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超高性能混凝土力学性能及抗硫酸盐侵蚀性能试验研究

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超高性能混凝土力学性能及抗硫酸盐侵蚀性能试验研究

作者：沈向宇重庆交通大学

学位级别：硕士

超高性能混凝土（Ultra High Performance Concrete,UHPC）是一种新型混凝土材料,目前被广泛应用于水上与临海各类构造物中。在这类环境中,混凝土极易遭到硫酸盐的侵蚀破坏而逐渐产生劣化、衰变,从而影响混凝土的服役状态与使用寿命。因... 详细信息

超高性能混凝土（Ultra High Performance Concrete,UHPC）是一种新型混凝土材料,目前被广泛应用于水上与临海各类构造物中。在这类环境中,混凝土极易遭到硫酸盐的侵蚀破坏而逐渐产生劣化、衰变,从而影响混凝土的服役状态与使用寿命。因此,研究超高性能混凝土的力学性能与抗硫酸盐侵蚀性能具有一定的理论意义及应用价值。科学的配合比设计是混凝土研究的前提。本研究由最紧密堆积理论的MAA模型入手,首先确定了各固相原材料的质量分数取值范围,随后针对MAA模型未考虑液相组分的缺点,采用二次饱和D-最优设计理论对于配合比进行求解,并选择湿堆积密实度作为评价指标。最终,确定最优配合比为水泥716kg/m3,硅灰187 kg/m3,石英粉416kg/m3,石英砂743kg/m3,减水剂13kg/m3,水264kg/m3。使用该配合比成型水泥胶砂试件,进行力学性能与工作性能的测试,结果表明该配合比配制的UHPC具有优良的工作性能与力学性能。随后,按既定配合比成型UHPC,在对UHPC基体进行力学性能测试的同时,探究钢纤维掺量对于UHPC力学性能与工作性能的影响,同时设置扩展度、扩展时间、抗压强度、抗弯强度、轴心抗压强度与静力受压弹性模量作为性能评价指标。试验证明UHPC具有优异的工作性能与力学性能,而随着钢纤维掺量的增加,UHPC的工作性能呈现单调递减的趋势。此外,在钢纤维掺量为0～2%的范围内,UHPC力学性能随钢纤维掺量的增加而增加,2%钢纤维UHPC的抗压强度为136.3MPa,抗折强度为13.5MPa,轴心抗压强度为116.3MPa,静力受压弹性模量则可以达到40.45GPa,力学性能较为优良。在纤维掺量达到2.5%时,UHPC力学性能则会由于钢纤维的团聚效应而下降。综合试验结果,本试验配合比中钢纤维最佳体积掺量应为2%。在力学性能试验的基础上,对于UHPC进行抗硫酸盐侵蚀性能测试。试验以表观形貌、质量损失率、相对动弹性模量与抗压强度耐蚀系数作为评价指标,分别探究硫酸盐浓度、钢纤维掺量、干湿循环的环境对于UHPC抗硫酸盐侵蚀性能的影响。试验结果表明,硫酸盐浓度越高,UHPC受硫酸盐侵蚀破坏越为严重。UHPC在清水中浸泡360d后出现质量的增加与动弹性模量、抗压强度的增长,但在10%Na2SO4溶液中浸泡360d后UHPC动弹性模量与抗压强度不足初始值的90%。此外,钢纤维能够抑制硫酸盐对于基体的侵蚀作用,加入2%钢纤维的UHPC在侵蚀360d时的动弹性模量损失仅为4.67%。干湿循环的环境则会加速硫酸盐对于UHPC的侵蚀,360d时干湿循环UHPC相较于长期浸泡UHPC动弹性模量损失率增加近30%。基于上述结论,高浓度硫酸盐与干湿循环的作用是UHPC面临硫酸盐侵蚀时的最不利条件。针对UHPC在高浓度硫酸盐与干湿循环作用下侵蚀破坏严重的现象,设计损伤层厚度作为新的评价目标。研究结果表明,硫酸盐的侵蚀可以加快UHPC损伤层厚度的增加,而钢纤维可以延缓、但不能抵消硫酸盐对于UHPC的侵蚀作用。此外,对于侵蚀后的UHPC试样开展了微观尺度上的研究,并对硫酸盐侵蚀UHPC的机理进行了阐述。

关键词： UHPC 最紧密堆积配比力学性能抗硫酸盐侵蚀性能

废弃玻璃粉透水混凝土力学及抗硫酸盐侵蚀性能研究

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废弃玻璃粉透水混凝土力学及抗硫酸盐侵蚀性能研究

作者：赵志鹏东北电力大学

学位级别：硕士

我国的城镇化建设正日益完善,在带来生活便利的同时也出现许多问题,比如“热岛效应”、“噪音污染”、“城市内涝”等现象。因此,我国于2012年提出“海绵城市”这一概念。透水混凝土是一种多孔轻质混凝土,有着透水储水、吸声减噪的性能... 详细信息

