水泥砂浆表层溶蚀-冲刷腐蚀失效过程的试验研究

先利用1 mol/L NH4Cl溶液对水泥砂浆环形试件进行静水溶蚀，通过酚酞滴定法和扫描电子显微镜（SEM/EDS）测试溶蚀过程中水泥砂浆试件的溶蚀深度和表层钙硅比，用于表征试件表层的静水溶蚀损伤程度；然后采用自行设计制作的水中水泥砂浆环形试件自旋转冲刷腐蚀装置开展经静水溶蚀的环形试件在不同流速条件下的冲刷试验，以质量损失速率表征水泥砂浆表层冲刷腐蚀性能，分析静水溶蚀损伤程度和流速对试件损伤失效过程及冲刷腐蚀性能的影响。结果表明，在静水溶蚀过程中，试件的溶蚀深度与浸泡时间的平方根成线性关系，表层钙硅比随浸泡时间的增加而减小；在水流冲刷过程中，试件表面剪应力与流速的1.8次方呈线性关系，试件的质量损失速率随流速和表层静水溶蚀损伤程度的增加而增大，且静水溶蚀损伤程度越大，质量损失速率增加越显著。     

高性能混凝土配合比设计及力学强度试验研究

为提高混凝土的抗压强度和抗冲磨强度,通过不同配合比对普通混凝土进行试验分析。通过试验得出:石粉、灰土和钢渣对混凝土的抗压强度影响并不显著。随着石粉比例的增多,混凝土的抗压强度几乎无明显变化;随着灰土比例的增高,混凝土的抗压强度会出现降低趋势;而随着钢渣比例的增多,混凝土的抗压强度也会出现下降趋势,但影响较小;水灰比对混凝土的抗压强度的变化具有显著性,而砂率和用水量比例则对抗压强度的影响不大。当水灰比逐渐增大时,混凝土的抗压强度逐渐减小;砂率比例逐渐增大时,混凝土的抗压强度无明显变化;用水量比例增多时,混凝土的抗压强度会逐渐上升,但影响较小;石粉、灰土和钢渣对混凝土的抗冲磨强度影响并不显著。随着石粉比例的增加,混凝土抗冲磨强度增大,当石粉比例逐渐增加时,混凝土抗冲磨强度明显增大;随着灰土比例的增多,混凝土的抗冲磨强度减小,并且随着时间的增加,其强度减小趋势便更加明显;随着钢渣比例的增加,混凝土的抗冲磨强度下降,但影响不大。通过试验结果得出最佳混凝土配合比,并通过分析高性能混凝土与混凝土的微观特征得出:普通混凝土内部结构疏松并且有大量的孔洞、分布排列杂乱;而高性能混凝土内部结构较为密集,孔洞较少,高性能混凝土水化后,Ca和Si含量最多,而这两种元素能够形成稳定的结构,因此使得高性能混凝土抗压强度和抗冲磨强度提高。     

玄武岩纤维对珊瑚礁砂混凝土抗冲磨性能影响

在复杂的海洋环境下,防波堤等珊瑚礁砂混凝土构筑物发生冲刷磨蚀破坏,为了提高珊瑚礁砂混凝土的抗冲磨性能以及防波堤的耐久性.将不同掺量的玄武岩纤维掺入珊瑚礁砂混凝土,并对其进行单轴抗压、劈裂抗拉和抗冲磨试验,从而得到不同掺量的玄武岩纤维对珊瑚礁砂混凝土的抗冲磨强度,抗压强度和劈裂抗拉强度的影响规律.结果表明:珊瑚礁砂混凝土...     

冲磨速率和角度对海工混凝土抗冲磨性能的影响

针对海水挟砂浪涌的服役环境,试验研究了冲磨速率及冲磨角度对桥梁墩柱海工混凝土抗冲磨性能的影响,并对不同胶凝材料体系混凝土抗冲磨强度进行了比较.结果表明：冲磨速率和冲磨角度对海工混凝土抗冲磨性能有较大影响.在胶凝材料体系不变的前提下,海工混凝土稳定磨损率随冲磨速率增大逐渐增大,抗冲磨强度随冲磨速率增大逐渐降低;海工混凝土稳定磨损率随冲磨角度增加逐渐增大,当冲磨角度小于60°时,稳定磨损率增加速率较大,超过60°后增加速率趋缓,当冲磨角度为90°时,稳定磨损率最大.在相同强度等级条件下,硅粉对混凝土抗冲磨强度的贡献最大,而矿粉与粉煤灰复掺也显著提高了混凝土的抗冲磨强度.     

