轻烧MgO补偿收缩混凝土研究与工程应用进展

混凝土中引入一定量的膨胀剂,产生适度膨胀,可有效减小混凝土的收缩变形,减少混凝土开裂风险,从而提高混凝土的耐久性.该文介绍了轻烧MgO膨胀剂以及补偿收缩混凝土的应用研究现状,重点综述了MgO膨胀剂的应用和研究现状.对MgO膨胀剂的制备、含MgO混凝土的膨胀机理、相关性能以及自生体积变形数值模拟的相关研究进展进行了分析和总结.在此基础上,提出MgO自身特性对膨胀变形的影响规律、MgO自身的水化以及MgO在水泥胶凝体系中的水化对含MgO混凝土的变形影响规律、复合其它类型的膨胀剂使MgO膨胀剂的变形规律和普通混凝土的收缩相匹配等方向还需做进一步深入的系统研究.     

石灰石粉和粉煤灰对干燥状态下砂浆性能的影响

为研究石灰石粉和粉煤灰对干燥状态下砂浆性能的影响.设计了两组砂浆配合比进行对比试验.试验结果表明,掺加石灰石粉和粉煤灰都有减小砂浆干缩的作用.而且效果相当;石灰石粉掺量在30%以内时,长期干燥对砂浆的抗压强度和抗折强度影响较小,而且再次水养后强度恢复较高.     

基于小型湿喷机施工的喷射混凝土性能评价

为研究喷射混凝土性能更接近于现场实际湿喷工况(大型湿喷工艺)的室内浇筑工艺,以9组C40纤维喷射混凝土为例,通过测试其回弹率、一次喷射厚度、凝结时间、密度、抗压强度、弯曲韧性和干缩变形等性能指标,对比了在混凝土拌和物中掺加速凝剂快速搅拌振动成型制作试件(搅拌振动工艺)和应用小型湿喷机喷射施工(小型湿喷工艺)两种工艺下所得混凝土性能之间的差异。结果表明:与搅拌振动工艺相比,小型湿喷工艺成型混凝土试件的凝结时间、密度、抗压强度与大型湿喷工艺更吻合;小型湿喷工艺还能测试回弹率、一次喷射厚度,可用于评价湿喷混凝土的可喷性。     

水泥种类对砂浆收缩性能和孔结构参数的影响

研究常见水泥种类对砂浆收缩性能和孔结构参数的影响,为水泥的合理选用提供试验参考。采用贵州常见的4种水泥(毫龙水泥、西南水泥、尧柏水泥、中诚水泥),探索砂浆的力学性能、收缩性能和孔结构参数等性能。结果表明:随着养护龄期的延长,砂浆的抗折强度和抗压强度越高,但90 d时4种水泥砂浆抗压强度相差不大于3MPa。砂浆的抗压强度与抗折强度之间呈现出显著的线性关系,折压比呈现出降低的趋势,干燥收缩与自收缩均随养护龄期的延长不断增长,但干燥收缩始终高于自收缩。通过吸水法发现,养护龄期的延长对砂浆孔结构均匀性有细化作用,但4种水泥砂浆的平均孔径相差不大,相差不到0.04。表明水泥产地不同,其性能的表现各异,文中4种水泥的建议选择顺序为:西南水泥中诚水泥尧柏水泥豪龙水泥。     

复掺纤维和粉煤灰的面板混凝土性能研究

为了考察纤维和粉煤灰对面板混凝土力学性能和体积稳定性的影响,试验研究了复掺粉煤灰和纤维的面板混凝土力学性能、干缩性能以及早期抗裂性能,并与基准混凝土进行了对比。结果表明:复掺粉煤灰和纤维,可以同时发挥粉煤灰混凝土后期强度增长快的特点以及纤维抗裂增韧的效果,复掺粉煤灰和纤维的混凝土90 d龄期抗压强度接近基准混凝土,28 d和90 d劈拉强度和极限拉伸值超过基准混凝土。纤维和粉煤灰可以约束混凝土的干缩,复掺粉煤灰和纤维的混凝土干缩率明显低于基准混凝土干缩率。复掺纤维和粉煤灰减少了水泥浆体和混凝土早期的收缩,并抑制了裂纹的产生和发展,从而提高了硬化水泥浆体和混凝土的抗裂能力。     

