复掺高性能矿物掺合料对高强机制砂混凝土性能的影响

为定量研究S105矿粉与其他矿物掺合料共同作用对C80高强机制砂混凝土的和易性、抗压强度和干燥收缩性能的影响规律,通过试验得到不同龄期(3 d、7 d、28 d、60 d)下,S105矿粉单掺,以及掺S105矿粉的同时以不同含量的微珠、超细矿粉、硅灰分别取代水泥时,高强机制砂混凝土的坍落度、扩展度、抗压强度和干燥收缩率,并利用图表分析及拌合物实际状态对比等对其性能的变化趋势进行分析。结果表明:在一定掺量范围内复掺多种矿物掺合料,有利于提高高强机制砂混凝土的和易性和抗压强度,并显著减小其干燥收缩。在保证混凝土和易性良好的条件下,相比于单掺S105矿粉,S105矿粉与不同矿物掺合料双掺对提高混凝土的综合性能有更显著的作用。综合考虑对和易性、抗压强度和干燥收缩性能的影响,当超细矿粉取代水泥的质量分数为3%时,即水泥与S105矿粉和超细矿粉的质量比为33:11:1时,高强机制砂混凝土的性能处于较好的水平,其粘聚性和流动性都有显著改善,其3 d和60 d抗压强度分别增长3.1%和5.1%,其干燥收缩率则减小了4.0%。     

石粉含量不同时掺杂S105级矿粉对水泥基材料性能的影响

为了改善高强机制砂混凝土的工作性能并提高其抗压强度,通过比强度法以及活性效应强度贡献率,直观描述了S105级矿粉掺量变化对水泥基材料的强度贡献大小,并基于机制砂中不同石粉含量下单掺S105级矿粉和机制砂中石粉含量不变时双掺S105级矿粉与不同掺合料的试验进行分析.结果 表明,S105级矿粉掺量的增加对水泥基材料的活性效应强度贡献率有着积极的促进作用.机制砂中石粉含量为6％时,C80机制砂混凝土工作性能及强度效果最佳,增加石粉含量会使混凝土工作性能变差,强度有所下降.同单掺S105级矿粉相比,双掺S105级矿粉与微珠时早期强度先增大后减小,双掺S105级矿粉与硅灰时早期强度减小,两者28 d抗压强度最大增幅分别为11.5％、14.2％,60d抗压强度最大增幅分别为8.6％、10.7％.此外,S105级矿粉与超细矿粉双掺可能会出现混凝土强度倒缩现象.     

外加剂对混凝土收缩与开裂性能影响的试验研究

针对传统混凝土中加入矿物外加剂会导致混凝土开裂的问题,提出在传统方法上加入粉煤灰和硅灰。为验证方法的可行性,采用不同实验配方比,并结合单掺和复掺方式,对上述方法进行验证。实验表明:复掺30%~40%的粉煤灰和矿粉可有效降低混凝土的开裂面积;硅灰与粉煤灰和矿粉在二元或三元复合下可降低砂浆自收缩和干燥收缩,且混凝土强度不会降低。由此得出混凝土收缩与开裂和砂浆收缩存在显著相关性,砂浆的自收缩和干燥收缩是影响开裂的主要因素。     

硅灰混凝土早期收缩开裂研究

通过平板约束实验,研究了不同硅灰掺量和水灰比的混凝土早期收缩开裂情况,主要得到以下结论:水灰比0.32、硅灰掺量12%的混凝土其3d开裂总面积比硅灰掺量6%和硅灰掺量9%的混凝土分别增加89.7%和43.7%;而水灰比0.28、硅灰掺量12%的混凝土,其3d开裂总面积较硅灰掺量6%和硅灰掺量9%的混凝土均有所增加。混凝土中硅灰掺量宜控制在3%~9%。     

CL50高强度轻集料混凝土的配制

对轻质高强混凝土的配制进行了理论分析。通过对筒压强度仅为6.9 MPa的页岩碎石型集料进行筛选、采用超细矿粉与粉煤灰、硅灰等低密度掺合料复掺,以及采用激发剂、膨胀剂等手段,配制出了密度在1 560 kg/m3左右,28 d抗压强度超过50 MPa、性能稳定的轻质高强度混凝土。     