橡胶集料对混凝土抗冲磨性能的增强机理研究

橡胶颗粒作为集料掺入普通水泥混凝土中,使其单轴抗压强度近似直线下降,但抗冲磨强度大幅提升,其冲磨损伤机理与普通混凝土有较大不同。通过以C30强度等级的普通混凝土为对比组,并保持其他材料用量不变,仅将3 mm～5 mm粒径橡胶颗粒以等体积取代方式部分替代细骨料(砂),采用水下钢球法,研究不同掺量的橡胶集料对混凝土抗冲磨强度的影响规律,以及内在作用机理。试验结果表明:与普通混凝土相比,橡胶集料混凝土单轴抗压强度和弹性模量较低,而抗冲磨强度较高;随着橡胶集料掺量的增大,单轴抗压强度和弹性模量持续减小,而抗冲磨强度不断提高。橡胶集料与砂相比,弹性大,有效缓解了混凝土内部由水泥水化引起的温度和体积膨胀等应力集中,减少了初始裂缝;在高速水流带动钢球冲磨下,橡胶集料起到保护水泥石、延长磨耗时长,在相同冲磨时间内,减少了混凝土被磨损的质量,因而大幅改善混凝土的抗冲磨强度。     

不同掺合料对水工混凝土抗冲磨性能的影响研究

采用水工混凝土试验规程(DL/T 5150—2001)中混凝土抗含沙水流冲刷试验的标准试验方法(圆环法)和混凝土抗冲磨试验的水下钢球法,研究了混凝土中掺入粉煤灰,HF-粉煤灰,硅粉-粉煤灰,PVA-硅粉-粉煤灰这4种掺合料时,在C9050、C9040两个强度等级下,对于常态混凝土抗冲磨性能的影响。试验结果表明,相同强度等级下,掺入不同掺合料的混凝土抗冲磨性能均较好,硅粉-粉煤灰混凝土和PVA-粉煤灰混凝土的抗冲磨性能优于粉煤灰混凝土和HF-粉煤灰混凝土。     

单掺粉煤灰对自密实混凝土抗冲磨性能的影响

通过改变粉煤灰掺量配制自密实混凝土,并进行抗冲磨强度和磨损率试验,研究分析了不同粉煤灰掺量对自密实混凝土抗冲磨性能的影响。结果表明,自密实混凝土抗冲磨强度随着粉煤灰掺量的增加而降低,6h磨损率随着粉煤灰掺量的增加而增大,说明粉煤灰掺量不宜过大,各掺量自密实混凝土的60d抗冲磨强度小于28d抗冲磨强度,表明粉煤灰对于自密实混凝土后期抗冲磨性能有所改善。     

钢渣替代粗骨料混凝土抗冲磨性能的试验研究及微观分析

为更有效利用大宗废料钢渣,设计并制作15组石状钢渣等体积取代部分粗骨料混凝土试件,试验研究了石状钢渣掺量对混凝土的工作性能、力学性能及抗冲磨性能的影响极其作用机理。结果表明:石状钢渣可以改善混凝土的工作性能;在不同水胶比下,掺石状钢渣混凝土的早期强度均大于基准混凝土,且随着石状钢渣掺量的增加而增大;石状钢渣掺量在30%以内时,混凝土的后期强度随掺量的增加不断增强,石状钢渣掺量大于等于40%时混凝土的后期强度有下降趋势;采用水下钢球法测试混凝土28 d抗冲磨强度,得出掺石状钢渣混凝土的抗冲磨强度比基准混凝土均有不同程度的提高,其随掺量的变化规律与同龄期抗压强度相似。因此,石状钢渣做为混凝土集料时其掺量应控制在30%为宜。     

冻融循环作用下混凝土抗冲磨性能研究#br#

寒冷地区水工构筑物长期承受着河流冲刷及冻融循环的循环作用。两者耦合作用下,混凝土力学性能及耐久性能将出现更大程度的劣化。该文对冻融循环作用下的混凝土抗冲磨性能进行研究,根据理论分析和试验结果,研究了冻融侵蚀作用下混凝土冲磨损伤规律。该文主要研究工作如下：①设计一种新的混凝土冲磨试验方法。考虑引气剂、冻融次数等因素,进行混凝土试件的冻融试验,得到冻融混凝土的动弹模、相对质量和抗压强度变化规律;进行冻融混凝土在不同流速下的冲磨试验。试验表明,混凝土在冻融和冲磨耦合作用下,耐久性退化比单一因素的作用严重2~3倍;②结合混凝土冻融损伤模型和冲磨模型,建立冲磨作用下冻融混凝土的磨蚀率理论模型。该模型计算结果与试验数据有良好的吻合;③建立有限元模型,对我国北方地区混凝土桥墩进行分析,在考虑冻融和冲磨交替作用下,混凝土桥墩表面年均磨蚀厚度在4.7~5.7mm之间。河流流速越大,冲磨程度越高。     

