部氯离子的扩散,氯离子集中区域由2.5～7.5 mm扩大到了2.5～17.5 mm,其质量损失率与盐冻循环次数成正比,相对弹性模量与盐冻循环次数成反比,抗压强度与盐冻循环次数成反比,其变化程度大小均表现为3%NaCl溶液5%NaCl溶液7%NaCl溶液1%NaCl溶液9%NaCl溶液。     

粉煤灰对高强混凝土抗盐冻性能的影响研究

研究了高强混凝土在浓度为4%NaCl溶液中冻融循环后的性能退化,分析了粉煤灰掺量对高强混凝土盐冻环境下耐久性的影响规律。结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,混凝土表面损伤越来越明显。随着冻融循环次数的上升,试样的质量损失率逐渐上升,且上升趋势越来越明显。在相同冻融循环次数下,随着粉煤灰掺量的增加,试样的质量损失率逐渐上升。粉煤灰掺量越高,混凝土的相对动弹性模量下降越明显。随着粉煤灰掺量的增加,混凝土的初始抗压强度逐渐下降。在同一循环次数下,粉煤灰掺量越高,混凝土的抗压强度下降越明显。根据试验结果提出了粉煤灰混凝土在盐冻环境下的质量损失模型,与试验结果吻合良好。     

混凝土盐冻破坏机理(Ⅱ)：冻融饱水度和结冰压

研究了冻融循环条件下NaCl浓度(质量分数)对混凝土内部吸入溶液量和饱水度、溶液结冰膨胀率和结冰压的影响,继而对混凝土盐冻破坏机理进行分析.结果表明:随着NaCl浓度的增加,溶液结冰膨胀率和结冰压平衡值显著降低,但溶液结冰产生结冰压的临界饱水度显著提高;在NaCl溶液中进行冻融循环时,混凝土内部饱水度明显高于水中,且饱水度的增长主要取决于冷冻阶段吸入溶液量,与融化阶段关系很小;2%～6%NaCl溶液将产生最大结冰压,因此中低盐浓度引起的混凝土盐冻破坏最严重.     

盐冻对混凝土力学性能影响试验研究

利用CDF试验法研究不同强度混凝土在不同浓度的氯盐融雪剂溶液中盐冻性能,分析盐冻和不同冻融循环对混凝土形貌特征、相对动弹性模量以及抗压、抗折强度的影响。研究表明:随着冻融循环次数的增加,混凝土表面破坏加剧,并且有加速的趋势;在不同浓度(3%、5%、20%)融雪剂溶液中经冻融150次后,浓度为5%的融雪剂对混凝土盐冻破坏程度最大;在强度等级相同的条件下,掺适量的硅灰和高效引气剂能有效提高混凝土抗盐冻破坏性能;盐冻对混凝土力学性能有重要的影响,混凝土强度随冻融循环次数增加而不断降低,其相对动弹性模量亦快速下降。     

地聚物混凝土在盐水与冻融作用下的损伤研究

采用钠水玻璃(Na_2O·mSiO_2)激发高活性偏高岭土和粉煤灰的混合物制备地聚物混凝土,研究地聚物混凝土在盐溶液中(3. 5%NaCl溶液、3. 5%Na_2SO_4溶液、3. 5%Na_2SO_4溶液+3. 5%NaCl溶液和纯水)经过冻融循环后的损伤程度,分析各冻融循环周期下试件的表观形貌变化、质量损失率变化和相对动弹性模量变化规律。结果表明:盐侵蚀作用下,随着冻融次数的增加,试件表面浆体的剥落现象越来越明显,质量和相对动弹性模量损失严重。由质量损失率和相对动弹性模量变化曲线可知,在四种溶液中相同冻融次数下,地聚物混凝土的冻融破坏程度由强到弱依次为复合盐冻、氯盐冻、水冻、硫酸盐冻,说明复盐环境对地聚物混凝土的抗冻性能最不利。研究成果可为盐水与冻融环境中的地聚物混凝土结构工程设计提供一些理论参考。     