我国的城镇化建设正日益完善,在带来生活便利的同时也出现许多问题,比如“热岛效应”、“噪音污染”、“城市内涝”等现象。因此,我国于2012年提出“海绵城市”这一概念。透水混凝土是一种多孔轻质混凝土,有着透水储水、吸声减噪的性能,是海绵城市路面建设重要的组成部分,但透水混凝土独特的孔隙结构会降低自身力学、耐久性能,使其应用推广受到限制。我国江浙地区常年受到酸雨危害,该地区透水混凝土路面有受到硫酸盐侵蚀的风险,因此提升透水混凝土抗硫酸盐侵蚀能力对其应用发展具有重要意义。目前玻璃制品应用广泛,每年都会产生大量的玻璃废弃物,这会对环境造成严重污染。若能将以废弃玻璃为原材料的废弃玻璃粉应用于透水混凝土中,既为玻璃回收再利用提供新思路,也可提高透水混凝土的力学、耐久性能。本文主要研究内容及结论如下:(1)将粉煤灰与粒径为400目、1000目、2000目的废弃玻璃粉按水泥质量的10%、20%、30%掺入水泥胶砂试件中,进行流动度、力学性能、火山灰活性试验。掺入400目的玻璃粉可以提高流动度,2000目的玻璃粉会降低流动度;2000目玻璃粉对试件抗压、抗折强度提高的效果最好,最大提高了5.8%和9.3%。掺入2000目玻璃粉的试件,火山灰活性指数最高达到106%,优于同掺量粉煤灰,说明其作为辅助胶凝材料性能是良好的。(2)将粒径为400目、1000目、2000目的废弃玻璃粉等体积代替水泥掺入透水混凝土中,掺入比例分别为10%、15%、20%,并进行透水性能、力学性能试验。掺入400目的玻璃粉会降低透水混凝土透水性能,2000目的玻璃粉在15%掺量下对透水性能提升的效果最好;掺入400目和1000目的玻璃粉会降低透水混凝土的抗压强度。2000目玻璃粉对后期抗压强度、抗折强度提高的效果最好,在10%的掺量下,其90d抗压强度最高,达到了26.5MPa,较基准组提高了8.2%。在10%和15%的掺量下,其90d抗折强度最高,均为4.5MPa,较基准组提高了12.5%。(3)将粒径为2000目的废弃玻璃粉掺入透水混凝土,通过干湿循环和全浸泡两种侵蚀方式进行抗硫酸盐侵蚀试验,并辅以微观形貌试验。相比于全浸泡的侵蚀方式,在干湿循环条件下,试件受硫酸盐侵蚀破坏更为严重。在两种侵蚀方式下,透水混凝土的抗压强度耐蚀系数均随着侵蚀周期的增长呈现先增加、后降低的趋势。在干湿循环75次后,试件抗压强度耐蚀系数在玻璃粉掺量为15%时最高,达到了0.94,较基准组提高了4.4%。本文研究了废弃玻璃粉对透水混凝土力学性能和抗硫酸盐侵蚀性能的影响规律,对扩大透水混凝土路面的应用范围,推进“海绵城市”的建设以及废弃玻璃的回收再利用具有重要意义。

关键词：透水混凝土废弃玻璃粉透水性能力学性能抗硫酸盐侵蚀性能

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聚合物改性硫铝酸盐水泥抗硫酸盐侵蚀性能

建筑材料学报 2009年第6期12卷 631-634,655页

作者：芦令超李云超王守德叶正茂程新济南大学材料科学与工程学院山东济南250022

以苯乙烯和丙烯酸丁酯为主要原料,采用预乳化和半连续工艺合成了苯乙烯、丙烯酸丁酯共聚乳液(简称苯丙乳液),并掺入到硫铝酸盐水泥中制备了聚合物硫铝酸盐水泥.采用SEM-EDS,孔结构分析和抗硫酸盐侵蚀性能测试等手段,研究了引发剂用量、... 详细信息

以苯乙烯和丙烯酸丁酯为主要原料,采用预乳化和半连续工艺合成了苯乙烯、丙烯酸丁酯共聚乳液(简称苯丙乳液),并掺入到硫铝酸盐水泥中制备了聚合物硫铝酸盐水泥.采用SEM-EDS,孔结构分析和抗硫酸盐侵蚀性能测试等手段,研究了引发剂用量、聚灰比对聚合物硫铝酸盐水泥耐久性的影响.结果表明:在3%(质量分数,下同)硫酸钠侵蚀溶液和水中,各试样表面都有不同程度的损坏,但在硫酸钠侵蚀溶液中损坏程度较小,且引发剂用量为0.5%时试样的损坏程度要比引发剂用量为0.4%时弱;引发剂用量为0.5%时各聚灰比试样的抗折强度均高于引发剂用量为0.4%时的试样,且在引发剂用量为0.5%,聚灰比为7.5%时,试样的抗折强度最高,即此时水泥硬化浆体的抗硫酸盐侵蚀性能最强;聚灰比为7.5%时试样的总孔隙率最低,聚灰比为5.0%时试样中无害孔所占比例最大.

