碱激发复合体系快速胶凝材料的性能研究

为测试前期研发的碱激发复合体系快速胶凝材料的工程应用性能，采用优选的两种配合比用于工程试验段，并测试了碱激发复合体系快速胶凝混凝土不同龄期的抗压、抗折强度、耐久性和耐磨性等性能，并进行了相关分析。结果表明：(1)优选的两种碱激发复合体系快速胶凝材料的配合比，4h抗折强度分别达到4.5MPa和4.7MPa，满足道路快速抢修和通车的要求；(2)地聚物早期强度增长较快，后期强度增加较慢，不存在后期强度衰减的情况；(3)两种配合比的单位面积磨耗量分别为2.45kg/m²和2.26kg/m²，渗水高度分别为8mm～12mm和5mm～8mm,28d收缩量分别为508×10^-3mm和412×10^-3mm,28d碳化深度值分别21.1mm和18.2mm、氯离子渗透深度分别为10.3mm和8.2mm；(4)掺加钢纤维有利于提高地聚物的抗压和抗折强度，有利于提高其耐久性能。     

磷石膏基胶凝材料和骨料制备C40高性能混凝土研究

磷石膏基胶凝材料和骨料制备混凝土,可为高消纳磷石膏固废提供新思路;然而将磷石膏同时作胶凝材料和骨料制备混凝土的研究鲜有报道。为此研究了磷石膏基胶凝材料组成、骨料级配、砂率和水胶比对混凝土性能的影响规律,并通过XRD和SEM微观测试初探其机理。结果表明：采用5%的P·O 42.5级水泥、30%的磷石膏、65%矿粉制成的胶凝材料时,外掺0.5%NaOH+5%水玻璃和1%NaAlO₂复合激发剂,控制胶凝材料用量600 kg/m³,磷石膏破碎砂替代40%河砂,砂率41%,水胶比0.34,可制备出工作性能良好,初凝时间大于25 h,3 d、28 d及60 d抗压强度分别大于20.0 MPa、48.0 MPa和55.0 MPa,绝热温升低于35℃,60 d膨胀率大于180με的大掺量磷石膏基C40低温升微膨胀高性能混凝土。混凝土胶凝材料主要水化产物为AFt和C-S-H凝胶,胶凝浆体可穿透磷石膏骨料表面空隙,产生机械嵌锁作用使磷石膏骨料与胶凝浆基体结合更加紧密。     

轻骨料混凝土配合比设计与应用

为了配置密度等级和性能满足工程设计要求的轻骨料混凝土,试验分别选取相同粒径规格但不同堆积密度的天然浮石作为粗骨料,并选用陶砂作为部分细骨料,通过优化配合比设计方案,成功配置出符合设计密度等级1 600 kg/m³的LC25轻骨料混凝土,并对其性能做了对比试验。结果表明,当天然浮石(堆积密度800 kg/m³)用量为452 kg/m³、陶砂用量为400 kg/m³时,LC25轻骨料混凝土的干表观密度满足设计要求,28 d抗压强度最高可达到41.3 MPa,相应的吸水率为9.1%、软化系数为0.88,25次冻融循环强度损失率为7.6%。     

C80超高层泵送混凝土关键技术研究

研究600 m超高层泵送混凝土性能变化规律。结果表明：胶凝材料总用量为660 kg/m³，水泥、粉煤灰、矿粉、硅灰占胶凝材料比例分别为：64%、15%、18%、3%；中砂∶细砂=7∶3，大石∶小石=7∶3，砂率46%，此配合比混凝土综合性能最优，出机扩展度700 mm，倒坍时间3.3 s，含气量2.1%，混凝土7 d抗压强度82.4 MPa,28 d抗压强度99.2 MPa；基于盘管试验中检测点压力检测数据，检测点P0与P1压力值拟合曲线，为Y=0.022+0.9x，线性关系为0.99；稳定泵送混凝土时检测点P1与P2压力差约为0.35 MPa，折算每米直管压力损失为0.006 5 MPa；泵送600 m高度时所需出口压力仅为最大出口压力的41.4%。     