玄武岩纤维混凝土抗盐冻性能试验研究

为了研究玄武岩纤维混凝土的抗盐冻性能,以纤维体积率、冻融循环次数为主要变化参数,在3.5%NaCl溶液中对玄武岩纤维混凝土进行了快速冻融试验。研究了不同纤维掺量和不同冻融循环次数下混凝土的质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度和抗折强度的变化规律;采用扫描电镜对混凝土盐冻循环前后的微观形貌进行观察,分析玄武岩纤维对混凝土抗盐冻性能的影响机理。结果表明:在盐冻循环作用下,玄武岩纤维的掺入能够有效降低混凝土的质量损失率,减缓其相对动弹性模量的降低,而且能减弱冻融损伤对混凝土抗压、抗折强度的影响;适量玄武岩纤维的掺入能抑制混凝土中裂缝的扩展,减少基体内孔隙、坑洞的数量,延迟初始裂缝和相互贯通裂缝的出现,抗盐冻能力优于普通混凝土。     

硝酸侵蚀/冻融循环共同作用下喷射混凝土耐久性能(II)——pH值及NO -3扩散#br#

为进一步研究硝酸侵蚀/冻融循环共同作用喷射混凝土耐久性能,试验采用固液萃取法和电化学法,测试喷射混凝土pH值和含量,讨论冻融损伤和喷射混凝土配合比对其孔溶液离子扩散的影响。结果表明,冻融损伤喷射混凝土中微裂缝数量增多并扩展,继而相互连通形成裂缝,硝酸扩散速度加快。喷射混凝土pH值随冻融循环次数增大逐渐降低,含量增大。高水胶比及粉煤灰掺量喷射混凝土pH值低,含量大。与普通喷射混凝土相比,喷射钢纤维混凝土离子含量变化幅度较小,抗冻性能较高。共同作用下喷射混凝土同时遭受H+、及冻融损伤三重作用。在硝酸化学侵蚀作用下,混凝土pH值快速下降,含量增加,水化产物被侵蚀或发生分解,使其矿物组成及微结构发生改变,促进微裂缝萌生。同时,在与冻融循环形成的盐冻作用下,混凝土表面水泥砂浆及骨料快速剥蚀,最终导致混凝土结构酥松,物理力学性能退化。     

NaCl除冰盐作用下混凝土的抗冻能力分析

通过存质量浓度为3.5%的NaCl溶液中的冻融循环试验,测试了普通混凝土、引气混凝土、粉煤灰混凝土和硅灰混凝土的相对动弹性模量和质量损失率,分析了不同混凝土的抗盐冻的能力.结果表明:适当的引气能够明显改善混凝土的抗盐冻性能,掺加20%粉煤灰时,混凝土仍具有较高的抗盐冻能力,掺量达到40%时混凝土的抗盐冻性能明显下降,掺加10%硅灰明显提高混凝土的抗盐冻能力.     

混凝土在盐溶液中的抗冻性

采用快速冻融法,以剥落量和相对动弹性模量作为混凝土抗盐冻性能的评定指标,研究了混凝土在3．5%NaCl溶液、5%、7%和10%Na_2SO_4溶液以及海水中的抗盐冻性能。试验结果表明,引气对混凝土在NaCl溶液、Na_2SO_4溶液和海水中的抗盐冻性能均有显著改善作用;混凝土在各种盐溶液中冻融循环后的破坏现象和破坏机理不同;Na_2SO_4溶液的浓度对混凝土的抗盐冻性能没有明显影响。     

盐冻循环对变形钢筋与再生混凝土黏结性能的影响

通过对不同直径变形钢筋与再生粗骨料掺量为60%的再生混凝土在淡水及浓度为3.5%的NaCl溶液中经历0,25,50,75次冻融循环黏结试验,研究了盐冻循环对变形钢筋与再生混凝土黏结性能的影响.结果表明:相比于淡水冻融,盐冻循环对变形钢筋与再生混凝土黏结性能的影响更恶劣,表现为黏结强度下降更快,峰值滑移增加更快.     

