低掺聚丙烯纤维混凝土桥面铺装耐久性分析

针对寒区桥面铺装这一特殊领域要求,对不同掺入量的聚丙烯纤维混凝土进行冻融循环及冻融—氯盐共同作用下耐久性试验,研究低掺聚丙烯纤维对寒区桥面铺装混凝土性能的影响。试验结果表明低掺聚丙烯纤维桥面铺装混凝土可提高抗冻性能并抵御氯盐侵蚀能力,防止钢筋锈蚀,增强混凝土耐久性。     

合成纤维增强沿海桥梁混凝土性能研究

混凝土中掺加合成纤维能显著提高混凝土的性能,降低混凝土水泥砂浆塑性收缩应力,提高混凝土的抗裂能力,提高抗氯离子渗透能力,提高防冻融能力及抗化学侵蚀能力,从而提高混凝土的耐久性,针对沿海桥梁高性能混凝土开裂原因,提出相应的抗裂措施。     

聚丙烯纤维材料应用于寒区桥面铺装的实验研究

针对桥面铺装混凝土受冻融循环单因素和在氯化钠溶液中冻融循环双因素损伤机理进行试验研究,并对混凝土的冻融破坏和盐剥蚀破坏进行了分析,通过低掺聚丙烯纤维混凝土抗冻性实验对不同掺量聚丙烯纤维混凝土进行配合比设计及优选,然后对不同掺入量组成的低掺聚丙烯纤维混凝土进行冻融循环、冻融—氯盐共同作用耐久性试验研究,最后对试验结果进行了分析评价。     

多孔改性混凝土结构抗冻融性能研究

针对国内外研究空隙型多孔改性混凝土结构抗冻融少的现状,通过结构特性影响分析及抗冻融性能试验,分析了多孔改性混凝土结构抗冻融性能,结果显示,多孔改性混凝土经冻融循环后,其抗弯拉强度大幅降低,抗冻融性系数随冻融次数增加而增大,相对动弹模随冻融循环次数增加而逐渐降低.通过研究冻融破坏机理,为采取措施提高多孔改性混凝土的抗冻融性能提供理论依据.     

粉煤灰对混凝土抗氯离子渗透性的影响分析

探讨了粉煤灰对混凝土抗冻融耐久性及氯离子渗透性的影响。在所得试验数据的基础上,根据粉煤灰特性及混凝土耐久性的机理分析了这些变化情况,从而初步确定出了粉煤灰对混凝土抗冻融耐久性及氯离子渗透性的影响情况。     

橡胶粉对伸缩缝混凝土冻融性能的影响

根据桥梁伸缩缝混凝土的受力特点,采用废旧橡胶增韧环氧树脂混凝土作为伸缩缝过渡区混凝土快速修复材料。采用80目橡胶粉改性环氧树脂混凝土,研究了不同橡胶粉掺量下环氧树脂混凝土的耐冻融性能。结果表明:环氧树脂混凝土在经历300次冻融循环后,质量损失率均低于1%;随着冻融循环次数的增加,环氧树脂混凝土抗压、抗弯强度损失率增大;橡胶粉的掺量对环氧树脂混凝土耐冻融性能影响较为显著。     

冻融混凝土本构关系与孔结构特征研究

为分析冻融循环作用下混凝土材料的静态力学性能,并探讨立方体试块轴向压缩破坏过程和形态,依据慢冻法试验标准开展了混凝土冻融循环试验,测定未冻融、冻融25次、冻融50次及冻融75次混凝土的单轴压缩应力应变曲线和劈裂拉伸强度;结合孔隙结构的电镜扫描图像分析其劣化成因;同时利用ABAQUS有限元软件及混凝土损伤塑性模型对混凝土立方体试块的轴向压缩破坏过程及破坏形态进行数值模拟.试验结果表明:混凝土抗压强度、弹性模量和抗拉强度随冻融循环次数的增加而降低,变形增大;冻胀作用导致混凝土内部结构疏松造成其宏观力学性能劣化;数值模拟表明,立方体试件在压缩过程中竖直方向缩短、水平方向膨胀,裂缝在产生最大拉伸应变的区域扩展并最终形成四角锥破坏形态.     