超细高活性矿物掺合料对UHPC水化和收缩性能的影响

本试验研究了超细高活性矿物掺合料(超细掺合料)与硅灰以单掺、复掺的方式制备超高性能混凝土(UHPC),分析了复掺不同掺量超细掺合料对UHPC的工作性、力学性能、水化热和收缩性能的影响。结果表明:UHPC流动性随超细掺合料掺量的增加而增加,跳桌流动度最高为275 mm;将超细掺合料与质量分数为10%的硅灰以复掺的方式制备UHPC时,随超细掺合料掺量的增加,UHPC抗折强度先增加后降低,抗压强度先增加后趋于平稳,最大抗折强度和抗压强度分别为25.9 MPa和150.0 MPa;超细掺合料与质量分数为10%的硅灰复掺制备的UHPC水化热随超细掺合料掺量增加,先增大后减小;复掺质量分数为10%的超细掺合料与质量分数为10%的硅灰制备的UHPC早期收缩量最小,比单掺质量分数为20%的硅灰制备的UHPC低50.92%。     

矿物掺合料对砂浆塑性收缩开裂影响的研究

采用平板法和八字模法,通过评估不同掺量粉煤灰、矿粉与硅灰的砂浆塑性阶段的收缩应力与塑性抗拉强度等,研究了矿物掺合料对砂浆塑性阶断收缩开裂的影响。研究结果表明:随着粉煤灰掺量(0~50%)的增加,掺量小于30%时塑性收缩应力和塑性抗拉强度同步增大,掺量超过30%后塑性收缩应力继续增大,塑性抗拉强度有所降低;抗裂指数先变化不大后有所减小;随着矿粉掺量(0~30%)的增加,掺量30%以内塑性收缩应力和塑性抗拉强度都增大,抗裂指数有一定程度增大;随着硅灰掺量(0~5%)的增加,塑性收缩应力增大,塑性抗拉强度增大,抗裂指数明显提高。     

粉煤灰微珠活性粉末混凝土力学与收缩特性研究

为探究粉煤灰微珠对活性粉末混凝土新拌浆体工作性、硬化后力学强度和收缩特性的影响,系统开展了微珠掺量、水灰比等对多项性能影响规律的研究;同时针对一些具有快硬早强要求的实际工程需要,研究了硫铝酸盐活性粉末混凝土基本性能.试验结果表明:活性粉末混凝土的性能最佳时水胶比应控制在0.16左右,此时粉煤灰微珠掺量30％,拌合物工作性较佳且活性粉末混凝土孔隙率相对较低.粉煤灰微珠掺量和水胶比的增加,均使得活性粉末混凝土的自收缩与干燥收缩不同程度上得到抑制.使用硫铝酸盐水泥制备的活性粉末混凝土的自收缩和干燥收缩大幅降低.     

复掺粉煤灰和硅灰复合水泥浆体的干燥收缩研究

以复掺粉煤灰、硅灰的复合水泥浆体为研究对象,研究了复合水泥浆体的干燥收缩的变化规律.结合TG-DSC、孔结构测定、IR等现代化测试方法,研究了复合水泥浆体的结构、组成与干缩性能的关系.结果表明:当粉煤灰和硅灰总掺量为40％,而其中的硅灰掺量为0～10％,粉煤灰掺量为30％ ～ 40％时,其干燥收缩均小于纯水泥浆体.     

