混凝土构件中钢筋锈蚀的中子断层扫描成像

制备了小型混凝土构件,通过三点弯曲诱导裂缝和氯盐溶液干湿循环加速其中钢筋锈蚀,采用自然电位法监测钢筋的腐蚀电位,并采用中子断层扫描成像技术对钢筋锈蚀产物分布进行了分析.结果表明:钢筋混凝土构件经过85次氯盐溶液干湿循环后,采用中子断层扫描成像技术对其进行三维扫描成像,可直观呈现钢筋锈蚀产物分布状况;钢筋锈蚀产物集中分布于裂缝断面钢筋与基体界面的底部区域,并沿界面逐渐向外扩展,符合氯盐诱导钢筋锈蚀的坑蚀规律.这为研究混凝土结构中钢筋的锈蚀机理提供了一种新的试验方法.     

植物纤维增强水泥基复合材料的弯曲韧性研究

传统的水泥基材料有脆性、抗拉强度低等特点,是导致其易开裂、耐久性差的主要原因。天然纤维的掺入能够改善传统水泥基材料的脆性,使其表现出应变硬化的特征,提高传统水泥基材料的韧性。通过四点弯曲试验得到了菠萝叶纤维体积掺量分别为1%、1.5%、2%以及苎麻纤维体积掺量为2%对照组的荷载-挠度曲线,并按照ASTM C1018和JCI 544两种方法确定了复合材料的弯曲韧度指数和弯曲韧度系数;通过抗折、抗压强度试验研究了两种天然纤维不同体积掺量下的抗折、抗压强度。结果表明,弯曲韧性以及抗折强度均随着纤维掺量的增大而得到提高,而抗压强度随着纤维掺量的增大呈现减少的趋势。试验还表明,体积掺量为2%的菠萝叶纤维增韧效果明显好于相同掺量下的苎麻纤维。     

寒冷地区海洋环境混凝土抗Cl-渗透及抗冻性能研究

基于北方寒冷地区海洋环境混凝土结构工程的技术要求,利用大掺量矿物掺合料(40%、50%)来改善混凝土内部的微观结构,提高其密实度,其中,硅灰的掺量为3%。分别制备了不同强度等级的海工混凝土,并研究了其抗Cl~-渗透性能、抗冻性指标及微观结构。结果表明,C45～C60海工混凝土的抗Cl~-渗透等级均在RCM-Ⅲ级及以上,性能优良;经300次冻融循环后,各系列海工混凝土的质量损失率最高为3.4%,相对动弹性模量最低为73%,完全满足了F300的海工混凝土抗冻性能要求。     

直接挤压孔溶液的氯离子存在状态及碱度研究

通过对直接挤压得到的孔溶液进行化学分析,研究了水灰比、龄期、氯盐掺量、碳化暴露等因素对水泥基材料孔溶液的氯离子存在状态以及碱度的影响规律.结果表明:孔溶液中的自由氯离子浓度与水灰比及氯盐掺量有关;随着龄期延长,水化产物对氯离子的结合率上升.在自由氯离子浓度较高的情况下,孔溶液中的氯离子结合率降低;完全碳化条件下孔溶液中的自由氯离子浓度表现出明显增大的趋势,提高幅度为1～11倍;碳化后孔溶液中的氯离子结合率比未碳化试块的孔溶液降低了27%～54%;碳化使得孔溶液的碱度由13.19～13.47降至7.67～8.10.碳化反应降低了水泥浆体的pH值,释放了自由氯离子,极大地改变了混凝土内部的化学环境.     

活性再生粉纤维增强应变硬化水泥基材料弯曲及拉伸韧性

通过扫描电子显微镜对再生粉的微观结构进行观测;利用X射线荧光和X射线衍射,对再生粉体及制备的水泥基材料的矿物组成和水化产物进行了测定;通过弯曲试验和单轴拉伸试验对再生粉体制备纤维增强应变硬化水泥基材料(FRCC)的力学性能进行了研究。结果表明：再生微粉以钙硅质氧化物和化合物为主,具有火山灰活性,可以增强其与基体间的二次水化反应,掺入再生粉体可有效提高FRCC的拉伸和弯曲强度;再生粉体-FRCC弯曲韧性随着纤维掺量的增加而提高,当纤维掺量(质量分数)达到2%时,FRCC具有典型的应变硬化特征;利用再生粉体等质量替代粉煤灰时,FRCC的极限应变有所降低,而极限荷载有较大程度提高,提高幅度均达到10%以上,且再生砂浆粉(RMP)、再生砖粉(RBP)比再生混凝土粉(RCP)制备的FRCC具有更好的应变硬化性能;验证了在满足材料韧性要求的情况下,利用再生粉制备应变硬化水泥基材料的可行性,对再生微粉在实际工程材料中的应用提供了参考。     

