碳酸盐溶液中富水充填材料的腐蚀及劣化机理

为了研究碳酸根离子对富水充填材料的影响,通过强度检测、扫描电镜观察、X射线衍射分析和红外光谱测试,分析富水充填材料在碳酸钠溶液中浸泡后的宏观及微观结构变化,并对其腐蚀及劣化机理进行探讨.富水充填材料在质量分数为10%的碳酸钠溶液中浸泡后,抗压强度随浸泡时间延长大幅度降低,浸泡90 d后抗压强度比标养28 d抗压强度降低72.5%,浸泡28 d后出现泥化现象.X射线衍射图谱显示,富水充填材料在质量分数为10%的碳酸钠溶液中浸泡后有碳硫硅钙石生成,且随浸泡时间延长碳硫硅钙石的生成量增大.红外光谱结果未发现[AlO₆]存在,证实在碳酸钠溶液中富水充填材料硬化体中钙矾石急剧减少,转变为烂泥状的碳硫硅钙石;碳硫硅钙石作为无胶结力物质,会对富水充填材料硬化体造成严重破坏,表明碳酸盐溶液对富水充填材料具有腐蚀作用.      

初始损伤对混凝土硫酸盐腐蚀劣化性能的影响

通过试验研究含初始损伤混凝土在硫酸盐腐蚀和干湿循环共同作用下的性能,分析了不同初始损伤程度混凝土随腐蚀时间的增加,其质量、超声波传播速度、强度、单轴压缩应力应变曲线以及声发射活动的变化,运用损伤力学对腐蚀损伤进行定量评价和参数拟合,基于声发射特性建立含初始损伤混凝土的腐蚀受荷损伤模型并进一步分析其损伤演化过程,借助环境扫描电镜与电子能谱技术观测分析受硫酸盐腐蚀作用初始损伤混凝土微结构的变化,揭示其损伤机理.试验结果表明,随着腐蚀时间的增加,不同初始损伤程度混凝土的质量、超声波传播速度和强度均呈先增大后减小,初始损伤程度增加会加速混凝土在腐蚀作用下物理力学性能的劣化,其影响存在阈值,分别以抗压强度、超声波速为损伤变量可以建立混凝土的腐蚀损伤劣化方程,并进一步得出不同损伤表达式间的函数关系;相同腐蚀时间下,初始损伤的增加使声发射活动减弱且产生明显的声发射的时间滞后;初始损伤下,基于声发射特性的混凝土损伤演化过程可分为初期压密阶段、损伤稳定演化阶段和损伤加速发展阶段3个阶段;初始损伤的增加使混凝土内部腐蚀反应更为活跃,微裂纹网络体系比无初始损伤状态下更加发达,呈现龟裂状延伸和扩展,进而改变了混凝土的宏观物理力学性质.      

高性能水泥基灌浆材料自收缩性能研究

研究了特制砂、粉煤灰及抗裂防水剂的不同掺量对高性能水泥基灌浆材料自收缩性能的影响。结果表明：水泥基灌浆材料的自收缩随着特制砂和粉煤灰掺量的增大而减小；适当加大抗裂防水剂的掺量能够有效地降低水泥基灌浆材料的自收缩率。通过SEM形貌和EDS等手段，对该水泥基灌浆材料水化产物的早期结构、形貌和相组成进行了研究。抗裂防水荆的掺量为10％时，能梗水泥基灌浆材料浆体在早期生成大量的钙矾石，补偿浆体一部分有收缩，减小自收缩率。     

骨料品质对混凝土性能的影响研究

针对新疆地区现有粗骨料级配不合理、针片状及不规则颗粒含量高、粗骨料空隙率较大、机制砂细度模数大、含石率高等现象,研究了新疆地区有代表生的骨料对混凝土性能的影响,并与新疆地区石灰石尾矿资源开发出的高品质骨料进行对比。研究结果表明:利用石灰石尾矿加工的高品质骨料配制的C25～C60混凝土,胶凝材料用量少,和易性良好,28d强度高,抗氯离子渗透性能好,与目前新疆商品混凝土常用的卵石与破碎卵石相比,技术优势明显,经济生好,具有良好的发展前景。     

橡胶粉改性的高韧性混凝土研究

本文探讨了橡胶粉在混凝土抗折，抗压强度及抗冲击性能的影响，研究结果表明橡胶改性混凝土的抗折，抗压强度较基准混凝土变化不大，冲击荷载是明显提高。采用适当粘结剂可以改善橡胶粉与混凝土的界面状况，大幅度提高混凝土的抗冲击性能。     

铁尾矿粉对干粉砂浆性能的影响及机理分析

为了研究不同比例铁尾矿粉掺量对干粉砂浆和易性、力学性能以及微观机理的影响,采用白象山铁尾矿粉作为研究对象,以不同比例替代干粉砂浆中机制砂和水泥的用量进行试验。研究结果表明：在粉体材料和机制砂总量保持不变的情况下,随着铁尾矿粉替代率的增加,干粉砂浆力学性能逐渐降低;铁尾矿粉以10%的比例替代机制砂,满足M20砂浆和易性及力学性能要求且性能最优;当铁尾矿粉对机制砂和水泥替代率达到30%时,满足M5砂浆和易性和力学性能要求。早期掺入铁尾矿粉能够加速水泥的水化,提高水化程度,生成更多的氢氧化钙;铁尾矿粉中的硅氧断键和铝氧断键在Ca(OH)₂作用下发生重聚反应,生成以硅酸钙、硅铝酸钙为主要成分的复盐矿物;掺入铁尾矿粉后,砂浆结构较为松散,强度降低。在10%～30%掺量替代机制砂和水泥的情况下,干粉砂浆能符合标准规范要求。     

