养护条件对混凝土毛细吸水性能影响的试验研究开题报告详解
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二氧化碳养护混凝土技术研究的开题报告一、研究背景与意义混凝土是建筑工程中应用最广泛的材料之一,但长期以来混凝土的耐久性难以保证,主要问题在于混凝土的碳化和硫化,其中碳化是造成混凝土老化以及力学性能下降的主要原因之一。
因此,如何提高混凝土的耐久性,延长混凝土使用寿命就成为一个重要的课题。
二氧化碳养护混凝土技术就是在混凝土制品产生后利用二氧化碳气氛环境,使混凝土表层结构中的Ca(OH)2和NaOH等钙基物质与二氧化碳发生反应生成碳酸钙和碱式碳酸物质,从而提高混凝土的耐久性。
本文将对二氧化碳养护混凝土技术进行研究,探究其原理、应用现状及不足之处等方面,考察其在保障建筑物结构安全、提高混凝土耐久性、减少环境污染等方面的作用,为实际生产应用提供有价值的参考和依据。
同时,通过实验和模拟分析,探讨二氧化碳浓度、温度、湿度等条件对混凝土养护效果的影响,为深入推广该技术提供科学依据。
二、研究内容1. 二氧化碳养护混凝土的原理及机理分析。
2. 分析二氧化碳养护混凝土技术的应用现状、优点和不足之处。
3. 探究混凝土养护过程中二氧化碳浓度、温度、湿度等条件对混凝土性能的影响。
4. 设计并开展实验,探讨二氧化碳养护混凝土技术的效果以及相应的操作参数。
5. 基于实验结果,开展数值模拟和分析,探究不同养护因素对混凝土性能的影响。
6. 研究结论和成果总结,提出改进和优化建议,为混凝土生产和实际工程应用提供科学依据。
三、研究方法1. 文献资料法:通过查阅文献,全面了解二氧化碳养护混凝土技术的研究进展和应用现状。
2. 实验法:先进行材料试验,选定优良的混凝土配比,然后制作混凝土试块,采用不同的二氧化碳浓度、温度、湿度等条件进行养护,并测量混凝土的抗压强度、透气性、耐久性等指标,探究不同条件下混凝土性能的变化和差异。
3. 数值模拟法:基于有限元方法,建立二氧化碳养护混凝土数值模型,输入不同的养护参数,模拟演示混凝土在不同条件下的状况和性能表现。
混凝土吸水性试验标准一、前言混凝土是现代建筑中广泛应用的一种材料,其性能直接关系到建筑物的质量和寿命。
混凝土的吸水性能是其重要的物理性质之一,对于混凝土的性能评价和使用具有重要意义。
因此,制定混凝土吸水性试验标准,对于加强混凝土材料的质量控制、提高建筑物的耐久性具有重要意义。
二、试验目的本试验旨在确定混凝土的吸水性能,以评价混凝土的性能和质量。
三、试验原理混凝土吸水性试验主要通过测定混凝土的吸水率来评价混凝土的吸水性能。
试验时,将混凝土样品置于水中浸泡一定时间,然后测定其吸水率,从而得出混凝土的吸水性能。
四、试验设备和材料1. 水槽:用于浸泡混凝土样品的容器,应具有足够的容量以完全浸泡混凝土样品。
2. 电子天平:用于测量混凝土样品的质量。
3. 温度计:用于测量试验环境的温度。
4. 计时器:用于计时。
5. 混凝土样品:应符合相关标准的要求。
6. 毛刷:用于清除混凝土表面的水。
7. 活塞:用于测量混凝土样品的体积。
五、试验步骤1. 准备混凝土样品,按照相关标准进行制备。
2. 将混凝土样品放入水槽中,在室温条件下,浸泡24小时。
3. 取出混凝土样品,用毛刷将混凝土表面的水除去。
4. 将混凝土样品放入电子天平上,测量其质量。
5. 将混凝土样品放入活塞中,测量其体积。
6. 计算混凝土样品的吸水率,公式为:吸水率=(试样吸水质量/试样干质量)×100%。
7. 取3个试样,分别进行吸水性试验,计算平均值。
六、试验注意事项1. 混凝土样品必须制备完全符合相关标准的要求。
2. 混凝土样品在浸泡前必须干燥。
3. 浸泡时间必须精确控制。
4. 每个试样都必须进行3次试验,计算平均值。
