花岗岩机制砂石粉对C80高强高性能混凝土性能的影响及机理研究*

为推动海工机制砂高强高性能混凝土技术的发展,系统研究花岗岩石粉对C80高强高性能混凝土工作性、力学性能、抗氯离子渗透性等性能的影响,分析石粉对混凝土性能的影响机理。研究结果表明：当机制砂石粉含量为4.5%～6.5%时,制备的C80高强高性能混凝土的工作性良好,石粉含量对新拌混凝土的屈服应力、塑性黏度等流变性能的影响不显著;随着石粉含量的增加,高强高性能混凝土力学性能先增加后降低,抗氯离子渗透性、干燥收缩呈现不断增大的趋势,但当石粉含量不超过6.5%时,对混凝土抗氯离子渗透性、干燥收缩影响幅度不明显;机制砂中适量的石粉降低了混凝土浆体孔隙率、优化了孔结构分布,有利于提高混凝土力学性能和耐久性,但石粉含量超过6.5%时,石粉对混凝土砂浆的孔结构、胶凝材料水化进程具有不利影响;C80高强高性能混凝土用机制砂石粉的含量宜控制在4.5%～6.5%。     

矿物掺合料对除冰盐环境下混凝土氯离子扩散中劣化效应系数的影响

采用化学分析方法,测定了高强混凝土(HSC)和高性能混凝土(HPC)在3种氯盐环境中的自由氯离子分布规律。根据F ick第二扩散定律和相关公式计算了混凝土中氯离子扩散的劣化效应系数(K)。结果表明:在除冰盐环境下,不掺掺合料的HSC存在劣化现象;掺加粉煤灰(FA)的HPC不存在劣化现象;掺加硅灰(SF)能减小混凝土的劣化程度,掺量为5%时效果最佳;双掺硅灰和粉煤灰(SF FA)的HPC不存在劣化现象。     

基于混凝土三维球形随机骨料模型的氯离子扩散细观数值模拟

当前对于海洋环境下混凝土结构中氯离子的扩散问题的数值模拟研究大多停留在宏观层面,没有考虑混凝土细观结构的影响。针对这一问题,建立了混凝土三维球形随机骨料细观模型,并基于该模型提出了混凝土中氯离子扩散细观数值模拟方法。混凝土三维球形随机骨料模型以随机过程理论为依据,考虑了骨料粒径大小和位置分布的随机性,更接近实际情况;基于该模型的氯离子扩散细观数值模拟方法能够从细观层面反应混凝土中氯离子扩散规律,可以作为混凝土中氯离子扩散研究的重要手段。在此基础上研究了混凝土细观结构对氯离子扩散的影响,结果表明:界面过渡区厚度和扩散系数越大时,经扩散进入混凝土中的总体氯离子含量越多,但混凝土浅层区域内的氯离子含量越少;随着粗骨料体积分数的增加,混凝土中相同深度处的氯离子浓度降低。     

高性能混凝土在瓜达尔港口项目中的应用

介绍了高性能混凝土(HPC)的配制以及气温对HPC凝结时间的影响,分析了高性能混凝土抗压强度、抗氯离子渗透的影响因素,探讨了高性能混凝土施工中的注意事项和在瓜达尔港口工程中的应用效果.     

35%荷载、冻融循环对混凝土氯离子扩散系数的影响

采用盐湖卤水分别进行长期浸泡、冻融循环、浸泡-35％荷载腐蚀试验,定期检测了混凝土不同深度的自由氯离子含量,应用二维氯离子扩散定律和Fick第二定律计算了混凝土氯离子扩散系数和混凝土的寿命寿命,分析了水灰比和试验环境对表面氯离子扩散系数的影响。结果表明,氯离子扩散系数随着水灰比的增大而增大,与长期浸泡相比,冻融循环和施加35％荷载都加速了混凝土表面氯离子扩散系数,冻融循环的效果更明显,在盐湖环境下采用高强混凝土是提高混凝土耐久性的有效方法。     

Ⅱ级粉煤灰对海工高性能混凝土抗氯离子渗透性能的影响

粉煤灰具有改善混凝土性能的作用,并在工程中获得大量应用。针对工程中常用Ⅱ级粉煤灰配制海工高性能混凝土的情况,采用2种不同电厂的Ⅱ级粉煤灰,研究了它们所配制的高性能混凝土的抗压强度和抗氯离子侵蚀性能。研究结果表明,Ⅱ级粉煤灰可以显著提高混凝土的抗氯离子侵蚀性能,Ⅱ级粉煤灰海工高性能混凝土的抗氯离子侵蚀性能和抗压强度与其玻璃体含量、化学组成以及钙硅摩尔比密切相关。     