塑性混凝土强度和尺寸效应的试验研究

通过对12个配合比、3个龄期共405个塑性混凝土试块的强度试验,研究了塑性混凝土相关强度之间的关系,塑性混凝土抗压强度和劈拉强度的尺寸效应,以及塑性混凝土抗压强度与龄期之间的关系。试验结果表明:塑性混凝土抗压强度、劈拉强度、抗折强度之间具有良好的统计关系;相比边长为150 mm的立方体试块,边长为100 mm的塑性混凝土立方体试块的抗压强度和劈拉强度的尺寸效应系数分别为0.937 5和0.861 6;龄期对塑性混凝土的抗压强度有较大的影响。在此基础上,建立了相关强度指标之间的换算关系式以及轴心抗压强度与龄期的对数关系式。     

纳米CuO改性水泥基材料力学与耐久性的试验研究

为了明确纳米CuO对低水胶比水泥基材料力学性能和耐久性的改性作用,采用0. 5%～4%纳米CuO制备水泥基材料,研究其对凝结时间、流动性、力学性能和耐久性的影响,并分析其作用机制。试验结果表明:0. 5%～4. 0%纳米CuO能降低低水胶比水泥基材料的凝结时间和流动性,掺量越多,其降低幅度越大; 1. 0%～4. 0%纳米CuO能提高低水胶比水泥基材料的抗折和抗压强度,但会降低其干燥收缩和渗透性能,掺量以2%为宜;纳米CuO替代水泥后,虽不能参与水泥的二次水化,但能促进水泥的水化;综合分析发现,纳米CuO能发挥尺寸效应、微集料的填充效应和表面活性效应,达到提高水泥基材料密实度和细化孔结构的目的。因此,纳米CuO替代水泥后,能在一定程度上改性低水胶比水泥基材料的力学性能和耐久性。     

非晶合金纤维增强水泥砂浆性能试验研究

以钢纤维为对比,研究了不同掺量的非晶合金纤维对水泥砂浆流动性、抗压和抗折强度的影响,提出了预测非晶合金纤维混凝土抗折强度的经验公式,并采用扫描电子显微镜观察纤维与基体的粘结状态。结果表明:与钢纤维相比,非晶合金纤维显著提高了砂浆的力学性能。1.0%掺量下非晶合金纤维增强砂浆28 d抗压强度和抗折强度与未掺纤维试样相比分别增加了28.6%和51.9%,与相同掺量下钢纤维增强砂浆相比分别增加了9.9%和14.5%。非晶合金纤维抗拉强度高,抗腐蚀性能强,在砂浆中分散均匀,与砂浆基体粘结良好,在较低掺量下即可有效提高砂浆的抗压和抗折强度,增加砂浆的韧性。     

石灰石粉对掺加钢渣的水泥砂浆力学性能的影响

在钢渣掺量一定的情况下,通过水泥砂浆力学性能试验,对掺加不同细度的石灰石粉的水泥砂浆进行了不同龄期的抗折、抗压强度测试。结果表明:在钢渣掺量一定的情况下,与未掺加石灰石粉的水泥砂浆比较,掺加一定量的石灰石粉可以提高水泥砂浆的抗压、抗折强度;钢渣掺量一定的情况下,随着石灰石粉细度的增加,水泥砂浆的压折比减小,水泥砂浆的柔韧性变好。用MATLAB曲线拟合工具箱对水泥砂浆的压折比进行模拟,结果发现,用指数函数形式模拟压折比拟合度较好。     

巷道隔热喷射混凝土强度及导热性能试验研究

随着煤矿开采深度不断增加,巷道的高温热害问题尤为突出。在普通喷射混凝土中掺入陶粒、憎水玻化微珠、粉煤灰以及改变砂子的用量来设计正交试验,研究混凝土的抗压强度、抗拉强度、抗折强度和导热系数的变化。试验结果表明:憎水玻化微珠是影响混凝土的导热系数、抗压、抗拉和抗折强度的主要因素,因此憎水玻化微珠掺量宜选在100%;陶粒是影响混凝土抗折强度的主要因素,贡献率高达60.61%,因此陶粒的掺量在20%最优;随着粉煤灰掺量的增大,导热系数先降低后增大,强度先提高后降低,因此粉煤灰掺量宜为20%;随着砂子用量的降低,导热系数一直在降低,抗压强度和抗拉强度先提高后降低,抗折强度一直在提高,因此砂子用量在571 kg/m³最优。     