硝酸侵蚀/冻融循环共同作用下喷射混凝土耐久性能(Ⅱ)——pH值及NO_3~-扩散

为进一步研究硝酸侵蚀/冻融循环共同作用喷射混凝土耐久性能,试验采用固液萃取法和电化学法,测试喷射混凝土pH值和NO_3~-含量,讨论冻融损伤和喷射混凝土配合比对其孔溶液离子扩散的影响。结果表明,冻融损伤喷射混凝土中微裂缝数量增多并扩展,继而相互连通形成裂缝,硝酸扩散速度加快。喷射混凝土pH值随冻融循环次数增大逐渐降低,NO_3~-含量增大。高水胶比及粉煤灰掺量喷射混凝土pH值低,NO_3~-含量大。与普通喷射混凝土相比,喷射钢纤维混凝土离子含量变化幅度较小,抗冻性能较高。共同作用下喷射混凝土同时遭受H+、NO_3~-及冻融损伤三重作用。在硝酸化学侵蚀作用下,混凝土pH值快速下降,NO_3~-含量增加,水化产物被侵蚀或发生分解,使其矿物组成及微结构发生改变,促进微裂缝萌生。同时,在NO_3~-与冻融循环形成的盐冻作用下,混凝土表面水泥砂浆及骨料快速剥蚀,最终导致混凝土结构酥松,物理力学性能退化。     

在盐冻循环、钢锈与弯曲荷载协同作用下钢筋混凝土的损伤失效研究

采用自行研制的一套环境性能综合评估试验方法对钢筋混凝土试样成功地进行了冻融循环与除冰盐腐蚀协同作用(简称盐冻循环)、钢筋锈蚀与弯曲荷载协同作用下的失效试验。通过测量损伤演变过程中钢筋混凝土动弹性模量、钢筋应变和混凝土应变的变化,研究了盐冻循环、钢筋锈蚀与弯曲荷载协同作用下钢筋混凝土损伤失效的演变过程。结果表明,普通混凝土(C4 5 )和高强混凝土(C70 )在不同损伤因素协同作用下,损伤规律存在相似性,但损伤速率明显不同。相似性表现在:多因素协同作用下导致的损伤大于单因素损伤,特别是叠加上弯曲荷载后,混凝土动弹性模量下降速率大大增加,表明弯曲荷载对盐冻循环与钢锈协同作用下的钢筋混凝土的损伤有促进作用。在相同试验条件下,普通混凝土的损伤速率大于高强混凝土,表明普通混凝土的损伤阻力低于高强混凝土。另外,试验发现在给定的温差变化条件下,盐冻循环、钢锈与弯曲荷载协同作用导致钢筋混凝土中钢筋的应变幅值随着冻融循环次数的增加而逐渐增大。     

复合盐侵-冻融环境下混凝土的应力-应变关系试验研究

对混凝土在3.5%、10.5%、17.5%复合盐(NaCl、Na_2SO_4、NaHCO_3、Na_2CO_3)溶液的侵蚀作用下,研究了在复合盐侵蚀和冻融循环作用下C30混凝土的应力-应变关系的变化规律,对6组42个尺寸为100 mm×100 mm×100 mm的混凝土立方体试件进行了冻融循环,并利用SEM扫描电镜观察冻融作用后混凝土内部显微结构的变化。试验结果表明:(1)复合盐溶液侵蚀作用下,浸泡冻融的冻融循环次数相同时,混凝土的峰值应力随溶液浓度的增加而有所增大,峰值应变随之左移,应力-应变曲线逐渐趋于平缓;相对于养护冻融,浸泡冻融条件下,随着侵蚀溶液浓度的增加,试件的峰值应力降低的少;(2)进行150次冻融循环试验后,随着复合盐侵蚀溶液浓度的增加,经浸泡冻融试验的混凝土试件的抗压强度分别降低了36.1%、35.9%、34.3%,而经养护冻融试验的混凝土试件的抗压强度分别降低了55.6%、59.9%、57.6%;(3)经扫描电镜(SEM)分析,随着复合盐侵蚀溶液浓度的增加,混凝土损伤程度减弱。     

