掺矿物掺合料结构混凝土性能与其孔隙率的关系研究

通过对现场结构混凝土进行钻芯取样,研究了强度等级分别为C25和C30且掺用27%~63.5%矿物掺合料混凝土的抗压强度、抗碳化性能以及抗氯离子渗透性能,并通过采用压汞测孔法和可蒸发水含量法测试了相应混凝土的孔隙率,分析了混凝土宏观性能与其孔隙率的关系。研究结果表明:所测结构混凝土具有良好的宏观性能和微观结构;采用这2种方法测定的孔隙率均与混凝土的宏观性能存在良好的对应关系。     

直接电养护水泥浆体温升的影响因素及机理

直接电养护(DEC)是一种潜在的绿色、高效能混凝土加速养护方法。通过试验研究DEC电压、试件尺寸和水灰比等因素对水泥浆体温升的影响规律,并运用电学和水泥化学知识,从电场欧姆热效应和水泥水化热效应2方面阐释水泥基材料温升的发生机制。研究结果表明：DEC水泥浆体的峰值温度随着DEC电压的升高而增加,并随着试件长度的增加而降低。并且DEC电压越高,长度对试件温升的影响越显著。而试件到达峰值温度所需时间的变化规律与峰值温度负相关。水灰比对DEC水泥浆体温度变化的影响与DEC电压的大小有关,当电压较高时,欧姆热占主导,适当提高浆体的水灰比有利于获得更高的温升;而电压较低时,水化热占主导,采用较低水灰比可使得浆体的温升更高。此外水灰比越低,水泥浆体到达峰值温度的时间则越短。DEC水泥浆体的温升取决于欧姆热和水泥的水化放热,结合DEC产生的单位水泥质量电功率和基于Arrhenius方程推导的等效龄期函数计算得到的水泥的水化放热分析,发现两者共同作用的总放热功率与温度变化率规律相一致。研究成果可为DEC水泥浆体温度演变规律的有效预测和混凝土预制构件DEC制度的合理实施提供重要参考。     

含黏结界面混凝土断裂特性研究

为研究板式无砟轨道结构蒸养混凝土(SC)与自密实混凝土(SCC)层间界面的断裂破坏特性,制备不同相对缺口高度的含黏结界面混凝土,并对其进行三点弯曲荷载下的断裂特性试验研究.研究结果表明:含黏结界面混凝土在三点弯曲荷载作用下均沿界面破坏,同时裂纹向强度较低的SCC内部拓展,并导致SCC在SC表面剥离;含黏结界面混凝土的荷...     

板式轨道充填层自密实混凝土的动态力学特性

为掌握高速铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道充填层自密实混凝土(SCC)在高速列车等动载作用下的力学特性,采用Ф75mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验方法,研究充填层SCC在10~100 s~(-1)条件下的动态力学性能,并基于应变等价性假说和统计损伤理论建立充填层SCC动态本构模型。研究结果表明:随着应变率增加,SCC的破碎程度增大;SCC的峰值强度、峰值应变和比能量吸收均随应变率的增大而增大,表现出明显的应变率敏感性,且其应变率敏感性大于普通混凝土;建立的动态本构模型可用来描述SCC在相应应变率下的应力应变关系。     

温度对掺矿物外加剂水泥体系水化动力学的影响

为进一步理解不同温度下含多种胶凝组份的自密实混凝土的水化特性,采用等温量热和水化动力学模拟等方法,分别研究掺粉煤灰、矿粉、膨胀剂、纳米硅和黏度改性剂等矿物外加剂水泥复合胶凝体系在5,10,20和30℃下的水化放热速率和放热量,并基于Cahn动力学模型计算水化产物的成核速率和生长速率,讨论温度和矿物外加剂对相应水化动力学参数的影响。研究结果表明:矿物外加剂的掺入,降低了胶凝体系水化放热峰值,增大了水化产物的成核速率,促进了水化放热速率峰值提早出现,膨胀剂和纳米二氧化硅促进作用尤为明显;温度升高明显增大了体系水化产物的成核速率与生长速率,且对多元复合胶凝体系的影响更为显著。     

石灰石粉对水泥浆体经时流变性能的影响

为了研究石灰石粉细度、掺量及浆体的静置时间对水泥(Cement,简称C)-石灰石粉(Limestone Powder,简称LP)浆体流变性能的影响,采用Anton Paar MCR 102型旋转流变仪,测试C-LP浆体中400目(LP1)和800目(LP2)LP对流变曲线的影响.采用Herachel-Bulkey(H-...     

