大掺量粉煤灰混凝土在禹门口黄河大桥双塔斜拉桥主塔墩承台中的应用

通过大量的试验研究,结果表明,掺25%～30%的粉煤灰可配制出C40大体积混凝土,且混凝土抗裂性能好、最终绝热温升可控制在45℃左右.本试验研究为C40主塔墩承台大体积混凝土温度应力计算提供了依据,也为大体积混凝土温控施工提供了有力的保障.     

粉煤灰品质及掺量对混凝土性能影响试验研究

粉煤灰能改善混凝土内部微观结构,对混凝土力学、热工及早期抗裂性能产生影响,本文通过改变粉煤灰的品质及掺量,Ⅰ级、Ⅱ级粉煤灰掺量分别设置0、10％、20％、30％、40％梯度试验组,对不同品质及掺量的粉煤灰型混凝土进行力学强度试验、平板热流计试验及早期抗裂试验,探究混凝土的抗压强度、保温蓄热性能及早期抗裂性能变化规律.结果表明:相同掺量下,高品质粉煤灰混凝土抗压强度有所提高,导热系数较高,保温性能有所降低,早期抗裂性能提升;相同品质粉煤灰掺量增加,混凝土抗压强度呈现先上升后下降趋势,其中粉煤灰10％掺量抗压强度提高效果较好,掺量超过30％抗压强度开始低于空白组;导热系数在粉煤灰掺量10％时较大,之后呈现下降趋势;混凝土早期抗裂性能随粉煤灰掺量的增加而提高,掺入一定量的粉煤灰对混凝土早期抗裂性能具有良好促进作用.     

内养护与膨胀剂复合作用对混凝土综合抗裂性能的影响

为了评价内养护与膨胀剂复合作用对混凝土综合抗裂性能的改善效果,采用温度–应力试验法研究了在实际温度历程下受强约束状态时,掺高分子吸水树脂(SAP)和膨胀剂(UEA)的混凝土的温度–应力发展,并研究了SAP和UEA复掺对混凝土工作性、力学性能和长期变形性能的影响。结果表明:SAP和UEA复掺,增大了混凝土升温阶段的压应力,降低了降温阶段拉应力发展速率和混凝土的开裂温度,开裂温降提高了10℃以上,延长了混凝土的开裂时间。SAP和UEA复掺对混凝土工作性影响不明显,略微降低了混凝土的抗压强度。变形性能试验表明:SAP和UEA复掺使混凝土的极限拉伸值提高了10%~30%,混凝土的干燥收缩降低了10%~20%;14 d水养护混凝土限制膨胀率在0.05%左右,转为恒温恒湿的空气中养护时,42 d膨胀率在0.04%左右。因此,内养护与膨胀剂复合作用显著改善了混凝土的综合抗裂性能。     

高温热害隧洞衬砌混凝土早期抗裂性能试验研究

通过建立正交试验并使用刀口法研究温度、水胶比和粉煤灰掺量对高温热害隧洞衬砌混凝土早期抗裂性的影响,结果表明:温度、水胶比和粉煤灰掺量三个因素中,温度是影响混凝土早期抗裂性的主要因素,粉煤灰掺量次之,水胶比对试验指标无明显影响。混凝土早期抗裂性能随温度的增加而降低;当温度高于60℃时,粉煤灰对提高混凝土的早期抗裂性有明显贡献,试验确定的最优粉煤灰掺量为25%;由最优尺度回归模型建立的方程为单位面积总开裂面积=0.879×温度-0.178×粉煤灰掺量。     

高速公路桥梁高强大体积混凝土结构早期裂缝分析与对策

从结构设计、混凝土材料自身性质和施工三个方面,分析了高强大体积混凝土结构早期开裂的原因,并针对高强大体积混凝土早期自收缩和温度收缩过大的特点,建议该类混凝土在配制时采用大掺量粉煤灰降低水化热温升和减小自收缩、掺用聚丙烯纤维阻裂增韧和掺用膨胀剂补偿收缩的防裂技术,以及施工时严格控制混凝土浇筑温度,加强保温保湿养护的防裂措施.同时,提出了进行混凝土抗裂性能评价方法研究的必要性和重要性.     

