硅灰粉煤灰混凝土早期强度试验研究

研究了硅灰、粉煤灰分别在单掺和双掺时对普通混凝土塌落度和3d早期强度的影响。结果表明,单掺硅灰会降低混凝土的坍落度,但可以提高混凝土3d早期强度10%～20%;单掺粉煤灰可以提高混凝土的坍落度,但会降低混凝土3d早期强度15%～25%;双掺时,硅灰最佳掺量为5%,粉煤灰最佳掺量为12%,其坍落度和3d早期强度无明显降低。     

结构物混凝土早期抗冻能力影响因素灰色关联分析

采用灰色关联理论对结构物混凝土的早期抗冻能力影响因素进行研究,以抗冻临界强度作为评价指标,水灰比、冻结温度、粉煤灰掺量和硅灰掺量作为影响因素,试验研究发现:对混凝土的早期抗冻能力影响最大的是水灰比,其次是冻结温度和硅灰掺量,最后是粉煤灰掺量;本试验研究的水灰比、冻结温度、粉煤灰掺量和硅灰掺量四个因素与混凝土抗冻临界强度的灰色关联度均大于0.6,说明这四个因素对混凝土的早期抗冻性能均有重要影响.     

新型光催化泡沫混凝土板的制备研究

研究了新型光催化泡沫混凝土板的制备方法,并对不同掺量的硅灰,对泡沫混凝土的抗压强度、吸水率、导热系数影响,不同掺量,不同时间喷涂纳米二氧化钛对降解率的影响进行了探讨,试验结果表明,随着硅灰的掺量不断增加,泡沫混凝土7d、28d抗压强度增加是呈上升趋势,硅灰掺量为10%时可以有效提高泡沫混凝土的强度。而吸水率是随着硅灰掺量的增加而整体趋于下降,硅灰掺量为10%时,泡沫混凝土的吸水率大大降低。当硅灰掺量为10%时,硅灰可明显降低混凝土的导热系数,掺量为15%时,导热系数最小仅为0.62w/(m·K)。降解率随着二氧化钛喷入量不断增加而增加,每个试件的喷入量为0.9g的时候,降解率在40h基本可以达到100%。在试件养护1d的时候,喷涂二氧化钛龄期越短,降解率越好。     

冻融环境下水灰比及掺合料对短期混凝土断裂能的影响研究

采用RILEM推荐的楔形劈裂试验方法,分别对经历不同冻融循环下水灰比为0.4和0.5的普通混凝土试块以及水灰比为0.5的单掺粉煤灰和复掺粉煤灰与硅灰的混凝土试块,进行28 d标准养护之后,对其进行楔形劈裂试验,并测量其抗压强度及相对动弹性模量.试验结果表明,在28 d标准养护条件下,水灰比越大混凝土的抗冻性表现越差,断裂能,韧性及抗压强度都明显低于水灰比小的混凝土;掺加粉煤灰的混凝土试块抗冻性低于普通混凝土但是抗裂性能以及韧性都明显强于同等水灰比下的普通混凝土试块,双掺粉煤灰和硅灰的混凝土试块的无论是抗冻性能还是抗裂性能、强度以及韧性都明显高于普通混凝土试块和单掺粉煤灰的试块.     

不同硅灰掺量对混凝土强度和抗渗性能的影响

设计了不同掺量硅灰等质量代替水泥作为胶凝材料制备混凝土,通过压力试验和抗氯离子渗透性试验分别对混凝土的强度和抗渗性能进行了研究。结果表明:随着硅灰掺量的增加,混凝土拌合物坍落度逐渐降低,而混凝土凝结时间逐渐缩短;混凝土28d强度随着硅灰掺量的增加先增长后降低,掺量在10%左右时效果最好,抗压强度此时可提高11%,而抗折强度提高效果较抗压强度略低;混凝土的氯离子扩散系数随着硅灰掺量的增加而减小,掺量在20%时抗渗性能可提高80%。研究成果可提高人们对硅灰混凝土的认识。     

偏高岭土和硅灰对混凝土性能影响的对比分析

分别采用0％、3％、6％、9％、12％的偏高岭土和硅灰取代水泥制备混凝土,对比研究了偏高岭土和硅灰对混凝土工作性、力学性能、耐久性和体积稳定性的影响.研究结果表明:偏高岭土和硅灰导致新拌混凝土坍落度的下降,含偏高岭土的新拌混凝土坍落度下降更明显;偏高岭土和硅灰均具有良好的促强作用,偏高岭土的早期促强作用更优,且对混凝土抗折强度的提高更显著;随着偏高岭土和硅灰掺量的增加,混凝土氯离子扩散系数显著下降,偏高岭土和硅灰对于混凝土抗氯离子渗透性的改善效果类似;偏高岭土和硅灰均降低了混凝土14 d龄期后的干缩,偏高岭土降低混凝土干缩的效果较硅灰更好.     

