C40超大体积混凝土配合比设计优化及工程应用

文中结合某住宅小区地下室底板混凝土施工需求,探究了粉煤灰、矿渣粉单掺及粉煤灰+矿渣粉复掺对超大体积混凝土抗压强度及水化热的影响。结果表明,掺入粉煤灰有助于降低混凝土水化热,但会影响混凝土早期抗压强度,而掺入矿渣粉能够增加混凝土早期抗压强度,但会导致3 d水化热增大,粉煤灰和矿渣粉复掺能够有效解决单掺粉煤灰或矿渣粉所造成的不利影响。采用FA15SP15作为施工配合比时,地下室底板混凝土内外最大温差及抗压强度满足规范及C40混凝土设计要求。     

正交试验法研究掺合料与碳化对植生混凝土性能影响

采用正交试验法研究了单掺粉煤灰、单掺矿渣粉及碳化复合作用对植生混凝土抗压强度和碱度的影响。结果显示:粉煤灰能够改善植生混凝土的p H值,但抗压强度下降明显;适量的矿渣粉不仅可改善植生混凝土的pH值,同时还能提高其抗压强度;碳化时间对植生混凝土抗压强度和p H值的影响较小。分析表明粉煤灰掺量为0,矿渣粉掺量为25%,碳化时间为3d时,植生混凝土兼具较好的抗压强度和pH值。     

掺磨细矿渣粉和高钙粉煤灰混凝土的研究

针对粉煤灰和磨细矿渣粉等矿物掺合料在混凝土中的应用越来越普遍,粉煤灰和磨细矿渣粉掺入后对混凝土性能的影响认识不足的现状,对单掺和双掺粉煤灰和磨细矿渣粉混凝土的性能和胶砂强度进行了研究,对掺加粉煤灰和磨细矿渣粉的混凝土配合比设计进行了初步探讨。     

掺矿渣粉混凝土的试验研究

研究了矿渣粉单掺及矿渣粉与粉煤灰双掺对水泥及混凝土性能的影响,确定了矿渣粉的最佳掺量范围,对矿渣粉在混凝土中的应用具有一定的工程价值。     

石灰石粉对混凝土工作性和抗压强度的影响研究

主要研究了单掺石灰石粉、石灰石粉与粉煤灰复掺及石灰石粉与矿渣粉复掺对混凝土拌合物工作性和抗压强度的影响,并探索石灰石粉在混凝土中的使用价值。研究表明:石灰石粉不但可以改善混凝土的工作性能,而且具有重要的社会效益;石灰石粉单掺的效果最差,石灰石粉与粉煤灰复掺的效果最好,石灰石粉与矿渣粉复掺的效果次之。     

海洋环境长寿命高性能混凝土的研究

系统研究了不同配合比参数对海洋环境混凝土性能的影响。试验结果表明,混凝土中掺入适量的粉煤灰、磨细矿渣粉可明显改善混凝土的工作性、提高混凝土的后期强度发展、提高混凝土的体积稳定性和抗氯离子渗透性。分析认为适合进行海洋环境长寿命高性能混凝土配制的配合比参数是:水胶比不低于0.30;采用混掺粉煤灰和磨细矿渣粉的胶凝材料体系,单掺粉煤灰掺量不高于30%,磨细矿渣粉不高于65%,两者混掺不高于70%;不宜采用单掺大量磨细矿渣粉的方式来配制混凝土。     

掺合料对引气混凝土性能的影响研究

对掺掺合料的引气混凝土性能进行了研究。结果表明:在水胶比相同的情况下,无论是掺粉煤灰还是矿渣粉,混凝土抗压强度都呈随着掺量的增加而降低的趋势。单掺粉煤灰或矿渣粉的混凝土相对动弹性模量随粉煤灰或矿渣粉掺量的增加呈降低的趋势,质量损失呈增大趋势。粉煤灰和矿渣粉复掺时,当总掺量为40%且比例为1∶1时,试样300次冻融循环质量损失最小,但相对动弹性模量与单掺矿渣粉的混凝土接近。硬化混凝土试件的空气含量在7.78%~10.65%之间,气泡间距范围在0.202~0.382 mm之间,混凝土表现出了较好的抗冻性。     

粉煤灰细度和掺量对胶凝材料需水行为的影响

通过单掺粉煤灰、双掺粉煤灰和矿渣粉,研究了粉煤灰不同细度和掺量、矿渣粉掺量固定与粉煤灰复合时胶凝材料的需水行为,进而为设计混凝土配合比时提供指导。研究表明,粉煤灰细度对胶凝材料需水行为影响显著,随着掺量的增加,需水量呈下降趋势。细度细、掺量大时胶凝材料需水行为明显改善。     

