引气混凝土的抗冻性和气泡结构的关系研究

对不掺加引气剂和掺引气剂的中砂混凝土和细砂混凝土的坍落度、含气量、抗压强度、冻融循环以及硬化混凝土气泡结构进行了试验与测试。试验结果表明,混凝土掺入引气剂后增加了大量微小气泡(直径小于100μm),明显提高了混凝土的抗冻性;当含气量相同时,随着水灰比的增大, 小于100μm 的气泡个数逐渐减少,大于100μm的气泡个数逐渐增多。同时,W/C为0.45或大于0.45时,气泡之间有连通现象,导致引气混凝土的抗冻性逐渐降低;当引气混凝土的气泡间距系数小于200μm 时,混凝土具有较高的抗冻性。     

入模温度及引气剂含量对混凝土力学性能的影响

为了研究入模温度和引气剂对混凝土抗压强度和微观孔结构的影响,进行了标准养护下5、10、15、20℃这4组入模温度和0、0.05％、0.10％、0.15％、0.20％这5组引气剂掺量下的强度试验,以及测试了28 d龄期下混凝土的微观孔隙结构.结果表明:28 d龄期时,入模温度从5℃提高到20℃时,混凝土的抗压强度提高了51.3％,入模温度提高加快了水泥的水化反应,改变了混凝土的密实性,提高了混凝土的抗压强度;与之相反,引气剂含量增加到0.20％时,混凝土的抗压强度下降了50.9％(入模温度为20℃),引气剂含量偏大时混凝土总孔隙率明显增加,密实性下降抗压强度降低.研究结果为掺入引气剂提高抗冻性的混凝土的设计提供参考.     

引气剂对混凝土性能的影响研究

测试了掺引气剂混凝土硬化后的气泡参数,并分析了引气剂对混凝土性能的影响.试验发现,引气剂的泡沫稳定性越高,新拌混凝土含气量的经时损失越小;新拌混凝土经90 min后含气量与硬化混凝土含气量线性相关.引气剂的掺入降低了混凝土的强度,且掺引气剂混凝土的强度随气泡平均半径增大而降低.掺入引气剂后,混凝土的冻融耐久性得以改善;气泡间距系数对引气混凝土抗冻性的影响非常显著,当气泡间距系数超过300 μm时,混凝土的抗冻性较差.     

引气剂不同掺量对混凝土性能影响的研究

本文系统研究了引气剂不同掺量对混凝土的含气量和抗压强度的影响。通过加速碳化试验以及冻融循环试验,探究了引气剂不同掺量对混凝土的抗碳化特性以及抗冻性的影响;采用压汞法探究了引气剂不同掺量对混凝土孔结构的影响。结果表明:随着引气剂掺量的增加,混凝土含气量增大,且增加幅度变大。2‰掺量的引气剂能提高混凝土的抗压强度、抗碳化性能以及抗冻性,是最优掺量,且随着掺量的增加,混凝土的抗冻性降低。     

引气剂对机制砂海工混凝土抗冻性能的影响

系统研究了不同引气剂掺量及类型对机制砂海工混凝土抗冻性能的影响,并通过气孔间距试验、电镜扫描等试验方法,分析了冻融环境下不同引气剂对机制砂海工混凝土的作用机理。试验结果表明,当ML类引气剂掺量为0.4%时,机制砂海工混凝土有较好的抗冻性能;醚类引气剂可进一步改善混凝土的工作性,其引入的微小气泡可以改善混凝土的包裹性,同时不影响混凝土的抗压强度;混凝土气泡间距系数、平均气孔弦长越小,其抗冻性能越好。     

