基于响应面法的UHPC复合胶凝材料体系优化研究

采用基于响应面法（RSM）的D-optimal最优化设计方法设计了超高性能混凝土（UHPC）净浆配合比,研究了复合胶凝材料组分对UHPC净浆湿堆积密实度、力学性能、干燥收缩性能的影响,结合XRD、SEM等微观测试结果分析了复合胶凝材料组分间的相互作用机理。结果表明：粉煤灰和硅灰可有效提高UHPC净浆的湿堆积密实度,优化基体内部颗粒堆积状态;硫铝酸盐水泥和粉煤灰对UHPC净浆的早期强度影响显著,掺入硫铝酸盐水泥可大幅提高UHPC净浆的早期力学性能。     

基于MAA模型的UHPC基体配合比设计和特性分析EI北大核心CSCD

以水泥、粉煤灰和硅灰为原材料,利用修正的Andreasen-Andersen(MAA)模型指导超高性能混凝土(UHPC)配合比设计,研究了配合比、水胶比和养护方式对UHPC工作性能、抗压强度、表观密度和水化产物特性的影响,以残差平方和(RSS)作为堆积密实度指标,分析了UHPC抗压强度和水化产物特性.结果表明:硅灰对提升UHPC的堆积密实度有利;当UHPC的残差平方和达到最小值570.64时,标准养护28 d和蒸气养护3 d条件下的UHPC抗压强度分别可达到最大值140.4、153.9 MPa,说明基于MAA模型设计的UHPC配合比合理;通过研究UHPC水化产物特性,发现UHPC中水泥水化反应不完全,高水胶比和高水泥掺量可促进水化反应,粉煤灰与硅灰在碱性环境中反应会消耗氢氧化钙,形成水化硅酸钙(C-S-H)凝胶,降低了体系的钙硅摩尔比,改善了UHPC的显微结构,提升了UHPC的致密性与强度.     

矿物掺合料和化学外加剂对胶凝材料浆体的流变参数的影响

基于最优化方法,给出使用同轴双圆柱流变仪来获取胶凝材料浆体的Bingham流变参数的途径;探究五种矿物掺合料(粉煤灰、矿渣粉、硅灰、石英粉、粉煤灰微珠)和两种化学外加剂(减水剂与引气剂)对胶凝材料浆体流变参数的影响。研究结果表明:矿物掺合料等体积替代水泥相对于等质量替代水泥,对降低浆体的屈服应力和塑性黏度有利。粉煤灰可降低浆体的屈服应力和塑性黏度;矿渣粉和石英粉可降低高水胶比浆体的屈服应力和塑性黏度,但增大低水胶比浆体的屈服应力和塑性黏度;硅灰可显著提升浆体的屈服应力;粉煤灰微珠可降低浆体的塑性黏度但增大其屈服应力。减水剂可降低浆体的屈服应力和塑性黏度;引气剂可降低浆体的塑性黏度。矿物掺合料和化学外加剂对胶凝材料浆体的Bingham流变参数的影响,取决于水胶比、矿物掺合料或化学外加剂的掺量、矿物掺合料颗粒粒径、粒形和水化活性等因素,因此使得胶凝材料浆体的流变参数随着矿物掺合料和化学外加剂种类和掺量的变化,表现出非线性特征。     

超细粉煤灰在低水胶比浆体中的密实填充作用

本文采用浆体最小需水量方法分析计算了水泥－超细粉煤灰固体颗粒混合料体系的堆积密实度，并通过浆体密实度、流动性等试验方法研究了分析了低水胶比条件下超细粉灰对浆体物理密实填充的作用效应。试验结果表明，超细粉煤灰的掺入能够显著改善水泥基复合胶凝材料的密实填充性能。     

基于紧密堆积理论的UHPC配制与性能研究

基于紧密堆积理论可以制备出工作性良好、强度较高的UHPC。在紧密堆积理论下,采用粉煤灰微珠和超细重钙粉替代石英粉、锂渣粉替代水泥均可获得堆积密实度较好的UHPC。粉煤灰微珠和超细重钙粉大大缩短了UHPC的出浆时间、降低了UHPC粘度;锂渣粉活性较高,提高了UHPC的环境友好性。试验结果可为性能优异、生态环保的UHPC制备提供参考。     

