原材料微观检测技术在跨海大桥混凝土质量控制中的应用

目前，跨海大桥混凝土原材料的检测仍停留在强度、活性指数、减水率等宏观性能指标上，尚无专门的技术标准来规范原材料的物相组成、颗粒形貌、有效含量、分子结构等微观原始特征方面的要求，从而无法做到从源头去控制原材料的质量与性能。现采用X射线衍射分析、扫描电镜分析、凝胶色谱分析等微观测试手段，建立了混凝土原材料成套检测方法，并应用此方法对某跨海大桥所使用的水泥、粉煤灰、磨细矿粉、外加剂等材料进行全程监控。通过对比不同批次原材料的微观特征参数，并结合现场混凝土强度的测试结果，最终实现原材料质量的可溯。研究结果表明，微观检测方法的引入有效地提升了跨海大桥混凝土原材料的管控水平，保证了混凝土强度等关键指标的均匀性。     

不同干湿循环路径下Q2原状黄土强度与微观结构演化试验

为探明不同干湿循环路径对Q₂原状黄土宏观强度和微观结构的影响,考虑地下黄土赋存环境,开展了3种干湿循环路径下的三轴剪切试验、核磁共振测试和扫描电镜试验,分析了Q₂原状黄土强度、微观孔隙分布和土颗粒结构的演化规律与特征,并结合矿物成分变化探讨了相互之间的影响关系。研究结果表明：不同干湿循环路径下,宏观参数-黏聚力与微观参数-孔隙分布、孔隙和土颗粒平均直径均表现出不同程度的劣化效应,参数衰减趋势完全一致,即干湿循环幅度越大,上限含水率越高,衰减越严重,劣化效应越明显。宏观参数-内摩擦角与微观参数-孔隙和土颗粒结构演化特征相似,即内摩擦角小幅波动,孔隙与土颗粒的形态、结构复杂度和排列有序性基本稳定。考虑干湿循环幅度、上限含水率和循环次数3种参数,构建了微观孔隙劣化特征函数,解释了不同干湿循环路径下的孔隙劣化特征,揭示了Q₂原状黄土微观孔隙损伤劣化两阶段发展规律,即波动式损伤积累上升阶段和损伤劣化稳定阶段。相关研究成果可为不同循环路径下的原状黄土宏微观劣化认知提供有益参考。     

弯曲荷载作用下钢纤维聚合物混凝土疲劳寿命

通过三点弯曲疲劳试验测试得到了应力水平为0.4,0.5,0.6时90 d龄期普通混凝土和钢纤维聚合物混凝土弯曲疲劳寿命,通过压汞试验试得到了同龄期混凝土的微观孔结构特征参数及孔径分布,分析了钢纤维和聚合物乳液对混凝土疲劳性能的影响规律及作用机理。分析结果表明,循环荷载作用下普通混凝土和钢纤维聚合物混凝土的疲劳寿命符合两参数威布尔分布,相同应力水平下钢纤维聚合物混凝土的疲劳寿命远高于普通混凝土,并建立了失效概率为0.5时混凝土的双对数疲劳方程。弯曲疲劳荷载作用下钢纤维对混凝土疲劳性能改善的机理在于纤维拔出过程中能量耗散,纤维细化了混凝土特征孔隙尺寸,使有害孔隙减少、无害孔隙增加;聚合物乳液对混凝土疲劳性能改善的机理在于增强了钢纤维-水泥石界面黏结性能。     

路用泡沫混凝土微观孔隙结构特性影响研究

泡沫混凝土的物理特性受其微观孔隙结构的影响.该文利用扫描电镜和Image软件对4组冻融循环下泡沫微观孔隙结构进行分析,并使用丢球算法对不同空隙率和孔径泡沫混凝土的微观孔隙进行模拟,研究微观孔隙结构对弹性模量的影响规律.得出以下结论:泡沫混凝土内部微观孔隙结构及内部的连接破坏程度随着冻融温度和循环次数的增加而加剧;慢速冻融时,其内部破坏多为孔壁破坏,循环冻融时,在破坏力积累作用下使其内部连接发生破坏,并形成贯通裂缝;泡沫混凝土中气泡占比约为60％,多为依附于骨架的细小气泡,既能减轻泡沫混凝土的重度,又能保证其强度;泡沫混凝土的弹性模量会伴随空隙率和孔隙直径的增大而减小.     