掺合料混凝土早期强度的试验研究

通过不同掺合料种类及掺量的掺合料混凝土早期抗压强度试验,分析粉煤灰掺量、矿粉掺量、煤矸石掺量对混凝土强度的影响规律,并研究双掺、三掺掺合料对混凝土强度的交互作用。研究结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,粉煤灰混凝土抗压强度减小,但后期抗压强度增长幅度增大;矿粉掺量对矿粉混凝土的抗压强度和强度增长规律的影响不明显;掺入小于20%的煤矸石混凝土强度早期强度明显降低而后期强度变化不明显,掺入超过30%的煤矸石各龄期混凝土抗压强度均有明显降低;在矿粉混凝土中掺入粉煤灰,混凝土抗压强度随粉煤灰掺量的增加而减少,但减小幅度随龄期的增长而减小;在粉煤灰混凝土中掺入矿粉,混凝土强度有不同程度的提高;在煤矸石混凝土中掺入粉煤灰,混凝土抗压强度随粉煤灰掺量的增加而减小,减小幅度随龄期的增长而变化不大;在粉煤灰混凝土中掺入煤矸石会导致混凝土早期强度降低但后期强度提高;在煤矸石混凝土中掺入小于40%矿粉时混凝土抗压强度略有提高,而掺入超过40%矿粉时抗压强度降低;若在矿粉混凝土中掺入煤矸石,对矿粉掺量小于40%的混凝土强度影响不大,矿粉掺量大于40%时混凝土强度降低。     

引号剂在商品混凝土中的应用研究

引气剂是在搅拌混凝土过程中能引入大量均匀分布、稳定而封闭的微小气泡的外加剂.混凝土掺引气剂后,每立方米产生5000～8000亿个直径为20μm～200μm独立分散的气泡,改善了新拌混凝土的和易性,大大提高混凝土的耐久性和抗冻性.一般不掺引气剂的混凝土,空气含量约1%左右,但由于引入的气泡大小、分布都不均匀,也不稳定,因此对混凝土的性能不会产生积极的影响,抗冻性能不超过50次冻融;掺引气剂将混凝土的含气量增加到4%～5%,抗冻性可提高到200次冻融以上;混凝土含气量增加到6%～7%,抗冻性可达300次冻融以上.     

引气及搅拌作用对混凝土性能的影响

通过试验对比研究了普通强制搅拌、振动搅拌以及掺入引气剂对新拌混凝土匀质性、含气量以及硬化混凝土抗压强度、孔结构的影响.结果表明:随着引气剂的掺入以及引气剂掺量的增加,振动搅拌和普通强制搅拌混凝土的匀质性变化不大,但混凝土含气量随之增加,抗压强度随之降低,并且与普通强制搅拌相比,振动搅拌混凝土的含气量更大,抗压强度更高;振动搅拌和掺入引气剂都能提高硬化混凝土的孔隙率,但振动搅拌主要增多的是100 nm以下的小孔,不仅提高了引气效果,而且也因为使孔隙细化,改善了混凝土抗压强度;当需要的混凝土含气量(体积分数)为3％时,采用振动搅拌即可获得所需的引气效果,而当需要的含气量更大时,建议采用振动搅拌同时掺入引气剂.     

大掺量粉煤灰水工混凝土的气泡参数和抗冻性研究

研究了水胶比为 0 5 0、粉煤灰掺量在 0 %～ 5 5 %范围内的高掺量粉煤灰水工混凝土的气泡参数和抗冻性能。研究结果表明 ,在同一龄期 ,混凝土的气泡参数和粉煤灰掺量间没有一定的关系 ,但气泡结构的稳定性随粉煤灰掺量增加而提高 ,混凝土的抗冻性也随粉煤灰掺量的增加而提高 ;不管对普通混凝土还是粉煤灰混凝土 ,气泡间距在 0 5 0mm以下都是高抗冻混凝土 ,规定高抗冻混凝土的气泡间距必须小于 0 2 5mm是不适用的。     

盐水防水组成对混凝土抗渗性能的影响

根据前期试验结果,在基础混凝土配比中掺加防水组分,采用正交优化的方法进行实验研究。试件分别采用标准养护28 d和标准养护7 d龄期后,自然条件下干湿循环至28 d龄期两种养护制度,测试其28 d抗压强度和渗透压,并利用SEM进行微观分析。盐水干湿循环条件下,引气剂的掺加虽然会降低混凝土强度,但对抗渗性能提高显著;随憎水剂掺量的提高,混凝土抗渗性先提高后降低;随胶粉掺量的提高,混凝土抗压强度逐渐降低,但抗渗性能逐渐提高。     