混凝土Ⅰ型裂缝扩展的氯离子渗透特征

为了研究荷载作用下混凝土结构裂缝扩展过程中的氯离子侵蚀问题,更加准确地描述不同扩展阶段裂缝周边的氯离子侵蚀特征,依据混凝土断裂准则,采用ANSYS参数化设计语言APDL进行二次开发,自编程序模拟了混凝土小梁Ⅰ型断裂裂缝开展过程;在断裂分析的基础上通过参数等效,采用结构-热分析方法,基于体应变-损伤变量-氯离子扩散系数一一映射关系,实现了混凝土裂缝扩展过程中各个阶段氯离子侵蚀的数值分析. 结果表明:不同裂缝扩展阶段,三点弯曲混凝土小梁裂缝周边氯离子侵蚀结果与试验结果吻合,荷载作用下混凝土裂缝尖端氯离子侵蚀呈现加剧现象,在混凝土结构耐久性寿命分析中起决定性作用;双K断裂准则和基于损伤参数的氯离子扩散模型能够模拟混凝土开裂过程氯离子侵蚀问题.      

高性能混凝土在氯盐侵蚀和冻融循环作用下的耐久性分析

为研究海洋环境下高性能混凝土桥梁的耐久性，基于混凝土室内快速冻融试验，对高性能混凝土进行氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下的耐久性试验，分析混凝土在不同水胶比、粉煤灰掺量和含气量时的质量损失率和相对动弹性模量；并根据试验分析结果建立氯盐侵蚀与冻融循环耦合作用下的高性能混凝土质量预测衰减模型.结果表明：水胶比对高性能混凝土的抗盐冻性能影响显著，混凝土抗盐冻性能随着水胶比增大而降低，建议水胶比不宜大于0.45；粉煤灰的加入会降低混凝土的抗盐冻性能，掺量较高时其抗盐冻性能难以达到满足要求，粉煤灰掺量不宜高于30%；随着含气量增加，混凝土抗盐冻性能呈现先提升后降低的变化规律，建议有考虑抗盐冻要求的混凝土其含气量在4.5%～5.5%内选取.     

机场道面混凝土冻融破坏评价指标

为了研究中国北方寒冷地区机场道面混凝土冻融破坏的评价指标,制作了3种不同抗冻性能的混凝土试件,采用快速冻融试验机对混凝土试件进行了冻融破坏试验,并用动弹仪DT-10W测试了试件的动弹性模量,分析了不同冻融循环次数作用下试件相对动弹性模量、压折强度、质量损失及表面剥落的变化规律,给出了机场道面混凝土冻融破坏的临界值。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,试件的压折强度均有不同程度的下降,其中抗折强度的损失较大,且试件表面剥落面积及深度增大,质量损失对试件表面平整度的影响严重。根据试件在冻融过程中相对动弹性模量与抗折强度损失、表面剥落与质量损失的规律,建议以300次快速冻融循环后混凝土试件相对动弹性模量不小于75%(抗折强度损失率不大于46%)和质量损失率小于1.0%(中等剥落)作为机场道面混凝土冻融破坏的评价指标。     

疲劳荷载下无砟轨道混凝土中氯离子传输研究

疲劳荷载作用下，无砟轨道混凝土的抗氯离子渗透性能是影响其服役特性的主要因素之一. 为分析混凝土在疲劳荷载作用下氯离子的传输变化规律，首先针对浸泡于氯离子溶液的混凝土试件进行弯曲疲劳试验，然后利用COMSOL有限元软件建立结构力学场与氯离子传输场的两场耦合模型，模拟氯离子在混凝土中的扩散行为. 研究结果表明:当侵蚀时间为2 d时，应力比为0.3、0.5和0.7对应的氯离子扩散深度分别为7、11、16 mm，混凝土中氯离子扩散深度随荷载应力比的增大而增大；两场耦合有限元模型计算得到的氯离子含量与试验测试结果基本吻合，验证了模型的合理性；混凝土中氯离子扩散深度随侵蚀时间的增大而增大，采用一元二次多项式可较好地描述扩散深度与侵蚀时间的关系.      

