早龄期荷载及负温作用下的混凝土井壁极限施工速度研究

在冻结法井壁施工期间,井壁混凝土受到冻结应力、自重应力等各种早龄期荷载,这些早期荷载都会对井壁混凝土的耐久性能产生不利影响,而施工速度的快慢将直接影响早期荷载的大小。首先通过空间轴对称问题的弹性力学解答得到井壁混凝土在早期荷载作用下的单轴相当应力随施工速度的变化规律;以此为基础,自行设计应力加载装置,研究早龄期荷载及负温耦合作用对冻结竖井井壁混凝土抗压强度、氯离子扩散性能的影响。结果表明:井壁冻结法负温条件施工期间,在井壁混凝土可能遭遇的最不利工况组合条件下,混凝土井壁极限施工速度不应超过3 m/d。     

纤维高性能混凝土力学及耐久性能

结合某隧道工程跨海区间衬砌结构混凝土所处环境类别和作用等级,对不同纤维长度的聚丙烯纤维混凝土抗压性能及抗氯离子侵蚀耐久性能开展对比试验研究,提出掺加聚丙烯纤维的高性能混凝土方案,针对该方案配合比开展了轴心抗压试验、轴心抗拉试验、抗渗试验及干缩试验。结果表明:在早龄期(3~7 d),纤维混凝土的抗压强度略低于基准组抗压强度,而在后期(7~90 d),纤维混凝土抗压强度逐渐超过基准组抗压强度;28 d龄期混凝土抗压强度随纤维掺量的增加呈现增长的趋势;另外,当纤维掺量在1.5%以内时,随着纤维掺量的增加,28 d和90 d氯离子扩散系数皆随纤维掺量的增加而增加;纤维长度为6 mm的混凝土氯离子扩散系数略大于纤维长度为12 mm的混凝土氯离子扩散系数。     

入模温度和引气剂掺量对负温下混凝土抗压强度及抗氯离子渗透性影响

为了研究入模温度和引气剂掺量对负温下混凝土抗压强度及抗氯离子渗透性的影响,在持续-5℃和标准养护条件下,分别进行了不同引气剂掺量（0、0.05%、0.10%、0.20%）的混凝土在不同入模温度（5、10、15、20℃）下的抗压强度和抗氯离子渗透试验。试验结果表明：（1）低负温环境会抑制混凝土抗压强度的发展,相比于标准养护,负温养护明显降低了混凝土抗压强度,增加了达到预定设计抗压强度的龄期。（2）入模温度对混凝土强度和抗氯离子渗透能力均有影响：相同龄期时,混凝土的入模温度越高,混凝土的抗压强度和抗氯离子渗透性均越好。（3）相同养护条件下,混凝土抗压强度随着引气剂掺量的增加逐渐减小,而抗氯离子渗透性先增大后减小,引气剂掺量为0.05%时,混凝土抗氯离子渗透性能最好。     

弯曲荷载作用对混凝土氯离子侵蚀影响

试验研究了四点弯曲荷载长期持续作用下混凝土中氯离子的输运规律,以及早龄期(浇筑7d以内)加载的影响。试验结果表明:持续四点弯曲拉应力作用会增大混凝土的渗透性,并且随着荷载水平的增加,相对氯离子扩散系数Di/D0随着荷载水平提高而呈非线性增大。纯弯段与弯剪段之间氯离子含量分布存在差异,这与弯剪段混凝土所受复杂应力状态有关。早龄期弯曲拉应力持续作用对后期混凝土耐久性能影响较小,这源于早龄期混凝土抗拉强度的较快发展和较强的水化自愈合作用。     

粉煤灰对高性能混凝土抗压及抗氯离子侵蚀性能试验研究

通过掺加粉煤灰的高性能混凝土的力学性能试验及在荷载和盐雾耦合作用下的抗氯离子侵蚀性能试验,分析了粉煤灰掺量和应力水平对高性能混凝土的抗压强度和抗氯离子侵蚀性能的影响。研究结果表明,相同应力下随着粉煤灰掺量的增大,抗压强度逐渐减小,渗透深度先减小后增大;拉应力降低了高性能混凝土的抗氯离子侵蚀性能,压应力使高性能混凝土的抗氯离子侵蚀能力提高,可见荷载性质对高性能混凝土的抗氯离子性能存在较大影响。     

