矿物掺合料对水泥混凝土抗盐冻性能的影响

为解决寒冷气候条件下水泥混凝土受海水或除冰盐冻融破坏问题,以28 d龄期混凝土试件、质量浓度为3%氯化钠溶液、循环温度-20~20℃为试验条件,以单位面积剥落物质量为评价标准,对掺加不同矿物掺合料的水泥混凝土进行抗盐冻性能试验。试验结果表明:随着胶凝材料中硅灰质量分数的增加,水泥混凝土的抗盐冻性能逐渐增长,当胶凝材料中硅灰的质量分数大于11%后,水泥混凝土抗盐冻性能增长变缓;粉煤灰和矿粉的掺加对水泥混凝土抗盐冻性能有一定的降低作用,当胶凝材料中粉煤灰的质量分数大于20%,胶凝材料中矿粉的质量分数大于15%,水泥混凝土抗盐冻性能下降变缓。     

腐蚀环境下钢材表面特征及钢梁承载力研究

采用粗糙度检测仪对周期浸润加速腐蚀试验获得的Q345qC钢试件表面进行测量,研究了复合大气环境下Q345qC钢材最大局部腐蚀深度问题;进行腐蚀钢材力学性能测试,研究了大气自然暴露腐蚀和实验室加速腐蚀情况下,腐蚀对Q345qC钢材屈服强度、极限强度、以及屈强比等材料力学性能的影响;通过均匀腐蚀和局部腐蚀影响下钢梁的试验研究与数值分析,对腐蚀钢梁承载力退化规律进行研究。研究表明,复合大气环境下Q345qC钢板的最大腐蚀深度符合Gumbel分布;失重率是影响均匀腐蚀钢材材料性能和均匀腐蚀钢梁力学性能的关键因素;相同的蚀坑密度下,当点蚀损伤程度超过10%时,钢梁的极限承载力急剧下降,点蚀损伤程度影响钢梁的失效形式。     

高寒盐沼泽区干湿-冻融循环下桥梁桩基腐蚀损伤与承载特性

为探明青海地区桥梁桩基在干湿-冻融循环条件下的腐蚀损伤特性, 依托德香高速公路工程, 在现场埋设钢筋和混凝土试件进行干湿-冻融循环1年, 采用室内试验将混凝土试件进行干湿-冻融循环225次, 对比分析了不同位置和不同循环时间条件下混凝土质量、抗侵蚀系数、相对动弹性模量、抗压强度、微观机理以及钢筋锈蚀率的变化规律; 采用数值仿真分析了未防护桩基20年内承载力变化规律, 并提出了高寒盐沼泽区桥梁桩基防护措施。研究结果表明: 随着试件埋设深度的增加, 现场桩基混凝土试件的抗侵蚀系数相关度增大, 最大值为0.93;随着时间的增加, 桩基混凝土试件的抗压强度最大损失率为38.20%, 埋深0.25 m处钢筋的面积锈蚀率最大, 为91%;表面涂抹环氧树脂可以有效减少钢筋锈蚀率, 桩基混凝土试件与钢筋的质量变化不明显; 干湿-冻融循环225次时, 桩基混凝土试件的边角处出现脱落, 四周出现裂纹, 但质量变化较小, 相对动弹性模量降低了39.10%, 抗侵蚀系数降低到0.51, 混凝土的抗压强度损失率为65.88%, 其内部因出现Friedel盐等膨胀性物质而趋于破坏; 随着剥落厚度和腐蚀深度的增加, 前8年桩基的承载力基本不变, 8年后其承载力逐步降低, 若不进行维护, 第20年桩基承载力降低34.45%;建议在桩基服役8年后, 要进行重点防护。      