关键词：苯丙乳液硫铝酸盐水泥抗硫酸盐侵蚀性能孔结构

大掺量矿渣水泥抗硫酸盐侵蚀性能测试方法研究

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建筑材料学报 2009年第4期12卷 466-469页

作者：王复生孙瑞莲朱元娜济南大学材料科学与工程学院山东济南250022

对通过化学激发自制的大掺量矿渣水泥的抗硫酸盐侵蚀性能进行评定:首先采用长期浸泡方法进行测定,评判指标为线膨胀率和抗折强度比,结果表明该矿渣水泥具有优异的抵抗高浓度硫酸盐侵蚀的性能;其次采用GB/T 749—2001规定的快速试验方法... 详细信息

对通过化学激发自制的大掺量矿渣水泥的抗硫酸盐侵蚀性能进行评定:首先采用长期浸泡方法进行测定,评判指标为线膨胀率和抗折强度比,结果表明该矿渣水泥具有优异的抵抗高浓度硫酸盐侵蚀的性能;其次采用GB/T 749—2001规定的快速试验方法进行测定,测定结果与长期浸泡方法有异.采用改进的快速试验方法,并以线膨胀率差(掺石膏粉试体14 d线膨胀率-正常试体14d线膨胀率)来评定矿渣水泥的抗硫酸盐侵蚀性能,可避免矿渣水泥水化过程中微膨胀所带来的附加干扰,从而使其测试结果与长期浸泡方法相同.

关键词：矿渣水泥抗硫酸盐侵蚀性能线膨胀率

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矿渣微粉提升硫铝酸盐水泥抗硫酸盐侵蚀性能

当代化工 2023年第1期52卷 12-17页

作者：杭美艳王杰朝孙梦杰周学斌内蒙古科技大学土木工程学院内蒙古包头014010

利用粒化高炉矿渣微粉、硫铝酸盐水泥和普通河砂配制水泥砂浆,研究不同掺量的矿渣微粉对硫铝酸盐水泥砂浆流动度、抗压强度及抗硫酸盐侵蚀性能的影响,主要包括砂浆在硫酸盐侵蚀溶液中强度变化、质量变化及水泥砂浆断面和表面损伤情况。... 详细信息

利用粒化高炉矿渣微粉、硫铝酸盐水泥和普通河砂配制水泥砂浆,研究不同掺量的矿渣微粉对硫铝酸盐水泥砂浆流动度、抗压强度及抗硫酸盐侵蚀性能的影响,主要包括砂浆在硫酸盐侵蚀溶液中强度变化、质量变化及水泥砂浆断面和表面损伤情况。结果表明:随着水泥砂浆中的矿渣微粉掺量增加,砂浆的流动度、抗压强度有不同程度的降低;干湿循环次数越多时,掺入一定量的矿渣微粉可提高水泥的抗硫酸盐侵蚀性能。

关键词：粒化高炉矿渣微粉砂浆抗硫酸盐侵蚀性能强度

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风积沙自密实混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究

混凝土与水泥制品 2023年第3期 20-23,28页

作者：韩通刘清黄跃王智洋木拉提别克·莫合特别克杨建平新疆大学建筑工程学院新疆建筑结构与抗震重点实验室新疆乌鲁木齐830047 乌鲁木齐诚而信工程检测有限公司新疆乌鲁木齐830023

为了探究风积沙自密实混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能,研究了不同侵蚀龄期下风积沙掺量对自密实混凝土的工作性、质量损失率、相对动弹性模量和耐蚀系数的影响。结果表明:随着风积沙取代率的增大,风积沙自密实混凝土拌和物的坍落扩展度呈先... 详细信息

为了探究风积沙自密实混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能,研究了不同侵蚀龄期下风积沙掺量对自密实混凝土的工作性、质量损失率、相对动弹性模量和耐蚀系数的影响。结果表明:随着风积沙取代率的增大,风积沙自密实混凝土拌和物的坍落扩展度呈先增大后减小的趋势;随着侵蚀龄期的延长,风积沙自密实混凝土的质量、相对动弹性模量和耐蚀系数均呈先增加后降低的趋势;适量掺入风积沙能有效改善自密实混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能,当侵蚀龄期为120 d时,60%风积沙取代率下的风积沙自密实混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能最佳;风积沙自密实混凝土的耐蚀系数与相对动弹性模量和质量损失率均存在良好的线性关系。

