高吸水树脂对高性能混凝土抗盐冻性和抗氯离子渗透性影响

采用高吸水树脂(SAP)作为内养护材料,研究了高性能混凝土水化程度、氯离子渗透性和盐冻性在SAP内养护作用下的变化规律。结果表明:SAP能提高混凝土的水化程度,且水化程度随SAP增加而增加;SAP的内养护作用能优化混凝土孔结构和界面区结构,提高混凝土抗氯离子渗透性;SAP释水坍缩后留下的球形孔和气压差有助于减少混凝土可冻水总量和水结冰产生的膨胀力,经200次盐冻循环,剥落物最多能降低45.87%,有效增强了混凝土抗盐冻性,但当额外引水量过大时,抗盐冻性反而比对照组差,因此应该合理设计额外引水量。     

SAP内养护作用对高性能混凝土耐磨性影响

采用高吸水树脂(SAP)作为内养护材料,研究了SAP掺量和额外引水倍数对高性能混凝土水化程度、28 d抗压强度和耐磨性的影响。结果表明:SAP能提高混凝土的水化程度,且水化程度随SAP增加而增加;混凝土的耐磨性和28 d抗压强度随SAP掺量和额外引水倍数的增加而先增大后减少;原因是少量的SAP能减少混凝土干缩裂缝,改善界面区结构,提高骨料和胶凝材料之间的粘结力,但SAP掺量太大会减小混凝土受压有效面积从而降低耐磨性和强度,因此需要合理设计SAP掺量。     

高吸水性树脂对水泥基复合材料力学性能及体积变形的影响

为探究高吸水性树脂(SAP)对水泥基复合材料力学性能及体积变形的影响,在优选原材料和基准配合比的基础上,设置4种掺量、2种掺入工艺,结合流动度、抗压强度、抗折强度、动弹性模量和干缩率等宏观测试方法进行了详细地研究,并从微观角度探讨了高吸水性树脂的影响机理。研究结果表明:在合理的掺量和掺入工艺下,SAP可以有效改善水泥基复合材料的综合性能。采用干掺工艺且掺量为0.2%时,28d抗压强度和抗折强度分别较基准组提高7.5%和9.4%,工作性能良好;干缩率也随着SAP掺量的增大而减小。微观测试表明,SAP释水可以提高内部湿度,促进水泥水化,其释水形成的孔隙有益于钙矾石的堆积生成,且释水越多堆积现象越显著,说明SAP可以起到很好的内养护的效果,有效提高水泥基复合材料的力学性能和体积稳定性。     

高吸水树脂对混凝土强度与水化过程的影响

采用高吸水性树脂(SAP)作为内养护材料制备高性能混凝土,研究了其对高性能混凝土抗压强度的影响,并采用无接触电阻率测量仪分析了其对水泥水化过程的影响,结合SEM微观分析探讨了内养护作用机理。结果表明,SAP的掺入对混凝土拌和物的流动性影响显著,同时混凝土初期强度下降明显,但是随着养护龄期的延长,抗压强度逐渐提高,建议合适掺量为胶凝材料质量的0.2%~0.3%;SAP掺入以后对新拌混凝土电阻率带来明显变化,采用无电极电阻率测试仪可以较好反映SAP的掺入对水泥水化的影响;采用干拌的形式加入SAP材料导致水泥早期水化延缓,但是到了加速期结束以后材料内部自由水分消耗严重,SAP内养护作用体现,电阻率迅速上升;SAP凝胶失水后坍缩成有机薄膜,导致200~400μm的不规则孔隙数量增多,但由于缓慢释水作用有利于钙矾石的生成和结构密实性的提升,因此混凝土的后期抗压强度有所改善。     

SAP内养生路面混凝土抗渗性及机理研究

为改善路面混凝土抗渗性能,采用高吸水性树脂(SAP)对路面混凝土进行内养生,设计氯离子渗透试验、劈裂抗拉强度试验,研究不同SAP参数对路面混凝土抗渗性及劈裂抗拉强度的影响,同时设计水化热测试、水化反应程度测试及扫描电镜(SEM)等微观试验,探索SAP参数对胶凝材料水化过程及混凝土微观形貌的影响。结果表明：SAP显著提高了混凝土抗渗性及劈裂抗拉强度,0.17%掺量的SAP内养生混凝土氯离子迁移系数比基准组降低33.62%,劈裂抗拉强度增大50.07%;SAP的加入,有效降低胶凝材料水化放热速率、降低放热量、延缓水化进程、提高水化反应程度;SAP增强胶凝材料与集料黏附性,明显减小混凝土表面裂缝,同时促进胶凝材料二次水化,产生的大量水化产物,充分填充混凝土内部孔隙及SAP释水残留孔,增强了浆体密实性,从而改善混凝土抗渗性等耐久性。     