模拟酸雨侵蚀环境下钢筋混凝土结构长期性能研究综述

为深化对酸雨侵蚀环境下钢筋混凝土结构长期性能演变机制的认识,论述了酸雨侵蚀作用下混凝土材料腐蚀机理、侵蚀模型和物理力学性能时变过程;分析了酸雨锈蚀钢筋的溶液腐蚀机理和大气动态冲刷机制,总结了锈蚀钢筋形貌表征与锈蚀率指标定量化研究成果,归纳了已有锈蚀钢筋力学性能退化模型和本构模型,概述了钢混界面黏结性能演变规律和黏结-滑移本构关系模型;梳理了梁、柱构件及结构静、动力学性能演变规律的室内试验结果、理论计算方法和数值仿真结果的最新研究进展与不足,并展望了未来的研究方向与重点。研究结果表明:酸雨腐蚀混凝土可归因于酸雨离子成分的交互作用,亟需适用性较强的理论模型以揭示腐蚀和扩散机制;室内加速试验揭示了酸雨侵蚀作用下混凝土物理力学性能时变规律,应完善室内加速试验制度,搭建耦合宏细观层次关键指标的混凝土损伤评价体系和预估模型;酸雨加速锈蚀钢筋试验多基于均匀锈蚀,钢筋腐蚀方法和形貌表征逐渐向不均匀锈蚀发展,应进一步发展高精度扫描技术,借助统计分析理论建立钢筋不均匀锈蚀特征参数,优化钢筋力学性能退化模型;通电锈蚀试验和拉拔试验演绎了钢混界面黏结性能演化规律,并建立了黏结-滑移本构关系,但忽略了实际钢筋混凝土结构的受力特点,且锈蚀过程显著区别于自然锈蚀,应考虑酸雨环境与材料特性复杂多变的特点,研究细微观钢混界面损伤行为,揭示酸雨环境、材料特性与黏结性能的内在关系;酸雨侵蚀钢筋混凝土结构时效性能研究多集中在试件层次,且采用腐蚀试验与承载力试验分阶段进行,忽略了荷载-环境的耦合作用,试验所设环境较为单一,试验制度与方法亦未统一,应对标实际工程,考虑实际结构承载和环境工况,搭建长期荷载-酸雨侵蚀耦合作用试验系统,探索荷载-环境-材料多场关联机制,完善理论计算方法与数值仿真手段,揭示结构长期性能演变过程,并推动现场暴露试验发展,量化室内-现场映射关系,指导工程实际。      

玄武岩纤维水泥砂浆的力学性能研究

以有机聚丙烯纤维为对比,进行了无机玄武岩纤维水泥砂浆的抗压、抗折、抗拉伸及抗弯系列力学性能试验研究。研究结果表明：在最佳掺量下,玄武岩纤维水泥砂浆的各种力学性能优于聚丙烯纤维水泥砂浆;玄武岩纤维对水泥浆体早期具有显著的增强作用,但降低了水泥砂浆的28d强度;掺入玄武岩纤维可以增加砂浆的韧性,对砂浆的抗拉强度改善起到了一定作用;玄武岩纤维对砂浆的抗弯破坏强度改善不显著,但明显增大了相同荷载下试件的挠度。     

细菌水泥混凝土路面修补材料性能实验研究

优选了一种芽孢杆菌,将适量浓度的该细菌与其他改性材料掺入到水泥基材料中制备出一种早强高强水泥混凝土路面修补材料。首先,通过力学强度测试,试验结果表明:在控制水灰比一定的条件下,浓度为2.5 cfu/m L的加菌水泥砂浆试件力学性能最佳;其次,通过扫描电子显微镜SEM,发现芽孢杆菌的掺入对钙矾石等水化产物的形成具有促进作用;再次,试验证明了芽孢杆菌的掺入能在不影响施工和易性的前提下能大幅提高水泥砂浆的粘结强度和水泥混凝土的早期抗折强度和抗压强度。特别地,在9 h时的强度可达到设计配合比的80%以上,非常适用于水泥混凝土道路常见病害的快速修补。最后,设置了模拟干燥开裂试验,结果表明细菌混凝土抗裂性能良好。     