基于微生物诱导碳酸钙沉积的生物覆膜防渗研究

针对水利工程防渗堵漏的问题,以降低砂土生物覆膜透水率、提高砂土胶结之后的强度为目的,利用巴氏芽孢杆菌催化尿素水解对MICP(microbially induced calcium carbonate precipitation)生物覆膜效果的影响因素展开试验研究。采用控制变量法探究胶结液浓度和胶结时间对生物覆膜效果的影响,从而为生物覆膜技术的实际应用提供基础性数据和科学依据。结果表明:相同胶结时间的情况下,胶结液浓度越大,钙离子利用率越高;生物覆膜样本的最小渗透系数为2.42×10~(-5)cm/s,防渗效果相当于粉土或黏土混合物,最大抗折强度为1.63 MPa,最大抗压强度为1.5 MPa;胶结液浓度是影响覆膜抗折强度的主要因素,相同浓度下的胶结时间越长,对应的抗折强度值越大;碳酸钙在颗粒间的孔隙中充当胶凝作用,碳酸钙含量与抗折和抗压强度呈正相关关系。研究成果对未来将生物覆膜技术应用于水工防渗材料具有参考价值。     

减水剂对水泥基材料早期开裂影响的研究

为研究减水剂对水泥基材料体积稳定性及其早期开裂的影响,采用多通道椭圆环收缩开裂测试手段、自由收缩和强度试验等方法测试了掺聚羧酸类、萘系和木质素系减水剂砂浆的早期收缩开裂和开裂敏感性.研究表明,掺减水剂均延长了砂浆初始开裂时间,从而降低了砂浆的开裂敏感性,且高效减水剂比木质素系减水剂更能有效地降低砂浆的开裂敏感性.掺高效减水剂增大了砂浆的自由收缩值,且萘系比聚羧酸类减水剂更会增大砂浆自由收缩值,而掺木质素系减水剂能稍微降低砂浆自由收缩值.减水剂控制砂浆体积稳定性的效果为:木质素系＞聚羧酸类＞萘系.掺聚羧酸类和掺木质素系减水剂都减小了砂浆的最大裂纹宽度,而掺萘系则加快了砂浆最大裂纹宽度的发展速度.在干燥养护条件下,掺高效减水剂比掺木质素系减水剂更能有效地提高砂浆抗折和抗压强度,且掺聚羧酸类减水剂又比掺萘系高效减水剂更为有效.     

混凝土再生粉复合锰渣的胶凝性试验研究

原材料各组分对胶凝材料性能的影响较大,为此,探讨混凝土再生粉、锰渣、Na2SO4的掺量及水灰比对砂浆力学性能的影响,并采用吸水动力学法测定砂浆的孔结构参数(孔均匀系数、平均孔径、干表观密度),同时测定高温后砂浆的力学性能。结果表明:砂浆中掺入适量的Na2SO4、混凝土再生粉、锰渣或降低水灰比,均有利于提高砂浆的抗折强度,在早期较为显著,对后期的影响较小;适量的锰渣掺量有利于提高砂浆的抗压强度和耐高温性能; Na2SO4、混凝土再生粉、锰渣和水灰比都能在一定程度上改变砂浆的孔径分布,细化孔结构。因此,适量混凝土再生粉、锰渣、Na2SO4的掺入或降低水灰比,有利于提高砂浆的抗折/抗压强度和耐高温性能,细化砂浆孔结构。     

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。     

砂细度模数对壁后注浆浆液强度的影响

壁后注浆是盾构法施工过程中关键的一道工序。为了探究浆液强度的发展,将砂采用不同的筛分方法调配成细度模数分别为1.652,1.096,0.773的3种砂,并将3种砂分别用于配置惰性浆、硬性浆,并分别开展了凝结时间、直接剪切、立方体抗压试验,观测了细度模数不同的砂对惰性浆、硬性浆凝结时间、强度的影响。结果表明:2种浆液的强度均随着用砂细度模数的增大而降低;硬性浆液中水泥的水化作用主要促进了黏聚力的增大及内摩擦角的降低;惰性浆液中粉煤灰的火山灰反应基本可以忽略。     

