水泥混凝土路面抗氯离子渗透性能研究

水泥混凝土的抗渗性是指混凝土抵抗外界H2O、Cl-、SO4-2等一切具有腐蚀性离子渗透的能力,是多孔性材料的基本性质之一。由于其既反映了混凝土内部孔隙的大小、数量与连通性情况,又表征了密实性,因此被认为是最重要的耐久性评价指标。国内外很多学者都以抗渗性作为混凝土耐久性研究的起点,其中氯离子抗渗性在近二十年来得到了最广泛的重视,本文首先对氯离子渗透对混凝土路面破坏机理分析,然后通过对不同外加材料、不同掺量下混凝土的力学性能进行分析,优选出外加材料的掺量范围,然后进行抗渗性试验研究,提出外加材料的最佳掺量。     

聚合物和矿物掺合料对水泥砂浆性能的影响研究

对掺聚合物与矿物掺合料（SCM）改性砂浆的力学性能和耐久性进行研究。试验包含两部分,试验Ⅰ分别对掺矿渣和硅灰（SF）的砂浆性能进行测试;试验Ⅱ是在最佳矿渣与硅灰掺量的基础上,通过填加聚合物,对双掺SCM与聚合物乳液的砂浆力学性能以及耐久性进行试验研究。结果表明,砂浆中掺矿渣和硅灰可以明显改善砂浆的强度和耐久性;掺聚合物以及SCM（矿渣或硅灰）的砂浆比单掺聚合物改性砂浆和普通砂浆表现出更好的力学性能和耐久性;与掺40%矿渣和聚合物的改性砂浆相比,SF-SBR改性砂浆具有最高的抗压强度、抗折强度以及抗氯离子渗透能力,但前者吸水率较低且抗碳化性能好。     

粉煤灰和硅灰对再生水泥混凝土力学和耐久性的影响

为研究粉煤灰和硅灰对再生水泥混凝土力学性能和耐久性的影响,首先从C20和C50的母体混凝土中提取再生混凝土骨料(RCA),并采用100%两种掺量的RCA替代天然粗集料制备再生混凝土,通过分别向再生混凝土中填加粉煤灰和硅灰,研究其对再生混凝土性能的影响,其中主要包括再生混凝土的抗压、抗折强度、弹性模量以及耐久性等。结果表明:RCA母体混凝土强度显著影响着再生混凝土宏观性能,其母体混凝土强度越低,其制备的再生混凝土力学性能和耐久性越好;单掺粉煤灰和复粉煤灰和硅灰都降低了再生混凝土的宏观力学性能;同样地,单掺粉煤灰对再生混凝土的耐久性也造成不利影响,而复掺粉煤灰和硅灰可显著改善再生混凝土的耐久性。     

硅灰掺加方式对混凝土阻尼性能影响

为了研究硅灰对混凝土阻尼性能的影响,从硅灰掺加方式和掺量角度出发,通过采用SFAD(硅灰按水泥质量比掺入混凝土)和SFRE(硅灰等质量取代细集料掺入混凝土)两种掺加方式,并基于硅灰的不同掺量,研究了硅灰对混凝土动态性能和静态性能的影响,建立了硅灰与混凝土抗压强度和阻尼比的线性关系。研究结果表明:与基准混凝土相比,SFAD混凝土抗压强度提升效果高于SFRE混凝土,硅灰掺量与抗压强度正相关,相关系数R2分别为0.9824和0.9550;SFRE混凝土比SFAD混凝土阻尼性能更优异,且SFRE混凝土阻尼比与硅灰掺量呈良好的负相关关系,相关系数R2高达0.9934,SFRE混凝土最佳硅灰掺量为5%左右。     

不同钢纤维掺量及黏结剂对混凝土性能的影响

为揭示钢纤维掺量对混凝土的抗拉强度、抗折强度等力学性能的影响规律,该文对0.5%、1.0%、1.5%、2.0%共4种不同钢纤维掺量的混凝土开展了基本性能试验。测试了不同钢纤维掺量及黏结剂种类下界面的剪切强度。结果表明:钢纤维混凝土的最佳钢纤维掺量为1.5%,在最佳掺量下,水泥净浆界面剂对界面黏结性能的改善比水泥砂浆界面剂好。     