粉煤灰混凝土早期约束收缩试验研究

利用环形约束收缩试验装置测量了粉煤灰混凝土的早期约束收缩。I级粉煤灰增大新拌混凝土的坍落度,降低混凝土的早期强度,但粉煤灰混凝土的后期强度增长率大。只改变粉煤灰和水泥的比例,固定其他参数,粉煤灰掺量大的混凝土约束收缩小,也就是说,粉煤灰减小了混凝土的约束收缩,增大了混凝土的抗裂性能。在粉煤灰掺量(%)相同、水胶比接近时,胶凝材料总量大的,约束收缩大。     

早期强度对混凝土抗裂性能的影响研究

在本文中,笔者通过大量实验来探究不同掺量的粉煤灰、矿渣粉以及硅粉对混凝土强度和抗裂性能的影响。试验结果表明:单掺15%粉煤灰、20%矿渣粉控制混凝土早期强度增长速率最显著;单掺10%硅粉提高混凝土早期强度增长速率最显著,并增加单位总开裂面积至715mm~2/m~2。单掺不同掺量粉煤灰、矿渣粉和硅粉不能同时满足抗裂性能和强度要求,研究发现,复掺15%粉煤灰无矿渣和7%硅灰可以满足混凝土强度性能,混凝土抗裂敏感性最差达到55h,通过添加0.5%葡萄糖酸钠缓凝剂,可以对早期强度增长率起到延缓作用,将混凝土抗裂敏感性提升到78h。     

自密实轻骨料混凝土约束收缩试验及抗裂性能研究

试验采用高强页岩陶粒及Ⅰ级粉煤灰制备工作性能良好的自密实轻骨料混凝土(SCLC),通过环形约束收缩试验,进行密封与外侧面干燥两种条件下的约束收缩试验,研究自密实轻骨料混凝土约束收缩应变随着龄期发展规律及抗裂性能.研究结果表明:自密实轻骨料混凝土在3 d前的自生收缩与干燥收缩大于普通混凝土,14 d后的自生收缩与干燥收缩低于普通混凝土;掺加Ⅰ级粉煤灰可以明显提高新拌SCLC浆体的工作性能,也能有效抑制SCLC的自生收缩,但其掺量应该控制在25％以内较合适;以开裂风险系数η作为混凝土的抗裂性能评价指标,自密实轻骨料混凝土的抗裂能力要高于普通混凝土,但SCLC在达到临界开裂状态后很快产生贯穿性裂缝,其开裂的时间反而比普通混凝土早.     

早期强度对混凝土抗裂性能研究

本试验通过限制性平板抗裂试验和混凝土抗压强度法研究单掺不同掺量粉煤灰、矿渣粉和硅粉对水泥水化进程及抗裂性能影响,试验结果表明:单掺15%粉煤灰、20%矿渣粉控制混凝土早期强度增长速率最显著,并减少单位面积总开裂面积至29.67 mm~2/m~2、40.34mm~2/m~2;单掺10%硅粉提高混凝土早期强度增长速率最显著,并增加单位面积总开裂面积至715.31mm~2/m~2。单掺不同掺量粉煤灰、矿渣粉和硅粉不能同时满足抗裂性能和强度要求,采用限制性圆环收缩开裂试验和正交试验方法研究,研究发现,复掺15%粉煤灰无矿渣和7%硅灰满足高强混凝土强度性能,且混凝土抗裂敏感性最弱达到55h,掺加0.5%葡萄糖酸钠缓凝剂进一步延缓早期强度增长率,并提升混凝土抗裂敏感性至78h。     

新型抑温抗裂防水剂效果测试及其在抽水蓄能电站隧洞工程中的应用

温度变化引起的混凝土开裂是大体积混凝土施工质量控制的难点,而在抽水蓄能电站中对于混凝土开裂有着严格要求。将掺量2.5%的JX-IIIWD新型抑温抗裂防水剂配入混凝土与空白对照组进行对比试验,测试混凝土凝结时间、抗压强度、半绝热温升、抗渗性能及早期抗裂性能。结果表明,使用JX-IIIWD新型抑温抗裂防水剂可显著降低混凝土半绝热温升、提高混凝土抗裂及抗渗性能,且凝结时间和抗压强度均能满足现场施工需求;抽水蓄能电站隧洞中应用实践也证明了其效果。     

再生微粉和矿物掺合料对混凝土抗碳化性能的影响研究

利用快速碳化试验研究了单掺再生微粉、单掺粉煤灰及复掺再生微粉(RFP)、粉煤灰(FA)及硅灰(SF)等三种掺配方式对混凝土抗碳化性能的影响规律,并借助SEM、XRD等方法分析了碳化作用对混凝土微观结构的影响.研究结果表明:单掺再生微粉或粉煤灰对混凝土的抗碳化性能具有显著影响,相同取代率下单掺再生微粉的抗碳化性能优于单掺粉煤灰的;复掺再生微粉、粉煤灰及硅灰后可以明显改善混凝土抗碳化性能,其中RFP∶ (FA +SF) =7∶3时混凝土的抗碳化性能最优,当取代率为40％时,碳化深度最高为14.6 mm.碳化后生成的碳酸钙固体可以填充混凝土中的孔隙,提高混凝土内部的密实度.     