掺加高吸水树脂(SAP)的混凝土孔结构及其耐久性

针对西北干旱地区混凝土外养护效果不佳，且养护试件极易开裂、耐久性较差的现状。采用自制高吸水树脂(SAP)作为内养护材料，通过核磁共振分析测试了不同掺量的SAP对混凝土孔结构的影响，并基于抗裂圆环试验评价不同掺量的SAP对混凝土试件抗裂性能的影响，此外通过抗冻性能试验和抗氯离子渗透试验探讨了不同掺量的SAP对混凝土试件耐久性能的影响。结果表明：掺加适量的SAP会使得混凝土内部的凝胶孔隙和毛细孔增多；掺加SAP并在内养护条件下可有效改善混凝土试件的耐久性能；SAP掺量越多，混凝土开裂现象改善效果越显著，抗氯离子渗透性能越强；抗冻性指标不同，SAP最佳掺量不同。     

高吸水树脂对水泥砂浆减缩效果与强度发展的影响

高吸水树脂(SAP)的自身性质是影响其内养护效果的关键因素之一。通过低场核磁共振和内部相对湿度测试等方法，对比分析了两种不同粒径的SAP在砂浆中的吸释水速率及其对砂浆减缩效果和抗压强度发展的影响。结果表明，SAP能显著减小砂浆自收缩，且该研究中所用的小粒径SAP在砂浆中吸释水速率较快，减缩效果更好。尽管SAP释水留下的孔洞会降低砂浆的抗压强度，但随着养护龄期增加，含有SAP的砂浆抗压强度增长率更高。     

SAP内养护水泥砂浆干燥收缩特性

干燥收缩是高强高性能混凝土早期开裂的一个重要原因,把SAP均匀地掺入到水泥混凝土中,在其内部形成均匀分散的微型"蓄水库"。内养护混凝土其内部水分补偿作用为解决高强低水胶比混凝土收缩开裂提供了有效技术途径。对SAP内养护水泥砂浆干燥收缩特性进行试验研究,分析了SAP掺量、额外补水倍率对水泥砂浆干燥收缩的影响,水泥砂浆收缩率随SAP掺量增大而减少,从而得出结论 SAP内养护可以明显减小水泥砂浆的干燥收缩变形,是改善混凝土干燥收缩的有效方法之一。     

预湿轻细骨料内养护混凝土微观结构与渗透性能

为研究预湿轻细骨料对于内养护混凝土的渗透性能的影响,分别对预湿轻细骨料内养护混凝土和普通混凝土的电通量和氯离子渗透深度进行试验研究,并采用扫描电子显微镜观察对比轻细骨料和普通砂周围的微观结构。试验结果表明,内养护混凝土的电通量和氯离子扩散系数均略高于普通混凝土,但是相差在5%以内,说明预湿轻细骨料的掺入对混凝土渗透性的影响较小。酸性环境影响混凝土的氯离子渗透性能,在氯离子浓度几乎相同的单一氯化钠盐溶液和酸性复合溶液(p H=2和4)试验条件下,后者测得的混凝土渗透动力学系数明显增大,但渗透深度与浸泡时间平方根仍然具有较好的线性关系。此外,通过扫描电镜观察微观结构的BSE图像结果显示,由于内养护效应,轻细骨料附近的界面过渡区相比于普通骨料更加致密均匀,这有助于改善内养护混凝土的抗渗透性能。轻细骨料内部存在较多的开放性大孔隙,是有害离子潜在的扩散通道,并且电测试验和氯离子扩散试验中的真空饱水、饱盐操作增大了这种可能性。但实际内养护混凝土体系中的轻细骨料在释水后不会反向吸湿,失水大孔不再提供传输路径。     

混杂纤维增强内养生水泥混凝土力学、收缩及断裂性能研究

为明确玄武岩-聚丙烯混杂纤维与超吸水性聚合物(super-absorbent polymer,SAP)内养生剂对水泥混凝土性能的协同增强效果,借助抗压强度试验、弯曲试验、干燥收缩试验及平板塑性开裂试验,研究了混杂纤维掺量对SAP内养生水泥混凝土力学性能、断裂性能及收缩、抗裂性能的影响规律。基于扫描电镜试验,揭示了混杂纤维和SAP对水泥混凝土的增韧阻裂机理。结果表明:混杂纤维的掺入可有效提升水泥混凝土抗压强度和抗弯拉强度;混杂纤维-SAP改性水泥混凝土的断裂能相比SAP改性混凝土提高了105. 95%,单位面积总开裂面积降低了73. 7%;混合纤维与SAP的加入显著降低了水泥混凝土的收缩率,同时减少了混凝土收缩稳定所需时间; SAP所释放的内养生水分有效促进了胶凝材料的水化反应,而同时混杂纤维可对基体起到增韧作用,二者的有效结合对于增强水泥混凝土的力学性能和抗裂性能具有积极意义。     

