钢渣集料的形貌及对混凝土力学性能的增强效应

为了研究钢渣集料对混凝土界面结构和力学性能的改善作用,本研究利用钢渣集料制备混凝土,分析钢渣集料体积分数对C20、C50和C80混凝土界面结构和力学性能的增强效应。结果表明:粗颗粒钢渣集料的孔隙率较大、孔径大,少量颗粒呈蜂窝状;细颗粒钢渣集料的孔隙率相对较小、孔径小,但仍可替代天然砂、石料配制混凝土。混凝土中钢渣集料的周围较密实,界面区域粗糙度大,甚至出现不同深度的凹凸面,能起到"锚固"的作用,尤其以孔径大或贯穿时较为显著、钢渣集料能提高高低水灰比下混凝土的抗压强度和抗冲磨强度,随着钢渣集料体积分数的提高,混凝土的抗压强度和抗耐磨强度与钢渣集料的体积分数呈线性增长关系。强度越低,其强度增强效应度越大,体积分数为30%时,钢渣砂、石对C20、C50、C80混凝土的增强效应度分别为29.7%和25.1%、23.0%和12.9%、15.0%和9.9%。掺钢渣砂的C20、C50、C80混凝土的增强效应度约为钢渣石的1.18倍、1.78倍、1.52倍;C80抗冲磨强度的增强效应度约为C50的88.6%、94.8%。     

橡胶集料对混凝土抗冲磨性能的增强机理研究

橡胶颗粒作为集料掺入普通水泥混凝土中,使其单轴抗压强度近似直线下降,但抗冲磨强度大幅提升,其冲磨损伤机理与普通混凝土有较大不同。通过以C30强度等级的普通混凝土为对比组,并保持其他材料用量不变,仅将3 mm～5 mm粒径橡胶颗粒以等体积取代方式部分替代细骨料(砂),采用水下钢球法,研究不同掺量的橡胶集料对混凝土抗冲磨强度的影响规律,以及内在作用机理。试验结果表明:与普通混凝土相比,橡胶集料混凝土单轴抗压强度和弹性模量较低,而抗冲磨强度较高;随着橡胶集料掺量的增大,单轴抗压强度和弹性模量持续减小,而抗冲磨强度不断提高。橡胶集料与砂相比,弹性大,有效缓解了混凝土内部由水泥水化引起的温度和体积膨胀等应力集中,减少了初始裂缝;在高速水流带动钢球冲磨下,橡胶集料起到保护水泥石、延长磨耗时长,在相同冲磨时间内,减少了混凝土被磨损的质量,因而大幅改善混凝土的抗冲磨强度。     

钢渣替代粗骨料混凝土抗冲磨性能的试验研究及微观分析

为更有效利用大宗废料钢渣,设计并制作15组石状钢渣等体积取代部分粗骨料混凝土试件,试验研究了石状钢渣掺量对混凝土的工作性能、力学性能及抗冲磨性能的影响极其作用机理。结果表明:石状钢渣可以改善混凝土的工作性能;在不同水胶比下,掺石状钢渣混凝土的早期强度均大于基准混凝土,且随着石状钢渣掺量的增加而增大;石状钢渣掺量在30%以内时,混凝土的后期强度随掺量的增加不断增强,石状钢渣掺量大于等于40%时混凝土的后期强度有下降趋势;采用水下钢球法测试混凝土28 d抗冲磨强度,得出掺石状钢渣混凝土的抗冲磨强度比基准混凝土均有不同程度的提高,其随掺量的变化规律与同龄期抗压强度相似。因此,石状钢渣做为混凝土集料时其掺量应控制在30%为宜。     

全钢渣集料水泥混凝土基本力学性能的试验研究

对采用钢渣等体积替代混凝土中粗、细集料的钢渣混凝土的力学性能进行了试验研究,并与同强度等级的普通混凝土的力学性能进行对比。试验结果表明:钢渣作为混凝土粗骨料会增强混凝土的抗压、抗折强度;随着钢渣使用量的增大,钢渣混凝土的抗压强度、抗折强度也会随之增强。当用钢渣砂等体积代替混凝土的天然细集料时,也会增强混凝土的抗压强度和抗折强度。     

