大掺量粉煤灰混凝土力学性能试验研究

在混凝土中掺加粉煤灰,既可以节约水泥,又可以提高混凝土的耐久性.通过不同配合比混凝土力学性能试验,分析了混凝土轴心抗压强度、抗压弹性模量、轴心抗拉强度、抗拉弹性模量和极限拉伸值的变化规律及其之间的关系.结果表明:当水胶比为0.35、粉煤灰掺量为60％时,粉煤灰混凝土28 d的强度可满足工程要求,说明在低水胶比情况下加大粉煤灰掺量是可行的.     

外加剂和粉煤灰掺量对混凝土抗裂能力的影响

针对BEJSK拱坝所处区域温差大、极端气温低,混凝土易开裂的问题,为了优化混凝土配比并降低混凝土开裂风险,采用材料参数试验耦合数值计算的方法,研究了外加剂和粉煤灰掺量对混凝土材料参数和抗裂能力的影响。试验结果表明:相同水胶比和外加剂条件下,随着粉煤灰掺量从35%增至40%,混凝土的抗压强度在前28 d龄期降低12.5%(水胶比=0.38)～12.8%(水胶比=0.43),180 d龄期基本持平,180 d龄期劈拉强度随粉煤灰掺量增加降低9.5%(水胶比=0.38)～13%(水胶比=0.43),180 d龄期轴拉强度随粉煤灰掺量增加略微增长,180 d龄期弹性模量随粉煤灰掺量增加略微降低。28 d龄期绝热温升随粉煤灰掺量增加下降1℃;混凝土自生体积膨胀变形随粉煤灰掺量增加而降低。联合掺用新疆五杰NF-2缓凝高效减水剂与PMS-NEA3引气剂较联合掺用江苏博特JM-Ⅱ缓凝高效减水剂和GYQ引气剂制备的混凝土自生体积收缩变形略优。数值计算结果表明,混凝土的开裂风险系数与混凝土水胶比和温度历程相关。高水胶比混凝土的开裂风险系数在缓慢温降阶段较低水胶比混凝土偏大,但在快速温降阶段增速更缓。两种水胶比混凝土的开裂风险系数在快速温降阶段呈现"交叉"的现象。总之,高水胶比混凝土的开裂风险系数终值更低,抗裂能力优。     

再生混凝土在硫酸盐与干湿循环耦合作用下的耐久性能研究

为了研究再生混凝土在硫酸盐与干湿循环耦合作用下的耐久性能及寿命预测,以再生粗骨料取代率、水胶比、粉煤灰掺量为影响因素,通过试验的方法,将试件放入浓度为5%的Na₂SO₄溶液中浸泡3 d,然后取出置室内环境下晾干3 d,为一个干湿循环。分别在干湿循环0,5,10,20,30,40,50,60次时,测定其立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、质量损失率,以此判定再生混凝土在硫酸盐与干湿循环耦合作用下的耐久性能,并基于质量损失率考虑再生粗骨料取代率、水胶比、粉煤灰掺量的影响,预测再生混凝土在硫酸盐与干湿循环耦合作用下的使用寿命。结果表明,无论是抗压强度还是劈拉强度均随着水胶比的增大而降低;相比未掺粉煤灰的再生混凝土,当粉煤灰掺量在20%~30%时,可以改善再生混凝土的抗硫酸盐干湿循环侵蚀性能;当粉煤灰掺量在40%时,达不到很好的抗硫酸盐干湿循环侵蚀效果;当再生粗骨料取代率为70%、水胶比为0.3、粉煤灰掺量为30%时,能达到比较好的抗硫酸盐干湿循环侵蚀效果,并将此条件代入预测模型求得T=128 a,相比重要建筑物设计使用年限为100 a,认为耐久性良好。     

不同养护方式对掺粉煤灰水工混凝土抗压强度的影响研究

试验以不同粉煤灰掺量和水胶比为变量,探讨了掺粉煤灰水工混凝土抗压强度受干燥、标准、密封3种不同养护方式的影响。研究发现,随着干燥时间的延长,试件抗压强度逐渐增加,然而当粉煤灰的掺量增加时其后期强度均呈下降趋势,且水胶比越大且干燥开始龄期越早则后期强度降低越显著。     