偏高岭土混凝土力学性能研究

研究了0、5%、10%和15%四种掺量下单掺偏高岭土和偏高岭土与粉煤灰、矿渣粉按不同比例复掺后混凝土的抗压强度和抗折强度。结果表明,在单掺偏高岭土时,低掺量的偏高岭土有利于混凝土的早期强度,而高掺量的偏高岭土则有利于混凝土的后期强度。在复掺偏高岭土中,偏高岭土和粉煤灰、矿渣粉三种矿物掺合料复掺时具有最好的效果,能够显著增强混凝土的早期和后期强度。     

提高高强混凝土抗裂性能的试验研究

采用外掺矿物掺合料磨细矿渣、硅粉和粉煤灰的方法来研究它们对提高高强混凝土抗裂性能的作用,并分析了相应的作用机理.试验结果表明：以抗裂特征长度为评价指标,单掺磨细矿渣时,当其掺量为25%,则高强混凝土的抗裂性能较好;磨细矿渣、硅粉和粉煤灰各自复掺时,高强混凝土的抗裂性能较单掺磨细矿渣的进一步降低,且降低幅度大致相当;三掺磨细矿渣、硅粉和粉煤灰时,高强混凝土的抗裂性能达到最优.     

粉煤灰、矿渣粉对机制砂自密实混凝土氯离子扩散系数的影响

采用RCM试验方法研究了粉煤灰、矿渣粉对C40机制砂自密实混凝土氯离子扩散系数的影响。结果表明:粉煤灰单掺时,随混凝土中粉煤灰掺量的增加,自密实混凝土氯离子扩散系数先逐渐减小后增加,28d龄期时氯离子扩散系数最低值对应的粉煤灰掺量为30%,而56d龄期时氯离子扩散系数最低值对应的粉煤灰掺量为40%;矿渣粉单掺时,随着矿渣粉掺量的提高,自密实混凝土氯离子扩散系数逐渐降低,矿渣粉掺量大于40%时,氯离子扩散系数下降的趋势变小;粉煤灰、矿渣粉双掺的混凝土试件,复掺比例由0∶10变化到10∶0时,氯离子扩散系数呈先减后增的趋势,复合掺合料比为3:7的28d龄期自密实混凝土氯离子扩散系数最小,复合掺合料比为5∶5的56d龄期自密实混凝土氯离子扩散系数最小。     

水泥混凝土中活性掺和料的最大限量探讨

综合分析了国内外水泥标准中矿渣和粉煤灰的最大限量,以及我国水泥标准中混合材料最大限量的制定依据,结合国内外掺加矿渣粉和粉煤灰混凝土碳化性能的研究结果,认为在现浇混凝土结构中,P·Ⅰ型硅酸盐水泥中活性掺和料的最大限量宜为:粉煤灰40%;矿渣粉60%;两者混掺55%,且粉煤灰掺量不宜大于30%;其他种类硅酸盐水泥中的混合材料含量应计入掺和料掺量中。混凝土单方用水量:单掺矿渣粉时不宜大于185kg,单掺粉煤灰或粉煤灰与矿渣粉混合掺加时不宜大于180kg。应大力推广使用P·Ⅰ型硅酸盐水泥,尝试在混凝土中掺加一些非活性掺和料。     

混凝土中活性掺合料的最大限量探讨

综合分析了国内外水泥标准中矿渣和粉煤灰的最大限量.以及我国水泥标准中混合材料最大限量的制定依据,结合国内外掺加矿渣粉和粉煤灰混凝土碳化性能的研究结果,认为在现浇混凝土结构中,P·I型硅酸盐水泥中活性掺合料的最大限量宜为:粉煤灰40%;矿渣粉60%;两者混掺55%,且粉煤灰掺量不宜大于30%;其他种类硅酸盐水泥中的混合材料含量应计入掺合料掺量中.每立方米混凝土用水量:单掺矿渣粉时不宜大于185 kg,单掺粉煤灰或粉煤灰与矿渣粉混合掺加时不宜大于180 kg.应大力推广使用P·I型硅酸盐水泥,尝试在混凝土中掺加一些非活性掺合料.     

道路高性能混凝土耐久性研究与应用

从耐磨性、干缩、抗裂性等方面,研究了粉煤灰、矿渣两种矿物掺合料对道路高性能混凝土性能的影响,并初步探讨了其影响机理.研究结果表明:掺入质量分数为20%～40%粉煤灰和矿渣的道路高性能混凝土具有工作性好、后期强度高、耐磨、低收缩以及抗裂性好等特点.工地应用表明,用粉煤灰与矿渣复合双掺配制的道路高性能混凝土可显著改善路面的路用性能.     