玻璃纤维增强水泥基材料收缩性能研究

主要研究了胶凝材料组成及纤维掺量对玻璃纤维增强水泥(Glass fiber reinforced cement,GRC)的干燥收缩和自收缩性能的影响.通过等温量热仪、X射线衍射仪对不同类型的胶凝材料的早期水化放热及不同龄期的水化产物进行表征和分析,探讨了胶凝材料组成对GRC材料收缩性能的作用机理.试验结果表明:采用硫铝酸盐水泥制备的GRC材料其长期干燥收缩及自收缩最小,采用硅酸盐水泥制备的GRC材料干燥收缩及自收缩均较大,而掺入粉煤灰、硅灰等矿物掺和料可有效的降低GRC材料的干燥收缩和自收缩.同时,总体来看玻璃纤维掺量对GRC材料的收缩性能的影响相对较小,但适当掺量的玻璃纤维可一定程度上降低GRC材料的干燥收缩及自收缩.     

石粉对自密实混凝土收缩性能的影响

为了研究石粉对自密实混凝土收缩性能的影响,设计了不同水胶比和石粉质量分数的试验,得到了水胶比为0.30、0.34、0.37,石粉质量分数为0%、10%、20%时自密实混凝土28 d龄期内自收缩和干燥收缩的变化规律。结果表明:自收缩随着水胶比的减小而增大,随着石粉质量分数的增加而增大;水胶比在0.30~0.37时,其对干燥收缩的影响不大;适量的石粉对干燥收缩几乎无影响,当石粉质量分数达到20%时,干燥收缩明显增大。在试验的基础上提出了考虑水胶比和石粉质量分数影响的自密实混凝土自收缩与干燥收缩预测模型。     

Autogenous shrinkage of high-strength concrete containing silica fume under drying at early ages

The present study investigated experimentally autogenous shrinkage of high-strength concrete containing silica fume under drying at early ages. The influence of drying on hydration of cementitious materials in the high-strength concrete with water-binder ratios of 0.25, 0.35 and 0.45 was evaluated based on bound water content (BWC), which was exposed to drying at the ages of 0.5, 1.0 and 3.0 days, respectively. By establishing the relationship between the BWC and autogenous shrinkage strain under sealed conditions, autogenous shrinkage strain under drying conditions and drying shrinkage strain were separated from total shrinkage strain, and, then, the contribution of autogenous shrinkage in total shrinkage was discussed. The results showed that the percentage of autogenous shrinkage was macroscopically 50-20% based on the present method, while that was 70-30% based on the conventional superposition principle (SP). The latter resulted in overestimating autogenous shrinkage strain under drying conditions.     

矿物掺合料对UHPC性能的影响

传统超高性能混凝土(UHPC)的硅灰用量一般都比较高,导致其制作成本较高,而且自收缩比较大,对实际工程应用造成了一定的影响。本文用粉煤灰和矿粉部分或全部替代硅灰制备UHPC,并对其工作性能、力学性能、自收缩及孔结构特征进行了试验研究。结果表明:采用粉煤灰或矿粉替代硅灰可以改善UHPC拌合物的流动性,替代率越高,拌合物的流动度越大;当采用粉煤灰或矿粉替代50%(质量分数)硅灰时,在标准养护下,对28 d抗压强度的影响较小,而在高温蒸养下,则会导致28 d抗压强度下降,当替代率达到100%(质量分数)时,无论是标准养护还是高温蒸养,都会显著降低28 d抗压强度;采用粉煤灰或矿粉替代硅灰能降低细孔的占比,增大孔径,减少自收缩,且粉煤灰对于自收缩的抑制效果优于矿粉。     

矿物掺和料与再生骨料对水泥强度和收缩性能的影响

矿物掺和料与再生骨料应用于水泥制品中是废弃物资源化利用的重要途径。为了研究矿物掺和料与再生骨料对水泥强度和收缩性能的影响,设计不同掺和料掺合比例与再生骨料取代率,进行不同龄期的强度、干燥收缩和早期自收缩测试。结果表明,粉煤灰降低水泥强度,而矿粉可提高水泥后期强度;粉煤灰和矿粉对水泥的干燥收缩有抑制作用,但对水泥早期自收缩有促进作用;再生骨料能够提高水泥强度,而对水泥的收缩性能无明显影响。     