基于加速加载试验不同级配的路面抗滑性能研究

沥青路面抗滑性能主要由宏观构造和微观构造提供,其中级配决定了道路的宏观构造。为了研究不同种类级配对路面抗滑性能的影响,选取目前常用的3种类型级配进行室内加速加载试验研究,并对试验结果进行了分析。     

煤矸石掺合料基本性能的实验研究

为了研究煤矸石掺合料的基本性能,本文对煤矸石掺合料基本性能和砂浆微观构造特征进行了试验分析,并对煤矸石掺合料砂浆力学性能进行初步测试。研究表明,煤矸石掺合料中的水泥孰料成分较少,水硬性较差;相对于普通水泥,煤矸石掺合料在水化过程中形成比较疏松的孔结构形态,并且煤矸石掺合料砂浆的宏观力学性能有所降低。     

高抗折强度路面混凝土疲劳性能研究

通过室内试验研究了不同种类高抗折强度路面混凝土的疲劳性能,并在相同应力水平以及相同荷载作用下与不同类型混凝土的疲劳性能进行了对比分析。结果表明：高抗折强度路面混凝土疲劳性能明显优于普通路面混凝土和高性能路面混凝土：加入掺合料后进一步改善了高抗折强度路面混凝土的疲劳性能.延长了使用寿命。     

混凝土真空脱水密实机理及其在混凝土路面施工中的应用效果

本文首先从混凝土真空脱水密实机理的分析入手,论述了真空脱水的三大密实作用力在混凝土真空脱水的各个阶段所起的作用,及其对混凝土中不同深度层次上的作用大小,从微观结构上解释了真空混凝土产生塑性结构强度及早强高、强度发展快的原因。并在此基础上分析、解释了混凝土真空脱水技术给水泥混凝土路面施工带来的几点益处。然后,根据微观试验及宏观试验结果,分析了真空混凝土路面的结构特征,着重论述真空混凝土的表面层结构,特别是真空混凝土能产生一个特别致密表面层的原因。最后,以真空混凝土的结构特征为理论基础,结合实测数据,论述了真空混凝土的耐磨性、抗渗性、抗冻性等耐久性能,指出混凝土真空脱水技术特别适合在有耐磨、抗渗、抗冻、抗裂等要求的混凝土工程中推广应用。     

矿物活性超细粉对透水混凝土的界面效应

骨料与胶凝材料间的结合区域是透水混凝土最薄弱部位,也是影响透水混凝土路用性能的关键区域。从宏观和微观角度系统研究了矿物活性超细粉对透水混凝土的界面效应,结果发现超细粉煤灰和硅灰颗粒可以分散到界面过渡区的粗糙孔隙结构区域,提高界面过渡层的致密程度,加之超细粉的复合水化作用,使界面的结合状态增强。同时透水混凝土界面过渡区的微观形貌表明矿物活性超细粉的掺入显著改善界面区的粘结程度,解决了透水混凝土高强和高透水性的矛盾。     

不同配比和养护条件对超高性能混凝土微观结构的影响

为了优化超高性能混凝土（Ultra High Performance Concrete,UHPC）制备方法,采用宏观力学试验与微观电镜技术相结合的方法,探讨不同配合比和养护条件对UHPC内部微观结构的影响。基于硅砂骨料的致密堆积级配,设计21个变量组,共制作了63个立方体试件,开展UHPC流动度试验、轴压试验和扫描电镜试验,分析水胶比、砂胶率、钢纤维掺量、消泡剂掺量、养护方法、龄期等因素对UHPC工作性能、抗压性能及其微观结构的影响规律以揭示UHPC的增强机制。研究结果表明：凝胶与骨料界面过渡区（ITZ）是UHPC内部的薄弱环节,提高ITZ的密实度和强度是增强UHPC的关键;UHPC的流动度随着水胶比的提高显著增大,但其抗压强度随着水胶比的提高先增大后降低;过高的砂胶率不利于UHPC工作性能,同时会造成其抗压强度下降;掺入消泡剂可以有效提高UHPC的表观质量,但可能会降低UHPC的工作性能和抗压强度;掺入2.5%的钢纤维能大幅提高UHPC的抗压强度,并明显改善其脆性特征,但会降低工作性能;高温养护能显著激发微硅粉和矿渣的火山灰效应,使UHPC的4 d抗压强度比常温养护提高约50%,有明显的早强优势,但存在后期强度下降的可能。     

