矿物掺合料及高吸水树脂对高强混凝土水化及收缩性能的研究

针对公路桥涵高强混凝土巨型墩柱早期收缩开裂严重影响混凝土耐久性的问题,研究了矿物掺合料及高吸水树脂掺量对混凝土水化放热量、自收缩、干燥收缩、相对温湿度及强度的影响。研究结果表明,粉煤灰和矿粉均可降低水化放热量,并抑制混凝土自收缩和干燥收缩,且粉煤灰的抑制效果优于矿粉,但活性低于矿粉;随着掺量的增大粉煤灰降低水化放热量和抑制收缩作用越大,但矿粉掺量提高作用恰相反;高吸水树脂具有保湿自养护作用,随着掺量增加,保湿越明显,但掺量过高影响混凝土抗压强度;高吸水树脂抑制混凝土自收缩和干燥收缩效果比矿物掺合料更为显著,且随掺量提高收缩降低,此外,混凝土其内部湿度大小与收缩有一定相关性,湿度越小收缩越大,湿度降低速率与收缩增大速率一致。     

低水化热低收缩超高性能混凝土(UHPC)试验研究

采用紧密堆积理论优化出了超高性能混凝土(UHPC)胶凝材料体系各组分比例,通过掺加钢渣粉和复合膨胀剂配制出低水化热低收缩UHPC,并通过SEM分析了UHPC水化产物和界面黏结微观结构。结果表明,采用大掺量矿物掺合料优化胶材体系和骨料体系可制备出工作性良好、标养条件抗折强度达25.6 MPa、抗压强度达142 MPa的UHPC,绝热温升仅59.7℃,180 d干燥收缩率仅280×10-6。钢渣粉的掺入不仅能有效降低UHPC水化热,对抑制收缩也有一定作用。     

用于高性能混凝土的胶结材浆体水化热研究

研究了水胶比、高效减水剂、矿物掺合料对高性能混凝土中胶结材浆体水化热的影响。结果表明：当水胶比降低时,胶结材浆体的水化热也随之下降;缓凝高效减水剂并不降低总水化热,但它推迟水化放热进程,加快后期的水化放热速率;矿物掺合料的加入可明显降低水化热、水化放热速率,推迟达到最高温度的时间,尤其是双掺、三掺时降低效果更为显著,利用这三个因素的作用－减小水化热或延迟水化放热进程,可以降低因高性能混凝土水泥用量     

SAP对水泥水化热及混凝土收缩性能的影响研究

为研究高分子吸水树脂（SAP）对混凝土收缩性能及水泥水化热的影响,在水泥净浆和混凝土中加入不同掺量的未吸水SAP,通过水泥净浆收缩性能、混凝土收缩性能、水泥水化热和抗裂圆环试验得出：水泥净浆收缩率随SAP掺量的增加而减小,SAP掺量相同时,0.30水胶比水泥净浆的收缩率大于0.35水胶比水泥净浆;SAP的“蓄水库”功能改善了混凝土内部湿度,可避免自干燥现象产生,抑制混凝土自收缩,混凝土减缩率和SAP掺量呈正相关;SAP的掺入使得水泥水化反应放缓,SAP掺量越大,减缓效果越明显,放热总量越少,水泥水化热时温图的峰值也相应降低;SAP延缓了混凝土开裂时间,减少了裂缝数量,当SAP掺量为0.1%时,圆环贯穿裂缝消失。     

超高性能混凝土早期变形性能及调控技术

超高性能混凝土(UHPC)由于其极低水胶比及高掺量超细矿物掺合料,在早期易产生较大的自收缩,引起开裂,影响结构耐久性。为了揭示UHPC早期变形性能影响规律及建立相应的调控技术,研究了水胶比(0.15~0.20)、粗骨料用量和膨胀剂掺量对UHPC自收缩的影响。结果表明:随着水胶比降低,UHPC自收缩先增大后减小,在0.18水胶比时收缩最大;粗骨料的掺入能明显抑制UHPC体系自收缩;膨胀剂能明显的补偿UHPC自收缩,但掺量过高会导致UHPC安定性不良,5%掺量时补偿效果较为理想。     