玄武岩纤维风积沙混凝土抗冻融和氯离子侵蚀能力

为减小氯盐和冻融耦合作用下对混凝土耐久性的影响,将不同掺量的玄武岩纤维(BF)掺入风积沙替代率为20%的混凝土中,在3.5%NaCl溶液中进行冻融循环试验,分析BF掺量和冻融循环次数对自由氯离子含量的影响,计算氯离子扩散系数,并通过SEM佐以分析。结果表明：BF掺量相同时,随冻融循环次数的增加,同一侵蚀深度处的自由氯离子含量也随之增加;冻融循环次数相同时,自由氯离子含量随BF掺量的增加先增后减,且BF掺量为0.1%时,BF-ASC抗氯离子侵蚀性能最好。     

不同环境下普通混凝土抗冻试验研究及机理分析

试验测试了不同水灰比普通混凝土在标准水冻环境、浓度5%的氯化钠溶液环境以及-10℃冻融循环3种不同环境下的抗冻性能。以试件的动弹性模量与质量损失作为抗冻性能的评判标准,试验结果表明:降温幅度对混凝土的抗冻性有显著影响,降温幅度越大,水灰比对试件抗冻性影响也越显著;-10℃冻融循环下,试件的质量损失不明显;在盐冻环境中,普通混凝土的动弹性模量与质量损失严重,试件迅速破坏。     

橡胶粉改性再生骨料混凝土抗冻性研究

以相对动弹性模量和质量变化率作为评价指标,研究了水灰比为0.45的基准混凝土及再生骨料掺量（质量分数）为25%、50%和75%的混凝土在水中和3.5%氯化钠溶液中的抗冻性,并掺入细骨料体积5%和10%的橡胶粉对其改性。结果表明：混凝土的抗冻性随再生骨料掺量的增加而下降;再生骨料掺量为25%和50%时,其对抗冻性的影响较小,掺加橡胶粉可有效改善混凝土的抗冻性;再生骨料掺量为75%时,其对抗冻性影响显著,掺加橡胶粉具有一定的改善作用,但与基准组混凝土相比,最大冻融循环次数仍下降30%以上;水冻的破坏特征为相对动弹性模量下降过大,掺入5%橡胶粉的抗冻性能最好;盐冻的主要破坏特征为质量变化率超过规定要求,掺入10%橡胶粉的抗冻性能最佳;橡胶粉对抗盐冻性能的改善明显优于抗水冻性能。     

冻融-氯盐耦合作用下整体防水混凝土耐久性试验研究

在研究冬季北方除冰盐地区或近海环境,考虑冻融损伤和氯盐侵蚀耦合作用下整体防水混凝土的耐久性能。将不同水灰比和硅烷乳液掺量的整体防水混凝土试件置于3%Na Cl溶液中,进行加速冻融循环试验,测定不同盐冻循环次数下的相对动弹性模量、质量损失和渗透性,以综合评价整体防水混凝土耐久性。试验结果表明,在冻融-氯盐耦合作用下,整体防水混凝土冻融损伤和质量损失均随着硅烷掺量和冻融循环次数的增加而增加,降低水灰比可以有效提高整体防水混凝土抗冻性。但是,在相同冻融循环次数下,整体防水混凝土仍较普通混凝土具有更好的抗渗透性,并且抗渗透性随着硅烷乳液掺量的增加而提高。