新拌UHPC净浆的工作性与流变性试验研究

通过正交试验研究了水胶比、超细粉煤灰掺量和硅灰掺量对新拌UHPC净浆的工作性与流变性的影响,选取流动度、黏度系数和水膜层厚度为工作性与流变性的衡量指标,利用综合平衡法获得了最优配合比.试验结果表明:水胶比、超细粉煤灰掺量和硅灰掺量的提高都会造成UHPC净浆的流动度和颗粒表面水膜层厚度增大,黏度系数减小;超细粉煤灰掺量是...     

花岗岩石粉对水泥浆体流变特性的影响研究

为了解决传统矿物掺合料匮乏以及废弃花岗岩石粉对环境的污染问题,该文通过采用不同掺量和不同细度花岗岩石粉取代水泥,并对水泥浆体流动度、颗粒湿堆积密实度、剪切应力、黏度和Zeta电位等流变性能指标进行测试,研究了花岗岩石粉掺量和细度对于水泥浆体流变性能的影响。研究结果表明:花岗岩石粉相较于水泥颗粒,对减水剂具有很强的吸附作用,在流动度相同时,花岗岩石粉掺量越多,浆体所需减水剂的用量越多;随着花岗岩石粉细度增加,颗粒变细,浆体的颗粒湿堆积密实度提高,剪切应力减小,黏度降低,流变性能提高;花岗岩石粉颗粒的Zeta电位低于水泥颗粒,因此花岗岩石粉颗粒的分散性比水泥差,从而降低了水泥浆体的流变性。     

低水胶比下矿物掺合料对净浆流动性与流变性能的影响

研究了矿物掺合料种类及掺量对低水胶比水泥浆流动性以及流变性能的影响.试验结果表明:在低水胶比条件下,矿粉和粉煤灰可以有效提高浆体流动性,随着掺量的增加,流动度增大;而硅灰作用相反.掺30%矿渣可降低浆体的屈服应力与塑性黏度,改善浆体的流变性能;而掺10%硅灰增大了浆体屈服应力及塑性黏度.     

厦门地铁车站抗渗防裂混凝土配合比设计及性能研究

基于骨料最紧密堆积原理,借助DOE混料设计方法,试验研究了配合比计算中相关参数对混凝土工作性、力学以及干燥收缩、抗渗和抗氯离子渗透性能等性能的影响,最终确定了抗渗防裂混凝土配合比。研究结果表明:粗骨料的最紧密孔隙率为36%～37%,最少胶凝材料为370kg/m~3(水泥为55%～65%,粉煤灰为20%～40%,矿粉为0～18%)时,混凝土具有浆体体积用量少、干燥收缩率和抗渗深度小,以及力学性能和耐久性好等性能。     

基于最紧密堆积理论配制超高强混凝土的试验研究

研究了超细粉煤灰单掺、硅灰-超细粉煤灰复掺对复合水泥粉体压实体空隙率、硬化浆体孔结构和抗压强度的影响规律;同时,研究了砂率对砂石骨料混合体系空隙率的影响规律;并结合两者研究内容开展超高强混凝土配制研究。结果表明:超细粉煤灰30%时,超细粉煤灰-水泥复合粉体压实体空隙率最小;硅灰在0~10%范围内等质量取代超细粉煤灰,可进一步降低硅灰-超细粉煤灰-水泥复合粉体压实体空隙率,硅灰掺量8%时,复合水泥压实体空隙率最低;复合水泥粉体压实体空隙率越小,复合水泥硬化浆体孔隙率越小、有害孔含量越少、28、60d抗压强度越高;砂率45%时,砂石骨料混合体系空隙率最低;通过调整胶凝材料粉体堆积空隙率和砂石骨料混合空隙率,可配制出28d抗压强度≥135MPa,60d抗压强度可达到≥145MPa的超高强自密实混凝土。     

