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。     

胶凝材料对胶凝砂砾石材料抗压强度的影响

针对胶凝砂砾石材料水泥用量少、粉煤灰掺量多的特点,研究低水泥用量和粉煤灰掺量对材料前期、后期强度的影响规律。通过对不同水泥用量、粉煤灰掺量和不同龄期的胶凝砂砾石材料进行试验研究,得到不同胶凝材料用量下的强度区间,以及粉煤灰的最优掺量和粉煤灰掺量对材料后期强度的影响规律等。水泥用量每增加10 kg/m3,材料抗压强度可提高15%~20%。粉煤灰掺量占胶凝材料总量(水泥+粉煤灰)的50%为最优掺量,此时强度出现峰值;掺量占胶凝材料总量(水泥+粉煤灰)的40%左右为经济掺量,即掺入粉煤灰提高材料强度的效率最高。在胶凝砂砾石材料中,粉煤灰掺量的增加对其抗压强度有提高作用,其中对前期(28 d)强度影响较小;粉煤灰用量每增加10 kg/m3,后期(90 d)强度提高幅度为5%~18%,其影响随着砂率的增大而减小。     

磨细河砂与粉煤灰混掺在碾压混凝土中的应用研究

针对云南小龙潭电厂的高钙粉煤灰中f-CaO含量高达9.32%及SO3含量超标问题,研究了磨细河砂与粉煤灰混掺方案.试验结果表明:河砂经60min粉磨后,与粉煤灰以不同比例混掺,磨细河砂掺量小于50%时,混凝土28 d抗压强度随河砂掺量的增加有不同程度的下降.但抗折强度并未下降,掺量为30%时抗折强度最高;水泥净浆中掺和料用量为60%、磨细河砂的混掺比例为20%～50%时,水泥安定性试验均合格;粉磨时间为60 min的磨细河砂在C18020二级配碾压混凝土中件能最好;不同混掺比例中,30%掺量时性能最优,90d抗压强度仪降低54%;河砂中石粉含量偏低,混凝土和易性及密实度差.以磨细河砂取代10%河砂,混凝土性能明显改善,90 d抗压强度提高35.5%.     

大掺量粉煤灰对水工混凝土抗碳化性能的影响研究

文章利用快速碳化试验,探讨了粉煤灰与矿渣粉复掺、不同粉煤灰品质及掺量对水工混凝土抗碳化性能的影响。试验表明：混凝土抗碳化性能随低品质粉煤灰掺量的增加而下降,掺量不超过20%不会明显改变碳化深度,掺量达到50%时抗碳化性能显著下降;低品质高掺量粉煤灰与矿渣粉复掺有利于增强粉煤灰混凝土强度和抗碳化性能,为水工结构中大掺量粉煤灰的应用提供一定技术支持。     

塑性混凝土渗透性能试验研究

通过塑性混凝土正交试验,研究了水胶比、膨润土掺量、粉煤灰掺量和砂率等因素对塑性混凝土渗透性能的影响。结果表明:水胶比是最主要的影响因素,在配合比设计中适当减小水胶比能提高塑性混凝土的抗渗性能;膨润土掺量和砂率分别保持为50%和60%时,塑性混凝土的抗渗性能相对较好;粉煤灰等量取代水泥,随着粉煤灰掺量的增加,塑性混凝土28 d龄期的抗渗性能略有降低,但后期抗渗性能反而提高。     

C40F10垫层水泥基自流平砂浆配比优化

本文研究粉煤灰取代水泥比例、70~120目硅砂比例、胶粉和消泡剂掺量4个配比参数对水泥基自流平砂浆的流动度和强度的影响。试验结果表明,当粉煤灰取代水泥比例为20%,70~120目硅砂比例为60%,胶粉掺量为1.5%,消泡剂掺量为0.04%时,可获得性能满足标准要求的C40F10垫层水泥基自流平砂浆。     

胶凝砂砾石抗压强度性能试验研究

本文通过对胶凝砂砾石材料在不同龄期、不同粉煤灰掺量和水泥用量下的抗压强度变化进行试验研究,得到水泥、粉煤灰等材料掺量对胶凝砂砾石材料强度的影响程度,从而得出水泥、粉煤灰的最优掺量。试验结果显示:在材料中掺入粉煤灰,材料强度提高的效果最好,但粉煤灰对材料前期的强度影响较小;而且随着砂率的增大粉煤灰对材料抗压强度的影响减小。最优用水量为80~120kg/m~3,且随胶凝材料掺量和砂率的增大而增大;最优水胶比为0.87~1.41,随胶凝材料用量和龄期的增加最优水胶比都呈减小趋势。     

寒旱区水利工程大掺量粉煤灰混凝土试验研究

结合西北寒旱区水工混凝土冻融破坏特点,对等强度和等水胶比配制的粉煤灰混凝土在不同龄期下的力学、抗冻融及抗渗性能进行了研究。结果表明:大掺量粉煤灰虽然早期强度较低,但中后期强度增长较快;等强度配制条件下,粉煤灰混凝土的抗冻融性和冻后自愈合能力以及抗渗性能随粉煤灰掺量的增大并未明显减弱;当水胶比在0.35,粉煤灰掺量在50%时,混凝土的力学性能、抗冻融性能和抗渗性能均较突出,能够较好地满足西北寒旱区水利工程建设的要求。     