5. 试验环境的温度必须稳定。
七、试验结果的处理与分析1. 计算吸水率的平均值。
2. 比较试验结果和相关标准,评价混凝土的吸水性能。
3. 对于吸水率较高的混凝土,应考虑采取相应的措施进行改进,以提高混凝土的质量。
八、试验结果的表述试验结果应按照以下格式进行表述:试样编号吸水率(%)123平均值九、试验结论根据试验结果,评价混凝土的吸水性能,并提出建议和改进措施,以提高混凝土的质量和寿命。
混凝土中的吸水性测试方法一、引言混凝土作为一种常见的建筑材料,其性能的稳定与否直接影响着建筑物的使用寿命。
其中,混凝土的吸水性是一个重要的性能指标,影响着混凝土的耐久性和抗渗性。
因此,测试混凝土中的吸水性是非常必要的,本文将介绍混凝土中的吸水性测试方法。
二、混凝土中的吸水性混凝土中的吸水性指的是混凝土在一定时间内吸收水分的量。
混凝土中的吸水性与其孔隙结构有关,孔隙结构越大、孔隙间距越小,混凝土的吸水性就越强。
混凝土中的水分会引起混凝土的体积膨胀和破坏,因此,混凝土的吸水性是一个重要的性能指标。
三、测试方法1. 烘干法烘干法是一种简单的测试方法,其步骤如下:(1)将混凝土样品破碎成小块,大小应为10mm左右。
(2)将混凝土样品放入干燥器中,在100℃的温度下烘干24小时。
(3)取出样品,并立即将其放入冷却器中,冷却至室温。
(4)称量样品,并计算其质量损失,即为混凝土中的吸水量。
烘干法测试的结果精度较低,适用于一般情况下的测试。
2. 饱水法饱水法是一种较为准确的测试方法,其步骤如下:(1)将混凝土样品破碎成小块,大小应为10mm左右。
(2)将样品在水中浸泡24小时。
(3)取出样品,将其表面的水分吸干。
(4)称量样品,并计算其质量增加量,即为混凝土中的吸水量。
饱水法测试的结果较为准确,适用于对混凝土吸水性要求较高的场合。
3. 气压法气压法是一种较为精确的测试方法,其步骤如下:(1)将混凝土样品破碎成小块,并在真空条件下将其表面的水分吸干。
(2)将样品置于测试仪中,在一定的气压下,测定混凝土中的吸水量。
气压法测试的结果精度较高,适用于对混凝土吸水性要求极高的场合,如水坝、隧道等。
四、注意事项在进行混凝土中的吸水性测试时,需要注意以下几点:1. 样品的制备应严格按照规定的标准进行,以保证测试结果的准确性。
2. 测试前应先对测试仪器进行校准,以保证测试结果的准确性。
3. 在测试过程中,应保持测试环境的稳定,避免外界因素的干扰。
混凝土的吸水性原理及测试方法混凝土的吸水性原理及测试方法一、混凝土的吸水性原理混凝土是由水泥、砂、石、水和其他添加剂按一定配比混合制成的一种人造材料,其吸水性是指混凝土中的水分从外界吸收和渗透的能力。
混凝土的吸水性与混凝土的孔隙结构有关。
混凝土中的孔隙是指水泥石内部的空隙、骨料间的空隙和混凝土表面的细孔。
孔隙的大小、形状和分布状态直接影响混凝土的吸水性。
在混凝土中,一般分为以下几类孔隙:1.微观孔隙:直径小于0.01mm的小孔隙,主要存在于水泥石内部。
2.中观孔隙:直径在0.01-1.0mm之间的孔隙,主要存在于骨料间。
3.宏观孔隙:直径大于1.0mm的孔隙,主要存在于混凝土表面。
混凝土的吸水性与混凝土的孔隙率、孔径分布、孔隙形状、孔隙连通性等因素密切相关。
通常情况下,混凝土的孔隙率越大,孔径越大,孔隙连通性越强,混凝土的吸水性就越高。
二、混凝土吸水性的测试方法1.饱和吸水率法饱和吸水率法是测定混凝土吸水性常用的方法,其原理是将混凝土样品浸泡在水中,使混凝土中的孔隙充分吸水,然后取出,用吸水纸或吸水毛毡将其表面水分吸干,测定混凝土重量变化,即可计算出混凝土的饱和吸水率。
2.干湿循环法干湿循环法是一种较为严格的混凝土吸水性测试方法,其原理是将混凝土样品先在室温下干燥至恒重,然后浸泡在水中,使其充分吸水,然后再在室温下干燥至恒重,重复以上过程多次,直至混凝土的重量不再发生变化。
