通过快速碳化试验研究了水灰比、水泥用量、粉煤灰掺量、碳化龄期四个因素对珊瑚混凝土碳化深度的影响,试验龄期分别为3 d、7 d、14 d、28 d。结果表明:珊瑚混凝土的碳化深度与水灰比、粉煤灰掺量呈正比,与水泥用量呈反比;碳化深度均随碳化龄期增长而增大。基于MATLAB中双隐含层BP神经网络,建立了珊瑚混凝土碳化深度预测模型,编写了循环训练算法程序,经过40次循环近百万次网络训练筛选出了双隐含层最佳神经元节点数,分别为11、5,最小均方根误差为0.67。经验证,该预测模型预测平均误差为5.57%,预测精度良好。

研究了单掺、复掺沥青混凝土搅拌站废粉和偏高岭土对混凝土力学性能和耐久性能的影响。结果表明:单掺废粉试件不同龄期的抗压强度、抗折强度均随着废粉掺量的增加而减小;复掺30%废粉+6%偏高岭土可有效提高试件的28 d抗压强度;空白组、单掺15%废粉、复掺30%废粉+6%偏高岭土试件均满足设计抗渗等级P8的要求,且三者在相同龄期的碳化深度相近;单掺15%废粉试件的氯离子迁移系数、孔隙率、平均孔径、临界孔径、最可几孔径均最大,说明废粉的掺入对混凝土的孔结构不利;复掺30%废粉+6%偏高岭土试件的氯离子迁移系数、孔隙率、平均孔径、临界孔径、最可几孔径均最小,说明偏高岭土的掺入可显著改善掺废粉混凝土的孔结构。

研究了蔗渣灰等质量替代水泥对砂浆力学性能、抗氯离子渗透性能和抗碳化性能的影响,分析了蔗渣灰对砂浆孔结构的影响机理。结果表明:随着蔗渣灰掺量的增加,砂浆的抗压、抗折强度均呈先增大后减小的趋势,抗氯离子渗透性能和抗碳化性能也呈相似的变化规律;蔗渣灰的最佳掺量为15%,此时,试件的抗压强度较对照组提高了9.8%,氯离子扩散系数减小了26.2%,碳化深度降低了3.8%;掺入适量蔗渣灰可有效降低砂浆基体的孔隙率,减少多害孔,优化孔结构,提高密实性。

研究了水泥用量、水胶比、砂率对超硫酸盐水泥混凝土力学性能和抗碳化性能的影响,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)测试方法对比分析了超硫酸盐水泥混凝土与矿渣水泥混凝土的微观形貌和水化产物的差异。结果表明:当水泥用量为8%时,超硫酸盐水泥混凝土的力学性能较佳,但抗碳化性能较差;当水胶比为0.35时,超硫酸盐水泥混凝土的性能最佳;当砂率为40%时,超硫酸盐水泥混凝土的性能最佳;超硫酸盐水泥的主要水化产物是AFt和C-S-H凝胶,缺少硅酸盐水泥中常见的Ca(OH)2;相较于矿渣水泥混凝土,超硫酸盐水泥混凝土的微观结构致密性较差。

研究了不同体积掺量的钢纤维和PVA纤维对不同碳化龄期下钢-PVA混杂纤维高韧性混凝土的抗碳化性能以及碳化后力学性能的影响,考虑了水泥、粉煤灰、碳化等多因素效应和纤维体积分数对混凝土碳化深度的影响,并提出了钢-PVA混杂纤维高韧性混凝土碳化深度预测模型。结果表明:纤维的掺入提高了混凝土强度及抗碳化性能,且1.0%钢纤维与0.10%PVA纤维的混掺效果最好;提出的碳化预测模型精度较高,可为混凝土碳化深度的预测提供参考。

为研究玻化微珠保温混凝土的碳化性能,进行了不同碳化龄期的室内快速碳化试验。在保温混凝土优化配合比的基础上选定三种不同的水灰比设计试验,测定不同龄期的碳化深度和立方体抗压强度,并选定同等条件下的普通混凝土进行了对比。试验结果表明,保温混凝土的抗碳化性能较好,运用回归分析法建立了保温混凝土的碳化深度预测模型,确定了抗压强度与碳化龄期之间的定量关系表达式。

对预制裂缝混凝土试件进行了快速碳化试验,研究了碳化时间、裂缝尺寸、裂缝表面及底部等因素对开裂试件碳化深度的影响。结果表明:不同混凝土裂缝宽度、深度下的碳化深度随时间呈速度递减的增长趋势,并且随着裂缝深度的递增,碳化区域呈现出明显的“倒三角”分布。碳化数据对比时引入碳化参数可以较好地反映不同裂缝深度处、裂缝底部碳化深度分别与表面碳化深度之间的关系。