界面过渡区对混凝土徐变性能的影响

为分析界面过渡区对混凝土徐变性能的影响,运用Laplace变换原理,建立了考虑界面过渡区黏弹性的混凝土徐变模型,将该模型与不考虑界面过渡区的混凝土徐变预测模型进行对比和实验验证。结果表明:考虑界面过渡区的混凝土徐变模型与实验数据吻合较好,该模型能够反映界面过渡区在混凝土徐变中的作用,加载龄期为365 d时,界面过渡区使粉煤灰掺量为0、30%、60%的混凝土徐变度分别提高了45.7%、25.1%、66.7%。根据该模型,分析了不同加载龄期时3种粉煤灰掺量的界面过渡区对混凝土徐变贡献度。掺加粉煤灰的界面过渡区在早期对混凝土徐变贡献度高于不掺的基准组,后期基准组的界面过渡区对混凝土徐变贡献度不断增加,这是由于界面过渡区在荷载作用下不断弱化导致。而掺加粉煤灰的2组,随加载龄期的增长,粉煤灰二次水化反应使界面过渡区不断增强,界面过渡区对混凝土徐变贡献度不断降低。通过分析界面过渡区参数对混凝土徐变的影响发现,当界面过渡区弹性常数0.0001itz<0.01,黏性系数0.1<η_itz<10时,可以较好地描述不同界面过渡区的混凝土徐变。     

粉煤灰掺量对混凝土护筋性复合影响的研究

针对粉煤灰(FA)提高抗渗性而降低碱度对混凝土护筋性的矛盾复合作用,通过不同粉煤灰掺量混凝土的氯离子渗透性、碱度和干湿循环下钢筋腐蚀电位、加速腐蚀混凝土的开裂时间和最大阳极电流来确定FA掺量对护筋性的复合影响.结果表明:随FA掺量增加(0%～40%),混凝土pH值逐渐降低而抗渗性逐渐提高,尽管掺40?混凝土的抗渗性高于掺30?的混凝土,但前者的护筋性下降.混凝土护筋性不仅取决于抗渗性;还与基体内能否保持较高的碱度有关.为保证混凝土的高碱性和护筋性.FA掺量不宜超过40%.而FA掺量30%的混凝土不仅有高的碱度和抗氯离子渗透性,还有很好的护筋性.     

粉煤灰对混凝土抗裂性能的影响

抗裂性能好的混凝土一般都具有较高的抗拉强度、较低的弹性模量和较小的干缩。干缩和弹强比是评价混凝土抗裂性能的两个重要指标 ,抗裂性能好的混凝土一般都具有较低的干缩和弹强比。本文在试验的基础上 ,论述了混凝土的干缩和弹强比随粉煤灰掺量的变化关系 ,指出混凝土的抗裂性能随粉煤灰掺量的增加而提高 ,并对粉煤灰提高混凝土抗裂性能的机理进行探讨。     

掺Ⅱ级粉煤灰对混凝土热学性能及强度影响的试验研究

利用Toni CAL7336型混凝土水化放热温升仪分别测量了C30和C60设计强度下II级粉煤灰不同掺量混凝土的热峰时间、热峰值、温峰时间和最大温升。结果表明,无论是C30混凝土还是C60混凝土,温峰时间均随粉煤灰掺量增加而呈延迟趋势,最大温升均随粉煤灰掺量增加而呈降低趋势,但是呈现不同特点,粉煤灰对C30混凝土的温升降低效应要优于C60。粉煤灰掺量对混凝土的抗压强度,尤其是早期强度,有较大影响。在粉煤灰掺量40%时,混凝土的后期强度降低较小。分析了粉煤灰对混凝土放热性能和强度的影响机理。     

温度匹配养护对大掺量矿物掺合料混凝土抗压强度及早期水化性能的影响

大体积混凝土由于胶凝材料水化放热,其内部温升对混凝土强度发展规律有很大影响.采用温度匹配养护和标准养护两种不同的养护方式,研究了单掺40％粉煤灰、单掺50％矿粉以及复掺30％粉煤灰和20％矿粉三种大掺量矿物掺合料混凝土与纯水泥、单掺20％粉煤灰两种普通混凝土在不同温度养护条件下的抗压强度差异,并对胶凝材料水化早期的浆体进行了扫描电镜和化学结合水测试.结果 表明:与纯水泥混凝土相比,温度匹配养护对大掺量矿物掺合料混凝土早期强度发展的促进作用要显著得多,且大掺量矿物掺合料混凝土温度匹配养护方式下的各龄期强度均比标准养护方式下的要高,然而纯水泥混凝土温度匹配养护条件下的后期强度却要低于标准养护条件下的后期强度.温度匹配养护方式下较高的早期水化温度显著加速了大掺量矿物掺合料混凝土的水化反应进程,从而使大掺量矿物掺合料混凝土的早期强度提高.     