不同细度石灰石粉对水泥浆体流变特性的影响研究

为研究花岗岩石灰石粉和S95级矿渣粉对水泥浆体流变性能的影响。采用R/S型流变仪测试了水泥-石灰石粉浆体、水泥-石灰石粉-矿渣粉复合浆体的流变性能,采用最小需水量法对浆体湿堆积密实度进行测试,并采用Zeta电位测试仪测试浆体的Zeta电位。结果表明：随石灰石粉掺量的增加和颗粒粒径减小（比表面积增大）,浆体的剪切应力和表观黏度减小,石灰石粉粒径对浆体的流变性能的影响大于掺量的影响;颗粒粒径更细的石灰石粉和矿渣粉改善了浆体的湿堆积密实度;掺入石灰石粉后浆体的Zeta电位降低,但同时掺加少量的矿渣粉可以在一定程度上提高浆体的Zeta电位,改善浆体中的絮凝现象。     

石灰石粉对水泥浆体流变性能的影响及作用机理

研究了相同流动度下石灰石粉对水泥浆体流变性能的影响规律,并采用Zeta电位仪和偏光显微镜测试了浆体Zeta电位及显微结构,通过最小需水量法分析了水泥浆体中颗粒湿堆积密实度和颗粒表面的水膜层厚度,探讨了石灰石粉对水泥浆体流变性能的作用机理.结果表明:流动度相同时,浆体的屈服应力基本相同;随着石灰石粉细度的减小以及掺量的增加,水泥浆体的黏度逐渐降低;石灰石粉在水溶液中的Zeta电位显著高于水泥,因此可大幅度减少水泥浆体中的絮凝结构,增大水泥浆体中颗粒湿堆积密实度,从而释放出更多自由水,增加颗粒表面的水膜层厚度,进而降低颗粒间相互作用力,导致水泥浆体黏度显著降低.     

超高性能混凝土工作及力学性能分析北大核心

为研究水胶比、减水剂和矿物掺合料掺量对超高性能混凝土(UHPC)工作性能的影响以及水胶比、矿物掺合料和钢纤维掺量对UHPC力学性能的影响,分别进行净浆流动度试验和UHPC抗折、抗压强度试验。结果表明:提高水胶比和增加粉煤灰掺量可以改善浆体的流动性,但会降低UHPC的抗折强度和抗压强度;增加矿渣粉掺量可以在改善浆体流动性的同时,提高UHPC后期的抗折强度和抗压强度;随着硅灰掺量的增加,浆体的流动性不断降低,而UHPC的抗折强度和抗压强度呈现先上升后下降的趋势,当硅灰掺量为25%时,UHPC的强度达到峰值,抗折强度和抗压强度分别提高23.7%和32.0%;钢纤维掺量的增加会提高UHPC强度,当掺入2%的钢纤维时,UHPC的抗折强度与抗压强度分别提高39.7%和59.1%。综合考虑,建议硅灰掺量在20%~30%之内为宜,矿渣粉掺量不超过30%,粉煤灰掺量不超过20%,钢纤维掺量宜取2%。     

多种掺合料颗粒群分布与水泥基复合体系强度关系研究

利用磨细钢渣粉替代矿渣,并掺以粉煤灰和硅灰,通过各成份之间合理的颗粒匹配达到固体的最密实状态,以获得高强的水泥基胶凝材料。依据粒度仪测出不同比例混合后混合材的颗粒群分布,通过MATLAB绘制出了满足Dinger-Funk方程紧密堆积状态下的颗粒群分布曲线,利用数值方法分析了混合料的颗粒群分布与DingerFunk方程颗粒群分布的拟合度,并测定了浆体的强度。试验结果表明,混合掺合料的实际颗粒群分布与紧密堆积状态颗粒群分布拟合度较高时,相应浆体的强度较高,可为配制高强的水泥基材料提供参考。     

再生骨料水泥混凝土的级配优化试验研究

研究了5种再生骨料级配对混凝土强度的影响,试验表明,较小的最大公称粒径对混凝土强度有利.提出了微粉体系级配范围和关键粒径的概念,研究了硅灰单掺、矿渣和硅灰复掺、粉煤灰和硅灰复掺以及这3种掺和料复掺时的优化级配.指出了硅灰对获得紧密堆积体系不可缺少,且掺和料复掺时比硅灰单掺更为有效,这为堆积密实度计算结果所证实.流变学参数测定结果也表明,双掺15%(质量分数,下同)硅灰和15%粉煤灰时,浆体屈服应力和塑性粘度最小,因而具有最优级配.     