渠道衬砌混凝土力学性能试验研究

通过正交试验方法,研究了渠道衬砌混凝土水胶比、粉煤灰和纤维掺量对其抗压强度、抗折强度及劈裂抗拉强度的影响规律。试验结果表明:水胶比是影响混凝土抗压、抗折及劈裂抗拉强度的主要因素;粉煤灰掺量为15%时混凝土抗压强度达到最大值,粉煤灰对混凝土抗折及抗拉强度的影响较小;纤维掺量对混凝土抗折及劈裂抗拉强度的影响仅次于水胶比,且掺量越大获得的抗折及劈裂抗拉强度越高。     

钢纤维对超高性能混凝土强度的影响研究

运用常规的混凝土力学性能试验,研究钢纤维种类及体积掺量对混凝土力学性能的影响,依据工程实际,通过力学性能试验及理论分析等方法,以抗压、抗折强度提高量作为评价指标,分析了四种体积掺量和不同种类钢纤维配制成水胶比为 0. 4 的胶砂试件的抗压、抗折强度增长情况及流动度情况,并采用 SPSS 软件进行相关方差分析。结果表明: 钢纤维掺量在 0. 5% ～ 2. 5% 之间时,试件抗压强度较基准试件提高了 7. 1% ～ 67. 2% 、抗折强度较基准试件提高了 2. 2% ～ 67. 0% 。体积掺量为2. 5% 时,抗压强度可达 69. 5 MPa,比基准试件提高 67. 2% ; 抗折强度可达 15. 2 MPa,比基准试件提高 67. 0% 。相同掺量下微细纤维的流动度优于长纤维的流动度,掺加钢纤维后能有效防止混凝土开裂,不同种类及不同掺量钢纤维均对抗压、抗折强度有显著的影响。研究成果可为低水胶比高强度的超高性能混凝土选取钢纤维提供参考和依据。     

胶凝砂砾石材料抗压强度影响因素研究

胶凝砂砾石材料作为一种新型的筑坝材料,力学特性受水泥用量、粉煤灰掺量、水胶比、砂率、骨料级配、龄期等因素的影响。通过大量不同配合比试验,研究胶凝砂砾石材料抗压强度随水胶比、砂率、水泥用量、粉煤灰掺量等因素变化的规律。砂率在工程常见范围0.1~0.4内时,胶凝砂砾石材料存在最优砂率,为0.2,对应最优水胶比为1.0~1.4;砂率高时最优水胶比取上限,反之取下限,最优砂率对应的最优水胶比为1.1左右。胶凝砂砾石材料中水泥用量每增加10kg/m~3,立方体试件28 d抗压强度可提高15%~20%;粉煤灰掺量每增加10 kg/m~3,立方体试件28 d抗压强度均有所增大,增大幅度为1%~10%。试件尺寸及骨料级配对材料抗压强度影响显著。     

硅灰对胶砂性能影响的试验研究

为研究硅灰对水泥胶砂力学性能、干缩性能的影响,在不同水胶比下研究了不同掺量硅灰对水泥胶砂的流动性、抗压强度、抗折强度和干缩率的影响。试验结果表明,2种水胶比下水泥胶砂的跳桌流动度呈现相同变化趋势,均随着硅灰掺量提高而降低;硅灰的掺入对不同水胶比的水泥胶砂强度均有提升,0.40水胶比下,10%硅灰掺量28 d抗压和抗折强度较基准组分别提升17.7%、11.0%,0.45水胶比下,10%硅灰掺量28 d抗压和抗折强度较基准组分别提升21%和12%;硅灰的掺入会提升2种水胶比胶砂的干缩率,均随着掺量的增加而增大,水胶比为0.40时干缩率更大,水胶比为0.45时60 d干缩率较基准组提升更明显。     