水灰比和偏高岭土掺量对硫铝酸盐水泥基材料性能的影响

为了研究水灰比和偏高岭土掺量对硫酸铝盐水泥的流动度、收缩率和力学性能的影响,以龙门石窟裂隙防渗的灌浆工程为例,开展流动性试验、力学性能试验及干缩性能试验。结果表明硫铝酸盐水泥初始流动度大小与水灰比、偏高岭土掺量均成正比;水灰比越高,微膨胀率越低,甚至出现一定收缩,整体上膨胀率随偏高岭土掺量增大而变大;抗压强度大小与水灰比、偏高岭土掺量均成反比;7 d的抗折强度随偏高岭土掺量增大而减小,养护28 d的抗折强度恰恰相反;抗折强度随水灰比的增大而减小,且回落幅度相对较大;黏结强度随水灰比先增大后减小,随偏高岭土掺量增加,黏结强度整体上有所增加,在水灰比为0.5时,出现1个峰值。 试验结果可为龙门石窟的现场灌浆试验提供理论依据,也可为同类石质文物的灌浆修复研究提供参考。     

含白云石粗骨料超高性能混凝土的性能试验研究

为了降低超高性能混凝土(UHPC)中水泥等胶凝材料的用量,掺入白云石粗骨料(CDA),制备了含CDA的UHPC,并探讨了粗骨料含量和钢纤维体积掺量对UHPC抗压强度、弯曲强度、弹性模量、单轴拉伸性能以及耐磨性能的影响。结果表明:随着CDA含量的增加,UHPC弹性模量的显著提升,而抗压强度和弯曲强度则先上升后下降;钢纤维体积掺量的增加,增大了含CDA的UHPC的抗压强度、初裂强度、峰值强度和断裂耗能,降低了试件历经磨损后的质量损失和磨损深度,优化了其单轴拉伸性能和耐磨性能;当CDA含量为200 kg/m³、钢纤维体积掺量为1.5%时,制备的UHPC各项性能综合最佳。研究成果可供超高性能混凝土研究人员参考。     

回收钢纤维对超高性能混凝土和易性和力学性能的影响

为了探究回收钢纤维(RSF)在超高性能混凝土(UHPC)中替代工业钢纤维(SF)的可行性,以SF作为对比,采取流动度试验、流变试验及钢纤维分散度试验,分析了RSF对新拌超高性能混凝土和易性的影响,并通过抗折抗压试验,研究了RSF对硬化超高性能混凝土力学性能的影响。结果表明:新拌回收钢纤维超高性能混凝土(RSFUHPC)与工业钢纤维超高性能混凝土(SFUHPC)流动性经过统计学分析无明显差异,由于RSF长径比不均,RSFUHPC屈服应力及塑性黏度均大于SFUHPC,但RSFUHPC剪切增稠程度明显降低,同时RSF在新拌及硬化UHPC中的分散度均明显大于SF;当钢纤维掺量一定时,统计学假设检验P值(P-value)＞0.05,表明相比于SF,掺入RSF对UHPC荷载-位移曲线、抗折强度以及抗压强度没有显著影响。因此,掺入RSF可以在保证UHPC力学性能的同时,显著增强其在UHPC中的分散性,降低实际工程中人工振捣的施工难度,提高施工质量。     

补偿收缩混凝土防裂机理研究

为研究补偿收缩混凝土的应用效果和安全性,在进行大量试验研究的基础上,提出了补偿收缩混凝土动态控制理论和方法.在混凝土中加入一定量的VF防裂剂,能够使混凝土在膨胀时间及膨胀量上和其收缩曲线相吻合,以此来保证混凝土的体积变形过程始终满足其抗拉强度要求,达到混凝土防裂的目的.     

粉煤灰对混凝土耐久性影响的试验研究

为了深入研究粉煤灰对混凝土耐久性的影响,分别进行了不掺粉煤灰混凝土和掺量分别为20%、40%、60%和80%的粉煤灰混凝土的抗压强度、干缩、抗硫酸盐侵蚀等系列对比试验研究。结果表明:粉煤灰对混凝土的抗压强度、干缩变形、抗硫酸盐侵蚀性均有不同程度的影响,粉煤灰能够大大地提高混凝土的耐久性性能。