低水化热低收缩超高性能混凝土(UHPC)试验研究

采用紧密堆积理论优化出了超高性能混凝土(UHPC)胶凝材料体系各组分比例,通过掺加钢渣粉和复合膨胀剂配制出低水化热低收缩UHPC,并通过SEM分析了UHPC水化产物和界面黏结微观结构。结果表明,采用大掺量矿物掺合料优化胶材体系和骨料体系可制备出工作性良好、标养条件抗折强度达25.6 MPa、抗压强度达142 MPa的UHPC,绝热温升仅59.7℃,180 d干燥收缩率仅280×10-6。钢渣粉的掺入不仅能有效降低UHPC水化热,对抑制收缩也有一定作用。     

TBM压注式超高性能混凝土试验研究

针对天山胜利隧道TBM压注式超高性能混凝土(UHPC)的性能要求,基于紧密堆积理论,优化了混凝土中胶凝材料各组分的比例。通过掺入钢渣粉、纳米早强剂和塑性膨胀剂配制出了大流动度、超长保坍、超早强、低收缩的UHPC,并研究了胶凝材料体系紧密堆积孔隙率、钢纤维掺量、混凝土流动性三者之间的关系。结果表明:采用复合掺合料、钢渣粉优化胶凝体系、骨料体系可制备出工作性良好、各项性能指标均能满足要求的UHPC,初始流动度大于700 mm,4 h流动度经时损失小于5%,1 d拆模且抗压强度大于设计要求51.6 MPa,28 d干燥收缩仅为200×10^-6。纳米早强剂的掺入不但保证了混凝土早期强度的增长,而且不影响混凝土流动性的长时间保持和后期强度的增长。     

不同钢渣掺量对UHPC性能的影响研究

钢渣作为大宗固体废弃物在建筑材料领域的应用是节能减排的重要途经之一。本文研究了不同钢渣掺量对UHPC工作性、力学性能及收缩性能的影响规律,并通过TG/DTG及SEM分析其水化机理。结果表明,随着钢渣掺量的增加,UHPC的流动度呈不同程度增加,早期抗压强度和抗折强度降低幅度较大,但后期力学性能差距逐渐减小。UHPC的自收缩性能随着钢渣掺量的增加呈降低趋势。钢渣粉掺量占总胶凝材料的18%时,制备的UHPC的工作性能和自收缩性能仍较为优异,水化28d后力学性能增长较快。     

利用钢渣制备矿物掺合料对混凝土性能的影响

为了提高钢渣的资源化利用率,利用钢渣制备了矿物掺合料,测试了钢渣粉自身的性能指标,并用钢渣粉取代矿粉配制了C30混凝土,研究了钢渣粉对混凝土力学性能、体积稳定性和耐久性能的影响。结果表明,钢渣粉的掺入可降低胶凝材料体系的总水化热,但对外加剂饱和掺量点和经时损失率影响较大。利用钢渣粉取代矿粉对混凝土的出机工作性影响不大;随着钢渣粉掺量的增多,混凝土的早期强度低,后期强度增进量较大;掺钢渣粉混凝土的收缩率、氯离子渗透系数及碳化深度均高于基准组;将钢渣粉作为矿物掺合料配制混凝土时需控制其掺量。     

含粗骨料超高性能混凝土的制备及其性能研究

针对超高性能混凝土(UHPC)胶凝材料用量大、非绿色化、成本高、自收缩大等问题,通过引入5～10 mm粒径的粗骨料,采用普通河砂代替石英砂,并优化钢纤维体积掺量,成功制备出了经济环境效益良好、性能优良的含粗骨料超高性能混凝土(UHPC-CA)。研究了粗骨料掺量对UHPC-CA工作性和力学性能的影响,并与UHPC性能进行了对比分析。结果表明:UHPC-CA的流动性能相比UHPC有所降低,粗骨料掺量为675 kg/m3的UHPC-CA能保持良好流动性能,但随着粗骨料掺量的增加,流动性降低的十分明显;UHPC-CA抗压强度、抗折强度低于UHPC,弹性模量则高于UHPC,不同粗骨料掺量UHPC-CA力学性能变化并不明显;UHPC-CA抗氯离子渗透性能和抗冻性能表现良好,但是不如UHPC优异;掺入粗骨料能够改善UHPC-CA的自收缩性能,相比UHPC,其早期自收缩率明显降低。     

钢渣对水泥砂浆早期干燥收缩和孔结构的影响

研究了钢渣粉及不同粒径范围钢渣砂对水泥砂浆早期干燥收缩性能和孔结构的影响.结果表明:在一定掺量范围内,单掺钢渣粉或钢渣砂均能明显降低水泥砂浆的早期干燥收缩率,当掺量(质量分数)为30%时,改善效果尤为显著;钢渣砂粒径范围不同,对水泥砂浆早期干燥收缩率的影响有所不同,粒径小于2.5mm的钢渣砂具有明显改善作用.主要原因在于钢渣粉或钢渣砂能降低水泥砂浆的孔隙率,优化孔结构,提高密实度;相比于钢渣砂,钢渣粉对水泥砂浆早期干燥收缩性能和孔结构的改善效果更加显著,但二者复掺的改善效果并不明显.     