高性能混凝土引气剂的制备及其性能研究

采用化学合成与改性技术制备了一种新型的高性能混凝土引气剂.该引气剂为两亲性的分子结构,具有较低的表面张力和良好的气泡稳定性.较低掺量下,能有效提高混凝土的含气量且对抗压强度影响不大;从硬化混凝土气泡特征参数可以看出,该引气剂在混凝土中引入了大量细小且均匀分布的气泡,从而有效提高了混凝土的抗冻性;同时,该引气剂与聚羧酸减水剂具有良好的复配相容性,存储稳定性好.     

基于分形理论的混凝土气泡分布特征研究

依托分形理论的盒维数概念,建立了气泡分布分形模型,提出了气泡分布分形维数计算方法。通过快速冻融循环试验和气泡结构分析试验测定了多组混凝土的抗冻性和气泡结构,分析了掺合料和引气剂对混凝土气泡分布特征的影响,得出了气泡分布特征随掺合料种类和引气剂掺量的变化规律。最后,分析了气泡分布分形维数与相对耐久性指数的关系,结果显示二者具有较高的正相关性,说明气泡分布对混凝土抗冻性有重要影响,可以将气泡分布分形维数作为气泡特征参数用以评估混凝土的抗冻性。     

影响混凝土抗冻性因素的试验研究

水泥混凝土抗冻性是影响其耐久性的关键指标。本次通过水泥混凝土快速冻融试验研究了水灰比、循环次数、含气量、气泡特征参数、掺合料种类等对抗冻性影响的主次因素规律及变化趋势。研究结果表明:含气量、循环次数、掺合料的掺量是影响混凝土抗冻性的主要因素。水泥混凝土抗冻性随着水灰比的升高而降低;随着冻融循环次数的增加而下降;随着气泡间距系数的降低而提高;随着含气量的增加而提高,但当含气量低于4.2%时,混凝土前期抗冻性下降迅速,引气混凝土含气量控制在5.6%~6.4%时具有良好的抗冻性。水泥混凝土中添加一定量的粉煤灰或矿渣粉,混凝土的抗冻性随着掺合比例的增加而降低。但在相同掺量下,改善混凝土抗冻性的效果矿渣粉好于粉煤灰。     

甲酸钙对引气混凝土气孔结构的影响

采用显微镜导线法对掺入甲酸钙的引气混凝土气孔结构的研究结果表明:对于SJ-2非离子型引气剂,甲酸钙会降低混凝土气泡的比表面积和含气量,增大气泡间距系数,对混凝土的气孔结构有不利作用,从而对混凝土抗冻性产生不利的影响;对于DH-9阴离子型引气剂,甲酸钙会增加混凝土气泡的比表面积和含气量,降低气泡间距系数,改善了混凝土的气孔结构,可以提高混凝土的抗冻性。     

含气量对混凝土性能影响的试验研究

研究了含气量变化对混凝土强度、抗氯离子渗透性及抗冻性的影响.结果表明,随着含气量的增加,混凝土抗压强度逐渐减小,抗弯拉强度先增大后减小,含气量在3％～6％时抗弯拉强度较高;含气量对混凝土抗氯离子渗透性的影响很小,掺引气剂后混凝土抗氯离子渗透性略有降低;混凝土中适当引气可明显改善混凝土的抗冻性,随着含气量的增加,混凝土抗冻性显著提高,但当含气量超过5.9％时,提高效果不再明显,反而有下降的趋势;综合考虑含气量对混凝土性能的影响,建议寒区宜掺引气剂来改善混凝土耐久性,含气量控制在3％～6％为宜.     