不同胶凝材料用量下自密实混凝土力学性能与氯离子扩散系数研究

文中针对不同粉煤灰用量及不同龄期下自密实混凝土抗压强度及氯离子扩散系数进行研究。结果表明,自密实混凝土抗压强度与养护龄期呈现正相关关系,氯离子扩散系数与养护龄期呈现负相关关系;3 d养护龄期和7 d养护龄期自密实混凝土抗压强度与粉煤灰掺量呈现负相关关系,氯离子扩散系数与粉煤灰掺量呈现正相关关系;28 d养护龄期自密实混凝土抗压强度与粉煤灰掺量呈现先上升后下降的相关关系,氯离子扩散系数与粉煤灰掺量呈现先降低后上升的相关关系,当粉煤灰掺量达到15%时,自密实混凝土抗压强度最高,氯离子扩散系数最低。由此可知,自密实混凝土龄期影响因子随粉煤灰掺量的增加呈现先提升后稳定的趋势,随养护龄期增加而降低。     

铁尾矿微粉混凝土强度和氯离子扩散系数试验研究

研究铁尾矿微粉作为矿物掺合料以不同比例替代矿渣粉对混凝土氯离子扩散系数的影响,分别测试不同铁尾矿微粉掺量混凝土工作性能、抗压强度及氯离子扩散系数。研究结果表明,铁尾矿微粉可改善混凝土工作性能,使其坍落度210mm、扩展度500mm;在低熟料体系下,混凝土强度随铁尾矿微粉掺量增加而减小,铁尾矿微粉合理掺量为矿物掺合料的30%～50%;各龄期氯离子扩散系数随铁尾矿微粉掺量增加而增大,在低、高强混凝土中,铁尾矿微粉掺量分别为矿物掺合料的50%,30%以内,氯离子扩散系数较低;氯离子扩散系数与抗压强度相关性较强,抗压强度可较好反映混凝土抗氯离子渗透性能。     

氯盐浓度与循环荷载对道路混凝土氯离子传输影响研究

氯盐及车辆动态荷载的存在使得水泥混凝土路面或桥梁等结构破坏严重。本文对道路混凝土采用氯盐溶液浸泡并同步施加动态荷载，并测试各侵蚀龄期混凝土不同深度自由氯离子含量。通过Fick第二定律解析解方程对氯离子浓度进行拟合，分析各因素对表观表面氯离子浓度C_s和表观扩散系数D_app时变规律的影响。引入效应系数K,分析不同氯盐浓度下动态荷载对混凝土抗氯离子渗透性能的影响。结果表明，动态循环荷载作用显著加速了氯离子的扩散，氯盐溶液浓度越大，同一深度自由氯离子含量越高。且随着侵蚀龄期的延长，K不断增大，混凝土抗侵蚀能力显著降低。     

单轴压荷载下掺合料对混凝土渗透性的影响

利用自行设计的加载装置研究了单掺矿物掺合料(矿渣、粉煤灰、硅灰)的素混凝土在单轴持续压荷载作用下的氯离子渗透性,并提出了相应的数学模型.结果表明:单轴持续压荷载显著影响混凝土的渗透性,氯离子扩散系数与应力比近似满足抛物线的数学模型.掺入矿物掺合料可以改善混凝土抗氯离子渗透性,改善效果硅灰最佳,矿渣次之,粉煤灰最差.掺入矿物掺合料的混凝土,其氯离子扩散系数随矿物掺合料掺量的增大而近似呈负指数函数减小.对于掺矿物掺合料的混凝土,其渗透性与抗压强度不具相关性.     

