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预吸水轻骨料对高强混凝土早期收缩的影响
韩宇栋;张君;王振波;基于等强度原则,设计了内养护水灰比分别为0、0.04、0.08和0.12的4组高强混凝土,研究了密封和干燥两种养护条件下,预吸水轻骨料的体积掺量对混凝土早龄期自由收缩、内部湿度及弹性模量的影响。结果表明:随着内养护水引入量的增大,28d龄期内高强混凝土内部湿度下降和早期总收缩变形均得到明显缓解,且对密封养护混凝土的影响更明显;但混凝土的弹性模量随轻骨料掺量增大而下降,应用中应优化选择预吸水轻骨料的掺量。在干燥环境条件下,轻骨料预吸水内养护法并不能根除干燥收缩,内养护高强混凝土中可能存在较大的内部湿度梯度及近表面干燥现象。
硫酸盐侵蚀水泥砂浆动弹性模量的超声检测
蒋敏强,陈建康,杨鼎宜用普通硅酸盐水泥,分别配制了水灰比在0.4～0.8范围内的水泥砂浆试件进行硫酸盐加速侵蚀实验。运用超声波技术测定了不同浓度硫酸盐侵蚀下不同水灰比水泥砂浆试件的动弹性模量值,分析了此实验条件下试件动弹性模量随侵蚀时间变化的规律,并对实验结果作了简要的机理分析。结果表明:在硫酸盐侵蚀条件下,水泥砂浆试件的动弹性模量随侵蚀时间首先增大至某一峰值,随后迅速降低或者逐渐缓慢降低。水灰比和硫酸根浓度对动弹性模量的影响只是反映在数值上;硫酸盐对水泥砂浆材料的侵蚀是由表及里的,动弹性模量的演化可以来反映试件整体平均强度的变化,而回弹法测定的抗压强度反映的是试件表面强度的变化。比较而言,动弹性模量的演化在时间上存在着滞后性。试件微观分析及宏观形貌表明:硫酸盐侵蚀条件下,砂浆试件动弹性模量的演化主要是膨胀产物钙矾石等的形成引起砂浆内部微观结构变化的缘故。
加速碳化对水化硅酸钙显微结构的影响
常钧;房延凤;尚小朋;王静茹;废弃水泥石等固体废弃物碳酸化不仅能够永久固碳,还可实现固体废弃物的再利用,减少对环境的污染。水化硅酸钙(C-S-H)是最主要的可碳化成分之一。合成了钙硅(C/S)比为1.50的C-S-H,研究了加速碳化对其显微结构的影响。用Rietveld全谱拟合的方法和热重-质谱联用的方法对碳化产物进行定量分析,用扫描电镜、N2吸附和29Si固体核磁共振对碳化前后的显微结构进行表征。结果表明:在99.9%CO2,0.2 MPa压力下加速碳化2 h之后,生成了3种不同晶型的碳酸钙和硅胶,碳酸钙从300℃开始分解,文石和球霰石具有较低的分解温度,结晶良好的方解石分解温度较高;多孔结构硅胶具有更高的吸附能力,但C-S-H碳化后的平均孔径从10.33 nm减小到6.69 nm,比表面积由85.6 m2/g减小到67.7 m2/g,这是由于大量的结构致密的碳酸钙晶体堆积造成的;C-S-H双层硅氧链之间的Ca–O层逐渐脱去与CO2反应,硅氧四面体被质子化或与邻近的硅氧四面体链接,形成了聚合度更高的Q3和Q4结构。
生石灰对半水磷石膏充填胶凝材料性能影响
姜关照;吴爱祥;王贻明;李剑秋;由于可溶性P_2O5、F~–等杂质的影响,半水磷石膏(HPG)胶凝活性较差,凝结速率慢。与水泥熟料相比,生石灰改性后的HPG强度性能显著提高,可以作为半水磷石膏充填胶凝材料(HCM)应用于采空区充填。室内试验表明,随着生石灰添加量的增加,HCM凝结时间和泌水率呈先快速下降后缓慢上升规律,抗压强度变化则相反,同时浸出液中总磷和氟化物浓度逐渐降至Ⅰ类固体废弃物标准允许值以下。综合考虑充填性能和环保性,HCM最佳生石灰添加量为2.0%(质量分数)。生石灰使可溶性P_2O5、F~–转化为Ca3(PO4)2和Ca F2等难溶性沉淀,加速HPG水化,增加二水石膏晶体接触点数目,提高HCM充填性能。HCM浸出液p H实验值均低于理论值,说明HPG水化过程中共晶P_2O5会溶为可溶性P_2O5,降低充填体碱度。
高掺量粉煤灰高延性水泥基复合材料的制备和性能
庞超明;LEUNG C K Y;孙伟;高延性水泥基复合材料(high ductility cementitious composites,HDCC)是一种具有应变硬化、多缝开裂和高延性等特性的新型纤维增强水泥基复合材料,其材料设计必须取得基体韧度、界面黏结和纤维特性三者的最优组合,因此,HDCC的制备必须优选原材料和优化配合比,以取得最优的材料制备技术。从配合比设计入手,研究了粉煤灰含量、胶砂比等对HDCC力学性能的影响,优化了特定材料下的材料制备技术。结果表明:粉煤灰含量、胶砂比和养护条件对HDCC的拉伸性能均具有较大的影响。随着粉煤灰掺量的增大,砂含量的降低,拉伸应变增大。当砂含量较高时,基体开裂韧度较高,基体的极限拉伸应力下对应的极限拉伸应变较小,然而随着应力的下降,复合材料仍然能维持相当大的应变。