养护温度对陶瓷粉-水泥复合胶体水化的影响

将废弃陶瓷材料加工成陶瓷粉,通过对陶瓷粉-水泥复合胶凝材料硬化浆体形貌观察,化学结合水含量和孔溶液碱度的测定,进行了早期高温养护对陶瓷粉-水泥复合胶凝材料水化特性影响的研究。研究结果表明:相同养护条件下,水泥硬化浆体的化学结合水含量和孔溶液碱度随陶瓷粉掺量的增大而减小;当陶瓷粉掺量低于20%时,早期高温养护对孔溶液碱度的提高有促进作用,且对整体水化程度的影响较大;早期高温养护提高了陶瓷粉-水泥复合胶凝材料的早期水化速率,使得早期硬化浆体的微观结构更加致密,但是对后期硬化浆体水化程度的提高有抑制作用。研究成果为陶瓷粉-水泥复合胶凝材料在早期高温养护条件下水化特性的进一步研究提供了试验基础。     

大掺量胶粉改性沥青胶砂高低温性能研究

针对沥青胶砂性能问题,基于胶浆理论,利用高温锥人度试验和低温小梁弯曲试验对3种不同改性沥青(20%胶改性沥青,30%胶改性沥青以及SBS改性沥青)胶砂试件进行了试验研究。研究结果表明:随着温度的升高,沥青胶砂试件的抗剪强度降低,50℃时30%胶粉改性沥青胶砂的抗剪强度和-10℃时最大弯拉应变分别为SBS改性沥青胶砂的1.4和1.8倍,表明30%胶粉改性沥青胶砂比SBS改性沥青胶砂具有更良好的高低温性能;50℃时胶粉改性沥青胶砂的抗剪强度和-10℃时最大弯拉应变分别为20%胶改沥青胶砂的1.5和2.2倍,随着胶粉掺量的增加,可以有效改善沥青胶砂的高低温性能。     

氯盐侵蚀环境下橡胶集料混凝土的力学性能研究

在10%NaC l溶液的浸泡环境中,采用不同的养护制度,对氯盐侵蚀环境下掺加不同橡胶掺量混凝土试件的力学性能进行了研究。以溶液酸碱度及抗腐蚀系数为衡量指标,探讨氯盐溶液侵蚀环境下不同橡胶掺量试件的力学性能以及耐久性能。实验结果表明:掺入橡胶集料会不同幅度地降低混凝土试件的抗折、抗压强度,但依然可以满足工程要求。适量掺入橡胶集料可以提高混凝土的抗腐蚀系数,改善混凝土的抗腐蚀性能。     

粉煤灰和矿粉对PERMIT和RCM法检测混凝土氯离子扩散系数的影响研究

对采用粉煤灰和矿粉作为胶凝材料等量替代水泥的方法制备的混凝土性能进行了研究,包括混凝土的力学性能和抗氯离子渗透性能,通过PERMIT和RCM两种方法测定混凝土氯离子渗透系数。试验结果表明,通过PERMIT和RCM两种方法测定混凝土抗氯离子渗透系数,两种方法的试验结果有良好的相关性,建立了采用PERMIT法测得的氯离子扩散系数DPERMIT与采用RCM法测得的氯离子扩散系数DRCM之间的关系表达式。     