大掺量机制砂低胶凝材料用量自密实混凝土制备技术

通过配合比计算和正交试验手段,以大掺量机制砂和低胶凝材料用量制备了自密实混凝土,并对其工作性和硬化后的性能进行了研究。在通过配合比设计确定基准胶凝材料体系和混凝土体系的基础上,根据工作性能、强度、抗碳化性能等技术指标,进行了18组低胶凝材料用量自密实混凝土的原材料正交优选试验,研发出胶凝材料用量为380kg/m3、机制砂掺量达50%的水泥-粉煤灰-矿渣粉体系的C30自密实混凝土,胶凝材料总量比同强度等级普通自密实混凝土低15%~20%。结果表明,利用大掺量机制砂可制备出满足自密实工作性要求的普通强度等级混凝土。     

轻质陶粒混凝土的配合比优化及性能研究

为了解决装配式结构在村镇建筑应用中存在预制构件自重较大、运输和安装要求较高等问题，用轻质陶粒混凝土替代普通混凝土生产预制构件，以减轻预制构件的重量。开展轻质陶粒混凝土的配合比优化及性能试验研究。结果表明：轻质陶粒混凝土中的水泥、砂、陶粒、水用量分别为400、540、450、170 kg/m³时，试件的干表观密度为1 816.7 kg/m³，满足轻质混凝土相关要求；28 d抗压强度为35.5 MPa，满足承重构件强度要求；坍落度为78 mm，和易性满足30～80 mm要求。     

利用矿山尾砂废石配制C50泵送混凝土的试验研究

对利用矿山尾砂废石配制C50泵送混凝土进行了试验研究.研究结果表明:利用全尾砂细砂和废矿石粗细骨料完全代替天然砂石骨料、矿渣微粉和粉煤灰及缓凝型聚羧酸高效减水剂配制水泥用量为330 kg/m3(总胶凝材料用量为472 kg/m3)的混凝土拌合物的坍落度达220 mm,其终凝时间达20h(适合大体积混凝土连续施工);7d强度达到了36 MPa,28d强度达到62 MPa,各项性能指标满足工程设计要求.该项目的技术特点是通过试验确定1 m3混凝土中骨料最大用量(即骨料空隙率最小)和满足强度等级的水胶比,从而确定了总胶凝材料的最小用量,并通过绝对体积法计算出胶凝材料各组成用量及用水量.     

复合胶凝材料对轻集料混凝土力学性能影响研究

以粉煤灰、矿粉等工业废渣作为掺合料部分取代水泥,配制成复合胶凝材料,结合陶粒陶砂作为骨料制备轻集料混凝土,研究复合胶凝材料对轻集料混凝土力学性能的影响。结果表明:利用复合胶凝材料配制的轻集料混凝土28 d抗压强度与纯水泥基准配合比保持在同一等级的条件下,干表观密度显著下降。当复合胶凝材料配合比为水泥∶矿粉∶电石渣∶脱硫石膏=5∶3∶1∶1时;制备的LC30轻集料混凝土28 d抗压强度和干表观密度分别达到31.1 MPa和1 483 kg/m3。     

南水北调中线工程灌注桩水下混凝土配合比设计

<公路桥涵施工技术规范>JGJ041-2000规定灌注桩水下混凝土水泥用量不低于300kg/m3,而其他规范或工程中采用控制胶凝材料用量不低于300kg/m3.结合南水北调中线工程,对不同配合比混凝土进行试验,并进行技术经济比较.试验结果与工程实践均证明,采用控制胶凝材料用量的混凝土和易性与经济效果较好,混凝土强度满足要求,桩基完整.     