高性能混凝土配合比设计及力学强度试验研究

为提高混凝土的抗压强度和抗冲磨强度,通过不同配合比对普通混凝土进行试验分析。通过试验得出:石粉、灰土和钢渣对混凝土的抗压强度影响并不显著。随着石粉比例的增多,混凝土的抗压强度几乎无明显变化;随着灰土比例的增高,混凝土的抗压强度会出现降低趋势;而随着钢渣比例的增多,混凝土的抗压强度也会出现下降趋势,但影响较小;水灰比对混凝土的抗压强度的变化具有显著性,而砂率和用水量比例则对抗压强度的影响不大。当水灰比逐渐增大时,混凝土的抗压强度逐渐减小;砂率比例逐渐增大时,混凝土的抗压强度无明显变化;用水量比例增多时,混凝土的抗压强度会逐渐上升,但影响较小;石粉、灰土和钢渣对混凝土的抗冲磨强度影响并不显著。随着石粉比例的增加,混凝土抗冲磨强度增大,当石粉比例逐渐增加时,混凝土抗冲磨强度明显增大;随着灰土比例的增多,混凝土的抗冲磨强度减小,并且随着时间的增加,其强度减小趋势便更加明显;随着钢渣比例的增加,混凝土的抗冲磨强度下降,但影响不大。通过试验结果得出最佳混凝土配合比,并通过分析高性能混凝土与混凝土的微观特征得出:普通混凝土内部结构疏松并且有大量的孔洞、分布排列杂乱;而高性能混凝土内部结构较为密集,孔洞较少,高性能混凝土水化后,Ca和Si含量最多,而这两种元素能够形成稳定的结构,因此使得高性能混凝土抗压强度和抗冲磨强度提高。     

橡胶集料对混凝土抗压强度的降低效应

研究了振捣密实混凝土和自密实混凝土抗压强度随（废旧轮胎）橡胶集料体积分数的变化规律,分析了橡胶集料对混凝土抗压强度的降低效应,建立了混凝土抗压强度降低率与橡胶集料体积分数之间的经验关系式.结果表明：橡胶集料的掺加导致了混凝土抗压强度降低,橡胶集料体积分数越大,混凝土抗压强度降低越多;橡胶集料体积分数相同时,振捣密实混凝土抗压强度降低率比自密实混凝土抗压强度降低率稍大;一定体积分数橡胶集料对混凝土抗压强度的降低效应与相同体积分数气孔的降低效应相当;建议混凝土中每增加1%体积分数的橡胶集料,混凝土抗压强度降低率按4.5%计算.     

钢渣骨料对水工混凝土性能的影响

采用宝钢滚筒钢渣作为粗细骨料替代砂石配制混凝土,通过研究钢渣混凝土拌和物、力学、变形、热学和抗冲磨性能,分析钢渣用于水工混凝土的可行性。结果表明,钢渣用作骨料拌制混凝土的强度高于花岗岩骨料混凝土,同时降低了混凝土单位用水量,增加砂率。钢渣骨料混凝土的干缩变形大于花岗岩骨料混凝土,而自生体积变形性能略优于传统花岗岩混凝土,热传导能力比传统花岗岩混凝土弱,不利于热量的扩散。钢渣骨料混凝土的抗冲磨强度显著高于花岗岩骨料混凝土,适用于有较高抗冲耐磨性能要求的水工混凝土。     

C40水工抗冲磨混凝土的制备及工程应用

结合工程实际,使用粉煤灰、AF抗冲磨剂、膨胀剂、聚丙烯纤维、聚羧酸高性能减水剂,配制出施工和易性良好的C40水工抗冲磨混凝土。经过原材料选择、工作性能评价、抗压强度及抗冲磨性能测试等方面的研究,确定了的C40水工抗冲磨混凝土最优配合比:胶凝材料总量410 kg/m^3,水胶比0.42,砂率为42%,膨胀剂、粉煤灰、AF抗冲磨剂、减水剂掺量分别为8%、30%、1.8%、1.6%,纤维体积掺量为0.12%。制备的C40水工抗冲磨混凝土抗冲磨强度≥15.0 h/(kg/m^2),磨损率≤2.0%,均能满足结构实体验收技术指标,生产工艺简单,生产成本较低。     

真空脱水工艺改善混凝土抗冲磨性能试验研究

采用透水模板衬与真空脱水工艺相结合的方法浇注低水灰比混凝土,探讨以中高强度配比的真空成型混凝土达到高强混凝土抗冲磨性能的可行性.试验结果表明： 降低水泥的比表面积可提高低水胶比混凝土的真空脱水率,进而提高混凝土抗冲磨性能;采用透水模板衬和真空脱水工艺相结合的方法,可使配制强度为C50的真空成型混凝土抗冲磨性能达到或超出配制强度为C70的非真空高强混凝土,由此可减少单方混凝土胶凝材料用量,有利于减少混凝土的收缩.真空脱水工艺提高混凝土抗冲磨性能的机理在于其明显降低了混凝土孔隙率,靠近表层的混凝土最可几孔径、临界孔径和平均孔径均明显减小,孔结构得到明显优化.     