关键词：风积沙自密实混凝土耐蚀系数相对动弹性模量质量损失率抗硫酸盐侵蚀性能

高吸水树脂对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能提升机制

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江西建材 2022年第1期 17-20,26页

作者：杭美艳周学斌蒋明辉王杰朝孙梦杰内蒙古科技大学土木工程学院内蒙古包头014010

为了解决混凝土硫酸盐侵蚀破坏问题,文中将不同掺量高吸水树脂(简称SAP)掺入水泥砂浆中取代部分水泥,研究其对水泥砂浆工作性能、力学性能以及在干湿循环条件下抗硫酸盐侵蚀性能的影响,并通过硬化混凝土气泡间距系数分析仪研究不同掺量... 详细信息

为了解决混凝土硫酸盐侵蚀破坏问题,文中将不同掺量高吸水树脂(简称SAP)掺入水泥砂浆中取代部分水泥,研究其对水泥砂浆工作性能、力学性能以及在干湿循环条件下抗硫酸盐侵蚀性能的影响,并通过硬化混凝土气泡间距系数分析仪研究不同掺量SAP对砂浆试块干湿循环15次、30次、60次后内部气泡数量的变化规律。研究表明,SAP可以显著降低水泥砂浆的流动度,当其掺量为0.3%时,有利于提高砂浆试块的后期强度,在干湿循环作用下,JS-0.3组水泥砂浆的质量损失最小,且可划分为四个主要阶段:下降段、快速上升段、缓慢上升段和持续平稳段,表明SAP具有抗硫酸盐侵蚀性能,其抗侵蚀作用效果顺序为:JS-0.3>J>JS-0.9>JS-0.6;此外,0.3%SAP可以起到内养护作用,后期释放水分促进水泥水化,生成的水化产物填充砂浆内部孔隙,提高砂浆密实度,增强了水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性能,为今后研究混凝土抗硫酸盐侵蚀性能提供材料选择和技术依据。

关键词：硫酸盐侵蚀高吸水树脂(SAP) 抗硫酸盐侵蚀性能力学性能气泡间距分析

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大孔生态混凝土强度与抗硫酸盐侵蚀性能

沈阳工业大学学报 2014年第5期36卷 578-584页

作者：李秋义汲博生岳公冰青岛理工大学土木工程学院山东青岛266033 青岛理工大学蓝色经济区工程建设与安全协同创新中心山东青岛266033

为了降低成本和提高抗硫酸盐侵蚀性能,按总胶凝材料用量30%的取代量掺入粉煤灰和矿粉,通过调整细骨料用量来控制大孔混凝土的孔隙率,分别制备了孔隙率为15%、20%和25%的粉煤灰系列和矿粉系列大孔生态混凝土.研究了胶凝材料用量、水胶比... 详细信息

为了降低成本和提高抗硫酸盐侵蚀性能,按总胶凝材料用量30%的取代量掺入粉煤灰和矿粉,通过调整细骨料用量来控制大孔混凝土的孔隙率,分别制备了孔隙率为15%、20%和25%的粉煤灰系列和矿粉系列大孔生态混凝土.研究了胶凝材料用量、水胶比和孔隙率对大孔生态混凝土抗压强度和抗硫酸盐侵蚀性能的影响规律.结果表明:大孔混凝土的强度随着胶凝材料用量的增加、水胶比的减小和孔隙率的降低呈线性缓慢地增大;大孔生态混凝土的硫酸盐侵蚀作用在内外同时发生,其抗硫酸盐侵蚀能力明显低于普通混凝土,但当矿物掺合料用量达胶凝材料总量30%时,60次干湿循环后的抗侵蚀系数大于100%.

关键词：大孔生态混凝土粉煤灰矿粉胶凝材料水胶比孔隙率干湿循环抗压强度抗硫酸盐侵蚀性能

冻融环境下纳米基础混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能

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自然灾害学报 2018年第2期27卷 94-99页

作者：张茂花李雪成东北林业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150040

将纳米SiO_2和纳米CaCO_3掺入到普通基础混凝土中,通过室内盐冻循环试验,研究在冻融环境下纳米基础混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。试验结果表明,掺加纳米Si O2和纳米Ca CO3可以提高基础混凝土在冻融循环作用下的抗硫酸盐侵蚀性能。当纳米Si... 详细信息

将纳米SiO_2和纳米CaCO_3掺入到普通基础混凝土中,通过室内盐冻循环试验,研究在冻融环境下纳米基础混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。试验结果表明,掺加纳米Si O2和纳米Ca CO3可以提高基础混凝土在冻融循环作用下的抗硫酸盐侵蚀性能。当纳米SiO_2和纳米CaCO_3掺量为2%时,基础混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能改善效果最好。

关键词：基础混凝土纳米SiO2 纳米CaCO3 冻融循环抗硫酸盐侵蚀性能