粉煤灰掺量对高水胶比混凝土抗裂能力的影响

通过试验对高水胶比(w/b=0.45)条件下,不同粉煤灰替代率(0、20%、50%、80%)对混凝土材料参数和早龄期阶段开裂行为的影响进行了研究。材料参数试验结果表明,随着粉煤灰替代率由0增至80%,混凝土28 d龄期的弹性模量、劈拉强度和抗压强度分别降低了49.4%、68.4%和75.1%。混凝土温度应力试验结果表明,随着粉煤灰替代率由0增至20%、50%和80%,混凝土2d龄期绝热温升分别降低了7.1%、53.6%和72.6%,混凝土开裂时刻的应力与劈拉强度的比值分别为0.62、0.75、0.74和0.64,第二零应力点温度与最高温度的比值平均值为0.9;开裂时刻的温度(即开裂风险)随粉煤灰替代率由0增至50%逐渐减小,继续提高粉煤灰替代率至80%对混凝土开裂温度影响不大。考虑高水胶比混凝土温度开裂风险时,建议粉煤灰替代率不宜超过50%。     

粉煤灰对大含气量混凝土抗冻性能的影响

为了研究粉煤灰对大含气量混凝土抗冻性的影响,制备了粉煤灰掺量为25%、30%、35%、40%、50%的混凝土试件,采用快冻法进行冻融循环试验研究。结果表明:一定量的粉煤灰会对试件的早期抗压强度造成影响,整体上大含气量混凝土的强度随着粉煤灰掺量的增加而降低;混凝土试件在冻融试验初期质量损失不明显,随着试验的进行,质量损失率整体呈增大趋势;对比质量损失率和相对动弹性模量两个评价指标,引气剂的添加对混凝土的内部结构有明显改善作用,冻融循环破坏主要是试件外表面的破坏;在含气量为6%条件下,粉煤灰的最适宜掺量为25%,结合工程实际需要可提升至30%,以节约施工成本。     

玄武岩纤维对水泥土力学性能的影响效应研究

水泥土中掺入玄武岩纤维,在不同的水泥含量(10%、15%、20%、25%)条件下,选取5种长度(6 mm、12 mm、18 mm、24 mm、30 mm)和4种掺量(0.3%、0.5%、0.7%、1.0%)作为变量,制作不同龄期的立方体试块(7 d、14 d、28 d),进行无侧限抗压试验和劈裂抗拉试验,研究玄武岩纤维掺入水泥土后对水泥土抗压强度和抗拉强度的影响效果,最终确定了玄武岩的较优掺入长度为18 mm,最优掺量范围为0.5%~0.7%。结果表明,玄武岩纤维对水泥土抗压抗拉强度均有所提升。     

碳纤维改性沥青混合料的水敏性和强度特性研究

水气易引发沥青路面的损坏及其衍生的永久变形和疲劳裂纹问题。已有的研究多集中于沥青混合料的基础性能研究,而对其水敏性的系统性研究较少。针对不同碳纤维长度(1.0 cm、2.0 cm和3.0 cm)和不同碳纤维含量(0.10%,0.20%和0.30%)的沥青混合料进行了较为系统的试验研究,试验方法包括马歇尔测试、间接拉伸测试和抗压强度测试等。试验研究表明,碳纤维对改善沥青混合料的水敏性和强度特性有显著作用,比如增强稳定性、减少流量值以及增大空隙率等;掺加2.0 cm长的碳纤维(含量为0.30%)可将间接拉伸强度比提高11.23%,残余强度指数提高12.52%。同时还发现,在本研究中的三种碳纤维长度情况下,碳纤维的最佳质量百分比为0.30%,该含量下沥青混合料的抗水敏性及强度提升最为显著。     