掺纳米SiO_2的高性能混凝土耐久性能及微观机理研究

研究了纳米SiO_2对高性能混凝土强度、抗冻、抗渗及碳化性能的影响,并采用压汞试验探讨了纳米SiO_2对混凝土孔结构的影响规律。结果表明,纳米SiO_2对试件早期强度的影响较为明显,并显著提高了试件的抗渗、抗冻及碳化性能,随着掺量的增加,试件强度及耐久性能出现先提高后降低的变化规律。通过对掺纳米SiO_2混凝土水化产物孔结构的分析发现,纳米SiO_2改善了试件的微观形貌,使得试件内部结构较为致密,优化了水泥石-集料之间的界面结构,并细化了混凝土孔结构,减少了混凝土中有害孔的含量。     

聚羧酸减水剂对活性粉末混凝土性能影响

研究了不同类型及不同掺量的聚羧酸减水剂对活性粉末混凝土工作性能、力学性能、生成物及微观结构的影响.研究结果表明;聚羧酸减水剂主要通过释放自由水来影响活性粉末混凝土的水化进程.建议聚羧酸减水剂有效成分掺量范围为0.5％～0.8％.活性粉末混凝土流动性、抗压和抗折强度随减水剂有效成分掺量的增加呈先升后降的趋势.掺早强型减水...     

水泥乳化沥青混凝土路用性能研究

为研究水泥乳化沥青混凝土的路用性能。本文对不同水泥掺量的乳化沥青混凝土高温性能、低温性能、水稳性能和抗渗性能进行了试验研究。结果表明:将1%~4%的水泥添加到乳化沥青混凝土中后,其高温稳定性、水稳定性和抗渗性能都得到了较大的提升,而低温性能变化不大;水泥水化产物对乳化沥青混凝土内部微小空隙的填充作用及水泥水化产物和乳化沥青胶浆相互穿插对胶结料与集料界面粘结的改善作用是其上述性能得到改善的主要原因。     

复合型内养护材料对公路水泥砼性能影响研究

通过力学性能试验、抗渗性能试验与早期抗裂试验对掺加不同内养护材料的砼进行分析,研究内养护技术对公路用水泥砼性能的影响。结果显示,内养护技术可显著改善砼的抗渗性能和早期抗裂性能,对抗压强度、回弹模量则存在劣化作用,且随材料掺量的增加对砼的作用效果逐渐增加;自主研发的复合型内养护材料CICA对砼抗渗、抗裂性能的改善效果优于SAP和轻骨料,且在合理用量范围内其对抗压强度、回弹模量的劣化作用较弱;CICA对公路水泥砼内养护效果显著,通过均匀持续补偿内部水化用水改善砼内部微环境,抑制收缩变形,提高其耐久性。     

PNIPAm水凝胶对水泥砂浆性能的影响

为了解决道路工程中水泥混凝土易出现的早期收缩开裂、抗冻性差等耐久性问题,采用温度敏感性水凝胶(PNIPAm)作为水泥砂浆的内养护剂,分别研究了不同吸水率、不同掺量PNIPAm对水泥砂浆的工作性能、力学特性以及韧性(折压比)的影响;采用平板法测试了水泥砂浆的早期抗裂性,根据冻融循环快冻法测试了水泥砂浆的抗冻性;利用扫描电子显微镜观察了PNIPAm改性水泥砂浆硬化体的微观结构,并采用压汞法定量测试了PNIPAm改性水泥砂浆的内部孔结构,最后分析了PNIPAm对水泥砂浆的改性机理。结果表明:PNIPAm改善了水泥砂浆的工作性能、抗折强度以及韧性,随着PNIPAm含量的升高,水泥砂浆的抗压强度略有下降;随着水泥水化的进行,水泥砂浆体系中的PNIPAm逐渐融合成薄膜网状结构,这种结构可以有效地分散水泥砂浆内部裂纹的尖端应力,降低水泥砂浆的开裂面积,延长水泥砂浆的开裂时间;PNIPAm释放的水分子对水泥砂浆起到了内养护的作用,使其无害孔含量提高,有害孔含量降低,PNIPAm的掺入有效提高了水泥砂浆的抗冻性能;综合PNIPAm对水泥砂浆强度、抗冻以及抗裂性能的影响,PNIPAm的掺量建议为水泥砂浆总质量的0.5%~0.75%。     

