含不同矿物掺合料混凝土的硫酸盐腐蚀试验研究

混凝土在硫酸盐溶液中的腐蚀会对地下建筑造成严重的破坏。为了提高混凝土在地下水环境中抵抗硫酸盐腐蚀的能力,本文以掺粉煤灰、硅灰和矿粉的三种矿物掺合料混凝土为研究对象,开展了混凝土在15%硫酸钠溶液中的腐蚀研究。采用超声波平测法测得混凝土腐蚀60 d的腐蚀深度;此外,通过对比分析了不同掺合料混凝土腐蚀60 d的抗压强度。试验结果表明:掺10%掺量条件下,硅灰混凝土腐蚀深度最大,粉煤灰混凝土次之,矿粉混凝土最小,即矿粉对混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的提升最有利;未腐蚀前,三种矿物掺合料混凝土的抗压强度从大到小依次为粉煤灰>矿粉>硅灰,腐蚀后,粉煤灰混凝土的抗压强度较腐蚀前有所提高,而掺硅灰和矿粉混凝土的抗压强度变化较小。     

铁路混凝土抗硫酸盐侵蚀试验研究及技术对策

开展硫酸盐对混凝土的劣化作用机理研究是混凝土结构耐久性设计的基础。首先从物理结晶和化学腐蚀2个方面论述了硫酸盐引起水泥石劣化的途径和破坏形式。然后针对不同胶凝材料组成、强度等级和涂层防护的砂浆试件采用硫酸盐溶液分别进行干湿交替试验和浸泡试验。试验结果表明:在干湿交替条件下,提高砂浆强度和掺入防腐剂均有助于提高抗硫酸盐侵蚀能力,采用环氧沥青对水泥砂浆进行厚涂防腐后其具有良好的抵抗严重腐蚀的能力;在浸泡条件下,水泥砂浆掺入粉煤灰和矿渣粉均有助于提高其抗硫酸盐侵蚀能力,掺20%矿渣粉和掺30%粉煤灰效果接近。最后介绍了铁路主体结构混凝土抗硫酸盐侵蚀主要技术对策。     

复掺矿物掺合料混凝土性能试验研究

为研究矿物掺合料种类和掺量对混凝土强度和耐久性的影响规律,配制了基准混凝土、单掺粉煤灰混凝土、单掺粒化高炉矿渣粉混凝土和双掺粉煤灰和粒化高炉矿渣粉的混凝土,进行了不同龄期抗压强度、早期干缩率、抗冻性、电通量、耐磨性等耐久性指标的测试。结果表明:掺矿物掺合料的混凝土早期强度低于不掺矿物掺合料的基准混凝土,但随着矿物掺合料掺量的增大,后期强度呈现出先提高后降低的趋势;双掺粉煤灰和粒化高炉矿渣粉的混凝土后期强度明显高于单掺粉煤灰或者单掺粒化高炉矿渣粉的混凝土。这是因为不同种类矿物掺合料双掺会产生超叠加效应,这种超叠加效应优化了混凝土内部孔隙结构,使得双掺矿物掺合料的混凝土耐久性能得到显著提高。     

矿物掺合料对高岩温条件下衬砌混凝土性能影响

高岩温隧道施工是随着各国高速交通网不断延伸而出现的新的技术问题,这种特殊施工条件会使隧道衬砌混凝土的力学性能和耐久性都受到影响。本文通过实验室内模拟高岩温施工环境,重点研究高岩温养护条件下不同矿物掺合料对混凝土力学性能及耐久性能的影响规律。结果表明:高岩温养护条件下,普通混凝土与掺合料混凝土的抗压强度均呈下降趋势,但下降幅度不同;湿度50%时,随着温度的升高,矿渣粉混凝土的抗压强度下降幅度最大,粉煤灰混凝土的抗压强度下降幅度最小,当温度超过50℃时,粉煤灰混凝土的强度反而高于矿渣粉混凝土;矿渣粉混凝土的强度对于湿度变化最敏感,80℃时,随着湿度的增大,矿渣粉混凝土的强度提高幅度最大;各种混凝土的抗渗性与抗碳化性能基本随养护温度的升高而降低,普通混凝土下降最为明显,粉煤灰混凝土的抗渗性与抗碳化性能受养护温度影响最小。     

喷射纤维混凝土在硫酸盐腐蚀环境下的劣化规律

为研究喷射聚丙烯粗纤维混凝土在隧道腐蚀环境下应用的可行性,通过测试不同纤维掺量喷射混凝土的力学性能和在浓度为5%的硫酸盐溶液中长期浸泡条件下抗腐蚀性能,研究其在地下水腐蚀环境下的适用性和耐久性。并根据试验结果,探寻聚丙烯粗纤维混凝土的腐蚀劣化规律,在此基础上可对聚丙烯粗纤维混凝土寿命进行预测。研究表明:聚丙烯粗纤维掺量为8 kg/m~3左右时,喷射混凝土的力学和抗腐蚀性能均表现良好,试验成果可以作为喷射聚丙烯粗纤维混凝土耐久性定量设计的依据。     