根据混凝土的重量变化,可以计算出混凝土的吸水率。
3.真空吸水法真空吸水法是一种新型的混凝土吸水性测试方法,其原理是将混凝土样品放在真空室中,通过真空吸引混凝土中的水分,然后测定混凝土重量变化,计算出混凝土的吸水率。
该方法具有快速、准确、可重复性好等优点,适用于混凝土吸水性的研究和质量控制。
4.电阻率法电阻率法是一种非接触式测量混凝土吸水性的方法,其原理是通过测量混凝土表面的电阻率变化来间接反映混凝土吸水性的变化。
该方法具有无需破坏混凝土、快速、准确、非接触等优点,适用于混凝土吸水性的在线监测和质量控制。
不同养护条件对粉煤灰混凝土抗碳化性能的影响的
开题报告
一、选题背景:
随着城市建设的不断发展和工业化程度的加强,大量的工业粉煤灰
被废弃,粉煤灰混凝土因其性能稳定、施工方便、成本低廉等优点,成
为了国内外重要的一种新型建筑材料。
然而,在实际的生产应用中,粉
煤灰混凝土的抗碳化性能往往面临着很多挑战。
因此,进行不同养护条
件下的粉煤灰混凝土的抗碳化性能评价,是目前研究的重点之一。
二、研究内容:
本研究选用不同养护条件下的粉煤灰混凝土作为研究对象,通过实
验测定样品在不同养护条件下的碳化深度、强度损失和孔隙结构等性能
指标,分析不同养护条件对粉煤灰混凝土抗碳化性能的影响机理和规律。
三、研究意义:
通过对不同养护条件的粉煤灰混凝土抗碳化性能的比较研究,可以
为现有建筑工地提供更加科学、合理的养护策略,同时也可以为进一步
提高粉煤灰混凝土的性能和推广应用提供科学依据,促进绿色、可持续
的城市建设。
四、研究方法:
选用5种不同养护条件下的粉煤灰混凝土进行实验,其中包括常温
常湿养护、湿布膜养护、水浸养护、塑料膜封存养护和不做任何养护,
通过观察和测量在不同时间点样品的碳化深度、强度损失和孔隙结构等
性能指标,分析不同养护条件对粉煤灰混凝土抗碳化性能的影响机理和
规律。
五、预期成果:
研究结果将得到多个方面的发掘,如不同养护条件对粉煤灰混凝土
碳化深度的影响程度、强度损失趋势、孔隙结构变化、水泥浆体和砂率
对混凝土性能的影响等等,同时,研究结果将为今后对粉煤灰混凝土的
生产和应用提供更优秀的性能,完善人们对于粉煤灰混凝土养护的认识,也为建筑行业的环保和可持续发展做出贡献。
河南建材2008年第4期试验研究混凝土(砼)是用途最广泛的建筑材料,砼构筑物硬化12小时后,都必须进行浇水养护。
随着预拌砼和高性能砼的大规模应用,工程裂缝出现的机率增多,有害裂缝影响构筑物的耐久性。
解决这类问题的途径单从材料角度看,膨胀剂、减缩剂、钢纤维等都是减免或分散裂缝的有效措施,但最根本的还是离不了砼的养护。
本文通过试验来分析不同的养护条件对砼的强度及其变形的影响。
1原材料及试验方法1.1原材料(1)水泥C:普硅42.5;(2)粉煤灰F(I级);(3)膨胀剂“ZY中岩”牌,掺量8%;(4)砂子:河沙、中砂;(5)石子G:石灰岩碎石,粒径6mm~30mm;(6)减水剂:萘系高效减水剂掺量1%。
1.2砼试样配比试验用配合比见表1。
表1混凝土试样配合比(kg/m3)1.3砼的力学性能试验用表1砼拌合物,依据规范分别测定其3d、7d、28d和90d龄期的抗压强度以及28d龄期的抗折强度,静力受压弹性模量,其结果见表2。
表2混凝土试样的力学性能1.4砼的胀缩变形试验为了考察水分、湿度对砼变形的影响,进行了多种养护条件的试验,“水中”指在标准试验室水中养护;“干空”指在相对湿度RH为(60±5)%的恒温恒湿箱中养护;“雾室”指RH>90%的恒温恒湿箱的养护;“绝湿”指用塑料薄膜封裹试体以阻绝内外水分的交换;“水中—干空—水中”是指试体的干-湿循环试验。
不同养护条件下的砼变形测试结果见表3。
表3砼在不同养护条件下的变形Er(x10-4)注:表中数据是根据GBJ50119-2003的附录及标准规范测试所得。