细粒级铁尾矿粉的性能与改性机理研究

本文选取细粒级铁尾矿粉，并加入改性剂对其进行改性，研究改性铁尾矿粉的化学及矿物成分、细度、烧失量、需水量比及活性指数等相关性能，并与Ⅱ级粉煤灰性能进行比较，探究改性剂对铁尾矿粉的改性效果和改性机理。研究结果表明：细粒级铁尾矿粉的化学与矿物组成与粉煤灰相近，细粒级铁尾矿粉>45μm的颗粒含量为17.7%、烧失量为6.5%、改性后需水量比为97.2%,均满足国家Ⅱ级粉煤灰相关标准。碱类复合改性剂改性效果最好，改性铁尾矿粉3 d、7 d和28 d活性指数分别为95.6%、95.7%和89.3%,均高于Ⅱ级粉煤灰。随着改性铁尾矿粉比表面积增加，净浆抗压强度提高。铁尾矿粉经过改性处理后，界面处的SiO₂中的硅氧键会出现重组现象，发生重聚反应，宏观表现为抗压强度的提高。且铁尾矿粉颗粒粒径越小，这种重聚反应越显著，抗压强度的提升越明显。     

改性铁尾矿微粉对中高强混凝土性能的影响研究

将不同掺量的改性铁尾矿微粉完全替代粉煤灰做矿物掺合料制备C50混凝土，并设置与铁尾矿微粉等掺量的粉煤灰组为对照，研究改性铁尾矿微粉对中高强混凝土抗压强度、工作性能和耐久性能的影响。结果表明：改性铁尾矿微粉混凝土具有较好的工作性能；抗压强度随改性铁尾矿微粉掺量的增加而降低，各组较对应的粉煤灰对照组强度略低，相差范围在3.7～4.6 MPa内，在改性铁尾矿微粉的掺量为矿物掺合料总量的30%～60%时，均满足C50混凝土的抗压强度要求。在改性铁尾矿微粉的掺量为矿物掺合料总量的40%～60%时，抗碳化性能随改性铁尾矿粉掺量的增加先增强后减弱，与粉煤灰对照组基本持平；抗渗透性能随铁尾矿粉掺量增加而减弱，但抗渗等级均能与粉煤灰对照组一致，为“非常低”;抗硫酸盐侵蚀性能、抗冻性能均随改性铁尾矿粉掺量增加而增强，抗硫酸盐等级可以达到KS180,抗冻等级均可达到F300,且均优于粉煤灰对照组。综合看来，改性铁尾矿微粉在其掺量为矿物掺合料总量的40%～60%时可替代粉煤灰应用于中高强混凝土中。     

水泥基材料中SAP的吸水、释水和再膨胀行为综述

裂缝及开裂后水密性的下降是导致水泥基材料耐久性能降低的重要因素。高吸水性树脂(SAP)可降低水泥基材料的自收缩并提高其抗冻性、开裂后抗渗性能和裂缝自愈合能力，进而增强水泥基材料的耐久性能。SAP的上述功能均与其在水泥基材料中的吸水、释水和再膨胀行为相关。本文首先总结了SAP吸水和释水的机理及在溶液和水泥基材料中的关键影响因素，然后综述了裂缝中SAP再膨胀行为的演化机制。在溶液中，凝胶体与溶液之间的渗透压是SAP膨胀的驱动力。作为关键离子，Ca²⁺可与聚合物链上的羧基络合并导致SAP的离子交联密度增加，较高的离子交联密度可能诱发逆向渗透压并导致SAP释水。在硬化水泥基材料中，影响SAP释水的关键因素是渗透压和毛细力，抑制渗透压作用下的释水并促进毛细力作用下的释水有助于提升SAP的内养护效率。与AA型SAP相比，AA-co-AM型SAP具有更强的水约束能力，因而具有更加优异的内养护效果。水泥基材料裂缝中SAP的再膨胀能力低于溶液环境，这源于裂缝的约束作用和裂缝中较高的离子浓度。基于水泥基材料的配合比、水化进程和裂缝特征研发新型SAP有助于进一步增强SAP的作用效果。     

跨海大桥混凝土服役挑战及检测方法综述

跨海大桥除了承受车辆荷载、风荷载以及潜在的船舶撞击等，还面临潮汐、海浪、海上盐雾、氯盐、硫酸盐等复杂环境的侵蚀风险，服役环境恶劣。作为跨海大桥的主要建造材料——钢筋混凝土，其耐久性直接影响大桥的服役寿命。本文对跨海大桥混凝土服役挑战及检测方法进行了综述，阐述了近40年来跨海大桥的发展、混凝土的服役现状、跨海大桥混凝土常见损伤类型及成因分析；分析了在海洋环境下影响混凝土耐久性的因素并归纳了跨海大桥桥墩基础受力损伤的类型。根据跨海大桥不同部位混凝土的劣化原因和检测难点，对现阶段跨海大桥混凝土的检测技术进行总结；分析以水下成像、多波束测探、三维成像声呐、声波、雷达、无人机、基于动力响应和动态实时检测技术等为代表的检测手段在跨海大桥混凝土检测方面的技术路线和优缺点，并总结了未来跨海大桥在检测和运维过程中的发展方向。