超细矿物掺合料的制备及其用于UHPC中的试验研究

采用矿渣、钢渣和粉煤灰复合制备高活性超细矿物掺合料,研究了粉磨时间、原料配比和助磨激发剂掺量对超细矿物掺合料性能的影响,并采用其替代硅灰和水泥配制UHPC,对其可行性进行分析。结果表明:采用50%矿渣、20%钢渣和30%粉煤灰,添加0.15%助磨激发剂,通过超细粉磨至比表面积920 m~2/kg,可制备出达到S105级矿粉要求的矿物掺合料;采用优选超细矿物掺合料替代硅灰配制UHPC,力学性能有所降低,但均能配制出抗压强度超过130 MPa的UHPC,且具有较好的工作性能和体积稳定性。     

利用钢渣粉制备生态型超高性能混凝土的研究

研究了钢渣粉替代部分水泥对超高性能混凝土(UHPC)性能的影响,验证了利用钢渣粉部分替代水泥制备生态型UHPC的可行性.结果表明:随着钢渣粉替代量的增加,UHPC的工作性得到改善;当钢渣粉替代量为200 kg/m3时,UHPC的密实度达到最大,且此时UHPC的抗压强度和抗氯离子渗透性能仍保持较好水平;随着钢渣粉替代量的...     

轻质超高性能混凝土的设计与研究

研究了胶凝材料组成、胶砂比以及钢纤维掺量对轻质超高性能混凝土(LUHPC)工作性能与力学性能的影响,得出LUHPC最优配合比,提出了LUHPC设计制备方法;对比研究了普通超高性能混凝土(UHPC)与LUHPC的力学性能与体积稳定性能差异;采用SEM-EDS和显微硬度计分析了LUHPC水泥石以及轻集料界面微结构特征。结果表明:水泥、粉煤灰微珠和硅灰用量分别为804、204、192 kg/m~3,水胶比0.18,胶砂比1.8,钢纤维体积掺量为2.5%时,LUHPC工作性能优异,具有良好的轻质、高强、低收缩性能;相比UHPC,LUHPC比强度更高,体积稳定性优良;陶砂的"缓释水"作用可使界面处胶凝材料后期持续水化,改善界面处微结构,降低混凝土自收缩。     

超高性能混凝土早期变形性能及调控技术

超高性能混凝土(UHPC)由于其极低水胶比及高掺量超细矿物掺合料,在早期易产生较大的自收缩,引起开裂,影响结构耐久性。为了揭示UHPC早期变形性能影响规律及建立相应的调控技术,研究了水胶比(0.15~0.20)、粗骨料用量和膨胀剂掺量对UHPC自收缩的影响。结果表明:随着水胶比降低,UHPC自收缩先增大后减小,在0.18水胶比时收缩最大;粗骨料的掺入能明显抑制UHPC体系自收缩;膨胀剂能明显的补偿UHPC自收缩,但掺量过高会导致UHPC安定性不良,5%掺量时补偿效果较为理想。     

硬石膏对超高性能混凝土性能的影响及机理研究

超高性能混凝土(UHPC)是一种具有超高力学性能和超高抗渗性能的水泥基复合材料,具有胶材用量大、收缩大的特点。为了有效调控UHPC收缩应变,通过波纹管法、接触法、电通量法、RCM法和NEL法分别研究了不同掺量硬石膏对UHPC体积稳定性和耐久性能的影响。结果表明:随着硬石膏掺量的增加,UHPC的体积收缩率逐渐减小,抗氯化物渗透性能逐渐提高。当硬石膏掺量为6%时,7 d收缩率仅为145.2με,与对照组相比减小了69%;此时氯离子扩散系数最小,为3.9×10^(-14)m^(2)/s;SEM分析可知,此时UHPC基体界面过渡区(ITZ)的密实度更高。     

低收缩高模量超高强混凝土制备技术研究

针对超高性能混凝土(UHPC)胶凝材料收缩大,弹性模量低等问题,通过添加玄武岩粗骨料和高强细骨料制备出具有高弹性模量(>54 GPa)、低收缩(<300με)和超高强(>150 MPa)的UHPC,并研究粗骨料掺量与细骨料种类对UHPC力学性能及收缩的影响。结果表明:随着粗骨料掺量的增加(0~800 kg/m3),UHPC抗压强度先提高后降低,静力受压弹性模量几乎呈线性提高;粗骨料掺量为0~200 kg/m3时,UHPC的抗弯拉强度变化较小,粗骨料掺量在200~800 kg/m3增加时,UHPC的抗弯拉强度明显降低;随粗骨料掺量的增加(0~800 kg/m3),UHPC的收缩逐渐减小,粗骨料掺量为600 kg/m3时,180 d收缩值为292με,仅为无粗骨料时的72.7%。     