低掺量高性能矿物掺合料对水泥基材料性能的影响

研究一种低掺量高性能矿物掺合料对水泥基材料性能的影响,包括混凝土工作性、力学性能和电通量,胶凝材料水化程度和水化产物微观结构,结果表明高性能矿物掺合料对混凝土工作性无显著影响,在增加混凝土抗压强度的同时可显著降低混凝土电通量;高性能矿物掺合料水化活性高于矿粉和粉煤灰;高性能矿物掺合料可显著细化硬化水泥浆体孔结构,提高硬化水泥浆体的密实度。     

不同养护条件和钢纤维掺量对超高性能混凝土收缩性能的改善

为改善超高性能混凝土（ultra-high performance concrete,简称UHPC）的收缩性能,研究了钢纤维掺量为1.5%、2.0%、2.5%的UHPC在自然养护、标准养护、热水养护3种养护条件下的收缩性能变化,通过X射线衍射（X-ray diffraction,简称XRD）和扫描电镜（scanning electron microscopy,简称SEM）分析,进一步分析了影响其收缩性能变化的微观因素。结果表明：标准养护和热水养护条件下对UHPC的收缩抑制作用比较显著,随着钢纤维掺量的提高,UHPC的收缩性能会降低,钢纤维掺量为2.5%时UHPC的收缩性能仍满足要求,且在热水养护中混凝土的收缩率最小;此外,加入矿物掺合料可以促进水泥二次水化,形成致密的微观结构,使钢纤维与基体黏结更紧密。     

盐渍土环境下钻孔灌注桩混凝土配合比优选及耐久性

为优选硫酸盐与氯盐共存的盐渍土环境下桩基混凝土配合比方案,以普通钻孔灌注桩混凝土、高抗硫水泥复合大掺量矿物掺合料混凝土、普硅水泥复合大掺量矿物掺合料的高性能混凝土及添加防腐剂的高性能混凝土等4种混凝土为研究对象,研究了4种混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力和抗氯离子侵蚀能力。结果表明:普通钻孔灌注桩混凝土抗硫酸盐侵蚀能力较强,但其抗氯离子侵蚀能力难以满足耐久性要求;高抗硫水泥复合大掺量矿物掺合料混凝土抗硫酸盐侵蚀能力较强,但其抗氯离子侵蚀能力一般;普硅水泥复合大掺量矿物掺合料的高性能混凝土同时具有优异的抗硫酸盐侵蚀能力和抗氯离子侵蚀能力;在高性能中添加防腐剂,在一定程度上降低了混凝土的耐久性。高性能钻孔灌注桩混凝土是一种适合盐渍土环境的耐久性高、经济成本低廉的混凝土。     

水下不分散混凝土在海水环境下强度发展特性

采用水下浇筑工艺配制水下不分散混凝土,并掺加不同的矿物掺合料,在淡水和海水两种条件下成型、养护混凝土试件,通过力学性能试验和XRD试验,研究水下不分散混凝土的强度发展规律。结果表明:海水中丰富的盐离子能促进水泥水化,提高水下不分散混凝土的早期强度,但是会降低后期强度;矿物掺合料因改善混凝土的和易性和增加水泥的水化产物,有助于提高水下不分散混凝土的强度。     

钢渣-低品位粉煤灰复掺对水泥胶砂及混凝土长期性能的影响

研究了热焖钢渣与低品位粉煤灰复掺作为矿物掺合料对水泥胶砂工作性能和强度的影响以及对混凝土的长期强度发展和耐久性的影响。结果表明,热焖钢渣与低品位粉煤灰按比例1:1复掺能够有效提高水泥胶砂的工作性能和强度。混凝土中掺加复合矿物掺合料,掺量在30%以内,混凝土工作性能明显改善,强度发展理想;掺量20%时,混凝土耐久性便得到明显提高,干燥收缩、抗碳化和抗Cl-渗透能力显著优于空白组,干燥收缩优于掺同比例矿渣的混凝土。     