2试验结果与分析2.1砼的力学性能分析由表2可知,补偿收缩砼及水工砼的3d、7d抗压强度比普通砼低,但28d和90d抗压强度均超过普通砼。
这是由于水工砼掺加了活性粉煤灰,二次水化反应物填充砼毛细孔隙、增加了砼的密实度,使砼后期强度有所提高;而对掺膨胀剂的补偿收缩砼,在早期砼没有约束,膨胀剂使砼的早期结构疏松,早期强度降低,随着砼强度的发展,约束条件下的膨胀剂能充分地填充砼毛细孔隙,使砼内部结构更加密实,对28d和90d强度有明显增强作用。
混凝土的吸水性原理及改善方法一、前言混凝土是一种广泛应用的建筑材料,其主要成分为水泥、骨料、砂、水等。
混凝土具有高强度、耐久性好、隔音、隔热等特点。
但是,混凝土的缺点之一是其吸水性较大,会导致混凝土的强度下降、易龟裂、易腐蚀等问题。
因此,混凝土的吸水性的原理及改善方法成为了研究的热点之一。
二、混凝土吸水性的原理混凝土吸水性是指混凝土表面与周围环境之间的水分交换能力。
混凝土的吸水性是由多种因素共同决定的,如混凝土材料的性质、环境条件、结构形式等。
1.混凝土材料的性质混凝土的成分、配合比、密实度等都会影响混凝土的吸水性。
一般来说,水泥含量越高,混凝土的吸水性越大。
因为水泥中的氢氧化钙会与空气中的二氧化碳反应,形成碳酸钙,使混凝土中的孔洞扩大,从而使混凝土的吸水性增加。
而骨料和砂的性质也会影响混凝土的吸水性。
当骨料和砂粒度分布不均匀时,混凝土的孔隙分布也不均匀,从而影响混凝土的吸水性。
2.环境条件环境条件是混凝土吸水性的重要因素之一。
例如,当混凝土表面暴露在空气中时,空气中的水分会逐渐渗透到混凝土中,导致混凝土的吸水性增加。
此外,温度和湿度的变化也会影响混凝土的吸水性。
当环境温度升高时,混凝土中的水分会蒸发,使混凝土的吸水性减小。
而当环境湿度高时,混凝土中的水分会增加,使混凝土的吸水性增加。
3.结构形式混凝土的结构形式也会影响混凝土的吸水性。
例如,混凝土中的孔隙分布越均匀,混凝土的吸水性就越小。
而当混凝土中存在大量的裂缝和空隙时,混凝土的吸水性就会增大。
三、混凝土吸水性的改善方法为了改善混凝土的吸水性,可以采取以下措施:1.改变混凝土材料的配合比通过调整混凝土材料的配合比,可以改善混凝土的吸水性。
例如,可以适当增加石粉的掺量,使混凝土的孔隙率减小,从而降低混凝土的吸水性。
2.施加表面涂层在混凝土表面施加涂层可以有效地改善混凝土的吸水性。
例如,可以在混凝土表面涂刷防水涂料或玻璃纤维增强聚合物涂料等,从而有效地防止水分渗透到混凝土中。
一、实验目的1. 了解混凝土在浸水条件下的力学性能变化规律;2. 评估混凝土抗渗性能;3. 为混凝土工程设计与施工提供参考依据。
二、实验原理混凝土浸水实验是通过对混凝土试件进行浸水处理,观察其力学性能和抗渗性能的变化,以评估混凝土在长期浸水条件下的耐久性。
实验过程中,通过测量试件的抗压强度、抗折强度、抗渗等级等指标,分析混凝土的力学性能和抗渗性能。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器:- 混凝土抗压试验机;- 混凝土抗折试验机;- 抗渗仪;- 浸水槽;- 电子秤;- 水准仪;- 混凝土试件;- 水泥;- 砂;- 石子;- 水。
2. 实验材料:- 水泥:符合国家标准的普通硅酸盐水泥;- 砂:符合国家标准的河砂;- 石子:符合国家标准的碎石;- 水:符合国家标准的自来水。
四、实验步骤1. 试件制作:按照设计配合比,将水泥、砂、石子按照一定比例混合,加入适量的水,搅拌均匀,制作成标准尺寸的混凝土试件(如150mm×150mm×150mm的立方体试件和150mm×150mm×600mm的棱柱体试件)。
2. 试件养护:将制作好的试件放入养护室,在标准养护条件下(温度20±2℃,相对湿度95%以上)养护28天。