矿物掺合料对水泥胶砂抗硫酸盐侵蚀性能的影响

为获得在云南保瑞(保山—瑞丽)铁路硫酸盐侵蚀环境下,当地火山灰、粉煤灰、硅灰对普通硅酸盐水泥胶砂试件的抗硫酸盐侵蚀能力的影响规律及快速评价方法,进行了浸泡抗蚀性能试验和差热分析(Differential Thermal Analysis,DTA)。结果表明:以当地火山灰替代30%的水泥并外掺3%硅灰的试件具有优异的抗硫酸盐侵蚀性能;DTA方法可作为分析火山灰质矿物掺合料火山灰效应的有效手段;加入单一矿物掺合料时,硫酸钠溶液浸泡试件的Ca(OH)_2吸热峰面积与抗蚀系数呈线性关系,利用该关系,可辅助快速评定工程结构中水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能。     

生态多孔混凝土抗硫酸盐腐蚀性能研究

生态多孔混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能是当前的焦点研究问题。基于生态多孔混凝土加速硫酸盐干湿循环及硫酸盐浸泡腐蚀试验方法下开展生态多孔混凝土的耐久性能研究。研究结果表明:生态多孔混凝土经加速硫酸盐干湿循环腐蚀较饱和硫酸盐浸泡腐蚀其性能损失更为显著;掺加矿物掺合料对改善生态多孔混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能并不明显。开展生态多孔混凝土抗硫酸盐腐蚀性能研究,对构建生态多孔混凝土耐久性能评价体系有着指导意义。     

玉磨铁路早龄期混凝土抗硫酸盐侵蚀试验研究

处于硫酸盐侵蚀环境中服役的铁路混凝土结构,混凝土内部因膨胀性物质生成导致内部开裂。实际施工混凝土养护龄期往往达不到28 d要求,早龄期阶段混凝土水泥水化不充分、内部孔隙较多,更易受到硫酸盐侵蚀,影响结构的耐久性。为探究现浇铁路混凝土结构在干湿循环和硫酸盐双重作用下的耐久性能,进行了宏观强度试验和微观SEM试验,建立硫酸盐环境下早龄期混凝土微观结构与宏观性能之间的联系。以玉磨铁路C35和C50配合比配制的试件作为研究对象,标准养护3 d和7 d后进行30,60,90,120,150,200,250和300次硫酸盐干湿循环侵蚀试验,通过比较混凝土抗压强度、抗压强度耐蚀系数、相对质量变化和微观结构,探究早龄期混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力。研究结果表明：对于不同强度等级及养护时间的混凝土,钙矾石在其中起填充作用的时间长短不同,填充作用在C35混凝土中比在C50混凝土中长30个循环;养护时间越短,混凝土受侵蚀前期抗压强度及质量增加越多,但侵蚀后期劣化越严重,300次干湿循环后C50-3 d,C50-7 d,C35-3 d和C35-7 d抗压强度耐蚀系数分别为0.80,0.85,0.74和0.77;电...     

矿物掺合料对水泥砂浆硫酸盐侵蚀的影响及机理

通过对20℃时5%Na2SO4溶液浸泡的各砂浆试件进行外观观察、强度测试以及矿物成分分析,研究了粉煤灰、矿粉、钢渣单掺及其复掺对水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性能的影响。研究结果表明:加入矿物掺合料降低了试件的胶凝材料中的C3A含量,其火山灰反应消耗了大量的水化产物Ca(OH)2,且提高了试件的密实度,对硫酸盐侵蚀具有明显的预防缓解作用;各矿物掺合料的抗硫酸盐侵蚀效果由优到劣依次为:30%粉煤灰,30%粉煤灰 30%矿粉,60%矿粉,30%钢渣 30%矿粉,30%钢渣>30%矿粉,空白样。     

盐渍土地区高性能混凝土耐久性研究

以内掺掺合料、中砂、细石、普通硅酸盐水泥以及抗硫水泥制成的细石高性能混凝土作为研究对象,在3种不同硫酸根浓度的浸泡液中进行100次干湿循环,用动弹性模量、抗折强度和抗压强度的变化研究硫酸盐侵蚀对混凝土耐久性的影响。结果表明,随着浸泡液中硫酸根浓度的逐步增加,混凝土受硫酸盐侵蚀程度逐步增加,试件的动弹性模量呈现逐步降低的趋势;在干湿交替环境下,混凝土试件的抗折强度指标比抗压强度指标更敏感,试件的抗折强度比抗压强度更能反应试件的受损程度。在干湿交替的水侵蚀和硫酸盐侵蚀环境中,掺加复合掺和料的高性能混凝土对硫酸盐侵蚀有较好的抵抗性能。     