超高韧性混凝土配合比设计优化及力学性能研究

以最紧密堆积为出发点,采用"最小需水量法"和"骨料最紧密堆积模型理念"设计一种掺加混杂纤维的超高韧性混凝土配合比,并通过混凝土工作性和力学性能测试结果,对配合比中胶凝材料组分比例、石英砂的种类和比例、水胶比进行调整优化。试验结果表明:当m(水泥)∶m(矿粉)∶m(硅灰)=70∶15∶15、20～40目和40～120目石英砂按2.06∶1复配、水胶比控制在0.20左右、钢纤维体积掺量为2%、聚丙烯纤维体积掺量为0.1%时,混凝土的工作性和力学性能最佳,28 d抗折、抗压强度分别达35、130 MPa,且扩展度可以达到600 mm,满足实际工程需求。     

钢渣在高强管桩混凝土中的应用试验研究

研究了利用钢渣粉取代部分水泥和磨细石英砂制备C80预应力高强混凝土管桩的可行性.研究结果表明:在压蒸条件下,钢渣的活性能够被有效地激发,提高比表面积能显著提高钢渣的活性.采用比表面积为550 m2/kg的钢渣,胶凝材料中钢渣用量20%,水泥用量55%,磨细砂用量25%,采用高强管桩混凝土的配合比和生产制度,混凝土的压蒸强度可达89 MPa,不但能满足C80管桩混凝土的强度要求,而且超过了传统管桩混凝土(胶凝材料为70%水泥和30%磨细砂)的压蒸强度(83.9 MPa),也超过了同样矿渣掺量和配合比的管桩混凝土的压蒸强度(82.8 MPa).X射线分析结果表明:在压蒸条件下,钢渣的强度活性得到了有效地激发.通过采用比表面积较大的钢渣以及优选钢渣的比例,应用钢渣来生产高强管桩混凝土是可行的.     

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。     

胶凝材料颗粒级配对水泥凝胶体结构及强度的影响

根据颗粒紧密堆积理论，探讨胶凝材料的颗粒级配对水泥凝胶体微观结构及强度的影响。研究表明，在水泥中掺入适当细度的矿物掺合料，使胶凝材料的颗粒级配接近紧密堆积状态时，砂浆的强度会有所提高，水泥凝胶体的微观结构也会得到改善。     

烧结粉煤灰陶粒混凝土配合比优化试验研究

通过采用粉煤灰烧结而成的陶粒作为轻骨料,并掺加一定量的粉煤灰制备陶粒混凝土,系统研究了胶凝材料用量与粉煤灰掺量对其工作性能和力学性能的影响,并根据不同粉煤灰掺量条件下胶凝材料用量与28 d抗压强度关系线性回归得到不同强度等级混凝土的推荐配合比。研究结果表明,胶凝材料总量为300 kg/m~3且粉煤灰掺量为0时混凝土净用水量达到最大为120 kg/m~3,随着胶凝材料用量及粉煤灰掺量的增加,其净用水量逐渐减少;当粉煤灰掺量为15%时,陶粒混凝土的后期强度达到最高,相比早期强度增大幅度达89.3%。     

低水胶比混凝土力学性能及水化物相微观结构

研究了低水胶比、胶凝材料用量及不同掺合料对超高强混凝土工作性及力学性能的影响规律,并通过SEM分析超高强混凝土微观结构。研究结果表明水胶比为0.15~0.21的混凝土,后期强度达到120~150 MPa,其中水胶比为0.15混凝土90 d抗压强度达到146.4 MPa。粉煤灰在制备高强混凝土时具有显著改善混凝土工作性的特点,但是混凝土后期强度增长较小。超细矿粉制备超高强混凝土时混凝土后期强度优于掺加S95级矿粉的混凝土。SEM分析表明,低水灰比条件下水泥等胶凝材水化生成较多C-S-H凝胶相,微观结构致密均匀,未水化水泥颗粒在硬化浆体中主要起到填充作用和微骨料作用。     