3. 浸水处理:将养护好的试件放入浸水槽中,使试件完全浸入水中,浸泡时间为7天。
4. 测量指标:a. 抗压强度:将浸泡后的试件取出,用抗压试验机进行抗压强度试验,记录抗压强度值;b. 抗折强度:将浸泡后的试件取出,用抗折试验机进行抗折强度试验,记录抗折强度值;c. 抗渗等级:将浸泡后的试件取出,用抗渗仪进行抗渗试验,记录抗渗等级。
5. 数据处理:将实验数据进行分析,比较浸泡前后的力学性能和抗渗性能变化。
五、实验结果与分析1. 抗压强度:浸泡后的混凝土试件抗压强度较浸泡前有所降低,但降低幅度较小,说明混凝土在浸水条件下具有一定的耐久性。
2. 抗折强度:浸泡后的混凝土试件抗折强度较浸泡前有所降低,但降低幅度较小,说明混凝土在浸水条件下具有一定的耐久性。
再生混凝土材料性能试验研究的开题报告一、研究背景和意义随着城市化进程的加快和人口增长的不断加剧,建筑业的发展越来越重要。
然而,传统的建筑材料如钢筋混凝土会带来很多环境问题,例如大量使用矿物资源和能源,以及产生大量二氧化碳。
因此,如何开发出符合环保要求的建筑材料,也成为现今建筑材料研究领域的难题之一。
再生混凝土作为一种新型建筑材料,具有良好的环保效益、可持续性、节约资源等特点,已经引起了广泛的关注。
虽然再生混凝土的优势已经被广泛认可,但是在实际应用过程中,其材料性能问题仍然存在。
例如,再生混凝土的抗压强度、持久性和耐久性等方面都需要进一步研究。
因此,针对这些问题,进行再生混凝土材料性能试验研究,对于促进其在工程领域的应用具有重要意义。
二、研究内容和方法本研究将以再生混凝土为研究对象,主要探讨其物理性能和力学性能等方面的问题,为深入了解再生混凝土的材料特性提供支持。
具体研究内容包括:1. 再生混凝土的常规物理性能测试:比如密度、吸水率、孔隙率等。
2. 再生混凝土的力学性能测试:比如抗压强度、抗拉强度、弹性模量等。
3. 利用扫描电子显微镜分析再生混凝土的微观结构。
研究方法主要包括:1. 参考国内外文献及标准,制定试验方案,设计试验样品。
2. 采用万能试验机、压力试验机等设备,对试样进行物理性能和力学性能测试。
3. 利用扫描电子显微镜对再生混凝土的微观结构进行观察和分析。
三、预期成果通过本次研究,预期可以得出如下结论:1. 分析再生混凝土的常规物理性能和力学性能,包括其抗压强度、抗拉强度、弹性模量等方面的表现,并与传统钢筋混凝土进行对比。
2. 制定评估标准或方法,使用上述结论评价再生混凝土在工程应用中的实际性能。
3. 分析再生混凝土的微观结构,探讨其与材料性能之间的关系。
四、研究计划1. 阶段一(两周):文献调研、试验方案设计、试样制备2. 阶段二(四周):常规物理性能测试、力学性能测试3. 阶段三(两周):扫描电子显微镜观察和分析4. 阶段四(两周):结论总结、成果撰写五、参考文献1. 杨志云, 姜珍珍. 再生混凝土试验研究[J]. 建筑技术开发, 2019, 48(11):176-177.2. 孙玉香, 陈贵洲, 薛丹丹. 再生混凝土的力学性能试验研究[J]. 水利与建筑工程学报, 2020, 18(4):90-93.3. 王亮, 陈海东. 水泥基再生混凝土的力学性能研究[J]. 现代建筑材料, 2018, 19(6):87-90.。
混凝土的吸水性原理及测试方法一、引言混凝土是一种常见的建筑材料,其强度、耐久性、耐水性等性能受到各种因素的影响,其中混凝土的吸水性是影响其性能的重要因素之一。
本文将介绍混凝土的吸水性原理及测试方法。
二、混凝土的吸水性原理混凝土的吸水性是指混凝土表面或内部吸收水分的能力。
混凝土的吸水性与其孔隙结构有关,孔隙结构是混凝土中水分进出的通路。
混凝土的孔隙结构包括毛细孔、粗孔、气孔等。
毛细孔是直径小于50纳米的孔隙,能够吸附水分,粗孔是直径大于50纳米的孔隙,水分可以自由流通,气孔是混凝土内部的空气孔隙。