高海拔强盐沼泽区桥梁桩基损伤现场模拟试验

为了探明高海拔强盐沼泽区公路桥梁桩基受干湿循环和冻融循环的损伤状况, 采用现场模拟试验, 研究了桩身位置、混凝土配合比、混凝土掺合料与外防护措施等对桥梁桩基力学性能的影响, 采用SEM分析、EDS分析和化学成分分析等手段探究了桩基损伤的微观机理。研究结果表明: 桩基混凝土抗侵蚀能力及其内部钢筋锈蚀受桩身位置影响, 对于基准混凝土试件, 龄期为360 d时, 水中、地表、地下0.25与1.25 m的桩基混凝土抗侵蚀系数依次为0.80、0.63、0.75和0.76, 对应位置钢筋面积锈蚀率依次为76%、91%、66%和65%;桩基混凝土抗侵蚀能力受混凝土配合比与掺合料的影响, 整体上掺入矿渣的混凝土抗侵蚀能力最强, 龄期为360 d时, 当砂子、水、碎石、减水剂、水泥、阻锈剂和膨胀剂的含量一致时, 掺入87.25 kg·m-3粉煤灰、21.8 kg·m-3硅灰、87.25 kg·m-3矿渣的混凝土试件的平均抗侵蚀系数分别为0.79、0.89、0.91;钢护筒在短期内能保护桩基混凝土不受到外界侵蚀, 在长期侵蚀下保护期限一般为2~3年; 从90 d龄期到360 d龄期, 桩基混凝土中C元素的质量分数从0增长到9.61%, 生成了越来越多的CaCO₃分子, 再加上钙矾石等晶体的膨胀, 使得桩基混凝土膨胀开裂。      

盐分对沥青混凝土粗细离析状态下路用性能的影响

通过室内模拟沿海地区在含盐气候条件下沥青混凝土级配离析时对其路用性能产生的影响,制备马歇尔试件,对盐水浸泡后的试件进行了高温抗车辙试验、小梁弯曲试验和浸水马歇尔试验,试验结果表明:粗集料离析部位的低温抗裂性以及抗水损害性能均有较大程度的下降,而细集料离析部位的抗车辙性能较差;细集料离析状态下的混凝土其抵抗盐分侵蚀的能力较强,但鉴于其车辙动稳定度太差,在施工中仍然要注意避免细集料离析状态的发生;粗集料离析部位的低温抗裂性以及抗水损害性能均较差,其抵抗盐分侵蚀的能力也较差,在混凝土施工中尤其要注意避免粗集料离析现象的发生.     

成型温度对沥青混合料性能的影响研究

沥青混合料是道路建设中的重要材料,由于沥青的材料特性,沥青混合料施工过程中要严格控制施工温度。为了研究成型温度对沥青混合料性能的影响,以室内试验为基础,在不同温度下成型沥青混合料试件并测定其力学性能,试验结果表明:成型温度过低,沥青混合料难以碾压密实,力学性能较差;成型温度过高,沥青出现老化现象,混合料的低温性能和水稳定性降低。     

强腐后Q345钢力学性能退化试验

系统研究了强腐后Q345钢表面形貌和腐蚀时间对其力学性能退化的影响;采用浓度36%工业盐酸在室温环境下快速腐蚀的方法,设计了腐蚀时间分别为0、1、2、4、8、12、24、48、72 h的9组钢试件;采用三维非接触激光扫描仪和扫描电镜扫描腐蚀钢,测量了最大蚀坑宽度、高度和腐蚀试件厚度,计算了最大蚀坑影响系数;开展了拉伸试验,结合扫描形貌与微观组织形态解释了强腐后Q345钢的力学性能退化机理;建立了浓度36%工业盐酸在室温环境强腐后Q345钢的腐蚀动力学曲线和本构关系模型,揭示了强腐后Q345钢的力学性能退化规律。研究结果表明:随着腐蚀时间的增加,Q345钢的腐蚀动力学曲线展示了腐蚀率的变化规律;腐蚀时间在1 h以内,最大蚀坑影响系数增大最为明显,钢的名义屈服强度、名义抗拉强度、名义弹性模量和伸长率退化较大,分别达到未腐蚀钢的3.00%、0.69%、1.99%和4.88%;当腐蚀时间超过12 h,最大蚀坑影响系数增加缓慢,钢的名义屈服强度、名义抗拉强度、名义弹性模量和伸长率退化较为缓慢,分别达到未腐蚀钢的7.58%、4.02%、10.27%和26.64%;随着最大蚀坑影响系数和腐蚀时间的增加,屈强比变化较小;在腐蚀试件的应力-应变本构关系曲线中,随着腐蚀时间的增加,钢材的屈服平台逐渐缩短甚至消失,钢材由延性破坏转变为脆性破坏。      