微珠对隧道工程混凝土性能的影响及机理研究

针对广州新白云国际机场隧道工程建设中大体积混凝土的温度裂缝问题,通过复掺微珠和粉煤灰,研究了微珠掺量对混凝土的力学性能、干燥收缩、水化热以及早期抗裂性能的影响,并采用SEM分析了微珠对水泥水化反应的作用机理。结果表明:当矿物掺合料总量一定时,随着微珠掺量的增加,混凝土的力学性能早期变化较小,后期呈现出先增加后下降的趋势,且微珠掺量为10%时,混凝土养护60 d的抗压强度、劈裂抗拉强度以及弹性模量最高;混凝土干缩率随着微珠掺量的增加而减小,且这种趋势随龄期的增加而增大,当微珠掺量15%时,60 d混凝土的干缩率最小;当微珠掺量为10%时,混凝土早期抗裂性能最佳,平板试件表面24 h内无裂缝;微珠掺量对胶凝材料水化热总量影响较小,但对水化放热峰值及峰值产生时间影响较大;微珠可以加速浆体早期的水化进程,减少硬化浆体的孔隙,使其结构更密实。     

超细矿物掺合料的制备及其用于UHPC中的试验研究

采用矿渣、钢渣和粉煤灰复合制备高活性超细矿物掺合料,研究了粉磨时间、原料配比和助磨激发剂掺量对超细矿物掺合料性能的影响,并采用其替代硅灰和水泥配制UHPC,对其可行性进行分析。结果表明:采用50%矿渣、20%钢渣和30%粉煤灰,添加0.15%助磨激发剂,通过超细粉磨至比表面积920 m~2/kg,可制备出达到S105级矿粉要求的矿物掺合料;采用优选超细矿物掺合料替代硅灰配制UHPC,力学性能有所降低,但均能配制出抗压强度超过130 MPa的UHPC,且具有较好的工作性能和体积稳定性。     

复合矿物掺合料对超高性能混凝土性能的影响

超高性能混凝土（ultra-high performance concrete,UHPC）不仅具有极高的力学性能,还具有良好的工作性能和耐久性能。然而,由于极低的水胶比和较高的水泥用量,UHPC面临着基体高自收缩和高成本挑战。为有效解决这一问题,利用工业副产品或废弃物取代部分水泥成为了一种可行的方法。该研究探讨了粉煤灰和偏高岭土以1∶1（质量比）比例混合作为复合矿物掺合料（composite mineral admixtures,CMA）替代UHPC中的部分水泥,对其抗压强度、微观形貌、环境效益的影响。研究结果表明,随着CMA掺量的增加,UHPC的抗压强度呈现先增大后减小的趋势,在掺加10%CMA的情况下,UHPC表现出最高的抗压强度,相较于基准组28 d抗压强度提高了7.6%;而且掺加10%CMA的UHPC具有更为紧密的微观结构,与基准组相比水化产物含量更多,符合抗压强度的发展规律;用CMA替代15%的水泥制备UHPC,可以降低UHPC生产成本、减少碳排放,有利于生产可持续环保型的UHPC。     

C30~C60自密实混凝土的配制及性能研究

采用大掺量矿物掺合料配制C30~C60自密实混凝土,并对自密实混凝土的工作性能、强度及抗氯离子渗透性能进行研究。结果表明,增加胶凝材料用量可以改善混凝土的自密实性能,采用大掺量矿物掺合料替代水泥保证混凝土粉体总量,是配制中低强度自密实混凝土的方法之一;大掺量矿物掺合料自密实混凝土的抗压强度和抗氯离子渗透性能随龄期的增长不断提高,大矿物掺合料自密实混凝土的抗压强度和抗氯离子渗透性能评价应以56d龄期为准。     

主塔墩承台C35大体积混凝土配合比设计与性能研究

结合赤壁长江大桥4#主塔墩承台大体积混凝土的温控防裂,测试了大掺量粉煤灰和矿粉复合掺合料与缓凝聚羧酸减水剂对胶凝材料水化热的影响,对比研究了3组大掺量矿物掺合料C35混凝土的工作性、力学性能、绝热温升及耐久性能。结果表明,缓凝型减水剂与大掺量矿物掺合料的复合掺入对胶凝材料水化热的控制具有协同作用;采用32.5%粉煤灰与12.5%～22.5%矿粉复合掺合料与缓凝型聚羧酸减水剂配制的承台C35混凝土具有良好的工作性、较低的水化热温升、较高的后期强度发展和高抗氯离子渗透性等特性。     

