高性能混凝土的外加剂优化研究(英文)

运用不同减水剂和早强剂配制高性能混凝土(High performance concrete,HPC),测定其工作性、标准养护强度和蒸汽养护强度,研究了HPC的外加剂选用原则。结果表明,掺加聚缩酸系高效减水剂有利于HPC获得高工作性和高强度。硫酸钠早强剂将导致工作性不好,强度降低。对于蒸汽养护的HPC制品,应该优先采用硫酸钠含量低的萘系高效减水剂。因此,HPC外加剂的选择应该考虑养护条件的差异。     

飞机除冰液对高性能混凝土抗冻性的影响

采用快冻法测定了高性能混凝土(HPC)在水、浓度为3.5%的NaCl除冰盐和3.5%-25%的乙二醇和商品飞机除冰液中的抗冻性.结果表明,乙二醇对HPC的冻融破坏与飞机除冰液的浓度有非常密切的关系,3.5%乙二醇溶液和3.5%NaCl溶液均对HPC表现出较严重的表面剥蚀,而12.5%-25%乙二醇溶液则能够延缓HPC的冻融破坏.与乙二醇化学试剂相比,浓度为25%的以丙二醇为主要成分的商品飞机除冰液对HPC相对动弹性模量的劣化程度甚至超过3.5%NaCl除冰盐.在冻融条件下,飞机除冰液主要导致HPC的表面剥蚀破坏.     

大掺量矿物掺合料混凝土在氯盐、硫酸盐及其复合溶液中的抗冻性

采用快冻法研究了大掺量矿物掺合料混凝土(High-volume mineral admixture concrete,HVMAC)在水,10%NaCl和5%MgSO4溶液以及5%MgCl2+5%Na2SO4复合溶液中的抗冻性.结果表明:混凝土的冻融微裂纹与NaCl溶液的冰晶压力、MgSO4对混凝土的化学腐蚀反应相互促进,推动了混凝土冻融微裂纹扩展,加速了HVMAC的冻融破坏作用,在10%NaCl和5%MgSO4溶液中的抗冻性分别比水中降低了56%和33%.复合溶液的冰点降低效应以及氯盐对混凝土硫酸盐腐蚀的缓解作用,促进了HVMAC抗冻性的成倍提高.因此,大量掺加矿物掺合料的高性能混凝土(High performance concrete,HPC),在实际复杂的盐渍土环境中具有明显的技术特点和性能优势.     

混凝土氯离子扩散理论模型的研究I—基于无限大体的非稳态齐次与非齐次扩散问题

针对无限大的扩散介质,以综合考虑氯离子结合能力、氯离子扩散系数的时间依赖性和结构微缺陷影响的实际混凝土氯离子扩散新方程为基础,在常数边界条件下,推导出一维、二维和三维氯离子扩散理论的齐次模型.同时,根据指数函数的边界条件,在理论上导出了一维氯离子扩散理论的非齐次模型,能满足混凝土结构工程的实际边界条件.最后论证了引进氯离子结合能力、氯离子扩散系数的时间依赖性和劣化效应系数等参数对于描述混凝土氯离子扩散行为的必要性,探讨了采用多雏扩散理论模型的意义,并通过实验确定了混凝土的指数边界条件函数.结果表明,采用氯离子扩散理论非齐次模型有利于提高混凝土结构耐久性设计的安全性.     