超细矿渣粉和偏高岭土对硫铝酸盐水泥早期收缩性能的影响

通过开展化学收缩、自收缩与干燥收缩试验,研究了超细矿渣粉和偏高岭土对硫铝酸盐水泥早期收缩性能的影响。结果表明,掺入超细矿渣粉与偏高岭土会增大水泥浆体的内部相对湿度,能有效抑制水泥浆体的化学收缩、自收缩与干燥收缩,且掺量越大,抑制效果越明显,根据水泥浆体的内部相对湿度能够大致判断其自收缩的变化规律。掺入超细矿渣粉与偏高岭土会加快硫铝酸盐水泥的早期水化,使化学收缩变化速率达到峰值的时间提前。当超细矿渣粉的掺量为20%(质量分数,下同)或偏高岭土的掺量为10%、20%时,与空白组相比水泥浆体的7 d自收缩分别减小了42.21%、35.89%和63.73%,7 d干燥收缩分别减小了24.89%、16.42%和30.87%。在相同掺量条件下,掺入偏高岭土的水泥浆体化学收缩、自收缩与干燥收缩显著小于掺入超细矿渣粉的水泥浆体。自收缩与线性化学收缩的比值随龄期的增长而减小,掺入超细矿渣粉与偏高岭土后,自收缩与线性化学收缩的比值进一步减小。     

新型高性能水泥基灌浆料的配制研究

以普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、硅灰和膨胀剂为胶凝材料,再以石英砂为骨料制作灌浆砂浆,通过正交试验设计出高强胶凝材料的最佳配比。最后以上述胶凝材料为基础,粗中细三种砂子为骨料,并添加高性能外加剂,通过改变水和胶凝材料以及胶凝材料和骨料的比例,得到符合标准规范的高性能水泥基灌浆料。掺入快硬水泥有快硬早强的效果;为减小灌浆材料的收缩可以掺入适量膨胀剂;掺入硅灰可以提高灌浆材料的强度。综合考虑灌浆料的流动性,竖向膨胀率以及强度和收缩性的影响,确定灌浆料胶砂比为1.2,水胶比为0.34。研究成果对今后水泥基灌浆材料的发展具有一定的参考价值。     

Effect of water-to-cementitious materials ratio and silica fume on the autogenous shrinkage of concrete

This paper presents an experimental study on the autogenous shrinkage of Portland cement concrete (OPC) and concrete incorporating silica fume (SF). The results were compared with that of the total shrinkage (including drying shrinkage and part of the autogenous shrinkage) of the concrete specimens dried in 65% relative humidity after an initial moist curing of 7 days. The water-to-cementitious materials (w/c) ratio of the concrete studied was in the range of 0.26 to 0.35 and the SF content was in the range of 0% to 10% by weight of cement.The results confirmed that the autogenous shrinkage increased with decreasing w/c ratio, and with increasing SF content. The results showed that the autogenous shrinkage strains of the concrete with low w/c ratio and SF developed rapidly even at early ages. At the w/c ratio of 0.26, the autogenous shrinkage strains of the SF concrete were more than 100 micro strains at 2 days. For all the concretes studied, 60% or more of the autogenous shrinkage strain up to 98 days occurred in the first 2 weeks after concrete casting. The results indicated that most of the total shrinkage of the concrete specimens with very low w/c ratio and SF exposed to 65% relative humidity after an initial moist curing of 7 days did not seem to be due to the drying shrinkage but due to the autogenous shrinkage.     

圆环法研究再生微粉混凝土收缩性能

采用圆环试验方法研究了再生微粉掺合料对混凝土收缩开裂趋势的影响,并测定了再生微粉混凝土早期干燥收缩性能。试验结果表明,圆环试验能给混凝土提供了完全的、均匀的约束,能合理评价混凝土抵抗自收缩和干燥收缩综合作用开裂的能力。再生微粉掺合料能明显降低混凝土收缩开裂趋势及干燥收缩性能;且微粉细度越大,再生微粉混凝土抗收缩抗裂性能越好。试验结合SEM试验结果,分析了再生微粉掺合料减小水泥基材料收缩开裂趋势的原因。