沙漠砂替代率对沙漠砂混凝土动态特性影响数值模拟

沙漠砂混凝土动态特性非常复杂。将沙漠砂混凝土看作水泥砂浆和粗骨料组成二相复合材料,利用ANSYS/LS-DYNA对试件尺寸、沙漠砂替代率和粗骨料体积含量不同沙漠砂混凝土动态破坏过程进行模拟,分析试件尺寸、沙漠砂替代率和粗骨料体积含量对沙漠砂混凝土动态特性影响规律,并对沙漠砂替代率不同沙漠砂混凝土动态破坏模式进行探讨。研究表明:随着沙漠砂替代率增加,沙漠砂混凝土峰值应力呈先增大后减小趋势,沙漠砂替代率20%时,沙漠砂混凝土峰值应力达到最大;随着试件尺寸增大,沙漠砂混凝土峰值应力逐渐减小;保持沙漠砂替代率和试件尺寸不变,随着粗骨料体积含量增加,沙漠砂混凝土峰值应力呈先增大后减小趋势。     

硅粉和橡胶颗粒对再生混凝土抗冲磨性能的影响研究

取再生粗骨料取代率为50%,采用硅粉等质量取代水泥和橡胶颗粒等体积取代砂的方式配制再生混凝土,通过试验研究了硅粉掺量及橡胶颗粒掺量对再生混凝土抗冲磨性能的影响。结果表明,随着硅粉掺量的增加,再生混凝土抗冲磨性能提高,掺硅粉再生混凝土的抗冲磨性能优于普通混凝土;随着橡胶颗粒体积取代率的增加,再生混凝土抗冲磨性能逐渐提高,且好于掺硅粉再生混凝土,橡胶颗粒的掺入能够显著提高再生混凝土的抗冲磨性能。     

一种新的抗推移质冲磨试验方法——高速水下钢球法的建立

为了客观考察高强抗冲磨混凝土在泄水建筑物高速水流作用下的抗推移质冲磨情况,对DL/T 5150《水工混凝土试验规程》中的水下钢球抗冲磨试验方法进行改进,建立了高速水下钢球抗冲磨试验新方法.考察了水流速度、冲磨时间、钢球投影面积与试件表面积之比、钢球最大粒径等因素对新方法冲磨效率的影响,并采用有约束配合比均匀设计的方法优...     

纤维增强水泥砂浆的性能研究

为了推进装配式住宅的发展,研究了一种新型纤维增强水泥砂浆。试验研究了不同水泥种类、胶砂比、憎水剂及纤维掺量对纤维增强水泥砂浆抗压强度、抗折强度和压折比的影响。研究结果表明:快硬硫铝酸盐水泥试件的强度高于低碱度硫铝酸盐水泥,但后者的压折比较低;随着胶砂比的减小,试件的抗折强度逐渐降低,而压折比逐渐增大;随着憎水剂的掺量增加,试件抗压强度和抗折强度均先增大再降低,而压折比先减小再增大;纤维掺量的增加会提高试件的抗折强度。通过大量对比试验发现采用最优配合比的试件能满足相关规范的要求,同时拥有良好的憎水性和施工工艺性。     

HF抗冲磨混凝土在河口村水库2#泄洪洞中的应用

河口村水库2#泄洪洞在设计(校核)水位下,洞内水流流速均大于30m/s,最高水流流速达到36.5 m/s。高速水流对洞身断面底板及边墙下部空蚀危害较大,本设计经过比选研究:HF混凝土方便浇筑施工,且具有良好抗冲磨及抗裂性能,在2#泄洪洞洞身断面底板和边墙下部3.0m以下范围采用HF抗冲磨混凝土。     

机制砂高抗冲磨超高性能混凝土（UHPC）的组成设计与工程应用

针对我国西部地区泥石流、洪水等严酷服役环境下桥梁墩柱存在的冲击磨损和空蚀问题,利用UHPC材料高强、高耐久的材料自身特点,通过机制砂替代石英砂,进行UHPC材料的抗冲磨组成设计。研究了矿物掺合料种类、粉煤灰微珠掺量、硅灰掺量、胶凝材料用量、水胶比对抗冲磨UHPC材料的工作性能、力学性能、抗冲磨性能的影响规律。结果表明,在胶凝材料用量、水胶比和纤维掺量相同的条件下,随着粉煤灰微珠掺量增加,混凝土的工作性能提高,抗冲磨强度下降,粉煤灰微珠适宜掺量为胶凝材料的17%;随硅灰掺量增加,超高性能混凝土的工作性能下降,抗冲磨强度提高,硅灰适宜掺量为胶凝材料的13%;随着胶凝材料用量增加,工作性能提高,抗冲磨强度先提高后降低,最佳胶凝材料用量为1150 kg/m3;降低水胶比,工作性能降低,抗冲磨强度先提高后降低,最佳水胶比为0.18。经过优化设计的抗冲磨UHPC抗冲磨强度为普通C50混凝土的3倍,已成功应用于四川省仁寿至屏山新市公路石盘特大桥。     

