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。     

机场拦阻系统泡沫混凝土海水侵蚀性能劣化规律

为评价工程材料拦阻系统(EMAS)在海岛机场的适应性，研究了拦阻系统中泡沫混凝土在高温、高湿和高盐环境中的性能劣化规律；研制了可自动控温、鼓风与补水的全(半)浸泡一体试验装置，分别研究了泡沫混凝土浸泡在30 ℃清水、30 ℃与60 ℃模拟海水中吸水率、变形、压溃强度与半溃缩能等宏观性能的衰变规律；借助X射线断层扫描技术获取了泡沫混凝土的微结构信息，并利用X射线衍射分析技术表征了泡沫混凝土受溶液侵蚀后物相种类与含量的变化。研究结果表明:泡沫混凝土耐海水侵蚀性能较差，在30 ℃清水中浸泡90 d后，其压溃强度降低了11.5%，而浸泡在30 ℃与60 ℃模拟海水中，其压溃强度分别降低了19.9%与52.1%；全浸泡在30 ℃清水与30 ℃模拟海水中时，泡沫混凝土的吸水率性线增大，90 d时约为280%；模拟海水温度升高至60 ℃时，泡沫混凝土浸泡10 d后的吸水率快速增大并稳定在350%左右；泡沫混凝土内部孔隙率为70%，平均孔径为2.0 mm，二维贯穿深度约为8.4 mm，导致溶液极易侵入泡沫混凝土；泡沫混凝土中孔径较大，盐水很难在毛细作用下向上传输，表面未出现盐结晶现象，数次吸水膨胀与风吹干燥收缩循环致使泡沫混凝土表面粉化严重；溶液侵入泡沫混凝土内部，同时引起基体软化、钙溶蚀与离子侵蚀反应，加速了泡沫混凝土的骨架损伤，使其压溃强度降低；工程实践中应尽可能避免海水拍打、礁石撞击单元体，并对单元体及泡沫混凝土做防水处理，以确保EMAS长期稳定有效。      

不同类型混凝土受环境影响后断裂性能的研究

研究了仿真环境(烘-浸及冻-融循环)对28 d龄期的普通混凝土和粉煤灰混凝土断裂性能的影响.试验结果表明:受仿真环境影响后,除FC30因配合比、取代率等原因强度略有下降外,其他等级的两类混凝土抗压强度fc明显提升,实测强度比设计强度高出一个等级;代表混凝土阻裂能力的重要参数断裂韧度KIc随抗压强度fc的增加而增加,对断裂能GF影响不明显.     

纳米SiO2对混凝土盐类结晶循环性能的影响

为了改善混凝土在海水、土壤等盐环境中的性能,通过混凝土强度试验,研究了掺纳米SiO2混凝土在盐类结晶循环中的性能,并通过扫描电子显微镜（SEM）和X-射线衍射分析（XRD）对混凝土微观结构进行了研究.结果表明：纳米SiO2能够改善混凝土的性能;从性能和经济两方面考虑,推荐纳米SiO2的最佳掺量（质量分数）为1%.与基准混凝土相比,在110次循环后,掺纳米SiO21%的混凝土的耐腐蚀循环系数和相对耐腐蚀循环系数分别提高11%和20%.微观结构分析表明,纳米SiO2可以改善混凝土界面结构,降低氢氧化钙的含量.     

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。      

海工高性能混凝土的施工

概述 跨海桥梁工程建设规模巨大,设计使用寿命长,而大桥的建设条件恶劣,处于海水氯化物引起钢筋锈蚀的近海或海洋环境,为提高混凝土结构的使用寿命,尤其是水位变化区及浪溅区混凝土结构在干湿循环、温度变化和氯盐侵蚀共同作用下的使用寿命,结合国内外相关行业技术规范、类似工程的实践经验,对海工高性能混凝土从原材料要求、混凝土配合比配制、施工质量控制措施施工全过程予以总结、探讨。     

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。      

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.      

