基于RSM的混凝土抗冻性研究

采用RSM方法,利用Experiment-Designer 7.0统计软件,分析了含气量、水灰比对硬化混凝土气泡结构及抗冻性的影响。结果表明:在水灰比为0.4~0.5、含气量2.5%~4.5%范围内,含气量对混凝土的抗冻性影响显著,在三维响应面上表现为曲线较为陡峭,水灰比影响较弱,表现为曲线平缓。对混凝土抗冻耐久性具有决定性的影响是气泡间距系数,气泡间距越小,混凝土的抗冻性愈好。     

关于抗冻混凝土的含气量及气泡间距临界值的探讨

通过研究对水灰比、含气量对混凝土气泡结构和抗冻性的影响,FHWA质疑了ACI关于保证混凝土抗冻耐久性的含气量与气泡间距的临界值。研究结果表明,在水灰比为0.4～0.5、含气量为2.5%～4.5%范围内,含气量为3.5%和4.5%的混凝土的抗冻性能相似,耐久性系数都在80%以上。水灰比对混凝土抗冻性的影响很小,没有发现水灰比与引气混凝土抗冻性之间存在明显的联系。对混凝土抗冻耐久性具有决定性的影响是气泡间距系数,随着气泡间距的减小,混凝土的抗冻性能在提高。     

高抗冻及超抗冻混凝土的开发应用

通过宏观、微观以及孔结构的研究,开发满足快冻300次和快冻600次混凝土即F300的高抗冻混凝土和F600的超抗冻混凝土。研究结果表明,运用525#普通硅酸盐水泥时,在混凝土处于≤0.50的水灰比、50.5%的含气量、气泡间距系数低于300μm或平均气泡间距系数≤150μm情况下,混凝土达到F300的满足高抗冻混凝土的抗冻要求;在混凝土处于≤0.40的水灰比、50.5%的含气量、气泡间距系数低于300μm或平均气泡间距系数≤150μm情况下,混凝土达到F600的满足超抗冻混凝土的抗冻要求。     

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。     

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。     

矿物掺合料对混凝土气泡特征参数的影响

研究了粉煤灰、矿粉对引气混凝土气泡特征参数的影响.结果表明:无论是单掺还是双掺粉煤灰和矿粉,新拌及硬化引气混凝土的含气量均有不同程度的降低;单掺粉煤灰引气混凝土的气泡间距系数和气泡平均直径降低,有利于提高混凝土抗冻性;矿粉对引气混凝土的气泡特征影响较大,且气泡特征参数的影响无明显的规律性;矿物掺合料一定程度上能改善引气混凝土的气泡结构,有利于提高抗冻性能,但掺量不宜超过30％.     

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.     

引气剂对溶液及混凝土性能的影响

对比了自制引气剂PYQ与常用引气剂K12、AES、AOS的溶液性能、新拌混凝土性能及硬化混凝土性能。结果表明:起泡能力从优到差依次为K12PYQAESAOS,泡沫稳定性从优到差依次为PYQAOSAESK12;保持混凝土初始含气量相同,气泡间距系数从小到大依次为PYQAOSAESK12,直径20~200μm有效气泡个数从多到少依次为PYQAOSAESK12,1 h含气量-硬化含气量-气泡间距系数-孔径分布-稳泡能力间存在关联性规律,1 h含气量越大,硬化含气量越大,气泡间距系数越小,20~200μm有效气泡个数越多,稳泡性越优,气泡间距系数可准确反映出引气剂引入的气泡稳定性;PYQ的引气及稳泡性能佳,对混凝土强度影响低,能有效改善混凝土的抗冻性。     

路面混凝土引气剂评价方法的研究

采用水泥稀浆摇泡法、水泥砂浆扩展度和插捣密度法来评价混凝土引气剂的合理性,并通过硬化混凝土的含气量、气泡结构和冻融耐久性进行验证.结果表明：可以通过水泥稀浆试验对引气剂的引气性能和稳泡性能进行初步判断,初始气泡高度大则引气性能好,气泡高度变化快则稳泡性能差;水泥砂浆扩展度和插捣密度法同样可用于评价混凝土引气剂,引气性能好则同等掺量下对应的引气砂浆插捣密度小,稳泡性能强则砂浆扩展度和插捣密度值的变化小;新拌混凝土含气量和硬化混凝土含气量差异大,并且相关性不强,高频振捣调整了混凝土的气泡间距;稀浆泡沫性能、砂浆扩展度和插捣密度、硬化混凝土含气量以及气泡间距与混凝土抗冻性有一定的对应关系.     