硅灰改性橡胶混凝土路用性能研究

为减少环境污染及改善水泥混凝土路面的韧性,研究了硅灰改性橡胶混凝土的路用性能。通过密度、抗折强度、抗压强度及劈裂强度试验,研究了掺硅灰的橡胶混凝土基本力学性能及物性的变化规律,试验分析了混凝土的冲击韧性;采用噪声仪及超声波仪研究了橡胶混凝土的减振降噪效果。试验研究表明,硅灰的掺加,提高了普通混凝土的抗折强度、抗压强度及劈裂强度;随着橡胶颗粒体积掺量的增加,橡胶混凝土的密度、抗折强度、抗压强度、劈裂强度与压折比逐渐降低;橡胶颗粒的掺加提高了混凝土的冲击韧性,噪声水平有所下降;随着橡胶掺量的增加,混凝土的阻尼降噪效果越明显;当橡胶颗粒体积掺量不超过30%粗集料时,可获得路用性能较优的橡胶混凝土路面材料。     

常规分散纳米碳酸钙对混凝土性能的影响研究

纳米材料具备促进水泥水化、改善混凝土力学性能及提高混凝土耐久性等潜能,在水泥混凝土中的应用得到广泛关注。将纳米碳酸钙采用常规分散方式掺入普通水泥混凝土中,以期改善混凝土的各项性能,并为纳米碳酸钙在水泥混凝土中的规模化应用提供参考。研究了常规分散方式下不同纳米碳酸钙掺量对水泥混凝土工作性能及力学性能的影响,测试了掺入纳米碳酸钙后各组混凝土的抗冻融循环性能、抗碳化能力及干燥收缩等耐久性指标,并系统分析了纳米碳酸钙的掺入对水泥混凝土工作性、力学性能、耐久性的影响机理。研究结果表明:纳米碳酸钙以常规分散方式加入,在掺量适宜的条件下,可以明显改善水泥混凝土的流动性,提高混凝土的强度,降低混凝土的压折比,增强混凝土的韧性;还会对水泥混凝土的耐久性产生一定的影响,增强了混凝土的抗冻融循环性能和抗碳化能力,但也会导致混凝土的干燥收缩值略有增大。采用常规分散方式向水泥混凝土中掺入纳米碳酸钙,其掺量不宜超过胶凝材料质量的1.0%。若掺量过高,将显著降低水泥混凝土的流动性、力学性能及耐久性。     

铁尾矿砂水泥混凝土性能研究

为了研究铁尾矿砂对混凝土和易性和力学性能的影响,采用坍落度试验和抗折、抗压试验结果分析了不同种类、不同比例的外掺剂对铁尾矿混凝土性能的影响。结果表明:1)铁尾矿砂对混凝土和易性影响较大,其抗折、抗压强度在铁尾矿砂掺入量25%时达到最佳; 2)以25%铁尾矿砂为标准组,对不同外掺剂进行配合比设计,研究在铁尾矿砂基础上外掺剂对混凝土性能的影响。以粉煤灰取代水泥,随着掺量增多,7 d强度降低,90 d强度增加;以硅灰代替水泥,随着掺量增多,坍落度先增加再降低,强度增大;以矿渣代替水泥,随着掺量增多,流动性变好,强度增大。     

瓦斯隧道气密性混凝土性能研究

为研究胶凝材料体系和气密剂掺量对气密性混凝土性能影响,通过调整胶凝材料二元体系的组成、比例以及气密剂掺量制备了C30气密性混凝土,研究了胶凝材料体系和气密剂掺量对C30气密性混凝土新拌性能(含气量和工作性能)、力学性能(抗压强度和抗折强度)、耐久性能(抗氯离子渗透性能和抗渗等级)和透气性能(透气系数)影响。结果表明,增加胶凝材料体系中粉煤灰用量可减少新拌混凝土含气量,同时提升混凝土坍落度、抗压和抗折强度、56d电通量、透气系数等指标;气密剂在合理掺量范围内可改善混凝土抗渗性能,为保证C30气密性混凝土同时具备良好的力学性能和抗渗性能,建议水泥和粉煤灰二元体系中比例为280∶100,而气密剂掺量不小于6.05%。随气密剂掺量增加,C30气密性混凝土透气性能增加,且气密剂的最佳掺量为6.58%。     