冻融作用对混凝土氯离子侵蚀影响的研究

通过对四种不同配比混凝土进行冻融循环（0、50、150次）和氯离子侵蚀试验,研究冻融作用对混凝土中氯离子侵蚀的影响。结果表明,冻融循环使混凝土孔隙率增大,它是混凝土损伤的动力源,为氯离子侵蚀创造更为有利的条件;冻融次数越多,氯离子侵蚀越严重。     

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.     

低温下复合胶凝材料抗硫酸盐腐蚀性及微观机理研究

为了研究复合胶凝材料在低温硫酸盐侵蚀下的抗蚀性能,采用不同配合比的水泥砂浆试件,在5℃的Na_2SO_4溶液中进行干湿循环侵蚀试验,并测定侵蚀过程中试件的抗折强度、抗蚀系数及相对动弹性模量.此外,采用SEM、EDS、XRD等微观分析手段对其腐蚀产物的成分进行测定,试验结果表明:三种力学性能指标随干湿循环的进行均呈现出先上升后下降的趋势,但变化的幅度及速率不同,且最终结果显示,在5℃低温干湿循环条件下,复掺矿粉-硅灰对水泥砂浆抗腐蚀性会产生不利影响.在该侵蚀条件下,不仅有物理结晶作用,亦会发生化学腐蚀,砂浆试件力学性能的发展规律及物理、化学侵蚀状况均与胶凝材料的种类有较大的关系,且其腐蚀产物为碳硫硅钙石和钙矾石的混合物.     

引气剂含量在负温条件下对混凝土抗压强度的影响

引气剂的使用能够提高混凝土的抗冻性和抗渗性,缓解碱集料反应和化学侵蚀膨胀,改善路面混凝土的耐候性,增强耐久性,有利于提高混凝土的路用品质.试验重点研究使用引气剂混凝土在负温条件下含气量对混凝土强度的影响.     

水灰比和粉煤灰掺量对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响

为了探究不同水灰比和粉煤灰掺量下混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能,通过室内试验研究了水灰比和粉煤灰掺量对混凝土坍落度、抗压强度的影响;水灰比和硫酸盐浓度对水泥砂浆受硫酸盐侵蚀后抗折强度的影响;粉煤灰掺量对水泥砂浆受硫酸盐侵蚀后抗折强度的影响。结果表明：水灰比越大混凝土的坍落度越大,抗压强度越小,砂浆受硫酸盐侵蚀后的抗折强度越小;适当增加粉煤灰掺量,能提高混凝土的坍落度和抗压强度,当粉煤灰掺量为20％时两者达到最大值,而砂浆受硫酸盐侵蚀后的抗折强度随粉煤灰掺量的增大逐渐增大;硫酸盐浓度越高,砂浆的抗折强度越低。     

泡沫轻质土耐久性能试验研究

泡沫轻质土是一种具有轻质性、高流动性、强度和密度可调节性和施工便捷等优点的混合材料,被广泛应用于道路拓宽、回填灌浆、地下工程减荷回填及地铁隧道工程中。基于泡沫轻质土的发泡原理及性能特点,研究不同S/C和不同养护方式下,泡沫轻质土在长期浸水环境下、干湿循环及冻融循环作用下,抗压强度的变化规律,以此来表征泡沫轻质土的耐久性能。结果表明:(1)长期养护试验中,随着S/C的增大,泡沫轻质土的抗压强度降低;在同一S/C、不同养护方法下,试件抗压强度:室内养护浸水养护室外暴露;同一S/C条件下,与最高强度相比较,室外暴露的泡沫轻质土试件强度降低30%~60%,浸水养护和室内养护试件强度变化为20%左右。(2)干湿循环10次,随着循环次数的增加,S/C=0.5时抗压强度逐渐减小,在S/C超过0.75后抗压强度变化不明显,当S/C达到2时抗压强度基本不变。(3)冻融循环10次,随着冻融循环次数的增加,泡沫轻质土的抗压强度逐渐减小,当S/C达到2时抗压强度基本不变。根据试验结果将泡沫轻质土用于工程实际中,为泡沫轻质土的进一步应用打下理论和试验基础。     