粉煤灰陶粒混凝土三轴受压破坏机制及强度准则
陈宇良;朱玲;张绍松;叶培欢;吴辉琴;为研究粉煤灰陶粒轻骨料混凝土的三轴受压破坏机理，以强度等级、侧向围压为变化参数，共设计78个试件进行常规三轴试验。观察分析了三轴受压下粉煤灰陶粒混凝土试件的破坏形态和应力–应变全曲线，揭示了其破坏机理。结果表明：三轴受压下，粉煤灰陶粒混凝土随围压的增大出现竖向劈裂破坏、斜向剪切破坏、无明显裂缝3种破坏现象，并呈现良好的延性性能；应力–应变全曲线随围压的增大存在明显平台流塑现象，围压σw大于12 MPa以后，曲线基本不出现下降段；建立的莫尔–库伦、八面体剪应力破坏准则及Rendulic平面破坏准则通用式，均能较好反映粉煤灰陶粒混凝土的三轴受压状态。
高吸水性树脂对水泥砂浆体积收缩及力学性能的影响
孔祥明;李启宏;将自行研制的高吸水性树脂加入砂浆配方,研究了高吸水树脂对不同水灰比下新拌砂浆的流动度、砂浆在干燥养护过程中的体积收缩以及力学性能的影响。研究发现:高吸水性树脂的加入一定程度上降低了砂浆的流动度;砂浆在干燥养护时,在水灰比(质量比)为0.5～0.7范围内,砂浆的总体积收缩与水灰比关系不大,高效减水剂多聚羧酸酯的加入能增大砂浆的体积收缩;在水灰比为0.5～0.6的砂浆干燥养护时,将高吸水性树脂加入到砂浆中可以明显减小其体积收缩;而对水灰比为0.7的高水灰比砂浆的体积收缩改善作用不明显;对于水灰比为0.7的高水灰比砂浆,高吸水性树脂的加入导致其二次浸水时的吸水率增大。此外高吸水性树脂的加入能提高干燥情况下养护后砂浆的力学性能,尤其在较低水灰比的砂浆中作用更为明显。
电阻率法研究水泥早期行为
隋同波;曾晓辉;谢友均;李宗津;魏小胜;范磊;文寨军;测定了水泥水化电阻率变化,根据浆体电阻率和Ca(OH)2含量的变化规律可将水泥水化分为初始期、诱导期、加速期、减速期4个阶段。诱导期开始时,浆体电阻率突然增大,热重/差示扫描量热综合分析表明此时可能生成了中间反应物水化铝酸钙。水化物包裹在水泥颗粒表面,形成保护层,阻止水泥进一步水化,水化进入诱导期,这与诱导期的"保护层理论"相符。电阻率微分曲线在加速中期有极大值,X射线衍射分析表明该极大值的出现与钙矾石(AFt)转化为单硫型铝酸钙水化物(AFm)有关。研究发现电阻率微分曲线与放热速率曲线的对应性较好,诱导期结束后浆体电阻率与其Ca(OH)2质量分数成线性关系,电阻率变化可反映水化程度变化。
弯曲荷载、化学腐蚀和碳化作用及其复合对混凝土抗冻性的影响
余红发,慕儒,孙伟,缪昌文用快冻法研究了混凝土在单一破坏因素(single damage factor, SDF)、双重破坏因素(double damage factors, DDF)和多重破坏因素(multiple damage factors,MDF)作用下的冻融寿命。探讨了混凝土在冻融条件下的双因素寿命(double factor service life,DFSL),多因素寿命(multiple factor service life,MFSL)与单因素寿命(single factor service life,SFSL)之间的关系。结果表明:混凝土在(冻融+除冰盐腐蚀)DDF作用下的冻融DFSL与冻融SFSL之间呈线性关系;在(冻融+硫酸盐腐蚀)DDF和(冻融+盐湖卤水腐蚀)DDF作用下的冻融DFSL,以及在(碳化+冻融+盐湖卤水腐蚀)MDF作用下的冻融MFSL均与冻融SFSL之间呈幂函数关系。混凝土在(弯曲荷载+冻融)DDF或(弯曲荷载+冻融+除冰盐腐蚀)MDF作用下的冻融DFSL和MFSL随着弯曲荷载比的增加而呈现指数下降的规律。
基于温度–应力试验的混凝土抗裂性研究进展
陈波;孙伟;丁建彤;阐述了开裂试验架和温度–应力试验机的工作原理、仪器设备发展和完善的过程。介绍了过去40年里基于温度–应力试验的早龄期混凝土抗裂性研究的进展情况。给出了采用温度–应力试验机考察骨料品种和温度历程对早龄期混凝土抗裂性影响的两个研究案例。对温度–应力试验需要进一步深入研究的几个问题进行了探讨,如:试验设备和试验方法的标准化、约束度控制、弹性模量测试精度、试件的损伤累积及早龄期徐变计算方法等。