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。     

胶凝砂砾石材料配合比设计参数的研究

系统研究了胶凝砂砾石材料（CSG）配合比设计中水胶比、水泥用量、粉煤灰掺量、砂率、含泥量等参数对其强度的影响，并推荐了适用于胶凝砂砾石工程的配合比设计参数取值范围。结果表明：当胶材用量固定时，砂率大于30%后，强度下降明显；随着水胶比降低，强度增加，但存在拐点现象；水泥用量从10～80 kg/m3变化，180 d龄期强度变化范围为2～24 MPa；特定水泥用量下，随粉煤灰掺量的增加，强度变化不大，远低于水灰比的变化对强度的影响；砂中含泥量在28%以内对强度的影响不大。     

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。     

硫酸铵腐蚀混凝土性能劣化时变规律及预测

通过在5%浓度硫酸铵溶液中长期浸泡,对不同水灰比、不同浆骨比、不同粉煤灰掺量的混凝土试件进行腐蚀试验研究,得到0~120 d腐蚀龄期下试件抗压强度的劣化规律。采用灰色关联分析方法研究了不同因素对混凝土抗压强度影响的显著程度,通过构建GM(1,1)预测模型对受硫酸铵腐蚀的混凝土强度劣化规律及服役寿命进行预测。结果表明:水灰比0.4、浆骨比0.28和粉煤灰掺量10%的受腐蚀混凝土抗腐蚀性能较强,随水灰比、浆骨比和粉煤灰掺量比例增大,抗压强度降幅明显。构建的GM(1,1)预测模型具有较高的精度,运用该模型在预测受腐蚀混凝土的寿命中,粉煤灰掺量10%、水灰比0.4及浆骨比0.28的受腐蚀混凝土分别比其它影响因素相同下的受腐蚀混凝土增加247%,125%,74%。     

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%。     

碾压混凝土中高掺石灰石粉与粉煤灰的耦合作用

以占胶凝材料总量60%的石灰石粉与粉煤灰进行不同比例复掺,开展了不同胶凝材料碾压混凝土的抗压强度、抗冻性能和抗渗性能试验研究,利用水化热、扫描电镜以及压汞法对不同比例石灰石粉与粉煤灰胶凝体系的水化过程与微结构形成进行了分析。研究发现,当石灰石粉与粉煤灰总量占胶凝材料总量的60%且石灰石粉取代粉煤灰比例为50%时,由于早期石灰石粉促进水化加上粉煤灰的填充效应、后期粉煤灰的火山灰活性以及石灰石粉的密实效应,二者的耦合作用可使得碾压混凝土形成密实的微结构,获得良好的力学性能和耐久性能。     

腐蚀介质下粉煤灰混凝土宏微观性能的时变损伤

以2 mol/L NH₄Cl溶液为腐蚀介质,研究全浸泡条件下粉煤灰混凝土的耐蚀性能。溶蚀前,对粉煤灰混凝土进行气孔结构测试分析,研究溶蚀后的抗压强度损失以及溶蚀深度的变化幅度及变化规律,并采用核磁共振、场发射扫描电镜从机理上探讨不同粉煤灰掺量(0%、15%、30%、45%)混凝土溶蚀后的组织结构和孔隙的分布情况。研究表明:粉煤灰可细化混凝土内部孔隙,降低孔隙连通性并改善孔径分布,有效提高服役于水环境中混凝土的结构安全性和耐蚀性能。相对于普通混凝土溶蚀区域,粉煤灰混凝土溶蚀区域的内部生成了钙矾石晶体,说明钙矾石的生成可减轻溶蚀损伤。     

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。     

掺粉煤灰压实黄土环剪试验研究

为了探究掺粉煤灰压实黄土残余强度特性,采用HJ-1型环剪仪对不同含水率和不同粉煤灰掺量条件下的黄土进行试验研究。结果表明:随着粉煤灰掺量的增大,土样最大干密度近似呈线性减小,而最优含水率近似呈线性增加;平衡含水率以下,残余强度与掺灰量呈负相关,平衡含水率以上,残余强度与掺灰量呈正相关。在工程应用中,可以考虑用适量粉煤灰处理较湿土,以达到降低土体自重,同时增强残余强度的目的。     

基于响应曲面法优化二灰滨海盐渍土的配合比设计

为了确定固化盐渍土的最优改良方案,应用响应曲面法优化了石灰与粉煤灰复合改良盐渍土的室内试验方案。通过室内试验,测试了改良后盐渍土的无侧限抗压强度值,应用Design-Expert8.0软件分别选取含盐量X_1、石灰掺量X_2、粉煤灰掺量X_3为试验因素,利用Box-Behnken响应曲面法进行试验设计,分析了含盐量、石灰和粉煤灰掺量对固化盐渍土无侧限抗压强度的影响,并确定了盐渍土的合理改良方案。结果表明,二灰固化盐渍土最优配比:含盐量X_1为3%,石灰掺量X_2为12%,粉煤灰掺量X_3为24%时,固化土的无侧限抗压强度指标达到最大,该模型预测值为0.784MPa,与实测值仅相差0.014 MPa。响应曲面法可以用于各类固化盐渍土改良方案的比选和研究,对滨海盐渍土的其他固化方法具有一定的参考价值。