基于Bolomey理论超高层高强泵送混凝土设计

设计试验以确定高强混凝土的不同颗粒级配集料的搭配比例,最终达到混合料孔隙率最小的目的。通过使用激光粒度测定仪测定水泥、粉煤灰、矿渣粉的颗粒级配;根据松散堆积密度理论试验确定粗细集料比例关系;基于Bolomey曲线研究超高层泵送混凝土级配曲线特征,根据实际试验修正相关参数,发现最佳配合比,得出硅灰微细颗粒填充效应能有效提高混凝土拌合物的密实度,粉煤灰微珠效应能提高混凝土拌合物的和易性,起到物理减水作用的结论。     

矿渣对粉煤灰–水泥复合浆体溶蚀性能的影响

为了在较短时间内获得矿渣对粉煤灰–水泥复合浆体溶蚀性能的影响规律,本文利用6M NH4Cl溶液,开展了不同矿渣掺量(10%和30%)下水泥净浆和20%粉煤灰–水泥复合浆体圆柱试件的加速溶蚀实验,通过酚酞滴定法、饱水–干燥称重法和扫描电镜(SEM/EDS)等测试,分析了加速溶蚀过程中矿渣掺量对各试件的溶蚀深度、孔隙率、微结构形貌及钙硅比等参数的影响。结果表明,各试件的溶蚀深度、孔隙率和钙硅比随矿渣掺量的增加而减小,且矿渣的掺入,可改善水泥或粉煤灰–水泥复合浆体的微结构,提高其微结构的密实性和C-S-H凝胶的稳定性,减缓粉煤灰–水泥复合浆体的钙溶蚀进程、减轻其钙溶蚀程度,提高了粉煤灰–水泥复合浆体的抗溶蚀性能。     

矿物掺合料与高效减水剂对水泥基材料流变性能的影响

利用磨细粉煤灰、磨细矿渣和硅灰作为矿物掺合料,分别研究了矿物掺合料、高效减水剂以及它们复合作用时对水泥净浆浆体流变性能的影响情况。研究结果表明：矿物掺合料与高效减水剂“双掺”时,大大提高了水泥浆体的流动性。在此基础上,本文着重分析了高效减水剂与矿物掺合料对水泥基材料流变性能的作用机理。     

矿物掺合料对新拌水泥浆体流变性能的影响

利用磨细粉煤灰、磨细矿渣、沸石粉和硅灰作为矿物掺合料,研究了各种矿物掺合料对新拌水泥浆体流变性能的影响。研究结果表明:单掺时,矿渣的最佳掺量为20%,粉煤灰的最佳掺量为20%,硅灰的最佳掺量为8%,沸石粉的最佳掺量为10%;复掺时,矿物掺合料的最佳配合比为8%硅灰+12%矿渣。在此基础上,本文着重分析了各种矿物掺合料对新拌水泥浆体流变性能的作用机理。     

超细粉煤灰对低水胶比复合胶凝材料浆体流动性的影响

研究了超细粉煤灰掺量对低水胶比复合胶凝材料浆体流动性的影响，分析了浆体流动性与流变性能的关系。结果表明：在相同水胶比和硅灰掺量下，随着超细粉煤灰掺量的增加，浆体流动度增大，流动时长先缩短后延长，平均流动速率先提高后下降，浆体的黏度系数减小，屈服应力增大，剪切增稠性增强；在相同超细粉煤灰掺量下，浆体的流动度-黏度系数和流动度-屈服应力均呈负相关，黏度系数或屈服应力减小，浆体的流动度增大；在相同流动度下，当超细粉煤灰掺量较高时，浆体的黏度系数减小，屈服应力增大；浆体的流动度同时受其黏度和变形能力的影响。