养护温度与引气剂对等强度混凝土强度与孔隙结构研究

为研究养护温度和引气剂对等强度混凝土抗压强度和孔隙结构的变化规律,利用核磁共振试验（NMR）、压汞试验（MIP）等对标准养护和-3℃养护下混凝土试块进行测试。研究表明：-3℃养护引气混凝土在35 d龄期可以达到等强度,引气剂对混凝土达到等强度时间无明显影响;随着引气剂掺量的增加,孔隙率增大,孔隙结构发生劣化,混凝土试块抗压强度呈下降趋势;引气剂的加入使得-3℃养护混凝土与标准养护混凝土的孔隙结构逐渐出现差异,宏观上“等强度”,微观上不“等孔隙结构”。     

再生粗骨料对混凝土抗冻性的影响

本文研究了再生骨料取代率对混凝土坍落度、抗压强度和抗冻性的影响。结果表明,再生骨料混凝土粘聚性保水性良好,随着再生骨料取代率的提高,混凝土坍落度逐渐降低,抗压强度亦逐渐降低,混凝土相对动弹性模量降低、质量损失增大,掺加引气剂的再生骨料混凝土抗冻耐久性可达到F300的要求。     

不同类型C50混凝土孔结构与耐久性关系的研究

为了更深入了解C50混凝土组成材料与孔结构对混凝土耐久性的影响,通过压汞法、快速冻融法、美国电量法、干湿循环腐蚀法等试验方法分析了复合矿物外加剂和引气剂单掺及双掺对C50混凝土孔结构与耐久性的影响规律.结果表明,对于C50混凝土.单掺复合矿物外加剂对孔隙率的影响较小,但其中无害孔比例增加,少害孔、有害孔、多害孔的比例则减少,这对抗渗性、抗腐蚀性较为有利,但对抗冻性的改善不明显;掺人引气剂可以增加混凝土闭口孔隙率,对混凝土抗冻性明显有利,但由于增加了20nm以上的开口孔,其抗渗性、抗腐蚀性有所降低;双掺时,虽增加了混凝土孔隙率,但可以使混凝土的孔径分布比单掺引气混凝土时相对合理,因而对混凝土抗冻性、抗渗性、抗腐蚀性均有利.     

再生混凝土长龄期强度与收缩徐变性能

通过改变再生粗骨料取代率,并考虑引气剂的影响,对再生混凝土长龄期下的立方体抗压强度和收缩性能进行试验;采用不同的加载龄期,对再生粗骨料取代率为50%的再生混凝土徐变性能进行试验研究;建立了再生混凝土长龄期强度推算公式。结果表明:长龄期下再生混凝土的立方体抗压强度变化规律与普通混凝土基本一致,28d龄期再生混凝土的立方体抗压强度随再生粗骨料取代率的增加而降低;再生混凝土的收缩随再生粗骨料取代率的增加而增加,添加粉煤灰、矿粉等矿物外掺料可以使再生混凝土收缩降低;加载龄期对于再生混凝土徐变值有影响,加载龄期越早,再生混凝土徐变值越大;利用所建立的强度推算公式计算得到的强度值与试验结果比较吻合,并且优于欧洲CEB-FIP Model Code 1990规范建议公式的计算结果。     

高频振捣对混凝土含气量和抗冻性的影响

采用4种水利水电工程常用的引气剂,配制水胶比为0.40,0.45,0.55(质量比)的二级配混凝土,检测高频振捣对混凝土含气量和抗冻性的影响.结果表明,水胶比相同时,含气量损失率基本上随着高频振捣时间的延长而增大;高频振捣时间相同时,含气量损失率随着水胶比的增大而增大;水胶比为0.40时,掺优质引气剂的混凝土其抗冻性对高频振捣并不敏感;水胶比为0.45时,高频振捣60,90 S后混凝土的抗冻性明显下降;水胶比增加至0.55时,混凝土的抗冻性随着高频振捣时间的延长迅速下降;引气剂的品质对高频振捣后混凝土的抗冻性能也有明显影响.根据试验结果,对混凝土的高频振捣时间提出了要求,可供施工参考.