光线强弱对数字图像计算构造深度的影响研究

选取普通水泥混凝土路面、普通拉毛水泥混凝土路面、大孔隙改性水泥混凝土路面三种路面结构类型,分别在晴天和阴天两种光线条件下拍摄数字图像照片,运用MATLAB数字图像技术将路面表面图像像素值量化,通过最小二乘法原理和Tablecurve 3D软件建立曲面拟合模型,提出基于数字图像处理技术的路面表面构造深度计算方法,并分析光线强弱对数字图像构造深度的影响。结果表明:路面表面数字图像构造深度计算方法具有便捷、快速、客观等优点;光线强弱对运用数字图像技术分析路面表面构造深度的影响可以忽略;三种路面结构类型相比,大孔隙改性水泥混凝土路面数字图像表面构造深度最大,具有良好的抗滑性能和排水功能。     

磨细矿渣改性超细水泥修补微裂缝的性能

针对目前存在的水泥混凝土路面裂缝无机修补材料的界面粘结强度低,且水泥路面早期裂缝一般为细小的微裂缝的问题,采用颗粒较小的超细水泥、磨细矿渣(GGBFS)及其他外加剂制备了水泥混凝土路面裂缝灌浆材料,对该类材料的力学性能和界面粘结性能进行研究,并通过微观试验分析揭示了材料宏观性能的改性机理。研究表明:磨细矿渣能通过微粒填充作用使超细水泥浆体的微观结构变得更密实,提高材料稳定期的力学强度;适量的磨细矿渣能改善灌浆材料的粘结界面微观结构,增加界面粘结强度。     

高吸水性树脂对水泥基复合材料力学性能及体积变形的影响

为探究高吸水性树脂(SAP)对水泥基复合材料力学性能及体积变形的影响,在优选原材料和基准配合比的基础上,设置4种掺量、2种掺入工艺,结合流动度、抗压强度、抗折强度、动弹性模量和干缩率等宏观测试方法进行了详细地研究,并从微观角度探讨了高吸水性树脂的影响机理。研究结果表明:在合理的掺量和掺入工艺下,SAP可以有效改善水泥基复合材料的综合性能。采用干掺工艺且掺量为0.2%时,28d抗压强度和抗折强度分别较基准组提高7.5%和9.4%,工作性能良好;干缩率也随着SAP掺量的增大而减小。微观测试表明,SAP释水可以提高内部湿度,促进水泥水化,其释水形成的孔隙有益于钙矾石的堆积生成,且释水越多堆积现象越显著,说明SAP可以起到很好的内养护的效果,有效提高水泥基复合材料的力学性能和体积稳定性。     

高掺量粉煤灰混凝土路用性能的探讨

通过试验,对高掺量粉煤灰混凝土(HFCC)路用性能进行了研究.测试、分析了不同龄期、不同粉煤灰掺量混凝土的强度与粉煤灰含量的关系,并与普通水泥混凝土进行对比,提出了路用HFCC中粉煤灰的合理比例.     