矿物掺合料对高性能混凝土抗氯离子渗透性能的影响

采用ASTM C1202推荐的快速试验方法——直流电量法,研究了水灰比以及粉煤灰和硅粉两种矿物掺合料对混凝土抗氯离子渗透性能的影响。试验结果表明：水灰比降低,虽然可以降低混凝土6h库仑电量,但并不能有效地提高混凝土抵抗氯离子渗透能力,只有掺入矿物掺合料才能有效解决这一问题。单掺粉煤灰可以降低氯离子在混凝土中的渗透性,且随着粉煤灰掺量的增加,混凝土渗透性降低;粉煤灰的细度对混凝土28d龄期前的渗透性有较大的影响,而对后期的影响较小。单掺硅灰显著降低混凝土6h库仑电量,而且硅灰与粉煤灰复合双掺可进一步改善混凝土的抗氯离子渗透性。综合考虑,少量的硅灰与粉煤灰复合双掺是配制具有极低氯离子扩散渗透性混凝土的重要技术途径。矿物掺合料改善混凝土抗氯离子渗透性的机理主要是其在混凝土中的密实填充效应和火山灰效应。     

氯盐环境下铁路混凝土配合比参数的研究

分析氯离子扩散系数作为氯盐环境下混凝土耐久性评价指标的原因及合理性。系统研究水胶比(0.33、0.38、0.45)、矿物掺和料种类(粉煤灰、磨细矿渣粉、偏高岭土、硅灰)、掺量及含气量等配合比参数对混凝土氯离子渗透性能影响规律;探讨氯盐环境下铁路混凝土配制要求;提出氯盐环境下铁路混凝土配合比参数限值。研究表明:氯盐环境下适当加入矿物掺和料是提高混凝土耐久性的关键技术措施;粉煤灰和矿渣适宜掺量分别为30%～50%、40%～60%;适当引气(含气量为4%～6%)能提高混凝土抗氯离子渗透性能;严重氯盐腐蚀环境下,应采用矿物掺和料复掺技术,且宜添加适量硅灰。     

柴达木盆地冻融、盐蚀环境下混凝土腐蚀机理及耐久性研究

为研究柴达木盆地地区强腐蚀环境下混凝土结构的耐久性,配制与现场土壤腐蚀浓度相近的腐蚀性溶液,对掺加特定外加剂的不同强度等级混凝土试件进行冻融、盐浸循环试验,通过检测试件的电通量、强度损失率、质量损失率等参数研究其腐蚀规律及耐久性.试验结果表明,在强腐蚀环境下,低强度混凝土耐久性较差;掺加抗冻防腐剂后混凝土密实性可提高2...     

硫酸盐环境对活性粉末混凝土抗拉强度的影响

通过硫酸盐冻融-干湿循环耦合作用试验,研究Na_2SO_4溶液浓度对预加载活性粉末混凝土劈裂抗拉强度的影响规律,并结合SEM、XRD微观分析方法研究其破坏机理。结果表明:0%、5%、10%浓度Na_2SO_4浓度溶液冻融-干湿循环耦合作用下,劈裂抗拉强度的变化经历初期劣化、强化和后期劣化共三个阶段。Na_2SO_4溶液浓度对劈裂抗拉强度的影响较大,其中,5%浓度的影响最大,其次为10%浓度,最后为0%浓度。冻融循环、干湿循环过程中的温度交变作用是初期劈裂抗拉强度下降的主要原因;侵蚀过程中产生的Na_2SO_4晶体和石膏晶体对裂缝和孔隙起到填充作用,未水化水泥和硅灰二次水化产生的修复作用,共同作用使得劈裂抗拉强度经历了强化段;后期劣化阶段结晶更好的石膏晶体与钙矾石晶体等侵蚀性产物的有害膨胀应力与Na_2SO_4结晶应力共同作用造成基体损伤。5%浓度Na_2SO_4溶液耦合循环6次后,活性粉末混凝土、C60高性能混凝土的劈裂抗拉强度损失率分别为6.09%、48.89%,活性粉末混凝土在耦合作用下的耐久性远优于C60高性能混凝土。     