掺钢渣粉尾矿高性能混凝土的制备

研究了钢渣粉掺量和养护方式对全固废混凝土抗压强度的影响,并通过SEM分析了掺钢渣胶凝材料水化产物微观形貌。研究结果表明,钢渣粉掺量对混凝土的抗压强度有较大影响,湿热养护能够有效激发钢渣的活性,提高胶凝材料早期强度。掺入20%钢渣粉,采用56℃湿热养护,可以制备出28d抗压强度达77.26MPa的混凝土。掺入钢渣粉对水化产物种类不会造成影响,在反应的中后期,体系中C-S-H凝胶和钙矾石的协同生成能够促进体系强度的增长。     

碱钢渣混凝土力学性能及耐久性能的试验研究

掺入一定比例及质量的复合激发剂,通过改变钢渣粉、矿渣粉及水泥等胶凝材料的比例,研究碱激发钢渣混凝土的力学性能及耐久性能,并采用XRD和扫描电镜等测试手段对其微结构进行分析。试验结果表明:在满足配置混凝土工作性能的前提下,钢渣掺量为40%、矿渣掺量为35%、硅灰掺量为5%、水泥掺量仅为20%,得到混凝土的强度等级可达C40,高于设计强度等级C30,且抗碳化性、抗冻性及抗硫酸盐侵蚀性等耐久性能优异;微观分析表明,此配合比混凝土的胶凝体系28 d水化产物结构致密,且孔隙较少,后期强度发展较好,胶凝体系与骨料之间结合性较好。     

桥梁锚碇结构低温升、低收缩抗裂海工混凝土研究与应用

为预防桥梁锚碇海工大体积混凝土在浇筑后由温降收缩和自收缩效应而导致的开裂问题。通过调研国内类似工程案例,优选原材料,研究不同胶凝放热体系、混凝土自生体积变形以及氯离子扩散系数性能,优化混凝土配合比,选取具有低温升、低收缩高性能抗裂混凝土。结果表明,采用大掺量粉煤灰、矿渣粉胶凝体系能有效的降低混凝土绝热温升值,且当双掺量达到65%时,混凝土强度、氯离子扩散系数及自身体积变形性能均能满足施工和抗裂性能设计要求。工程应用表明,锚碇大体积混凝土拆模外观良好,未发现有害裂缝,工程取得预期目标。     

钢渣粉作掺合料配制混凝土性能研究

本文开展了钢渣粉做混合材配制混凝土的相关性能实验,主要研究了钢渣粉对水泥的标准稠度需水量、凝结时间、安定性、胶砂及混凝土相关性能的影响规律。研究发现:钢渣粉掺量控制在15%以内,配制的混凝土各项性能均能满足设计要求。     

磨细钢渣粉对水泥混凝土性能影响的研究

研究了磨细钢渣粉的掺量对水泥胶砂和水泥混凝土工作性与强度的影响,以及钢渣粉和粉煤灰不同比例复掺对混凝土性能的影响.结果表明,磨细钢渣粉在一定程度上可以改善混凝土的工作性,降低混凝土的强度,钢渣粉掺量不宜大于30％;钢渣粉与粉煤灰复掺可以发挥超复合效应,配制出C40以上的高性能混凝土.     

钢渣微粉水化性能研究

将钢渣微粉以不同的掺量掺入水泥中进行砂浆实验与水化热实验,研究钢渣微粉潜在胶凝性的发展。结果表明:钢渣微粉的掺入会降低水泥的胶凝性能,但钢渣微粉水化后期的潜在胶凝性比水泥高。钢渣微粉可以提高砂浆的流动度、折压比,大幅降低水泥的水化热。     

钢渣微粉水化性能研究

将钢渣微粉以不同的掺量掺入水泥中进行砂浆实验与水化热实验,研究钢渣微粉潜在胶凝性的发展。结果表明:钢渣微粉的掺入会降低水泥的胶凝性能,但钢渣微粉水化后期的潜在胶凝性比水泥高。钢渣微粉可以提高砂浆的流动度、折压比,大幅降低水泥的水化热。     

细度对钢渣-矿渣复合胶凝材料化学收缩的影响探究

通过球磨制备出不同细度的钢渣粉、矿渣粉,按钢渣:矿渣=30%:70%,水胶比为0.4,采用自制的化学收缩装置进行收缩实验,并与纯水泥进行对比,探索细度对钢渣矿渣复合胶凝材料化学收缩的影响规律。结果显示:与纯水泥相比,掺加钢渣矿渣复合掺合料对胶凝材料化学收缩有明显的抑制作用,当钢渣比表面积为400m~2/kg与矿渣表面积为450m~2/kg的配比中,抑制作用最大;其中0h~21h胶凝材料是膨胀的,21h~72h复合胶凝材料一直化学收缩;与纯水泥相比,72h化学收缩降低了18.3%。