活性粉末复合胶凝体系的水化特性及微观结构

通过水化放热分析、差热分析、SEM以及BEI(Backscattering Electron Image)等手段对比研究了不同水胶比下活性粉末复合胶凝材料体系的水化放热特点、结合水含量以及水化产物特征;分析了胶凝体系水化硬化后的微观结构及其对宏观性能的影响规律,提出了相应的微观结构模型。结果表明:超低水胶比下活性粉末复合胶凝体系的水化放热速率非常低,约为同组成的普通胶凝体系的50%;体系的水化主要集中在早期;水化硬化后的体系主要包含CSH凝胶、未水化完全的水泥熟料颗粒和活性粉末,这些未水化完全的颗粒内核被致密的水化产物层包裹,从而大大提高了活性粉末复合胶凝体系硬化后的性能。     

基于三维扫描与数值技术的粗集料形状特征与级配研究

粗集料体系作为混凝土主要组成部分,其颗粒构成对混凝土各项性能的改善起到了关键作用.为优化粗集料体系颗粒构成,以实现粗集料形状特征和级配精细化、数字化分析目标,采用激光三维扫描技术获取了粗集料的点云坐标,结合三维图像技术,进行粗集料的几何形状重构与三维形状参数准确测量,并提出球度、长短轴长比、粒径离散度和级配分形维数等指...     

低真空环境下水泥砂浆干缩性能及机理研究

为掌握低真空环境对水泥基材料变形的影响规律,确保服役于类似环境下水泥基材料的性能稳定性,通过水泥砂浆干燥收缩试验,研究低真空干燥条件下掺不同矿物掺合料和外加剂水泥砂浆的干缩变形和水分散失的经时变化规律。结合热重分析、氮气吸附测试方法,分析低真空环境对不同组成试件水化与微结构的影响及其机理。试验结果表明,相对于标准干燥试验条件,低真空环境显著增加了水泥砂浆的干缩变形和失水率,并导致收缩随处理时间的延长而缓慢增加。粉煤灰和减缩剂有利于降低低真空环境下砂浆的干缩变形,而掺硅灰、高吸水树脂则会增加此条件下试件的干缩变形。结合水泥净浆样品水化进程和微观结构分析结果可知,低真空环境对28 d龄期各试件水化程度造成不利影响,水泥水化产物减少,证实低真空环境导致了试件严重的水分蒸发。此外,在低真空条件下,与基准组相比,粉煤灰在砂浆中可继续发挥火山灰效应,促进水泥水化,掺入高吸水树脂的试件也表现出较高的水化程度。此外,在低真空暴露后,凝胶孔体积分数减少,而中孔体积(10～50 nm)及小于50 nm孔径增加,且各试件累积总孔体积显著增加。显著的水分散失和干缩变形是影响水泥基材料长期耐久性能及微结构变化的...     

高温低湿下砂浆力学性能及微结构的变化

为初步掌握高温低湿环境下水泥基材料力学性能改善的技术方法,测试不同养护条件下,组成参数不同的砂浆力学性能变化,并采用SEM,XRD以及TG等方法测试砂浆微结构的变化.研究结果表明:相比标准养护,高温低湿养护导致砂浆力学性能大幅度降低.与直接高温低湿养护比较,高温低湿下初期的短期覆膜养护能显著提高砂浆强度.粉煤灰掺量25％的砂浆在高温低湿下早期覆膜1 d养护后,28 d抗压和抗折强度均大于标养试件.掺入聚丙烯纤维和内养护材料可以改善高温低湿下砂浆的力学性能,但需要结合适合的早期养护制度.高温促进了水泥早期水化,但所生成的水化产物不能及时扩散,堆积在未反应的水泥颗粒表面,造成水化产物不均匀,阻碍了进一步水化反应,水分在低湿下蒸发,水化速率迅速降低甚至停止,内部结构疏松,孔隙率增大,强度严重降低.