兰新铁路第二双线混凝土抗氯离子渗透性能试验研究

基于对兰新铁路第二双线混凝土耐久性分析,研究了矿物掺合料掺量、砂的粗细程度、石子表面特征、环境条件与养护方法对兰新铁路第二双线混凝土抗氯离子渗透性能的影响.研究结果表明:矿物掺合料的掺入会提高混凝土的抗氯离子渗透性,且不同种类的矿物掺合料复掺时存在最优掺量,就文中混凝土,粉煤灰和矿渣粉掺量为15％时,混凝土的氯离子渗透性最低;此外,混凝土抗氯离子渗透性随砂的细度模数增大、石子破碎面所占比例降低而降低;保温材料能降低混凝土内外温差,因此昼夜大温差条件下,保温保湿养护的混凝土抗氯离子渗透性优于仅保湿养护的混凝土.     

不同养护温度下引气剂对混凝土性能的影响研究

通过试验,研究了混凝土含气量的经时损失规律及其影响因素,以及养护温度和引气剂对混凝土强度、抗氯离子渗透性和微观孔结构等性能的影响.结果表明:新拌混凝土的含气量损失与混凝土的初始含气量有关,初始含气量越大,损失也会更大,且处于动态过程的新拌混凝土的含气量损失较静态过程更大;与标准养护条件相比,负温养护条件一方面会使混凝土内部的水化反应变慢,水化程度变低,另一方面水结冰也会引起体积膨胀,破坏混凝土内部的晶体结构,对混凝土内部孔结构造成了一定程度的损伤,使得混凝土抗压强度降低,电通量、气孔间距系数等参数增大;掺入引气剂会引入了大量的微小气泡,使混凝土内部小孔径的孔含量增多,在一定程度上会提高孔的连通性,从而相对减小混凝土受力面积,造成混凝土抗压强度降低,电通量增大,孔径分布也会朝着小孔径方向移动.     

5℃环境下水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性能试验研究

研究了不同水泥品种、矿物掺合料对水泥基材料在5℃下抗硫酸盐侵蚀的性能的影响,分别采用普通硅酸盐水泥、中抗硫水泥以及加入矿粉与硅灰的水泥砂浆试件,测试各试样在(5±1)℃的3%Na2 SO4溶液浸泡后的强度变化情况,综合考虑砂浆强度与抗蚀系数对砂浆抗硫酸盐侵蚀性能进行评价,并运用SEM、EDS、XRD分析方法对腐蚀机理进行了分析.结果表明:在5℃环境下,砂浆试样的强度普遍低于常温环境下,砂浆抗硫酸盐侵蚀能力15%矿粉+3%硅灰>中抗硫水泥>15%矿粉+1%硅灰>普通硅酸盐水泥;加入矿物掺合料明显改善了水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性能,并且硅灰的含量越高效果越明显;低温下腐蚀产物不仅有石膏,还有碳硫硅钙石的生成.     

核心混凝土缺陷对钢管混凝土构件徐变影响规律及预测模型研究

为了合理地预测含有缺陷的钢管混凝土构件徐变变化规律,进行了四种缺陷工况下钢管混凝土徐变试验,分析了国内外不同徐变预测模型对钢管混凝土缺陷构件的适用性.研究结果表明:受压过程中,空洞缺陷周围混凝土微裂缝不断产生与扩张,造成混凝土错位滑移,增大了钢管混凝土的附加变形;脱粘缺陷阻碍了钢管与核心混凝土之间的应力重分布作用,削弱了钢管与混凝土的相互作用效果,增大了核心混凝土的徐变变形;无缺陷及空洞缺陷时,ACI209模型计算所得理论值与钢管混凝土徐变实测值最为接近;脱粘缺陷时,B3模型计算所得理论值与钢管混凝土徐变实测值最为接近;针对不同的缺陷类型,提出了修正模型,大大提高了钢管混凝土缺陷构件的徐变预测精度.     

-3 ℃养护下引气混凝土渗透性能与孔结构特性

在(-3±0.2)℃养护下以引气混凝土为研究对象,研究了28d时不同含气量下混凝土抗氯离子渗透性能与孔结构特性之间的关系。研究结果表明:混凝土的电通量及氯离子迁移系数随含气量的增加而逐渐增大,不遵循标养下的规律;混凝土的气泡弦长随着含气量的增加逐渐增大;混凝土硬化后气泡间距指数随含气量的增加而减小,但比标养下混凝土硬化后气泡间距指数要大得多;理论计算出的比表面积随着含气量的增大而增大,实测的比表面积与含气量存在相关性。     

含气量对低温养护下混凝土孔结构的研究

以低温(3±0.2)℃养护下引气混凝土为研究对象,采用压汞法、气孔分析法、快速冻融法测试了不同含气量低温养护下混凝土的孔隙结构及抗冻耐久性,此外,还分析了不同含气量下混凝土的抗压强度。结果表明:掺入引气剂时,在混凝土含气量增加的同时,可使低温养护下混凝土孔隙率、总孔体积、总孔面积增加,平均孔径、孔间距系数减小,孔径均匀分布,显著改善混凝土的内部孔隙结构,提高混凝土的抗冻耐久性,但受强度影响,混凝土的含气量存在一个合理范围,既可以提高混凝土的抗冻耐久性,又不会造成强度的大幅损失。     