混凝土的吸水性与其孔隙结构有关,孔隙结构的大小、形状、分布密度等因素影响混凝土的吸水性。
混凝土中的孔隙结构主要包括孔隙率、孔隙分布、孔径分布等。
1. 孔隙率孔隙率是指混凝土中孔隙体积与总体积之比。
孔隙率越大,混凝土的吸水性越强。
2. 孔隙分布孔隙分布是指混凝土中孔隙的分布情况。
孔隙分布越均匀,混凝土的吸水性越强。
3. 孔径分布孔径分布是指混凝土中孔隙的直径大小分布情况。
孔径分布越均匀,混凝土的吸水性越强。
三、混凝土的吸水性测试方法混凝土的吸水性可以通过吸水试验来进行测试。
下面介绍两种常见的吸水试验方法。
1. 填充吸水试验法填充吸水试验法是将混凝土样品放置在水中,直至样品表面不再吸水为止,记录吸水时间和吸水量,计算出吸水率。
具体操作步骤如下:(1)将混凝土样品切割成大小均匀的试件,然后将试件表面用砂纸打磨平整,并用干布擦拭干净。
(2)将试件放在室温下静置一段时间,使其达到与室温相同的温度和湿度。
(3)将试件放在容器中,加入足够的水,使水深约为试件高度的2/3。
(4)记录试件放入水中的时间,然后每隔一定时间记录试件表面的水位高度,直至试件表面不再吸水为止。
(5)根据吸水时间和吸水量计算出吸水率。
2. 重量法吸水试验法重量法吸水试验法是将混凝土样品放置在水中,每隔一定时间取出样品,用干布擦拭干净,然后称量样品重量,计算吸水率。
大连理工大学大学生创新创业训练计划 项目开题报告
项 目 编 号: 2015101410743 项 目 名 称: 养护条件对混凝土毛细吸水性能影响的试验研究 项 目 级 别: 项目负责人: 马海军 项 目 类 型: 创新训练 指 导 教 师: 王立成(教授) 所在学部学院: 建设工程学部
教务处制 1.项目来源及研究的目的和意义 混凝土初期养护条件,尤其是早期养护过程温度和湿度条件的控制,对混凝土的水化硬化速度、微观结构特性、强度发展和耐久性均有着重要影响,特别对混凝土表层孔隙结构及分布的影响尤为明显[1-2]。混凝土的毛细吸水性能与材料自身的孔隙结构及分布密切相关,是表征混凝土耐久性能的重要指标。在非饱和状态下,水作为侵蚀性介质迁移的载体,主要通过孔隙液体表面张力产生的毛细吸附侵入混凝土材料的内部,造成钢筋混凝土结构的膨胀、开裂以及钢筋的锈蚀。对不同养护条件下混凝土毛细吸水性能的研究,可为混凝土耐久性的发展提供理论依据。但是,实验室中的操作环境和施工现场的条件相差很大,采用实验室条件测试混凝土的力学性能往往无法代表实际结构中的混凝土。因此,建立二者之间的联系对于准确把握实际工程中混凝土的质量及力学性能具有重要意义。
2.国内外研究概况及发展趋势 近年来,国内外许多学者已经对混凝土毛细吸水性能已经做了大量研究[3-12]。混凝土的毛细吸水性能理论得到不断的完善,研究方法和手段也得到了不断的改进和创新。国外在这一领域的研究具有一定基础,而国内在这一方面仍没有得到足够重视与系统的研究[3],其国内外的发展状况分别如下:
国外方面:通过采用较多的核磁共振(NMR)、伽马射线或中子射线照相技术(NR)技术实现了混凝土中水分动态迁移测试[13-17],通过材料内部的水分分布规律,认识和研究了混凝土中水分的传输机理、分布规律及预测分析方法,得到了有价值的数据和重要结论。例如: Hall、Lockington等[4-9]建立了水分在混凝土内部传输的扩展Darcy方程,并利用试验验证水分扩散系数D()采用指数或幂函数形式均可得到传输方程的近似解;Hanzic和Ilic[12]通过中子成像技术建立了吸水率S(sorptivity)与毛细管系数k(capillarity)之间的关系,发现两者的比值大约在5.50.6范围内。