矿物掺合料对盾构管片混凝土抗氯离子渗透性能的影响

研究了不同水胶比、粉煤灰掺量和复掺掺合料对盾构管片高性能混凝土抗氯离子渗透性能的影响。结果表明,水胶比的降低,可以在一定程度上提高混凝土抗氯离子渗透性能;单掺粉煤灰可改善混凝土抗氯离子渗透性能,随粉煤灰掺量从5%增加至35%,混凝土抗氯离子渗透性逐渐增强;矿渣粉和粉煤灰复掺可显著改善混凝土的抗氯离子渗透性能,15%粉煤灰和20%矿渣粉复掺配制出的盾构管片用混凝土达到福州市地铁工程应用的抗氯离子渗透性能设计要求以及生产工艺要求。     

降低高强混凝土脆性的试验研究

采用外掺掺合料磨细矿渣、硅粉和粉煤灰及聚丙烯纤维的方法来研究它们对降低高强混凝土脆性的作用，并分析了相应的作用机理．结果表明：单掺磨细矿渣时，当其掺量为25％，则高强混凝土的脆性最低；磨细矿渣、硅粉和粉煤灰各自复掺时，高强混凝土脆性较单掺25％磨细矿渣的进一步降低，且降低幅度大致相当；三掺磨细矿渣、硅粉和粉煤灰时，高强混凝土脆性的降低幅度更大．当聚丙烯纤维的掺量控制在0．24％以内时，高强混凝土的脆性随着聚丙烯纤维的掺加而降低；当聚丙烯纤维与硅粉复掺时，高强混凝土的脆性系数又进一步降低．     

复掺掺合料高性能混凝土的配制与应用

单掺不同比例二级粉煤灰、不同比例S95级矿粉和按不同比例双掺两种掺合料进行对比试验,以新拌混凝土的工作性(和易性、坍落度、流动度、坍落度损失、凝结时间等)、混凝土的物理力学性能及耐久性综合评价混凝土。结果表明,单掺粉煤灰混凝土早期强度低;单掺矿渣粉混凝土粘度大,易离析,爱泌水。而按15%粉煤灰+25%矿渣粉掺加拌制混凝土,混凝土工作性、物理力学性能、耐久性均较好,优于两种单掺混凝土。     

矿物掺合料对混凝土抗压强度和氯离子渗透性能的影响

就单掺粉煤灰、单掺矿渣微粉,以及复掺粉煤灰与矿渣微粉对混凝土抗压强度和氯离子渗透性能的影响进行了试验研究。结果表明,粉煤灰和矿渣微粉明显降低了混凝土的早期抗压强度,但后期强度发展良好,而两者复掺更有利于后期强度的增长;粉煤灰和矿渣微粉都不同程度的降低了混凝土的氯离子扩散系数,随着龄期的延长,矿物掺合料提高混凝土抗氯离子渗透性能的能力越显著。     

大掺量矿物掺合料自密实混凝土抗碳化性能研究

设计了单掺粉煤灰和复掺粉煤灰与矿渣微粉的3个系列自密实混凝土试件.通过快速碳化试验、吸水试验,研究单掺粉煤灰和复掺粉煤灰与矿渣微粉对自密实混凝土抗碳化性能的影响.结果表明:当粉煤灰单掺掺量大于40%(质量分数)后,随着粉煤灰掺量的增大,自密实混凝土抗碳化能力迅速下降;粉煤灰与矿渣微粉复掺可显著缓和大掺量粉煤灰自密实混凝土抗碳化性能的下降.矿物掺合料对自密实混凝土抗碳化性能的影响存在正负效应.     

矿物添加剂对混凝土力学性能的影响

对掺加矿渣、粉煤灰、硅灰等矿物掺合料混凝土力学性能进行了研究。结果表明,单掺矿渣与硅灰能提高混凝土的保水性、黏聚性,但对于拌合物流动性的提高要比单掺粉煤灰的差。随着掺量的增加,单掺粉煤灰或矿渣的混凝土强度降低,单掺粉煤灰早期强度下降较大。双掺粉煤灰、矿渣混凝土,混凝土强度随着矿渣掺量的增加而降低;矿渣、粉煤灰掺量分别为30.5%、20.5%时,混凝土91 d的抗压强度要比基准混凝土的抗压强度高。在掺合料总量不小于61%时,AB组混凝土28、91 d的抗折强度和基准混凝土强度比较接近。其91 d强度甚至超过了基准混凝土。双掺粉煤灰、硅灰混凝土,当粉煤灰掺量不变时,单掺硅灰对提高混凝土强度比较显著。对于粉煤灰、矿渣、硅灰三掺的混凝土,与同等掺量的双掺组AB和AC相比,该组混凝土具有较高的抗压强度。