路面混凝土冻融破坏评价指标参数敏感性分析

评价混凝土冻融破坏的指标参数较多,为研究这些评价参数对抗冻性的敏感程度,测试了不同含气量和粉煤灰混凝土的抗冻性能,着重从含气量、气泡间距系数、相对动弹性模量、相对耐久性指数、抗折强度损失率、剥落量6个方面分析混凝土冻融破坏。结果表明,含气量、气泡间距系数均是评价混凝土抗冻性的敏感指标,水冻环境和盐冻环境下分别增加抗折强度损失率和剥落量作为评价混凝土抗冻性的敏感指标。     

高频振捣对引气混凝土气泡特征参数的影响

研究了高频振捣对不同品种引气混凝土气泡参数的影响.结果表明:高频振捣后,混凝土含气量大幅度降低;适当的高频振捣有利于改善引气混凝土气泡结构,但过度的高频振捣不利于改善掺稳定性较差的引气剂的混凝土气泡结构.掺不同引气剂的混凝土经高频振捣后其气泡结构有较大差异,优质引气剂经高频振捣后可在混凝土中形成大量微小气泡,气泡间距系数显著降低.     

Air void system and frost-salt scaling of concrete containing slag-blended cement

The experimental investigation on the frost-salt scaling resistance of air-entrained concrete containing CEM II/B-S 42.5N and CEM III/A 42.5N-HSR/NA slag-blended cements was performed. The air void system in concrete was evaluated in fresh concrete using AVA and in hardened concrete using an automated image analysis procedure. The mass of scaled material was increased for an increased slag content, in spite of increased compressive strength and flexural strength, decreased water absorption and decreased depth of water penetration of concrete. Increasing slag content resulted in a decrease of the total volume of air in hardened concrete and in a corruption of the air void system exhibited by a decrease of micropores content. The increase of mass of scaled material was proportional to the increase of the spacing factor of air voids, except for CEM III/A cement concrete exhibiting accelerated scaling.     

气泡特征对混凝土抗盐冻性能的影响

采用快冻法研究了普通混凝土(OPC)、引气混凝土(APC)和高性能混凝土(HPC)在质量分数为3.5％的NaCl溶液中的抗盐冻性能,并借助低真空扫描电子显微镜(SEM)观测了水泥浆体中气泡特征,研究了混凝土气孔结构对混凝土抗盐冻性能的影响规律.结果表明:在水胶比0.50的OPC浆体中,引入直径小于30 μm、间距小于6...     

聚羧酸系减水剂引气方式对混凝土性能的影响

探讨了部分消泡、局部消泡、先消后引这3种引气方式对混凝土含气量稳定性、气泡间距系数、平均气泡径等参数及混凝土力学性能和耐久性的影响.结果表明,采用先消后引的引气方式并选用聚羧酸专用引气剂,可以调整混凝土含气量,使含气量稳定、气泡间距系数大、平均气泡孔径小.     

引气剂液膜单分子层及硬化混凝土气孔结构分析

利用膜天平研究了两种引气剂GYQ和改性松香R在空气-水界面的液膜单分子层强度,采用光学显微镜测孔法分析了硬化引气混凝土的气孔结构,并考察了高频振捣对掺2种引气剂的混凝土气孔结构的影响。结果表明,引气剂在空气-水界面上的单分子膜强度是影响引气剂稳泡性能的重要参数之一。掺加稳泡性能优异的高性能引气剂,可以在混凝土中引入更加细小、稳定、分布合理的气泡,硬化混凝土具有更优化的气孔结构。高频振捣破坏了混凝土中的大直径气泡,合理的振捣时间优化了混凝土的气孔结构。     

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。     

轻骨料含水率对混凝土吸水性及抗冻性的影响

通过浸水试验及水中快速冻融试验,探讨分析了轻骨料含水率对混凝土吸水性及抗冻性的影响.结果表明,如果轻骨料含水率减小,则混凝土坍落度的经时损失率加大,混凝土抗压强度增高,吸水性降低;轻骨料混凝土的抗冻性由轻骨料含水率控制.本试验范围内,要满足含气量为5.5%(体积分数)的轻骨料混凝土抗冻性要求,则轻骨料含水率应控制在14 %～17%(质量分数)以下,而且设计水灰比越大,轻骨料的含水率就越有必要降低.     

气孔结构对水泥混凝土抗盐冻性能影响的研究

参照CDF盐冻试验标准研究了气泡间距系数对水泥混凝土抗盐冻性能,研究结果表明:混凝土抗盐冻性能随气泡间距系数减小而迅速提高,并具有很好的相关性;当气泡间距系数在0.2 mm以下时,混凝土剥蚀量的下降幅度随气泡间距系数减小而减缓,控制气泡间距系数可很好地改善混凝土的抗盐冻性能。     

气泡参数对混凝土抗冻性影响的研究进展

本文对硬化混凝土的气泡参数的研究方法、气泡参数对混凝土抗冻性能的影响作了综述。主要介绍了利用显微镜法测定气泡参数来评判混凝土的抗冻性能,并分析了气泡间距系数的发展方向。     

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。