温度对混凝土氯离子扩散性能的影响

混凝土中氯离子侵蚀过程与外部环境条件、混凝土自身性能等因素密切相关。通过开展2~40℃5个不同环境温度和28、56及90 d 3个养护龄期的室内盐水浸泡试验,研究环境温度和养护龄期对普通混凝土和高性能混凝土氯离子侵蚀规律的影响。结果表明:环境温度影响混凝土中氯离子的扩散速度,随着环境温度的升高,混凝土中氯离子扩散系数增大,并且环境温度对氯离子扩散速度的影响程度及混凝土活化能Ea与混凝土性能、养护龄期相关;在对南北不同地区混凝土耐久性设计和施工时,应充分考虑混凝土材料的差异性及养护时间对活化能Ea取值的影响。     

透水模板布对海工高性能混凝土抗氯离子渗透性的影响

通过室内试验和暴露试验,研究了透水模板布对海工高性能混凝土抗氯离子渗透性的长期影响。结果表明：透水模板布可有效提高表层混凝土的抗氯离子渗透性,降低混凝土氯离子扩散系数,26个月暴露龄期时氯离子扩散系数降低了30％～60％,可显著提高混凝土结构的使用寿命。     

高性能混凝土的导电性试验研究

针对ASTMC1202试验方法的不足,借鉴混凝土氯离子扩散系数快速测定的RCM法对高性能混凝土的导电性进行了研究,包括不同的复合高效减水剂、水胶比以及复合矿物掺合料对高性能混凝土导电性的影响。28 d和56 d的电通量测试结果表明,减水剂品种对抗压强度的影响更为显著;复合矿物掺合料是改善高性能混凝土中氯离子渗透性的有力途径,56 d电通量均在500 C以下,其中,磨细矿渣和HK-P复掺的效果最佳。     

矿物掺合料对低强度高性能混凝土耐久性能的影响

设计了4组C30强度高性能混凝土配合比,开展了混凝土拌合物性能、强度、抗裂性能、抗冻融性能、氯离子含量、电通量试验,分析了不同掺量矿物掺合料对低强度高性能混凝土力学和耐久性能的影响。矿物掺合料总掺量为40%～50%时,低强度高性能混凝土耐久性能最好。     

氯盐与冻融共同作用下引气高性能混凝土氯离子渗透性

通过引气高性能混凝土在3%NaCl溶液中自然浸泡及盐水快速冻融试验,测试了不同冻融次数后混凝土中氯离子含量分布和相对动弹性模量的变化;利用损伤力学原理,研究了冻融损伤与氯离子扩散系数、冻融循环次数的关系。研究表明：冻融循环导致混凝土性能劣化,增大了混凝土氯离子扩散系数,当冻融300次时混凝土的冻融损伤度为5%,氯离子扩散系数增大了1倍;混凝土冻融损伤度与氯离子扩散系数、冻融循环次数之间均符合指数关系。     

海工高性能混凝土抗氯离子侵蚀耐久寿命预测

通过对结构生命全过程的分析，给出了海工高性能混凝土抗氯离子侵蚀的耐久寿命的定义；以Fick第二定律为基础，分析了影响混凝土结构耐久寿命的一些因素，简单介绍了国内外测量氯离子渗透性的电化学方法并分析了电通量与氯离子扩散系数之间的关系。     

氯盐环境下混凝土耐久性多因素模型的试验研究及统计分析*

为了准确评估混凝土的抗氯离子渗透性和耐久性,开展了不同矿物掺合料混凝土的制备和电通量测试,根据试验数据和文献数据分析了水胶比(水灰比)、粉煤灰掺量、矿渣掺量、硅灰掺量对混凝土电通量的影响,通过回归分析研究建立了混凝土电通量的多因素计算模型,通过对试验数据和文献数据的统计分析验证了该计算模型的正确性和广泛适用性。在此基础上,通过定量计算氯盐环境下混凝土结构服役寿命,分析了混凝土水胶比、掺合料组合及其掺量对混凝土耐久性的影响。结果表明,降低混凝土的水胶比、或提高掺合料掺量均能提高混凝土耐久性;使用矿物掺合料的高性能混凝土,其耐久性明显优于普通混凝土;矿渣对混凝土耐久性的改善优于粉煤灰;复合掺加粉煤灰和矿渣对提高混凝土结构耐久性的效果更加明显。     