疏浚淤泥与焚烧底灰混合固化方法的试验研究

针对疏浚泥黏粒含量多、含水率高、强度低等特性,利用生活垃圾焚烧底灰的骨架作用、吸水性能及火山灰活性将其掺加到疏浚淤泥中,以水泥为固化剂,开展固化试验研究。首先对焚烧底灰和疏浚淤泥的理化特性进行了测试和研究,分析了焚烧底灰掺量对疏浚淤泥颗粒级配的改善效果及减水效果。通过不同焚烧底灰掺量的混合料的击实试验及直剪实验,确定了焚烧底灰与疏浚淤泥的最佳配合比为3∶7,此时混合料击实密度最大,减容效果最好。对不同初始含水率的疏浚淤泥采用不同掺量的水泥开展固化配方试验,测试了7~28 d龄期的固化淤泥的抗压强度。测试结果表明:对于初始含水率50%~70%的疏浚淤泥,4%水泥掺量及30%焚烧底灰掺量的固化淤泥抗压强度大于无侧限抗压强度,满足填土材料的强度要求。以水泥为固化剂的焚烧底灰和疏浚泥混合固化技术具有较好的技术和经济可行性,有望应用于工程实践。     

粉煤灰-天然砂改良膨胀土强度特性试验研究

为探讨粉煤灰-天然砂改良膨胀土强度特性,对改良膨胀土进行了击实试验、无侧限抗压试验和三轴试验。试验结果表明:粉煤灰掺量一定时,最大干密度随天然砂掺量增加呈先增大后减小趋势,而最优含水量逐步减少;天然砂掺量一定时,最大干密度及最优含水量随粉煤灰掺量增加均逐渐减小;在粉煤灰和天然砂之和占比20%不变条件下,随天然砂占比减小,无侧限抗压强度与三轴抗剪强度先增大后减小,天然砂掺量5%和粉煤灰掺量15%时强度最大;随着粉煤灰和天然砂掺量的增加,内摩擦角先增加后减小;粉煤灰和天然砂掺量之和一定时,随着粉煤灰的增加和天然砂掺量的减少,黏聚力逐渐减小。研究成果可供致力于改良膨胀土工程性质的研究人员参考。     

锂渣、钢渣高性能混凝土强度的试验研究

采用正交的试验方法,以混凝土强度3,7,28,90 d龄期的抗压强度和28 d龄期的劈裂抗拉强度作为评价指标。试验结果表明水胶比以0.27为最优,以28 d龄期为准,由试验确定的最佳锂渣和钢渣掺量分别为10%和20%,锂渣、钢渣高性能混凝土28d劈裂抗拉强度在一定程度上与其抗压强度呈现比例关系。在最优水胶比条件下,锂渣、钢渣高性能混凝土的28 d龄期及28 d龄期以后的抗压强度均高于常规混凝土和单掺锂渣混凝土,同时,7²8 d龄期的锂渣、钢渣混凝土强度增长幅度最大且最优。     

塑性混凝土抗拉强度试验研究

为了探讨塑性混凝土抗拉强度的影响因素,采用劈拉试验方法测得塑性混凝土的抗拉强度,在大量试验的基础上,对各组成材料对塑性混凝土劈裂抗拉强度的影响进行了详细的分析,得出各因素对塑性混凝土劈裂抗拉强度的影响规律.研究结果表明,减小水胶比及粘土和膨润土的用量,增加水泥用量,适当掺加粉煤灰和外加剂,可提高塑性混凝土的抗拉强度.     

溶蚀条件下C-S-H结构演化与粉煤灰适宜掺量研究

利用魔角旋转核磁共振(29Si MAS-NMR)测试技术从机理上分析了不同掺量粉煤灰(30%~70%)对水泥基材料强度发展和溶蚀条件下性能退化的影响规律。结果表明：随着粉煤灰掺量的增加，水泥硬化浆体强度逐渐下降，但掺量为50%时，强度下降率最小，超过这个掺量强度下降率增大；与此对应，水化硅酸钙(C-S-H)中Q1和Q2含量相应减少，特别是Q1的变化令人关注。粉煤灰掺量从0增加到50%时，Q0，Q1，Q2信号峰强度均较溶蚀前下降，但Q1信号峰下降幅度更大；当粉煤灰掺量为70%时，Q1信号峰已不明显，Q2也相应减少，此时引起强度降低和溶蚀后性能退化显著。溶蚀后Q2(1Al)信号峰强度增大，粉煤灰掺量50%时最为明显。研究表明，Q1具有很强的工程特性，其变化对粉煤灰适宜掺量的确定起着关键作用。