钢渣细集料在混凝土路面中的应用

武钢技术中心以钢渣细集料+复合矿渣微粉作为混凝土的胶结材,配制了路面混凝土。所用复合矿渣微粉比表面积大于350m2/kg,主要以高炉矿渣及组合料与调节料组成。试验应用研究结果表明:(1)钢渣细集料矿渣微粉胶结材28d胶砂抗压强度可达50MPa以上,抗折强度达10.1MPa,安定性合格,凝结时间正常,整体密实,适用于道路等工程。(2)钢渣细集料混凝土试验路面满足设计强度等级C30。在大气温度接近0℃的施工条件下,其现场同条件跟踪养护28d试样,抗压强度亦达到设计强度的102%。(3)浇筑钢渣细集料混凝土路面,施工性能良好。(4)与普通硅酸盐水泥比较,配…     

基于钢渣微粉及复合掺合料对自密实混凝土力学性能的影响研究

在工程建设中,一些现场浇筑构件受几何特征的影响振捣困难,自密实混凝土是一种无需振捣就能达到理想浇筑效果的混凝土材料。从自密实混凝土掺合料角度出发,研究了C30、C50、C60三种强度的混凝土在不同体积钢渣微粉掺量下抗压强度,并经试验发现,当钢渣微粉对粉煤灰等体积替换时,对C30、C50混凝土与普通混凝土对比,抗压强度增长最大,且替代体积在15%是强度增幅达到峰值;当钢渣微粉对胶凝材料替代体积在10%时,C60混凝土与普通混凝土相比,抗压强度增幅达到峰值。     

钢渣集料对泡沫混凝土性能的影响

为探索钢渣的低能耗资源化利用途径,该文以钢渣作为集料,对使用不同级配和不同掺量钢渣集料的泡沫混凝土的基本性能进行试验研究。试验中采用了5种不同钢渣级配和5个钢渣掺量等级(10%~50%)用作泡沫混凝土的集料,从抗压强度、吸水率和干体积密度3个方面对其综合性能进行测试。试验结果表明:钢渣作为集料会增大泡沫混凝土干密度及吸水率,且混凝土强度均呈先增后减趋势,当钢渣粒径定为0.3mm,掺量在30%时强度达到最大。同时,随着钢渣粒径的增大和掺量的增加,泡沫混凝土后期强度变化率均增大,这说明钢渣与水泥之间具有协同作用,有利于促进水化反应,一定程度上提高了钢渣泡沫混凝土的强度。     

自燃煤矸石混凝土的试验研究

主要研究煤矸石及孔结构特征对煤矸石混凝土性能的影响。研究方法采用自燃煤矸石,按50%和100%取代碎石配制C30混凝土,测试煤矸石混凝土工作性、强度、氯离子扩散系数;研究煤矸石混凝土水泥浆体与骨料交界面孔特征。试验结果表明:随着煤矸石取代量的提高,煤矸石混凝土流动性降低、强度下降,孔隙率提高,孔径、电通量增大。结论:随着煤矸石取代率的增加,煤矸石混凝土流动性降低10~20 mm,抗压强度降低8.62~11.47 MPa;当煤矸石取代率达到100%时,煤矸石混凝土孔体积是普通配合比体积的2倍,而平均孔径增大了2.6倍;氯离子扩散系数也明显增大。     

钢渣微珠替代细骨料对不同等级混凝土力学性能的影响

钢渣微珠是将液态钢渣直接气淬而成的钢渣副产品,粒度均匀,稳定性好。将钢渣微珠作为混凝土细骨料替代品,研究了不同钢渣微珠细骨料替代率(0、20%、35%、50%)对C30和C50混凝土力学性能的影响。结果表明:钢渣微珠替代细骨料后,对C30混凝土抗压强度和抗折强度的提高有促进作用,但对C50混凝土抗压强度和抗折强度有反作用;随着钢渣微珠替代率的增大,混凝土抗拉强度呈现先增大后降低趋势,C30、C50抗拉强度分别在钢渣微珠替代率为35%、25%时达到最大值3.25、3.44 MPa;钢渣微珠适宜应用在较低等级混凝土中,在C30混凝土中替代率为20%~35%较佳。     

轻集料混凝土界面研究

介绍了轻集料混凝土的界面进行三维重建以及计算界面的分数维表征其粗糙度的方法,述评了轻集料混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度与轻集料混凝土界面分数维的相关性,以及界面分数维与界面粗糙度、界面的啮合结构、界面黏结力的关系.     