国内方面:王新友等[3]综合论述了混凝土在不同环境条件下水分迁移机理与理论模型,以及国外在该领域的最新研究进展。张鹏[18,19]利用中子放射装置开展了带有单条裂缝混凝土中水分侵入的跟踪测试,并发现宏观、微观裂缝对水分传输速度有重要影响。王立成和李淑红[20-22]研究了不同荷载水平(70%、80%、90%)、不同加载方式作用下对卸载后混凝土试件开展毛细吸水试验,通过监测混凝土累积吸水量,发现外荷载引起混凝土孔隙率的改变很大程度上影响着混凝土的吸水性能。林鹏等通过对温度、湿度及养护时间的控制,研究了不同养护条件下对C20泵送混凝土的强度及孔结构的影响,并且,在林鹏等人的研究成果中,指出,保持适当的养护湿度是保证混凝土强度持续增长的必要条件,这对在实际工程施工中的混凝土养护有重要的指导意义。 虽然国内外进行了很多关于混凝土养护条件的变化对混凝土各项相关性能(比如毛细吸水性能、孔结构的变化、强度的变化等)的影响的实验,但是对于在实际施工操作过程中由于各项环境因素的不可控,进而可能导致的混凝土性能的下降等问题都尚未得出系统的联系和具体实践性的指导和改进措施。但是事实上,我们进行实验的最终目的就是为了能够服务于实际的生产活动,因此建立起实验室条件下和实际条件下养护条件的变化对混凝土力学性能、耐久性等的影响的联系,对实际生产提出改进措施,在保证工程质量、节能减排等方面都具有很重要的现实意义。
3.项目主要研究内容 (1)不同养护条件对混凝土毛细吸水性能影响规律研究 利用改进的毛细吸水试验装置,开展不同养护条件(实验室标准养护、自然状态养护、浸水养护)下、不同温度条件下(实验室标准温度养护、自然状态下养护)试件不同位置处(表层、中部、底部)的毛细吸水试验,分析不同条件下吸水率的变化规律,揭示养护条件对混凝土中水分传输速度的作用机理和水分含量分布规律。
(2)不同养护条件对混凝土强度和孔隙率指标的影响规律研究 利用不同养护条件下混凝土试件,分别开展混凝土强度(抗压强度、弹性模量)和孔隙率指标的测试,分析并揭示养护条件对两种指标的影响程度,建立施工现场(自然、浸水状态)和实验室条件(标准养护)下混凝土力学性能的关系。通过对试件强度和孔隙率指标的测试,建立两者与吸水率的关系,并结合混凝土毛细吸水理论,揭示不同养护条件对混凝土毛细吸水的影响规律和作用机理。
混凝土的养护条件,影响着混凝土的水化硬化速度、微观结构特性、强度发展,利用抗压强度和孔隙率指标来表征,利用毛细吸水测试,建立两者与吸水率的关系,根据试验数据结果,分析养护条件对混凝土质量和强度的影响规律,建立不同养护条件下施工现场混凝土性质和实验室条件下混凝土性能的关系,为实际工程中混凝土性能方面理论的发展提供有利依据。
4.已完成的前期研究及成果 (1)改进的毛细吸水试验装置,测量不同养护条件、试件不同位置处的累积吸水量,实现了测试过程的连续性。
传统的测重法是将试件某一侧面与水接触,一定时间后取出,擦干接触表面,通过称量吸水前后试件的质量差,计算单位面积吸水量i,得到累积吸水量曲线。该方法需多次取出试件,手工擦干,测重过程耗费时间,容易带来较大操作和人为误差;另一方 面,无法实现动态观测试件的吸水过程,得到的数据点较少且缺少连续性。本项目拟通过改进后的毛细吸水装置,对不同养护条件下混凝土试件开展毛细吸水试验,实现试件的动态观测。
(2)混凝土试件模型已经成型,并且混凝土已经拆模开始了不同条件下的养护。 5.项目研究方案、进度安排及预期达到的目标 1)项目研究方案 (1)改进的毛细吸水试验装置,测量不同养护条件(自然养护、浸水养护、标准养护)、试件不同位置处(试件上、中、下)的累积吸水量,实现了测试过程的连续性。
(2)通过对试件强度和孔隙率指标的测试,建立两者与吸水率的关系,并结合混凝土毛细吸水理论,揭示不同养护条件对混凝土毛细吸水的影响规律和作用机理。
2)进度安排 (1)起止时间:2014.12—2015.12,具体时间安排如下: 2014.12—2015.02:查阅文献,总结研究相关内容的发展现状,制定详细试验方案和计划安排。