膨胀土裂隙发育规律及与抗剪强度的关系研究

运用图像处理软件对不同干湿循环次数作用后的膨胀土表面裂隙参数进行提取,然后对试件进行低应力条件下的快剪试验,探讨了抗剪强度与裂隙参数的关系。研究结果表明;第1~2次干湿循环作用对裂隙的开裂影响程度较大,随次数的增加裂隙基本沿着原有的裂隙以变宽、变长为主,新裂隙发育较少;在第1次干湿循环后c值变化最明显,φ值受干湿循环次数作用影响不大;c值与裂隙率和分形维数具有良好的线性关系,可为裂隙参数来反算抗剪强度提供理论依据。     

沥青路面水损害研究新方法

研制开发了评价路面材料抵抗动水压力破坏能力的试验仪器--高频高压动水压力发生器.该仪器可产生最大峰值1 MPa的正弦波形循环动水压力,频率为O～25 Hz.与三轴试验设备配合使用,可用来研究道路材料在循环动孔隙水压力冲刷作用下的力学性能,为进一步研究路面材料水损害产生的机理及防治措施提供了一种新的试验手段.该仪器运行稳定,功能完善,数据可靠,试验精度满足要求.对水泥稳定碎石试件的初步试验表明:在相同条件下试件的强度随冲刷次数的增加而降低,塑性变形随冲刷次数的增加而增大.     

SAI沥青混合料低温抗裂性能评价

SAI是一种以推迟反射裂缝的发生为主要目的设置在路面结构中的特殊沥青混合料,它在延缓(或抑制)半刚性基层或旧水泥混凝土路面的反射裂缝方面具有较大的优越性.采用小梁弯曲试验方法,从不同角度对SAI沥青混合料低温条件下的物理力学性能进行分析,从而评价SAI在低温抗裂方面的路用性能.试验结果表明,SAI沥青混合料具有很好的低温抗裂性能.     

粉煤灰陶粒混凝土与普通混凝土抗海水侵蚀试验研究

在试验室的条件下，采有加速循环的试验方法，将粉煤灰陶粒混凝土与普通混凝土的抗海水侵蚀性能进行了对比试验。试验结果表明，粉煤灰陶粒混凝土比普通混凝土的抗海水侵蚀性能好。在有化学侵蚀学的海洋环境中，用粉煤灰陶粒混凝土代替普通混凝土，具有明显的技术经济往往效益。     

乳化沥青下封层材料的试验研究

乳化沥青下封层材料的物理力学性能目前规范无明确的试验方法及技术要求,为此本文针对下封层乳化沥青材料的实际情况,对不同乳化沥青指标进行了室内试验,并开发了一套测试物理力学性能的试验方法,采用开发的试验方法对不同乳化沥青的抗剪强度、抗拉拔、防渗水、渗透性进行了试验研究,并进行了分析。     

基于层间剪切的沥青路面粘层力学性能研究

为了研究沥青路面粘层材料的力学性能,开展了层间剪切试验．室内制作了马歇尔试件,采用自主开发的直剪仪对试件的结合面进行了多种条件下的直剪试验,分析了层间抗剪强度与粘层材料及用量的关系,通过线性回归得到了50℃层间抗剪强度莫尔-库伦理论拟合图及对应的 c ,φ参数值．研究结果表明：作为路面粘层材料,SBS改性乳化沥青性能优于普通乳化沥青,最佳用量为0．4 kg/m2,加入3％水泥的SBS改性乳化沥青粘层材料浸水强度提高近20％．