基于混料设计的干硬性混凝土强度模型

采用D-最优混料设计方法得出了水泥-硅灰-粉煤灰-矿粉四元复合胶凝材料组成与1 d、7 d和28 d龄期干硬性混凝土抗压强度关系的回归模型,并检验了模型的有效性;各龄期干硬性混凝土强度等值线变化揭示了复合胶凝材料各组分对混凝土强度的影响;基于强度预测模型以最低水泥用量和最高各龄期混凝土强度为优化目标确定了干硬性混凝土四元复合胶凝混料最优组合配合比,强度预测值与实验值的相对误差小于5%。     

基于正交设计大掺量矿渣水泥制备混凝土的力学性能及耐久性研究

通过调整熟料、石膏粉和促凝剂的用量,采用三因素三水平正交设计方法及三元一次回归分析,在减少试验量的同时,得出以28 d抗压强度为考察指标的回归方程,得出最优配合比制备复合胶凝材料。采用此复合胶凝材料制备C40混凝土,在常温养护下考察其工作性、抗压强度及抗硫酸盐侵蚀能力。结果表明:回归方程经过F检验,显著性良好;影响大掺量矿渣水泥28 d抗压强度最主要因素是熟料掺量,且可通过回归方程可对净浆水泥28 d抗压强度作定量预测;C40混凝土具有较好的工作性,坍落度在210 mm左右,扩展度在510 mm左右,表观密度在2 410 kg/m~3左右,基本均是随着大掺量矿渣水泥掺量的增加而增大;各试样凝结时间均较长,且随着大掺量矿渣水泥掺量的增加有减小趋势,初凝时间较长利于混凝土的运输与浇筑;混凝土早期(3 d龄期)强度稍低,后期(7~28 d)强度增长较快;随着大掺量矿渣水泥掺量的增加,抗侵蚀系数基本逐渐增加,且均保持在1.0以上,具有较强的抗侵蚀能力。     

C30重晶砂防辐射混凝土在某加速器测试车间的应用研究

重晶砂防辐射混凝土能对粒子辐射起到良好的防护作用。某新建测试车间项目的重晶砂防辐射混凝土设计强度为C30,掺入重晶砂448kg/m³,墙、板混凝土结构厚度超过1m,防辐射混凝土结构的防裂控制尤为重要。按防辐射大体积混凝土技术路线考虑,对原材料和推荐配合比进行优化,将水泥用量从307kg/m³降至241kg/m³,减少了因水泥水化热过高导致混凝土开裂的隐患。     

碱激发矿渣-锂渣混凝土试验研究

用锂渣部分代替矿渣制备碱激发矿渣-锂渣混凝土,结果表明,当溶渣比(质量比)为0.5,0.6,胶凝材料用量为390 kg/m3时,碱激发矿渣-锂渣混凝土的28 d抗压强度大于70 MPa,且早期抗压强度高,3 d就都达到28 d的70%左右.同时,研究了碱激发矿渣-锂渣混凝土的工作性和氯离子渗透性.结果表明,该混凝土的工作性良好,抗氯离子渗透性高.     

超高韧性纤维混凝土配合比设计及力学性能研究

为了研究具备更强抗压强度、抗折强度的超高韧性纤维混凝土,本文探索了不同原材料用量和比例,提出胶凝材料中水泥:矿粉:硅灰=70:15:15的最佳质量比;按照2.06:1的质量比复配20～40目和40～120目的石英砂,维持0.2的水胶比,掺入聚丙烯纤维1kg/m³、钢纤维200kg/m³的配合比方案。研究结果表明,经优化设计后的配合比制作的超高韧性纤维混凝土,具备更高的抗裂能力、延展性和能量吸收能力,在抗震、防爆以及修复老化结构等方面表现出了巨大的潜力,为进一步推动超高韧性纤维混凝土在工程实践中的应用提供了重要依据。