研究了陶粒掺量对透水混凝土孔隙率、抗压强度、透水性能及抗冻性能的影响。结果表明,随着陶粒掺量的增加,透水混凝土的连续孔隙率、透水系数逐渐增大,抗压强度逐渐减小。当陶粒掺量为30%时,透水系数最大,达到了3.10 mm/s,此时抗压强度为11.7 MPa。经过25次冻融循环后,当陶粒掺量达25%以上时,透水混凝土发生冻融破坏。

研究了粉煤灰、矿粉和硅灰对透水混凝土力学性能、渗透性能和抗冻性能的影响。结果表明:粉煤灰具有的"形态效应"和"微集料效应",可以有效改善透水混凝土的工作性能,提高透水混凝土的致密度,从而改善透水混凝土的力学性能、渗透性能和抗冻性能;矿粉可以显著提高透水混凝土的力学性能、渗透性能和抗冻性能,当矿粉掺量小于15%时,提高矿粉掺量可以有效提高透水混凝土的综合性能;硅灰能够大幅度提高透水混凝土的力学性能和抗冻性能,对渗透性能也有一定程度的改善,但提高硅灰掺量对提高透水混凝土力学性能和抗冻性能作用有限,且掺量过高时会对透水混凝土的渗透性能有一定影响。

采用硅灰和可再分散乳胶粉对透水混凝土进行改性,研究了两者对透水混凝土浆体扩展度、力学性能、透水性能和抗冻性能的影响。结果表明,硅灰会提高浆体的黏度、降低浆体的扩展度,提高透水混凝土的力学性能和抗冻性能,但会降低其透水性能,脆性增大,推荐硅灰掺量为2%～4%;可再分散乳胶粉会改变浆体黏度,调节透水混凝土浆体的工作状态,降低透水混凝土强度,改善透水混凝土的脆性,推荐可再分散乳胶粉的掺量为2%～4%,可以获得较好的综合性能。

为了研究聚乙烯醇(PVA)纤维混凝土的抗冻性能,共设计制作了21个标准混凝土抗冻试件。其中在18个普通混凝土试件里掺入了不同长度及不同体积掺量的PVA纤维,进行冻融循环试验。试验结果表明,随着冻融次数的增加,普通混凝土及PVA纤维混凝土的相对动弹性模量总体上呈现下降趋势,但普通混凝土下降趋势更明显。当冻融次数为75次时,普通混凝土相对动弹性模量已经下降至55.2%,而纤维混凝土在冻融次数为150次时,相对动弹性模量才下降20%之内。

通过对聚氨酯蒸压加气混凝土性能的测试,研究了聚氨酯掺量对蒸压加气混凝土比强度、吸水率、抗冻性的影响。并利用X射线衍射和扫描电镜等分析方法分析了不同聚氨酯掺量下的蒸压加气混凝土的水化产物和结构特点。研究发现:聚氨酯能提高蒸压加气混凝土的比强度;聚氨酯的掺量在6%左右,比强度有显著提高;聚氨酯掺量在6%左右对抗冻性有显著改善,15次冻融循环后的质量损失率和强度损失率分别为3.249%和16.43%;水化产物以托勃莫来石和C-S-H为主;加入聚氨酯后没有引起蒸压加气混凝土表观密度的明显增加。

基于北方寒冷地区海洋环境混凝土结构工程的技术要求,利用大掺量矿物掺合料(40%、50%)来改善混凝土内部的微观结构,提高其密实度,其中,硅灰的掺量为3%。分别制备了不同强度等级的海工混凝土,并研究了其抗Cl^-渗透性能、抗冻性指标及微观结构。结果表明,C45~C60海工混凝土的抗Cl^-渗透等级均在RCM-Ⅲ级及以上,性能优良;经300次冻融循环后,各系列海工混凝土的质量损失率最高为3.4%,相对动弹性模量最低为73%,完全满足了F300的海工混凝土抗冻性能要求。

从硬化水泥石和骨料热膨胀系数的差异出发,根据冻融过程的温度变化,用弹性力学方法计算了温度变化过程中可能产生的温度应力。根据计算结果,提出温度应力是混凝土冻融破坏的一个重要原因。从水的冻结温度与孔径之间的关系以及温度变化对所产生应力的影响两个方面,分析了混凝土冻融试验结果与在实际使用环境中破坏行为的差异。指出冻融试验结果与实际情况之间的关系不仅与孔分布、硬化水泥石和骨料的弹性模量、热膨胀系数有关,还与混凝土配合比有关。因此,提出用相同冻融循环次数时的耐冻温度表征混凝土的抗冻性能比用相同冻融制度时的冻融循环次数更能体现混凝土的组成与结构特征。

通过对不同煤矸石陶粒掺量(0、20%、40%、60%)的混凝土进行快速冻融循环试验,探究了冻融循环后煤矸石陶粒混凝土的表面劣化、质量损失率和相对动弹性模量的变化规律,以不同冻融循环次数下煤矸石陶粒混凝土的动弹性模量为损伤变量,建立了煤矸石陶粒混凝土冻融损伤劣化模型,并对其在自然冻融环境下的寿命进行了预测。研究结果表明,随着冻融循环次数的增加,煤矸石陶粒混凝土的抗冻性能逐渐降低,但降低幅度有所不同;随着煤矸石陶粒取代率的增加,混凝土的抗冻性能呈现先下降后提高再下降的趋势;建立的煤矸石陶粒混凝土冻融损伤劣化模型与试验结果符合较好,具有较高的精度;当煤矸石陶粒掺量为40%时,混凝土的抗冻性能效果最佳,抗冻耐久性寿命最长。

将稻壳灰等量部分替代水泥加入到混凝土中制备稻壳灰混凝土,并对稻壳灰混凝土进行7d和28d龄期的力学性能、抗冻性能、抗氯离子渗透性能和抗酸侵蚀性能的测试。结果表明,稻壳灰的加入能够显著地改善混凝土的内部结构,使其更加密实,从而增强了稻壳灰混凝土的力学性能、抗冻性能、抗氯离子渗透性能和抗酸侵蚀性能。当稻壳灰的掺量为20%时,混凝土的性能最佳,此时稻壳灰对混凝土的增强效果最好。

第十三届全国冬季运动会冰上运动中心项目由速滑馆、冰球馆、冰壶馆、媒体中心及组委会、餐厅和宿舍、动力中心组成。其中,冬运会三个场馆皆属于大面积冰面承压层,为保证其整体性,采用连续浇筑,激光整平的施工工艺。本文就该工程项目涉及的混凝土抗冻性能、收缩特性等耐久性,力学性能以及施工性能指标进行了研究,分析归纳出满足设计和施工要求的收缩率低、抗冻性能良好的连续浇筑大面积冰面承压层的C40F250低收缩混凝土配合比。