硅烷防护对混凝土抗氯离子渗透性的影响

通过室内快速试验和实海暴露试验,研究硅烷防护对混凝土氯离子渗透性的影响。研究表明:硅烷浸渍层能够有效降低氯离子对混凝土的侵蚀,减小混凝土氯离子扩散系数和表面氯离子浓度,其中氯离子扩散系数降低幅度在50%以上,可显著提高混凝土结构使用寿命;且硅烷浸渍层能够减小处于干湿交替区域混凝土结构"对流层"的深度。     

高性能混凝土在东海大桥承台工程中的应用

东海大桥位于东海海域，海况复杂，环境恶劣，且设计使用基准期为100a，而中港集团承建的承台结构，位于海水浪溅区，所以对混凝土抗氯离子渗透、耐久性等提出了更为严格的要求。为达到这一要求，结构混凝土采用了高性能混凝土。该高性能混凝土是通过深入分析混凝土劣化的机理和控制耐久性等因素，     

码头混凝土中的氯离子侵入研究

对码头的不同构件钻取了一批混凝土芯样,测量了其中CaCO3的含量和氯离子分布,分析了局部环境对碳化和氯离子分布的影响。试验结果表明,在极度潮湿环境下混凝土碳化进展缓慢,且碳化区域以未完全碳化区为主导,混凝土碳化的深度最终趋于一个极限值。局部环境可导致混凝土中氯离子分布发生较大变化,在混凝土表层氯离子侵入方式复杂,可形成一个氯离子含量平稳区段,只有在一定深度内才符合扩散机理。     

矿物掺合料对混凝土性能影响的研究

研究了不同种类的矿物掺合料对混凝土的力学性能和抗氯离子渗透性能的影响。试验结果表明,对单掺矿物掺合料的高性能混凝土而言,在水胶比和坍落度相同的情况下,掺硅灰的混凝土的抗压强度最高,其次是掺粉煤灰的混凝土,掺矿渣的混凝土强度最低。矿物掺合料的掺入能改善混凝土抗氯离子渗透的能力,其中以硅灰为最好,其次是矿渣,粉煤灰稍差。     

恒定荷载对海工高性能混凝土抗氯离子渗透性能的影响

通常混凝土构件均处于受力状态,而对自由状态的混凝土试件开展耐久性研究很难真实地反映出混凝土构件的耐久性状况。本研究采用施加恒定压荷载和弯曲荷载的方式,研究荷载对混凝土抗氯离子渗透性能的影响。结果表明:混凝土试件纯受弯段的氯离子浓度随弯曲应力水平的提高而增大,且混凝土内的氯离子渗透深度随应力水平的增加而增大。试件距暴露面相同深度处的氯离子浓度随着压应力水平的提高先减少后增大。混凝土试件的氯离子扩散系数随压应力水平提高而先减少后增大,压应力水平较低时可提高混凝土的抗氯离子渗透性能。对于典型的海洋工程高性能混凝土配合比,混凝土试件的弯曲应力与其恒定荷载影响因子之间呈近似指数函数关系,在混凝土结构耐久性设计中应考虑弯曲荷载对氯离子扩散系数的影响。     

矿物掺合料对混凝土性能的影响

介绍了不同种类的矿物掺合料对混凝土的力学性能和抗氯离子渗透性能的影响试验.试验结果表明,对单掺矿物掺合料的高性能混凝土而言,在水胶比和坍落度相同的情况下,掺硅灰的混凝土的抗压强度最高,其次是掺粉煤灰的混凝土,掺矿粉的混凝土强度最低.矿物掺合料的掺入能改善混凝土抗氯离子渗透的能力,其中以硅灰为最好,其次是矿粉,粉煤灰稍差.     

磨细矿渣粉在水运工程混凝土中的应用

掺磨细矿渣粉对高性能混凝土抗压强度、抗渗性、抗冻性、抗氯离子渗透性等有显著改善.通过试验,以特定的材料和条件,给出了相应的定量的概念;同时给出了工程中经常大量应用的普通抗冻性混凝土应用磨细矿渣粉的主要试验结果和工程虚用实例.