露石水泥混凝土路面性能研究

介绍了露石水泥混凝土路面的基本原理,分析了其有别于普通水泥混凝土的特殊施工工艺.通过室内试验,研究了露石水泥混凝土路表的抗滑性、降噪性、反光性、排水性等工程特性.研究发现,露石水泥混凝土路面的抗滑值与路表露石度、构造深度具有明显的相关性,当租集料最大粒径为16 mm时,有最佳露石度和最佳构造深度存在,此时路面抗滑值处于最大值;与普通水泥混凝土路面相比较,露石水泥混凝土路面的降噪效果好,且随着车速的增加降噪效果愈明显;露石水泥混凝土路面丰富的微观和宏观构造能对强光产生漫反射,且容水能力大,其防眩性和排水性好.研究结果表明,露石水泥混凝土具有优良的路面特性,是一种很有发展前途的新型路面.     

高性能自密实混凝土的力学及变形性能试验研究

为了研究自密实混凝土的力学性能和变形性能,该文通过试验研究的方法,取得了大量的自密实混凝土抗压强度、劈裂强度以及抗折强度等的试验结果,测试了自密实混凝土的轴压应力应变全曲线,并在此基础上,对比了自密实混凝土与相应振捣混凝土的抗压强度和劈裂强度,讨论了自密实混凝土的弹性模量和应力-应变关系全曲线的特点。结果表明,经过配合比的优化设计,自密实混凝土能够达到振捣混凝土的抗压强度和劈裂强度,而弹性模量比普通混凝土有所降低,应力-应变全曲线和普通混凝土基本相似,但曲线各个特征点的位置有所变化。     

预制NC板现浇UHPC接缝的抗弯性能有限元分析研究

预制拼装混凝土结构已经成为我国最为广泛使用的一种结构形式,但现有的普通混凝土(NC)湿接缝处发生大量病害。其根本原因在于接缝材料的力学性能较差,加之现浇接缝混凝土与原有混凝土界面粘接强度不高,而超高性能混凝土(UHPC)有优异的力学性能且与原有混凝土的界面粘接强度较高。因此,预制拼装混凝土结构中现浇UHPC接缝已被大量应用。目前不同的UHPC接缝构造型式对预制拼装混凝土结构的抗弯性能具体影响研究很少,设计5组常见接缝构造型式,并使用有限元分析软件Abaqus分析不同接缝型式有限元模型的受力特点,与试验结果比较验证。结果表明:有限元分析较好地符合试验结果;不同接缝构造型式的接缝板抗弯拉性能都优于完整NC板,UHPC接缝并未影响模型的力学性能;凿孔、密配筋接缝型式能较大地提高接缝板抗弯拉性能,楔形接缝型式与菱形接缝型式次之,矩形接缝型式效果最差。     

高掺量粉煤灰混凝土路用性能的探讨

通过试验，对高掺量粉煤灰混凝土（HFCC）路用性能进行了研究。测试，分析了不同龄期、不同粉煤灰掺量混凝土的强度与粉煤含量的关系。并与普通水泥混凝土进行了对比，提出了路用HFCC中粉煤灰的合理比例。     

初始各向异性对软土力学特性影响研究

开展固结排水剪切试验和场发射扫描电子显微镜试验研究不同沉积角度软土的宏观微观特性，并基于图像处理技术和分维理论研究初始各向异性对软土的力学特性影响的微观机理。结果表明：与不同沉积角度试样的峰值强度及初始切线模量为各向异性的，其中与沉积呈0°方向的强度和模量最高，颗粒及孔隙的形状分维数最大。形状分维数随着角度的升高而降低，复杂度随之减小，黏附力降低，以致土的强度也随之降低。孔隙定向角分布具有各向异性，初始各向异性会影响剪切作用下颗粒的重定向分布。     

混凝土结构冻融破坏影响因素分析

冻融破坏是混凝土建筑物损坏的主要形式之一,为全面分析了解混凝土在冻融循环作用下的破坏原因,对过大的水灰比使混凝土结构生成不同的孔隙体系,及不同体系对抗冻的影响程度进行分析,找到了结构体系中孔隙比率与水灰比因果关系;研究分析了集料的孔隙率、强度、粒径等对抗冻性能的影响;根据引气剂的作用原理,确定了利用引气剂改善混凝土抗冻性能的途径;从水泥品种、施工环境、施工工艺等方面分析了影响混凝土抗冻性能的各种因素,为消除各因素对抗冻性能的影响提供了依据。