碳纤维对自密实混凝土性能的影响及其微观机理分析

研究了碳纤维体积掺量和水胶比对自密实混凝土工作性能、力学性能和抗氯离子侵蚀性能的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM)对碳纤维自密实混凝土微观性能进行了分析。结果表明:碳纤维掺量增大和水胶比减小会使拌和物的流动性降低,但仍符合GJ/T 283-2012《自密实混凝土应用技术规程》的要求。当其掺量不高于0.6%时,碳纤维在浆体中分散均匀,可有效限制自密实混凝土中微裂纹的扩展,改善断裂韧性,提高劈裂抗拉强度,并增强抗氯离子侵蚀性能,但会在一定程度上降低其抗压强度。当W/B=0.36,碳纤维体积掺量为0.2%时,其劈裂抗拉强度和抗氯离子侵蚀性能比对照组分别提升了10.5%和14.8%,综合性能最佳。     

桥墩冲刷破坏纤维水泥基修补材料试验研究

为研究用于混凝土桥墩冲刷破坏的修补材料,采用正交试验法,设计制作纤维水泥基修补材料并进行力学性能研究。在水泥基复合材料中加入pp纤维,采用低水胶比,进行纤维水泥基修补材料试配,将硅灰、粉煤灰、pp纤维和减水剂设为正交因素,根据各因素水平确定正交试验配合比,制备各组配合比试件并测试其抗折强度、抗压强度、耐磨性和抗冲击性,对试验结果进行对比分析。试验结果表明:配制的纤维水泥基修补材料具有优异的力学性能、耐磨性和抗冲击性;纤维和减水剂对修补材料施工性能影响较大;硅灰对修补材料性能有显著影响,增加硅灰掺量会提高力学性能、磨耗性和冲击韧性,但会降低延性指数;增加纤维掺量可以提高延性指数。将该修补材料运用于实际工程中,施工性能良好,修补结构表面无明显开裂、脱落等现象,对于原主体结构具有良好的保护性能。     

污泥-稻壳混烧灰胶凝性浸出试验研究

针对混烧灰渣不经处置而引起的环境问题,基于污泥-稻壳混烧灰渣为混合材,部分替代水泥,进行复合胶凝材料的开发。根据胶凝材料的使用性能确定混烧灰掺量,同时研究混烧灰的加入对胶凝材料的抗压强度和抗冻融性能的影响。实验结果表明,当混烧灰掺量不超过30%时,混烧灰基复合胶凝材料的凝结时间均满足《通用硅酸盐水泥》要求。混烧灰的加入降低了净浆早期的抗压强度,提高了中后期的抗压强度,同时也降低了胶凝材料的抗冻融性能。     

矿物掺和料对再生混凝土抗氯离子渗透性能的影响研究

试验设计制作了几组掺有不同矿物掺和料、不同配合比的再生混凝土试块,利用加速氯离子渗透性试验对试块进行了抗氯离子渗透性能的测定,以考察常用矿物掺和料对再生混凝土抗氯离子渗透性能的影响规律。试验结果表明,掺有8％硅灰的再生混凝土试块,其氯离子渗透系数减少12.2％～53.4％;掺有25％的粉煤灰,再生混凝土试块氯离子渗透系数减少7.8％～50.1％;掺有25％矿渣微粉的再生混凝土试块,其氯离子渗透系数减少7.1％～43.9％;可见3种矿物掺和料-粉煤灰、矿渣微粉以及硅灰对再生混凝土的抗氯离子渗透性能均有一定的提高,其中以硅粉的效果最好,粉煤灰次之,矿渣微粉较差。     

材料组成对常温养护UHPC基体性能的影响

为提高UHPC实用性,在常温养护条件下,制备出性能更好的超高性能混凝土,本文研究了不同原材料品种及掺量对常温养护UHPC基体性能的影响。结果表明:0. 18为协调UHPC工作性与强度的最佳水胶比;水泥品种对UHPC基体流动性的影响较大;试验所用4种硅灰中,掺锆质硅灰基体流动性最大,强度最小;掺半增密硅灰的基体流动性最小;白硅灰对基体强度的提高作用最强。对于不同水泥制备的基体,硅灰在不同掺量时使其强度达到最高。减水剂种类对UHPC基体流动性有很大影响。     