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。      

不同类型C40及C50混凝土耐久性的试验研究

通过快速冻融法、美国电量法、干湿循环腐蚀法等分析了引气剂和复合矿物外加荆单掺及复掺对C40、C50大流动性混凝土抗冻性、抗氯离子渗透性、抗盐类腐蚀性等耐久性的影响规律．与基准混凝土相比,从抗冻性来看,双掺复合矿物外加剂和引气剂时效果最好,单掺引气剂次之,单掺复合矿物外加剂稍好;从抗氯离子渗透性来看,双掺复合矿物外加剂和引气剂时效果最好,单掺复合矿物外加剂次之,单掺引气剂稍有降低;在所设计的腐蚀条件下,C50各类型混凝土抗腐蚀均很强,C40各类型混凝土除引气混凝土外抗腐蚀性较强．     

粉煤灰基地聚物混凝土的耐久性研究新进展

地聚物是近10余年来国际上研究非常活跃的一种新型化学激发胶凝材料，可能成为大量取代水泥的绿色胶凝材料. 针对碱激发粉煤灰（AAFA）地聚物的耐久性问题，分别从抗碳化性能、抗冻融性能、抗氯离子渗透性能、抗酸和抗硫酸盐侵蚀能力及抗风化性能等方面对AAFA地聚物混凝土的国内外研究现状进行了系统的整理与分析. 结果表明:1） AAFA混凝土的抗碳化能力不如水泥混凝土（OPC）的，碳化后的地聚物的孔隙率增加，力学性能下降，热固化、添加Ca（OH）₂、OPC、矿渣粉和纳米TiO₂等可以改善AAFA混凝土的抗碳化性；2） AAFA混凝土的抗冻融性能较OPC的低，添加矿渣、偏高岭土等可以提高AAFA混凝土的抗冻融性能；3） AAFA混凝土的氯离子渗透率较高，掺入矿渣粉、降低液固比、高温固化及延长固化时间可以增强AAFA混凝土的抗渗透性；4） AAFA混凝土的抗硫酸、盐酸、硝酸、乙酸及硫酸盐的能力较强，吸水率较低；5） AAFA混凝土的抗风化能力较差. 延长热固化时间，掺入富铝添加剂、降低目标钠与铝的摩尔比、减少地聚物的含水量、添加纳米SiO₂和硅烷表面改性都可以增强AAFA混凝土的抗风化性能.      

混凝土在氯盐介质条件下的冻融破坏机理

来自海洋环境和除冰盐的氯化物,使混凝土在冬季处于氯盐介质条件下的冻融循环,在这种冻融循环作用下混凝土更易产生剥蚀破坏,从而降低了混凝土的耐久性。分析了混凝土在氯盐介质下冻融破化的物理、化学机理和破坏特征,并根据破坏机理提出了预防混凝土盐冻破坏的措施。     

水泥混凝土抗冻融耐久性能研究

在分析寒区路桥水泥混凝土耐久性状况的基础上,总结了路桥结构水泥混凝土的耐久性等级和抗冻性等级的划分原则,研究了不同环境条件下水泥混凝土抗冻耐久性机理,分析了高抗冻耐久性混凝土的主要物理-力学性能,并提出了能有效提高路桥水泥混凝土抗冻融耐久性的方法和高抗冻耐久性混凝土配合比设计方法与配制技术。     

Effect of modified supplementary cementitious material on performance of mortar and concrete in marine environment

This study aims to explore the durability issues regarding chloride ion corrosion of concrete structures, and further investigates the modified supplementary cementitious material (MSCM) which acts as a significant enhancer of performance of mortar and concrete. The composition of MSCM includes mineral slag powder, fly ash and inhibitor. The microstructure, sulfate erosion resistance and electric flux of high-performance concrete are tested with MSCM, and the results show that the pore structure of concrete is improved significantly along with excellent electrochemical performance. It is observed that the substantiality of concrete after being mixed with 18% (mass fraction) MSCM is enhanced effectively. The sulfate resistance coefficient of concrete is found to be greater than 1.2, and the electric flux of concrete is less than 600C. These results have demonstrated that the MSCM possesses an excellent electrochemical performance and a wide applicative prospect in marine environment.     

机场道面合成纤维混凝土的耐久性

为了提高道面混凝土的耐久性,在室内对单丝聚丙烯、网状聚丙烯和聚丙烯腈纤维混凝土进行了抗渗性、抗冻性和耐磨性试验。抗渗性试验采用静水压力法和氯离子渗透法,抗冻性试验采用快冻法,耐磨性试验采用滚珠轴承法。试验结果表明:当纤维体积率为0·10%时,合成纤维混凝土的抗冻性和抗渗性比普通道面混凝土提高了40%~160%,纤维混凝土的耐磨度比普通混凝土提高了23%~50%;合成纤维的体积率为0·15%~0·18%时,混凝土的抗渗性与抗冻性最好。