海洋环境下高性能混凝土柱的承载力试验研究

制备了普通混凝土柱和掺加20%复合超细粉高性能混凝土柱10根。基于相似理论,设计了针对沿海混凝土结构所处不同环境区域(水下区、水位变动区和大气区)的人工气候腐蚀试验方案。通过静载试验,研究了海水腐蚀柱的破坏形态和承载力。结果表明:海水腐蚀柱破坏过程与普通混凝土柱没有明显的差异;当以海洋环境下裂缝宽度为耐久性控制指标时,钢筋锈蚀引起的混凝土损伤对竖向构件承载力的影响可以忽略不计;掺加矿物掺合料可以提高混凝土抵抗海水侵蚀的能力,但对构件承载力影响不大,同时采取一定的技术措施防止早龄期混凝土结构氯离子污染是必须的。     

严酷环境混凝土结构耐久性修复材料——应变硬化水泥基复合材料耐久性能研究进展

混凝土耐久性问题是世界范围内所面临的一个难题,劣化混凝土结构由于耐久性不足而亟需修复。应变硬化水泥基复合材料(Strain hardening cementitious composites,简称SHCC)通过采用高模量的PVA(聚乙烯醇)纤维,基于微观物理力学原理优化设计而具有应变硬化特性和高韧性特征。采用SHCC对劣化混凝土结构进行修复,可大大改善其耐久性。概括了SHCC在收缩、疲劳和老化作用下,以及在冻融循环、干湿循环、高碱和氯盐环境中优异的耐久性能,表明SHCC可有效解决脆性的水泥基修复材料短期内再次开裂而导致的反复修补状况,显著延长严酷环境既有混凝土结构的使用寿命。     

再生粗骨料混凝土及其构件抗冻性能研究进展

由于再生粗骨料中存在较多微孔隙和微裂缝,导致再生混凝土吸水率高且极易达到冻融破坏的临界水饱和程度,所以再生混凝土抗冻性能较差,严重危害了严寒地区混凝土建筑物的安全性和耐久性.因此,开展再生混凝土抗冻性能的研究对其在严寒地区的应用推广具有重要意义.基于再生混凝土冻融破坏的国内外研究现状,介绍了混凝土冻融破坏机理,综述了再...     

PVA纤维增强应变硬化水泥基材料韧性性能研究

水泥基材料抗拉强度低、韧性差是其易于开裂、导致结构耐久性低劣的主要原因之一。高模量聚乙烯醇(PVA)纤维可增强水泥基材料韧性,使其呈现准应变硬化和多缝开裂特征,从而改善结构耐久性。本文通过四点弯曲试验得出了不同加载速率和不同配比应变硬化水泥基复合材料(PVA-SHCC)的力-变形曲线并用CONSOFT软件计算断裂能。结果表明,硅灰使材料的抗压强度有所提高,但最大抗弯承载力和变形下降,断裂能随之降低;甲基纤维素使PVA-SHCC脆性增大;随着加载速率的降低,材料表现出更好的应变硬化性能,微裂缝条数增多。     

优化设计水泥基复合材料应变硬化性能研究

对比研究了不同试验方法和纤维掺量下优化设计水泥基复合材料(ECC)的应变硬化性能。各种试验方法下ECC性能差别较大,楔形劈裂、单轴拉伸、三点弯曲、四点弯曲试验所得断裂能依次增大,说明裂缝开展区对ECC应变硬化性能具有很大影响。通过研究认为,四点弯曲试验是较为适合的试验方法。纤维掺量增加能提高ECC的断裂能,但掺量较高时易发生纤维结团现象,对其性能造成不利影响。