不同钢渣掺量对UHPC性能的影响研究

钢渣作为大宗固体废弃物在建筑材料领域的应用是节能减排的重要途经之一。本文研究了不同钢渣掺量对UHPC工作性、力学性能及收缩性能的影响规律,并通过TG/DTG及SEM分析其水化机理。结果表明,随着钢渣掺量的增加,UHPC的流动度呈不同程度增加,早期抗压强度和抗折强度降低幅度较大,但后期力学性能差距逐渐减小。UHPC的自收缩性能随着钢渣掺量的增加呈降低趋势。钢渣粉掺量占总胶凝材料的18%时,制备的UHPC的工作性能和自收缩性能仍较为优异,水化28d后力学性能增长较快。     

索塔钢混结合段用大体积超高性能混凝土配制及应用研究

针对襄阳庞公大桥索塔钢混结合段大体积超高性能混凝土(UHPC)的性能要求,采用紧密堆积理论优化UHPC胶凝材料体系各组分比例,通过掺加钢渣粉和复合膨胀剂配制出低水化热低收缩UHPC。结果表明,采用大掺量矿物掺合料优化胶材体系和集料体系,可制备出工作性能良好、各项性能指标均能满足项目要求的UHPC,绝热温升仅59.7℃,180 d干燥收缩率仅280×10~(-6)。钢渣粉的掺入不仅能有效降低UHPC水化热,对抑制收缩也有一定作用。     

改性超硫酸盐水泥在大体积混凝土中的应用研究

本研究着力于超硫酸盐水泥在大体积混凝土中的应用,通过研究其物理性能、力学性能,分析在混凝土中应用的可行性;通过测试水化温升,分析在大体积混凝土中的应用优势;通过扫描电镜(SEM)分析水化产物形貌。试验结果表明,超硫酸盐水泥混凝土流动性能较好,且其工作性能优于普硅水泥配制的混凝土。对于超硫酸盐水泥体系的混凝土强度,标准养护条件下稍高于在常温条件下养护的试块。随着龄期增长,混凝土抗压强度都在增长,且增长速率逐渐降低。超硫酸盐水泥体系的强度低于普硅水泥体系,但是后期强度增长速率明显高于普硅水泥体系。超硫酸盐水泥体系的水化温升低于普硅水泥。超硫酸盐水泥体系的主要水化产物为"鱼鳞片"状的水化硅酸钙和钙矾石。     

水泥用量对高强自密实混凝土性能的影响

对比研究了不同水泥用量对超细粉煤灰配制的高强自密实混凝土工作性能、力学性能、水化温升和收缩性能的影响规律.结果表明:胶凝材料总量560～600 kg/m3、超细粉煤灰掺量30％、水泥掺量在25％～60％之间时,均可配制出28 d抗压强度不低于80 MPa的高强混凝土;随着混凝土胶凝材料中水泥用量的减少,混凝土达到最高温峰的时间逐渐延长、混凝土最高水化温升值和自收缩率均逐渐的降低.     

矿粉、高钙灰及脱硫石膏对水泥收缩性能的影响

研究了50.0%(质量分数,下同)矿粉和高钙粉煤灰等量替代水泥对水泥净浆早期自收缩性能的影响及水泥砂浆的长期干燥收缩性能和初始开裂敏感性.结果表明,在水泥-矿物材料体系中,自收缩与矿物材料的水化活性成正相关性,用50.0%的矿粉和高钙粉煤灰替代水泥后,水泥浆体的自收缩率随着矿物材料活性的降低而降低;硫酸盐激发材料既具有增加水化程度和提高化学收缩的作用,又具有增加AFt量和产生膨胀的作用,因而对水泥浆体的自收缩影响不大;掺50.0%矿粉及1.0%元明粉可显著提高干燥收缩;脱硫石膏和煅烧脱硫石膏按照一定比例复合能显著降低干燥收缩;初始开裂时间、自收缩与矿物材料水化活性的相关性较大,自收缩越高则其开裂敏感性越大,早强措施增加开裂风险;采用矿物材料尤其是采用低活性矿物材料替代水泥可使水泥水化减缓,自收缩和干燥收缩减少,开裂敏感性降低.