MgCl2，Na2SO4复合腐蚀与弯曲荷载作用对碳化混凝土的抗冻性的影响

在未加载与加载条件下,采用快冻法研究了快速碳化28 d后的粉煤灰混凝土(FAC)、大掺量矿物掺合料混凝土(HCMC)和绿色高耐久性混凝土(GHDC)在水和5%MgCl2 5%Na2SO4复合溶液中的抗冻性.结果表明,碳化FAC和碳化HCMC的抗冻性与冻融介质的化学成分存在密切的关系,氯盐、镁盐和硫酸盐腐蚀对碳化FAC的冻融破坏存在叠加效应;镁盐和硫酸盐腐蚀能够缓解NaCl对碳化HCMC的冻融破坏,而NaCl腐蚀则能加速镁盐和硫酸盐对碳化HCMC的冻融破坏作用;NaCl的冰点降低作用能大大缓解碳化GHDC在腐蚀溶液中的冻融破坏,即使在镁盐和硫酸盐溶液中混有NaCl成分,也能够明显地提高碳化GHDC的抗冻性.进一步研究还表明,在(MgCl2 Na2SO4)复合溶液的冻融条件下,碳化显著降低了FAC和HCMC的耐久性,施加弯曲荷载使其耐久性进一步劣化,但GHDC的耐久性则不受碳化作用和外部弯曲荷载的影响.因此,GHDC即使发生了严重的碳化,在(MgCl2 Na2SO4)复合溶液、弯曲荷载和冻融循环及其多因素耦合作用下仍然具有非常高的耐久性.     

三维编织钢纤维增强渍浆混凝土的受压力学性能

三维编织钢纤维增强渍蒙混凝土(3-D braided steel fiber reinforced concrete,3-D-BSFC)是用新工艺研制出的一种纤维三维定向增强混凝土.本文设计优选了3-D-BSFC材料的原材料与配合比,成功制备出不同纤维不同体积含量的3-D-BSFC试件,研究了其受压力学特性及钢纤雏体积率和纤维类型的影响规律.结果表明,三维编织钢纤维能显著提高基体混凝土的强度及韧性,分别提高3倍和2倍以上,同时改善了其变形能力;BSFC的破坏表现出明显的延性破坏特征,最大纵向压缩量可达20%左右.     

混凝土氯离子扩散理论模型的研究Ⅱ——基于有限大体的非稳态齐次与非齐次扩散问题

针对Ⅰ维大平板、Ⅱ维长方柱体和Ⅲ维长方体等有限大扩散介质，以综合考虑氟离子结合能力、氯离子扩散系数的时间依赖性和结构微缺陷影响的实际混凝土氟离子扩散新方程为基础，在常数边界条件下推导出混凝土构件的氯离子扩散理论齐次模型，可以作为自然扩散法的计算模型使用。同时，在指数函数的边界条件下获得了Ⅰ维大平板、Ⅱ维长方柱体、Ⅲ维长方体和正交各向异性Ⅲ维长方体等混凝土构件的氯离子扩散理论非齐次模型，满足实际混凝土结构的多种体形和复杂边界条件。并用大量的实测数据验证了有限大体的Ⅱ维和Ⅲ维氯离子扩散理论齐次模型，探讨了有限大扩散和无限大扩散对混凝土结构寿命的影响。     

矿物掺合料对混凝土氯离子扩散行为的时间依赖性的影响

通过自然扩散法,研究了掺加矿物掺合料的混凝土在高浓度环境溶液中的氯离子扩散行为,探讨了暴露时间对混凝土表观氯离子扩散系数的影响.结果表明,混凝土的表观氯离子扩散系数均随着暴露时间的延长而降低,其时间依赖性与矿物掺合料掺量有关.当粉煤灰掺量和硅灰掺量分别达到30％和15％时,粉煤灰混凝土和硅灰混凝土的表现氯扩散系数随时间的降低速度最快.因此,粉煤灰混凝土和硅灰混凝土具有比普通混凝土更好的长期抵抗氯侵蚀能力.     

混凝土氯离子扩散理论模型的研究II——基于有限大体的非稳态齐次与非齐次扩散问题

针对I维大平板、Ⅱ雏长方柱体和Ⅲ维长方体等有限大扩散介质,以综合考虑氯离子结合能力、氯离子扩散系数的时间依赖性和结构微缺陷影响的实际混凝土氯离子扩散新方程为基础,在常数边界条件下推导出混凝土构件的氯离子扩散理论齐次模型,可以作为自然扩散法的计算模型使用.同时,在指数函数的边界条件下获得了I维大平板、Ⅱ维长方柱体、Ⅲ维长方体和正交各向异性Ⅲ维长方体等混凝土构件的氯离子扩散理论非齐次模型,满足实际混凝土结构的多种体形和复杂边界条件.并用大量的实测数据验证了有限大体的Ⅱ维和Ⅲ维氯离子扩散理论齐次模型,探讨了有限大扩散和无限大扩散对混凝土结构寿命的影响.