矿物掺合料和聚丙烯纤维对混凝土塑性收缩开裂的影响

在聚羧酸减水剂控制新拌混凝土坍落度条件下研究了添加矿物掺合料和聚丙烯纤维对混凝土开裂性的影响.结果表明:在20％ ～ 40％掺量范围,粉煤灰或矿渣粉均能明显提高混凝土抗裂性能;粉煤灰提高混凝土抗裂性能的效果优于矿渣粉,二者复掺能显著提高混凝土的抗裂性能.聚丙烯纤维的长度对混凝土总开裂面积影响相对较小,但对裂缝宽度影响较大,纤维长度为粗集料最大粒径的3/5时,混凝土抗裂性能最佳.根据本实验结果,聚丙烯纤维的掺量宜选择在0.9～1.2 kg/m3.     

粉煤灰掺量对全再生自密实混凝土工作性能与力学性能的影响

本文使用再生粗骨料全部替代天然粗骨料,用粉煤灰分别替代20%、30%、40%、50%和70%(质量分数)水泥,制备了不同水胶比(0.36、0.40和0.45)的全再生自密实混凝土,通过抗折强度试验和抗压强度试验,分析了粉煤灰掺量和水胶比对全再生自密实混凝土性能的影响规律,得到了粉煤灰的合理掺量,提出了适用于全再生自密实混凝土抗折强度的计算公式。结果表明：当粉煤灰掺量由20%增至40%时,所有全再生自密实混凝土拌合物的坍落扩展度呈先增加后降低趋势,且均表现出良好的间隙通过能力,但混凝土拌合物扩展时间T₅₀₀受粉煤灰的影响不显著;随着粉煤灰掺量增加,全再生自密实混凝土的抗压强度和抗折强度均呈先增加后降低趋势,抗折强度受粉煤灰掺量的影响程度要高于抗压强度;全再生自密实混凝土抗压强度和抗折强度受水胶比的影响程度相同;综合粉煤灰掺量对全再生自密实混凝土工作性能和力学性能的影响,建议粉煤灰对水泥的取代率为30%。     

水泥细度对早龄期碾压混凝土综合抗裂性的影响(英文)

水泥水化热与比表面积和化学组成有关,但是相对于调整水泥的化学组成来说,通过减小水泥的比表面积来降低水泥水化热要容易得多。为了探索水泥比表面积与碾压混凝土抗裂性能的关系,采用相同熟料磨制了3种细度的水泥,研究了水泥细度对水化热、胶砂强度的影响,以及对混凝土的工作性、力学性能(抗压强度、抗拉强度和抗拉弹性模量)、极限拉伸值、绝热温升等性能的影响;同时,采用温度–应力试验机,评估了在100%约束和近似绝热条件下水泥细度对早龄期碾压混凝土综合抗裂性能的影响。结果表明:水化热与比表面积成线性关系,降低水泥比表面积是降低混凝土温升的有效、便捷的措施;粗磨水泥提高了碾压混凝土的工作性,降低了混凝土的抗压强度和弹性模量,但混凝土极限拉伸值没有明显变化;温度–应力试验表明,随着水泥比表面积的降低,混凝土第二零应力温度更低,粗磨水泥碾压混凝土综合抗裂风险更低。     

基于温度-应力试验和层次分析法的混凝土抗裂性能综合评价

采用层次分析法对温度-应力试验所得到的各项混凝土抗裂性能评价指标进行综合分析,从而获得它们各自的权重。运用加权求和法计算抗裂性能评价综合指标,并据此全面评判混凝土的抗裂性能。结果发现:对应最大拉应力的温度、最大拉应力、应力储备、最大压应力和拉应力平均增长速率5项主要评价指标的权重值依次为0.362、0.267、0.232、0.083、0.056;抗裂性能评价综合指标值越大,混凝土的抗裂性能越好。考虑各指标权重的抗裂性能评价比基于单一指标的方法更为合理。通过实例验证了基于层次分析法的抗裂性能评价方法具有较好的适用性和可靠性。