轻骨料钢管混凝土自应力的试验研究

通过对3组9根自应力轻骨料钢管混凝土柱的自应力进行研究,在养护期间测试钢管混凝土柱表面的应变,分析了膨胀剂掺量及含钢率等对试件自应力的影响。试验结果表明:随着膨胀剂掺量的增加混凝土强度降低,但钢管对混凝土的约束使混凝土三轴受压产生自应力。随着膨胀剂掺量的增大,钢管表面的应变增大,膨胀剂掺量不同,应变变化趋势区别明显;随着含钢率的增大,约束逐渐增强,膨胀应变增加,通过测量钢管表面的应变经计算确定钢管及核心混凝土的初始自应力,混凝土自应力值为3～4 MPa。     

再生粗骨料和掺合料对再生混凝土抗冲磨性能的影响

采用水下钢球法研究了不同再生粗骨料取代率对再生混凝土抗冲磨性能的影响,并且以再生粗骨料取代率为100%的再生混凝土作为基准混凝土,分别研究单掺粉煤灰、单掺硅灰以及粉煤灰与硅灰复掺对再生混凝土抗冲磨性能的影响。结果表明,随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土的抗冲磨性能显著降低;粉煤灰的掺入降低了再生混凝土的抗冲磨性能;硅灰能够明显地提高再生混凝土的抗冲磨性能;粉煤灰和硅灰不同的复掺比例对再生混凝土的抗冲磨性能影响不同,复掺硅灰5%+粉煤灰15%再生混凝土的抗冲磨性能优于基准混凝土。     

陶粒混凝土力学性能试验研究

针对不同粉煤灰掺量、不同砂率和预湿程度对陶粒混凝土强度的影响进行试验研究,并进行分析。试验结果表明:当粉煤灰替代水泥的质量不超过30%时,随着粉煤灰掺量的增加,混凝土的初期强度降低,但对混凝土28d抗压强度影响不大。砂率为40%~50%时,同一砂率下凝结时间随预湿时间增加而增长;预湿时间相同,凝结时间随砂率增大而缩短;但对混凝土28d抗压强度影响不大。     

基于三维形貌的水工混凝土抗冲磨性能评价与预测

用机械探针测绘了水下钢球法试验中混凝土试件（水胶比分别为0.3、0.4、0.5）在不同冲磨时间（24～120 h）下的三维磨蚀形貌,并计算了磨蚀深度、磨蚀体积和分形维数,在此基础上,用投影寻踪回归（PPR）软件建立了考虑水胶比和冲磨时间的混凝土磨蚀损伤预测模型。结果表明：在水下钢球法试验条件下,混凝土表面形貌与冲磨时间及空间位置有关,可分为损伤区、过渡区和完好区;机械探针法能够较好地表征混凝土的冲磨时变行为;随着冲磨时间的延长,试件的磨蚀深度、磨蚀体积不断增大,分形维数增至2.60左右时逐渐趋于稳定;随着水胶比的增加,试件的磨蚀深度、磨蚀体积和分形维数均增大;建立的混凝土磨蚀损伤预测模型的计算精度较高,可为实际工程中水工混凝土的抗冲磨性能评价及寿命预测提供参考。     

钢管混凝土柱抗爆性能试验研究

为研究钢管混凝土柱（CSTC）的抗爆性能,通过12个钢管混凝土柱试件的现场爆炸试验,得到柱上迎爆面与背爆面的冲击波压力时程曲线及其压力分布形式,分析柱的位移和应变变化等,并研究不同炸药当量、炸药安置距离、试件轴压比、混凝土强度等级、含钢率等对钢管混凝土柱抗爆性能的影响。结果表明：柱背爆面上冲击波压力值很小,可忽略不计;柱以弯曲变形为主,且随着轴压比及炸药当量的增加,试件最大和残余变形都相应增大;随着炸药安置距离、含钢率和混凝土强度等级的增大,试件残余变形相应减小。塑性变形在最大变形中所占比例均随变形的增大而增加,柱以整体变形为主。