不同骨料组分混凝土立方体抗压强度尺寸效应试验研究

为了研究强度等级和骨料组分对混凝土立方体抗压强度尺寸效应的影响,对强度等级分别为C20、C40和C60,边长分别为100、150、200 mm共135组混凝土、水泥砂浆和水泥净浆立方体试件进行抗压试验。结果表明:强度等级对混凝土立方体抗压强度尺寸效应的影响较大,边长200 mm的C40与C60混凝土立方体抗压强度的尺寸效应度分别约为C20混凝土的1.61倍与1.85倍;骨料组分对立方体抗压强度的尺寸效应有一定影响,其中,尺寸效应受粗骨料影响较明显,边长200 mm混凝土立方体抗压强度的尺寸效应度约为水泥砂浆的2.7倍,细骨料对尺寸效应的影响较弱,水泥净浆立方体抗压强度的尺寸效应度约为水泥砂浆的88%。提出了混凝土立方体抗压强度尺寸效应律的计算式,计算结果与试验结果吻合良好。     

透水混凝土的基本性能试验研究

通过正交试验法研究了砂率、水胶比、设计孔隙率和增强剂掺量4个因素对透水混凝土抗压强度、抗折强度、透水系数、孔隙率等性能的影响以及透水系数与抗压抗折强度的关系,优选出配合比。结果表明:砂率和设计孔隙率对透水混凝土抗压强度、抗折强度、透水系数影响大,增强剂和水胶比影响次之;随着砂率的提高透水混凝土强度逐渐增大,透水系数逐渐下降;随着设计孔隙率的增大,强度逐渐降低,透水系数逐渐增大。当砂率在2%~4%、孔隙率在18%~20%、增强剂掺量在5%时,透水混凝土的强度与透水系数达到较优状态;通过试验数据的回归分析,分别建立了透水系数与抗压强度、抗折强度的关系式。     

轻集料对高强次轻混凝土物理力学性能的影响

研究了轻集料种类及其在粗集料中所占比例、轻集料粒径与级配以及体积砂率对高强次轻混凝土的表观密度、抗压强度、抗拉强度和弹性模量的影响.试验结果表明,轻集料的种类及其在粗集料中所占比例对不同强度等级的高强次轻混凝土具有相似的影响规律,即当轻集料在粗集料中比例不超过50%时,混凝土的抗压、抗拉强度和弹性模量随轻集料掺量变化的变化并不明显,而超过50%时,则随着轻集料掺量增大而明显降低;高强次轻混凝土的力学性能随轻集料粒径减小而提高,间断级配对混凝土的力学性能影响不利;体积砂率存在最佳范围,约为40%左右.     

基于宏-细观尺度的钢渣混凝土力学性能研究

为研究钢渣细骨料混凝土的力学性能,配制了钢渣替代率为0、10%、20%、30%的砂浆和混凝土,进行砂浆抗压强度、混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度试验。结果表明：粒化钢渣具有界面过渡区,可以减弱钢渣砂浆的抗压强度;钢渣具有一定的水化活性,可以提高砂浆的水灰比,进而提高砂浆的抗压强度;钢渣掺量为20%时,混凝土试件的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度最大;钢渣掺量为30%时,混凝土试件的抗折强度最大。基于细观尺度,将钢渣混凝土看作由砂浆、粗骨料、钢渣颗粒、砂浆-粗骨料界面和砂浆-钢渣颗粒界面组成的五相复合材料。建立钢渣混凝土细观数值模型,模拟不同钢渣掺量的混凝土立方体抗压强度、抗折强度、荷载-挠度曲线。模拟结果与试验结果符合较好,验证了细观模型的正确性。     

粗集料用量对混杂纤维混凝土性能的影响

为了探究粗集料体积分数对混杂纤维混凝土工作性、力学性能的影响,采用2种聚合物纤维制备了不同粗集料体积分数的混杂纤维混凝土,研究了粗集料体积分数对混凝土坍落度、抗压强度、抗弯拉强度以及弯曲韧性的影响,并对其机理进行了分析。结果表明,当粗集料体积分数从30%增大到42%后,坍落度降低了19mm,混凝土工作性显著降低,拌合过程中甚至出现露石和成型困难等情况;当粗集料体积分数控制在34%~38%时,粗细纤维分散性良好,混杂纤维混凝土力学性能达到最佳。