干湿循环条件下早龄期混凝土氯离子扩散系数研究

通过开展干湿循环条件下混凝土受氯离子侵蚀的试验,对比了标准养护的试件,分析了氯离子的扩散系数,并研究了混凝土的早期抗氯离子侵蚀能力,试验结果表明,干湿循环条件下,混凝土氯离子扩散系数明显升高,抗氯离子侵蚀能力大大降低,特别是在早龄期,差异较大。     

横向荷载裂缝对海洋浪溅区混凝土耐久性劣化影响

采用人工预加载使试件产生裂缝并控制荷载裂缝宽度,研究了模拟海洋环境试验箱内混凝土表面横向荷载作用下裂缝宽度对浪溅区混凝土抗氯离子侵蚀的影响。试验结果表明:暴露56d和90d龄期且裂缝宽度不超过0.25mm时,混凝土试件同一深度处氯离子浓度随裂缝宽度增加而增大。相同暴露龄期时试件氯离子扩散系数随裂缝宽度增加而增大,裂缝宽度由0.10mm增加至0.15mm时试件氯离子扩散系数提高并不显著,进一步提高到0.25mm后,与裂缝宽度为0.10mm的试件相比氯离子扩散系数提高约3倍;暴露龄期90d纯水泥混凝土试件及复合掺合料混凝土试件的氯离子扩散系数均与裂缝宽度近似呈指数函数关系,胶凝材料组成体系仅影响函数中的固定值。     

海工混凝土早龄期抗氯离子渗透性能的研究

借助混凝土抗压强度试验、氯离子渗透试验和胶凝材料硬化浆体孔结构试验,对混凝土抗氯离子渗透能力随早龄期时间变化的规律进行了研究.结果表明:在矿渣掺量(质量分数)为50%与水胶比(质量比)为0.30,0.40和0.50时,海工混凝土早龄期抗氯离子渗透能力远小于它们的28 d抗氯离子渗透能力,且其随龄期变化规律不同于抗压强度随龄期的变化规律;在早龄期时由于海工混凝土的孔隙率高、孔径大于50 nm的大孔数量多,因此其抗氯离子渗透能力较弱;尽管在设计海工混凝土时选用了高抗氯离子渗透能力的高性能混凝土,但其在早龄期时也不具有抗氯离子渗透能力.     

矿物掺合料对混凝土抗压强度和氯离子渗透性能的影响

就单掺粉煤灰、单掺矿渣微粉,以及复掺粉煤灰与矿渣微粉对混凝土抗压强度和氯离子渗透性能的影响进行了试验研究。结果表明,粉煤灰和矿渣微粉明显降低了混凝土的早期抗压强度,但后期强度发展良好,而两者复掺更有利于后期强度的增长;粉煤灰和矿渣微粉都不同程度的降低了混凝土的氯离子扩散系数,随着龄期的延长,矿物掺合料提高混凝土抗氯离子渗透性能的能力越显著。     

锂渣对混凝土抗氯离子侵蚀性能的影响研究

通过试验研究不同水灰比和锂渣替代率的混凝土试件在不同侵蚀龄期、氯盐溶液浓度的作用下,探讨锂渣对混凝土抗氯离子侵蚀性能的影响。试验采用自然浸泡法研究氯离子在饱和混凝土中扩散传输性能,通过钻芯取样,分层研磨,依照水溶性氯离子含量的测定方法获取各试件不同深度的氯离子浓度。结果表明,氯离子在混凝土中的扩散能很好地吻合Fick第二定律;锂渣作为矿物掺合料替代水泥后能有效降低氯离子在混凝土中的扩散,当锂渣掺量为20%和30%时,混凝土氯离子扩散系数仅相当于空白试件的40%和37%。水灰比的降低能够显著降低混凝土氯离子扩散系数;随着侵蚀龄期的增大,氯离子扩散系数减小,且各龄期下掺入锂渣的混凝土氯离子扩散系数均比空白试件小。     