循环荷载下钢管混凝土与钢筋黏结的试验研究

为探究循环荷载下配筋钢管混凝土构件黏结锚固性能，对配筋钢管混凝土试件开展了单调加载和循环加载试验.通过单调加载试验，对比分析了黏结力与滑移量之间的响应关系；基于单调加载试验结果，对若干配筋钢管混凝土试件在单轴循环荷载作用下的黏结特性进行了试验研究，考虑包括箍筋配置、黏结长度、钢筋直径、加载次数等因素对黏结性能的影响规律，分析了不同试件黏结力的退化机制及其破坏模式.结果表明：箍筋提高了试件承受循环荷载作用的能力，配筋钢管混凝土试件的黏结力和延性随黏结长度、钢筋直径的增加而增大，配筋钢管混凝土试件中钢筋的黏结力及延性随着前期承受循环荷载的加载次数的增加而降低，配筋钢管混凝土黏结破坏时整个黏结区域相对比较平滑，变形肋印迹不明显.     

矿粉掺量对受酸雨侵蚀混凝土性能劣化规律的影响

模拟了混凝土受酸雨侵蚀试验,从质量、抗压强度、吸水率、酸性化深度等方面研究了矿粉掺量(0~40wt%)对受酸雨侵蚀混凝土性能劣化规律的影响。结果表明:矿渣粉在酸雨侵蚀早期能发生活性效应,提高混凝土浆体致密性。较侵蚀初期,在1~2个月后,酸雨侵蚀速率较侵蚀初期有所下降。矿粉掺量存在最佳的区间,当掺量在20wt%~30wt%时,混凝土的抵抗酸雨侵蚀性能最佳。     

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.     

粉煤灰掺量对受酸雨侵蚀混凝土性能劣化规律的影响

模拟了混凝土受酸雨侵蚀试验,从质量、抗压强度、吸水率、酸性化深度等方面研究了粉煤灰含量(0~40%)对受酸雨侵蚀混凝土性能劣化规律的影响。结果表明:粉煤灰在酸雨侵蚀早期(1~2月)只起到填充作用,其活性效应发挥较慢。随着粉煤灰掺量的增加,掺粉煤灰混凝土致密性下降,在酸雨侵蚀下混凝土的各项性能衰减加快,其抵抗酸雨侵蚀能力也呈下降趋势。     

列车荷载对板式无砟轨道力学性能的影响分析

为研究无砟轨道混凝土在客、货车作用下的劣化规律,基于损伤力学概念,引入损伤变量对混凝土室内循环加载进行试验研究. 首先,建立钢轨-扣件-轨道板-CA砂浆层-底座板-地基有限元实体模型,获取试件试验等效应力水平,通过列车车速确定加载频率,然后确定合理的荷载组合模拟工况;其次,应用MTS加载系统对混凝土试件进行循环加载测试,利用无损检测系统测试了不同加载次数下混凝土的动弹性模量以及抗折强度;最后,将动弹性模量和抗折强度作为损伤变量,根据测试结果得到不同应力水平、加载频率作用对轨道板材料力学性能劣化规律的影响. 试验结果表明:在客货车荷载作用下,动弹性模量的损伤程度在加载200万次时约为抗折强度的损伤程度的2倍;应力水平一定时,加载频率越小,混凝土动弹性模量以及抗折强度的损伤程度越大,并且在10 Hz与15 Hz频率之间较明显;加载频率一定时,应力水平越大,混凝土动弹性模量以及抗折强度的损伤越严重,应力水平为0.7的混凝土在1 000次左右的加载循环加载下发生破坏;低速的客货车荷载会加快混凝土初期损伤,较高速度的客货车荷载会加速无砟轨道结构后期损伤的发展.