为配合中国建筑学会《混凝土抗氯离子渗透性的交流电测量方法》评价标准的建立,采用了交流电测法、电通量法(ASTM C1202)和快速氯离子扩散系数法(RCM)三种试验方法,定量评价了普通、高强和高性能混凝土抗Cl-渗透的能力。结果表明,当水灰比、粉煤灰及矿渣粉掺量变化时,交流电测法在多数情况下具有较好的适应性;交流电测法与ASTM C1202法、RCM法具有良好的相关性,相关系数分别为0.940 86、0.770 89。

研究了凝胶型和颗粒型纳米SiO2的分散性和掺量对混凝土的抗压强度、抗碳化性能和抗氯离子渗透性能的影响。结果表明:同条件下,凝胶型比颗粒型纳米SiO2的分散性好;经过超声处理的比未超声处理的纳米SiO2的分散性要好,可以有效改善混凝土的后期抗压强度、抗碳化性能和抗氯离子渗透性能;在一定范围内,纳米SiO2的掺量越大,对混凝土的性能改善效果越明显。

对欧美及我国规范中保护层厚度相关要求作了对比,并分别按照碳化寿命准则、锈胀开裂寿命准则对保护层厚度合理值进行了计算。结果表明,我国规范中保护层厚度取值与锈胀开裂准则计算值接近,与欧美规范值相比偏小,在恶劣环境下尤其明显,最大差值达到30%以上,并且规范中未考虑施工允许偏差的影响;按碳化准则计算时,现行规范要求的保护层厚度值远达不到相应耐久年限的可靠指标要求。在设计和施工阶段,关于保护层厚度的要求应进一步加强。这将使结构更安全耐久,并减少使用期内的维护及大修次数,降低能耗。

碳化作用与高浓度氯离子侵蚀双重作用下的混凝土结构更容易发生耐久性问题。通过分析碳化作用与氯离子侵蚀对混凝土的破坏机理,根据国内外学者对碳化与氯离子侵蚀共同作用下的相关研究,综述了碳化与氯离子侵蚀共同作用下的相互影响及原因,并指出了未来试验研究方向和建议。

为了研究内掺硅树脂乳液在水泥基材料中的防水效果及其抗氯离子侵蚀性能,设计了五种不同硅树脂乳液掺量(0、1%、2%、3%、4%)的试验对照组,并对其进行了接触角试验、毛细吸盐试验以及氯离子侵蚀试验,对比分析出此类防水剂功效。结果表明:1%的硅树脂乳液便可以使接触角大于90°,即掺加硅树脂乳液使得水泥基材料具有了憎水性;并且随着掺量的增加,水泥基材料的憎水性愈强,且抗氯离子侵蚀性能也显著增加。

水泥基材料的湿度扩散和干缩性能是影响其耐久性的重要方面。本文研究了高交联硅树脂乳液对水泥基材料湿度扩散和干缩性能的影响。高交联硅树脂乳液以辛基三甲氧基硅与丙基三甲氧基硅烷两种单体为原料,通过乳液聚合的方式制成。结果表明,水泥基材料的失水量随着环境相对湿度的降低而增大,由于掺加的硅树脂乳液阻止了水泥基材料水化进程,能够有效控制水泥基材料的早期收缩,使得掺加硅树脂乳液的砂浆试块的收缩量小于未处理的砂浆试块。随着硅树脂乳液掺量的增加,砂浆试块前期的干缩量减小,但干燥龄期越长,硅树脂乳液的干缩影响越小。

研究了活性粉末混凝土(RPC)各组分掺量对其流动度和抗压强度的影响,并对90℃热水养护和90℃蒸汽养护两种养护方式进行了研究。结果表明,水胶比为0.21、硅灰掺量为0.35、石英粉掺量为0.27、石英砂掺量为0.78、粉煤灰取代量为0.3时,可以得到流动度与强度均较好的活性粉末混凝土;90℃蒸汽养护下试件强度较90℃热水养护稍有提高,在3d龄期时强度提高了2.2%。

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。

对混凝土试件进行海边暴露试验,研究海边浪花飞溅区域混凝土硫酸盐侵蚀试验,利用分光光度计法测定硫酸根离子的含量。试验结果表明,混凝土中总硫酸根离子浓度随着腐蚀龄期的增加而升高,但后期增加幅度逐渐降低;混凝土中总硫酸根离子浓度因水胶比、水泥用量不同而不同;掺加矿物掺合料可以明显改善混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力。