2015.03—2015.06:购买试验材料,浇筑并养护试件,加工、调试试验装置。 2015.07—2015.08:开展试件抗压强度和孔隙率指标的试验。 2015.09—2015.10:开展试件不同养护条件、不同位置处的毛细吸水试验。 2015.11—2015.12:处理与分析试验数据,填写结题表,撰写研究论文和总结报告。 3)预期达到的目标 (1)对于不同养护条件下混凝土毛细吸水研究,提出简单且实验室易操作的试验方法;
(2)对试件强度和孔隙率指标的测试,建立两者与吸水率的关系,揭示不同养护条件对混凝土毛细吸水的影响规律和作用机理;
(3)分析养护条件对混凝土质量和强度的影响规律,建立不同养护条件下施工现场混凝土性质和实验室条件下混凝土性能的关系,为实际工程中混凝土性能方面理论的发展提供有利依据;
(4)计划发表国内外学术期刊论文1~2篇。 6. 存在的问题以及解决的方案 目前,采用的这些尖端仪器设备和测量技术在普通试验室里实现起来较为困难,而且采用试块吸水前后测量的质量差来衡量吸水率的传统测重方法,需人工擦拭试件表面,容易带来操作和人为误差,以及获得的试验数据点也较少,缺少连续性。另一方面,目前报道的相关研究没有考虑养护条件对混凝土质量和强度的影响,并且忽略了施工现场与实验室条件下的混凝土性能之间差异,未能准确把握实际工程中混凝土的力学性能。实验室改进了毛细吸水试验装置,测量不同养护条件、试件不同位置处的累积吸水量,实现了测试过程的连续性和试件的动态观测。
参考文献: [1] Tasdemir C. Combined effects of mineral admixtures and curing conditions on the sorptivity coefficient of concrete[J]. Cement and Concrete Research, 2003, 33(10): 1637-1642.
[2] 李美利, 钱觉时, 徐姗姗等. 养护条件对混凝土表面层性能的影响[J]. 建筑材料学报, 2009, 12(6): 724-728.
[3] 王新友, 蒋正武, 高相东等. 混凝土中水分迁移机理与模型研究评述[J]. 建筑材料学报, 2002, 5(1): 66-71.
[4] Hall C, Hoff W D, Taloy S C. Water Anomaly in Capillary Liquid Absorption by Cement-Based Materials[J]. Journal of materials science letters, 1995, 14(7): 1178-1181.
[5] Hall C. Water Sorptivity of Mortars and Concretes: A Review[J]. Magazine of concrete research, 1989, 41(147): 51-61.
[6] Hall C, Raymond M H. Water Movement in Porous Building Materials-Ⅸ. The Water Absorption and Sorptivity of Concretes[J]. Building and Environment, 1987, 22(1): 77-82.
[7] Hall C, Thomas.Kam-Ming Tse. Water Movement in Porous Building Materials-Ⅶ, The Sorptivity of Mortars[J]. Building and Environment, 1986, 21(2): 113-118.