内部养生环境下路面水泥混凝土的干燥收缩

内养生是控制路面水泥混凝土收缩的一项重要新技术,通过研究内养生材料掺量和额外加入水量对混凝土干缩的影响,指出吸水树脂可以明显地降低混凝土后期干缩率。固定额外加入水量时,0.2%树脂掺量的内养生路面水泥混凝土干缩率降低最大为78.8%;而固定树脂掺量时,10倍树脂掺量外部加入水量的路面水泥混凝土在整个水化期间的干缩率降低效果优异。在路面混凝土中使用吸水树脂进行内养生,建议掺量为0.2%,额外加入水量为10倍树脂掺量。     

基于灰色系统理论的掺钢渣粉C40混凝土性能研究

为提高钢渣再生利用率,将其磨细成粉并替代部分水泥用于C40道路混凝土中。研究不同钢渣粉替代量对C40混凝土力学性能及28d抗渗性能的影响规律,采用灰色系统理论分析钢渣粉掺量与混凝土各项性能之间的相关性;同时借助压汞试验和直接法,探讨钢渣粉对C40混凝土各项性能的微观影响机理。研究结果表明,钢渣粉的掺入降低了C40混凝土的早期强度,但合适掺量的钢渣粉可提高混凝土28d抗压、抗弯拉强度与抗渗性能;钢渣粉掺量与C40混凝土各项性能之间有较好的关联性,与7d抗压强度和28d电通量呈负相关,与28d抗压、抗弯拉强度呈正相关。钢渣粉通过改善混凝土的孔结构、降低其水化热对其宏观性能进行影响。     

复掺矿料高寒隧道泵送混凝土优化设计与性能

针对高寒地区隧道所处的气候环境,结合二次衬砌结构要求,进行了掺复合矿料隧道机制砂泵送混凝土配合比的两阶段优化设计。第1阶段以和易性和力学性能为优化设计控制指标,采用正交试验方法,对9组含有不同水灰比、砂率、单位用水量的泵送混凝土坍落度和抗压强度进行了研究。第2阶段以耐久性为优化设计控制指标,利用单因素变量法,对10组不同粉煤灰(F)、矿渣微粉(S)和复掺F-S掺量的泵送混凝土抗冻性和抗渗性进行了测试和分析。对复掺F-S高寒区泵送混凝土界面区结构进行了扫描电镜观察,利用压汞试验对其孔结构参数进行了测试,进而分析了复掺F-S改善泵送混凝土耐久性的微观机理。结果表明:当水灰比、砂率、单位用水量分别为0.48, 42%, 198 kg/m~3时,泵送混凝土的和易性和力学性能最佳;单掺适量粉煤灰、矿渣微粉和复掺F-S均可有效提升泵送混凝土的耐久性,当复掺F-S为30%时,泵送混凝土的抗冻性和抗渗性最优;复掺F-S改善机制砂泵送混凝土的界面区结构和孔结构的原理分别为:矿渣微粉和粉煤灰分别在早期和后期参与了水化反应,生成较为致密C-S-H凝胶和C-A-H晶体等水化产物,增强了界面区强度;矿渣微粉和粉煤灰的微集料填充效应和致密的水化产物细化了泵送混凝土的孔结构,减少了水分和有害离子的渗入。     

养护制度对混凝土抗氯离子渗透性能的影响

通过检测不同养护制度下混凝土试样的氯离子电通量,并通过扫描电镜观察其水化产物形貌,研究不同的养护制度对混凝土抗氯离子渗透性能的影响。研究表明:前期蒸养后的混凝土抗氯离子渗透性会明显降低;经过蒸养后再水养条件下的混凝土氯离子电通量最低,水化产物分布更为均匀;前期蒸养+水养7d+自然养护至28d的养护方式最有利于混凝土预制构件的生产。     

内部养生环境下路面混凝土干燥收缩率的影响因素

以吸水树脂最为内部养生料,研究分析内部养生掺量和额外加水量的变化对路面混凝土干燥收缩率的影响。在额外加水量固定的情况下,吸水树脂用量变化主要从占水泥用量的0.05%、0.15%、0.25%来分析不同龄期时混凝土干缩率的变化;内部养生料掺量一定时,额外加水量采用10倍、15倍、20倍变化来分析其对混凝土干缩率的影响规律。