天然火山灰混凝土抗碳化性能试验研究

研究目的:以天然火山灰混凝土为研究对象,通过加速碳化试验与差热分析试验对未掺加矿物掺合料的基准混凝土、火山灰混凝土及粉煤灰混凝土的抗碳化性能进行对比分析,并研究掺加少量硅灰对火山灰混凝土抗碳化性能的改善效果,为实际工程提供技术指导。研究结论:(1)与基准混凝土相比,由于水泥孰料减少和二次水化消耗的双重作用,火山灰混凝土和粉煤灰混凝土中的Ca(OH)_2的含量少,抗碳化性能显著降低;(2)同掺量的粉煤灰混凝土与火山灰混凝土相比,粉煤灰混凝土抗碳化性能优于火山灰混凝土;(3)掺加硅灰的火山灰混凝土的抗碳化性能明显提高,掺加5%硅灰的火山灰混凝土甚至优于粉煤灰混凝土,可以代替粉煤灰混凝土使用;(4)差热分析试验从机理上验证和分析了宏观试验结果;(5)对于天然火山灰资源丰富地区的混凝土工程,该研究成果可以促进地方资源的有效利用,为实际工程带来环境和经济效益。     

活性粉末混凝土在海水冻融作用下的耐久性

通过海水冻融循环试验,对不同配合比的活性粉末混凝土进行抗压强度和氯离子渗透性变化规律研究,并在此基础上建立基于冻融破坏和氯离子侵蚀为控制因素的使用寿命预测模型。结果表明:粉煤灰和矿粉替代部分硅粉降低了活性粉末混凝土的28d抗压强度,但提高了抗海水冻融能力;冻融破坏为混凝土材料寿命的控制因素时,在海水冻融循环作用下,掺入粉煤灰或矿粉的活性粉末混凝土的使用寿命均大于单掺硅粉的活性粉末混凝土,且活性粉末混凝土的使用寿命均超过90a,而C50高性能混凝土使用寿命仅为24.4a。基于Monte Carlo随机模拟和Weibull分布理论,建立以氯离子侵蚀破坏为控制因素的混凝土结构使用寿命预测模型,对不同配合比活性粉末混凝土使用寿命的分析表明,保护层厚度的增加能显著提高活性粉末混凝土的使用寿命,粉煤灰和矿粉替代硅粉也可提高使用寿命,粉煤灰存在最佳替代率,而矿粉替代率越高寿命越长。     

玄武岩石粉用于混凝土掺和料的试验研究

针对西藏地区矿物掺和料紧缺的问题,研究玄武岩石粉细度、掺量对混凝土性能的影响,并采用硅灰复合技术对玄武岩石粉混凝土密实度进行了改性。研究结果表明:比表面积大于600 m^2/kg的玄武岩石粉能改善混凝土的工作性能与力学性能;玄武岩石粉对混凝土后期强度增长效应不及粉煤灰,当玄武岩石粉与粉煤灰复合使用时,粉煤灰掺量不宜小于20%,玄武岩石粉掺量不宜大于10%;采用5%硅灰复合20%玄武岩石粉,可配制出密实度满足要求的混凝土,该方案有利于减少西藏地区混凝土掺和料不足带来的外运需求。     

三掺耐久性混凝土在风蚀地区桥梁中的应用研究

针对强风蚀地区桥梁混凝土易受侵蚀,影响桥梁的整体使用年限问题,对桥梁耐久性混凝土的掺加剂在作用机理方面进行有针对性的研究和分析,确定采用粉煤灰、硅粉和减水剂的"三掺"方法来提高混凝土的耐久性,克服了风蚀地区耐久性混凝土单掺或双掺掺加剂存在的缺陷,同时对施工质量控制的关键点进行介绍。     

复合改性石粉对混凝土力学及抗渗性能影响试验研究

将废弃石粉作为掺合料制备混凝土应用于基础建设，不仅有望改善混凝土力学及耐久性能，也可解决废弃石粉资源利用、环境污染等问题。针对目前玄武岩石粉活性及利用率低的问题，采用机械与酸激发复合改性方式，通过室内试验研究机械球磨和酸浸泡复合改性玄武岩石粉对水泥浆体水化热、流动度及活性指数等性能的影响，探讨复合改性石粉掺量对混凝土力学性能及抗渗性影响规律。结果表明，在机械球磨70 min、酸浸泡(HCL浓度6%)复合激发条件下，改性玄武岩石粉活性最高，其28 d活性指数达90.7%。水泥替代量不超过15%,可大幅改善混凝土力学及抗渗性能。改性石粉最佳掺量为15%,其28 d抗压强度较对照组提高21.6%;电通量为675 C,远低于对照组1 240 C。该复合激发方式使玄武岩石粉活性大幅改善，可为玄武岩石粉资源化利用、绿色混凝土技术发展提供科学依据。     

水胶比对混凝土抗硫酸盐腐蚀性能的影响

为探究不同水胶比的混凝土在硫酸盐溶液中的腐蚀寿命,从相对抗压强度和相对动弹性模量的角度出发,采用对比试验的方法对W/B=0.26,0.32和0.38的3种混凝土试块进行硫酸盐腐蚀干湿循环实验,同时对所得数据利用最小二乘法进行拟合和分析.研究结果表明:混凝土抗腐蚀能力与水胶比呈反比,水胶比越大,混凝土的抗腐蚀能力越差;混...