复合胶凝材料体系对海工混凝土抗氯离子渗透性及抗压强度的影响

通过调整胶凝材料中矿物掺合料的种类、掺量,研究了单掺矿粉、粉煤灰及复掺上述两种矿料对海工混凝土抗氯离子渗透性及抗压强度的影响。研究表明,与纯水泥混凝土相比,单掺矿粉、粉煤灰均会降低混凝土7d抗压强度,且强度与掺量成反比关系;单掺矿粉对混凝土28d强度无明显影响,且会增强28d混凝土抗氯离子的渗透性能,掺量达35%后增强效果不明显;混凝土性能对粉煤灰极为敏感,当掺入50%粉煤灰时,28d强度下降37%,氯离子扩散系数为纯水泥混凝土的4.4倍。     

Plastic Shrinkage Cracking Behavior of Pavement Cement Concrete at Early Age

针对目前路面水泥混凝土易于出现塑性开裂的情况,为更合理优化路面混凝土原材料与配合比设计参数,采用笠井芳夫教授提出的大板法,对比研究了水泥细度、矿物掺和料种类及掺量、混凝土配合比设计参数对路面混凝土早期塑性开裂性能的影响.试验结果表明,水泥的比表面积越大,矿物掺和料掺量越高,水灰比越小,混凝土浆集比越大时,越不利于路面水泥混凝土的塑性开裂控制.且相对于粉煤灰与矿粉,硅灰作为矿物掺和料时,硅灰将更显著降低混凝土抗塑性开裂等级.为提高路面水泥混凝土的抗裂性,宜选择比表面积小于360 kg/m3的水泥,水灰比大于0.4、浆集比小于275:725的配合比设计参数.当混凝土中掺加活性矿物掺和料时,应加强混凝土的早期养护,以抑制塑性裂缝的出现.     

高性能道面混凝土配合比设计

为了做到不增加一次性投资也能够推广应用高性能道面混凝土,在现有施工水平与可能获得的材料的条件下,通过大量试验研究,采用独立设计法,建立了高性能道面混凝土抗折强度公式和配合比设计方法,提供了不同水灰比下的粉煤灰最佳掺量及配制不同抗折强度时的水泥用量,并对高性能道面混凝土的组成材料提出相应的要求。按所建立的掺优质粉煤灰混凝土配合比设计方法,可以配制出抗折强度在6.0~10.0 MPa的高性能道面混凝土,若掺加硅灰、钢纤维等,则可配制出强度更高的高性能道面混凝土。     

矿物掺合料对海工混凝土长寿命化的影响

综合研究了单掺粉煤灰、矿粉及硅灰对混凝土氯离子扩散系数、氯离子结合能力及临界氯离子浓度的影响,探讨了海工混凝土长寿命化机理.研究结果表明,掺人矿物掺合料后,改善了混凝土的抗氯离子渗透性能,增强了氯离子结合能力,临界氯离子浓度虽略有降低,但钢筋发生锈蚀的时间明显延长,提高了混凝土的使用寿命.     

保水性再生骨料透水混凝土制备及其蒸发冷却效果研究

研究了硅灰掺量、砂率及天然骨料替代率对再生骨料透水混凝土抗压强度的改善效果,并在此基础上制备出抗压强度较高的再生骨料透水混凝土,再掺加保水材料以制备保水性再生骨料透水混凝土并研究其蒸发冷却效果。结果表明,提高硅灰掺量可增大拌和浆体量并改善界面过渡区的微观结构,提高砂率可显著增加拌和浆体量,而提高天然骨料替代率则改善了骨料颗粒级配,因此三种措施均能有效提高再生骨料透水混凝土的抗压强度;当硅灰掺量为7.5%、砂率为10%、天然骨料替代率为20%时可制备出28 d抗压强度达27.3 MPa的再生骨料透水混凝土,此时掺加保水材料制备保水性再生骨料透水混凝土,当保水材料掺量分别为3%、5%及7%时,试样28 d抗压强度将分别降低了35.9%、51.6%及57.1%。其中,保水材料掺量为3%的透水混凝土具有持续有效的蒸发冷却效果,而保水材料掺量为5%及7%的透水混凝土则仅具有显著的早期蒸发冷却效果。     

路面基床病害治理中高性能压浆材料的试验研究

通过试验，研究了以水泥为基料外掺膨胀剂、粉煤灰、硅灰、减水剂等材料对压浆材料流动度和力学性能的影响，从压浆质量保障角度提出了压浆施工的一般流程。研究认为:压浆施工应紧密结合病害特征和施工条件，从压浆原材料角度出发调配设计具有针对性、适用性的高性能压浆材料。