混凝土抗氯离子渗透能力测试方法的适用性

使用ASTM C1202(混凝土抗氯离子渗透能力),RCM(快速氯离子迁移)和ACR(交流电阻率)3种抗氯离子渗透能力测试方法,研究了水胶比(质量比)0.22~0.62,空白和掺入矿物掺合料(粉煤灰和硅灰)混凝土的抗氯离子渗透能力.分析了3种方法测试结果的相关性,以及水胶比、矿物掺合料和龄期对混凝土抗压强度和抗氯离子渗透能力的影响.结果表明:3种方法的测试结果具有一定的相关性:ASTM C1202和RCM的测试结果呈分段线性关系,ASTM C1202和ACR的测试结果呈双曲线关系.3种方法均有各自的适用范围,因此,在评价混凝土抗氯离子渗透能力时,应选择适宜的测试方法.掺入粉煤灰可降低早龄期但提高长龄期混凝土的抗氯离子渗透能力;复合掺入粉煤灰和硅灰可提高早龄期混凝土抗氯离子渗透能力,在长龄期其作用效果尤为显著.混凝土抗氯离子渗透能力和抗压强度之间无简单的线性关系.     

早龄期混凝土氯离子扩散试验研究

通过试验研究了养护时间、骨料级配、水灰比、骨料体积含量和最大骨料直径对早龄期混凝土氯离子扩散系数的影响。结果表明,早龄期混凝土氯离子扩散系数随着养护龄期的增大而减小,但随着水灰比的增大而增大;早龄期混凝土氯离子扩散系数随着骨料体积含量和最大骨料粒径的增大而减小;也发现骨料级配对早龄期混凝土氯离子扩散系数有一定的影响。     

荷载和化学腐蚀作用对混凝土抗压强度影响研究现状

文章系统综述了荷载与硫酸根离子与氯离子耦合作用下对混凝土性能损伤劣化的影响,主要总结了荷载与硫酸根离子、氯离子等腐蚀离子单独或复合的外界环境对混凝土抗压强度影响的研究现状,总结了荷载与硫酸根离子、氯离子耦合作用下对混凝土抗压强度的影响规律,对混凝土的耐久设计和安全施工提供理论支持,为今后的相关研究提供借鉴与指导。     

硅粉高性能混凝土强度及抗氯离子渗透性能研究

文中主要对不同养护龄期及不同硅粉掺量对高性能混凝土抗压强度、抗拉强度、抗氯离子渗透性的影响进行研究。研究结果表明，混凝土的坍落度与硅粉掺量呈现负相关关系，且在高掺量硅粉时，混凝土的坍落度下降幅度增加；硅粉高性能混凝土抗压强度、抗拉强度及氯离子扩散系数均与养护龄期成正相关关系；混凝土力学性能与硅粉掺量呈现先正相关后负相关的关系，氯离子渗透系数与硅粉掺量呈现先负相关后正相关的关系；当硅粉掺量为5%时，混凝土的力学性能及耐久性能均达到最佳。     

循环荷载、氯盐与冻融多因素作用下混凝土力学及抗渗性能研究

混凝土的力学特性和抗渗性能直接影响其服役耐久性,开展荷载、冻融等多因素耦合作用下混凝土力学和抗渗性能影响研究,有利于分析混凝土性能衰变机理。本文对道路混凝土采用氯盐溶液浸泡并同步施加动态荷载和冻融循环作用,并测试分析各侵蚀龄期混凝土抗弯拉强度、相对动弹性模量及表观扩散系数时变规律。结果表明,冻融循环作用下混凝土抗弯拉强度降低,循环荷载加速了冻融对混凝土的损伤。冻融循环使得混凝土抗渗性能显著下降。     

矿物掺合料的掺入对混凝土抗氯离子渗透性能影响的评价与研究

采用ASTM C1202及RCM氯离子扩散系数方法,对不同矿物掺合料混凝土和普通混凝土进行抗氯离子渗透性能的研究,并探讨了电通量与初始电流、氯离子扩散系数与初始电流及电通量与氯离子扩散系数之间的相关性。结果表明:掺入矿物掺合料能有效降低混凝土的抗氯离子渗透性能,在一定龄期范围内,电通量与初始电流、氯离子扩散系数与初始电流及电通量与氯离子扩散系数之间均表现出较好的相关性。