膨胀剂掺量和含钢率对钢管混凝土徐变性能的影响

对膨胀剂掺量(质量分数)为4%,8%和12%的3种钢管混凝土(CFST,concrete filled steel tube)在含钢率(面积分数,钢管与混凝土的截面面积比)为3.8%,4.1%,6.6%,9.2%和10.8%的5种情况下进行了徐变性能试验.结果表明:膨胀剂掺量为4%时钢管混凝土徐变度最大,掺量为8%时徐变度次之,掺量为12%时徐变度最小;膨胀剂掺量12%相比膨胀剂掺量8%时的钢管混凝土徐变度下降并不显著;含钢率的增加有效分担了钢管混凝土的外部荷载,使其徐变度有所减小.应用扫描电镜(SEM)观测及能谱仪(EDS)分析得出膨胀剂的作用机理:膨胀剂反应生成钙矾石,一方面通过钙矾石的微膨胀补偿了收缩;另一方面钙矾石填充在结构孔隙中,使水泥石更加密实.分析含钢率对钢管混凝土徐变性能的影响机理后认为混凝土应力随着含钢率的增加而减小,原因是含钢率的增加使得钢管对混凝土的约束也有所增加,由此限制了混凝土的变形.     

纳米SiO_2/沥青改性环氧树脂的抗冲蚀磨损性能

为了降低强风沙流区混凝土的冲蚀磨损,常采用环氧树脂材料对其进行防护,但环氧树脂材料存在交联度高、脆性较大等缺点。为此,采用纳米Si O2和沥青对环氧树脂进行了改性,研究了改性环氧树脂的力学性能和冲蚀磨损性能,并分析了其冲蚀磨损机理。结果表明:纳米Si O2和沥青共同改性环氧树脂不仅提高了环氧树脂的拉伸强度,同时改善了环氧树脂的冲击韧性;改性环氧树脂材料表现出半塑性材料的冲蚀特征,最大冲蚀率出现在45°冲蚀角,冲蚀率与冲蚀速率呈指数关系,速率指数为2.65~3.25;1%纳米Si O2和10%沥青协同改性的环氧树脂表现出了良好的冲蚀抗力,是强风沙流环境下混凝土结构冲蚀磨损防护的可选材料。     

基于颗粒流对混凝土尺寸效应下的抗压裂缝分析

基于颗粒流(PFC)的Fish语言编写了二维颗粒流程序,构建了二维混凝土细观模型,采用标定后的PB模型参数,对不同尺寸混凝土的破坏裂纹演化和破坏机理进行分析。模拟结果表明：混凝土单轴抗压破坏是水泥砂浆界面以及骨料与水泥砂浆交界面裂纹扩张和演化造成的;不同的尺寸以及随机骨料的分布会对混凝土的峰值应力和破坏模式有一定的影响;单轴抗压试件内的裂纹起始于水泥砂浆界面,随后以骨料与水泥砂浆的交界面为主开始延伸,并随着载荷增加向混凝土内部发展,到90%峰值抗压强度后,裂纹的延伸速度和增加速度进入突增阶段,主裂纹和水泥砂浆界面的次生裂纹相互作用,呈现出贯穿状,使混凝土试件破坏;随混凝土尺寸的增大和骨料数量增加,裂缝数量增加,且随混凝土尺寸的减小,裂纹突增的速度与数量比例更大。     

膨胀剂和钢管侧限对混凝土徐变应变的影响

为了研究不同膨胀剂质量分数和钢管侧限对混凝土徐变应变的影响,共进行了12组有、无钢管侧限的混凝土徐变试验。结果表明:加载龄期到480天的试验试件中,有钢管侧限的混凝土徐变应变约是无钢管侧限徐变应变的0.175~0.181倍,钢管侧限大大降低了混凝土的徐变应变。同时进行了三种不同质量分数膨胀剂(质量分数分别为4%、8%和12%)的混凝土徐变试验。结果表明:无论有、无钢管侧限的混凝土结构,膨胀剂质量分数对混凝土徐变应变的影响关系为:质量分数4%时,结构徐变应变均最大;质量分数为8%时,结构徐变应变次之;质量分数为12%时,结构徐变应变最小。通过钢管侧限对混凝土的套箍效应计算分析表明,在混凝土结构加载应力相同情况下,有钢管侧限的混凝土结构应力比小于无侧限的混凝土结构应力比;钢管侧限对混凝土的侧向约束增加,限制了混凝土纵向变形;随着应力比的减小,结构徐变变形减小。同时应用扫描电镜二次电子成像分析膨胀剂的作用机制得出:水泥浆中膨胀剂水化产生粗棒状、互相交叉的三硫型硫铝酸钙(AFt)结晶体,填充在原来被溶液占据的小孔里,使水泥石更密实。