以不同形态硅灰配制的高强混凝土的力学性能

研究了水胶比为0.24或0.29、硅灰掺量为0~10%、养护温度为20℃或50℃时,掺加加密硅灰或原状硅灰所配制的高强混凝土的力学性能发展。结果表明:加密硅灰与原状硅灰在混凝土制备过程中都能均匀分散于胶凝材料浆体中,起到增强作用,有利于促进混凝土强度发展。硅灰的增强效果在水化7 d以内不明显,混凝土的强度增幅小于5%。原状硅灰的增强效果稍高于加密硅灰。在不超过胶凝材料总量10%的范围内提高硅灰的掺量对混凝土的增强效果更明显。提高养护温度可促使硅灰的增强作用提前发挥,使混凝土获得较高的早期强度,7 d时混凝土的强度增幅大于10%,但28 d后强度持续发展的幅度减小,导致湿热养护的混凝土的长期强度低于常温养护的混凝土。     

硅灰掺量对预制混凝土界面黏结性能影响研究

为提高砂浆垫层与预制混凝土墩柱、承台界面间的黏结性能,在连接处涂刷一层界面剂,采用水泥净浆为基准,以不同硅灰掺量为变量,研究硅灰掺量对预制混凝土界面黏结性能的影响,通过实验分别测试了抗折强度、抗压强度、劈拉强度及剪切强度。结果表明,从力学性能上看,同一龄期下,抗折及抗压强度均随着硅灰掺量的增加呈现先提升后下降的趋势,硅灰掺量为8%时的抗折与抗压强度值最大,分别为9.5,63.6 MPa,表现为力学性能最好;从黏结性能上看,劈拉及剪切强度均随着硅灰掺量的增加出现先增加后减小的现象,掺量为8%时,28 d强度值分别为1.7 MPa和1.65 MPa,黏结性能最优,28 d强度增长率较7 d分别提高了40%和65%。综合分析力学性能和黏结性能,得出硅灰掺量为8%时,界面黏结效果最优。     

早期强度对混凝土抗裂性能研究

本试验通过限制性平板抗裂试验和混凝土抗压强度法研究单掺不同掺量粉煤灰、矿渣粉和硅粉对水泥水化进程及抗裂性能影响,试验结果表明:单掺15%粉煤灰、20%矿渣粉控制混凝土早期强度增长速率最显著,并减少单位面积总开裂面积至29.67 mm~2/m~2、40.34mm~2/m~2;单掺10%硅粉提高混凝土早期强度增长速率最显著,并增加单位面积总开裂面积至715.31mm~2/m~2。单掺不同掺量粉煤灰、矿渣粉和硅粉不能同时满足抗裂性能和强度要求,采用限制性圆环收缩开裂试验和正交试验方法研究,研究发现,复掺15%粉煤灰无矿渣和7%硅灰满足高强混凝土强度性能,且混凝土抗裂敏感性最弱达到55h,掺加0.5%葡萄糖酸钠缓凝剂进一步延缓早期强度增长率,并提升混凝土抗裂敏感性至78h。     

硅藻土替代硅灰在混凝土、砂浆中应用的研究

对活化处理的低品位硅藻土对混凝土、砂浆的力学性能影响规律进行了研究,并同硅灰的效果进行对比。结果表明,混凝土中活化硅藻土最优掺量为6%,其抗压强度提升158%,效果是硅灰的1.4倍,活化硅藻土对砂浆强度影响与掺硅灰的效果基本一致。经活化处理的低品位硅藻土替代硅灰在混凝土和砂浆中作为高性能掺和料使用,成本低廉,具有较高的经济、环保价值。     

硅灰掺量对混凝土氯离子结合能力的影响

用等温吸附法测定了混凝土在系列氯化钠(NaCl)溶液中的平衡氯离子(Cl-)浓度,计算了硅灰混凝土对Cl-的总结合能力、化学结合能力以及物理结合能力,研究了硅灰掺量对混凝土Cl-结合能力影响的规律.结果表明:在水灰比与胶凝材料总量不变的条件下,随着硅灰的掺量逐渐增加,混凝土的氯离子总结合能力,化学结合能力以及物理结合能力的变化趋势都是线性降低的.     

城市地下环境下超高性能混凝土耐久性能研究

针对城市地下环境下氯盐和硫酸盐对超高性能混凝土共同侵蚀下SO₄^2-和Cl^-的扩散规律和侵蚀机理,配置侵蚀溶液在完全浸泡和喷雾循环条件下进行模拟试验研究,测定了离子浓度、孔径尺寸等数据,并对微观形貌进行分析。研究结果表明：完全浸泡与喷雾环境下,UHPC中氯离子、硫酸根离子含量扩散规律符合Fick第二扩散定律;90d完全浸泡条件下30%硅灰掺量UHPC中氯离子、硫酸根离子平均含量比普通混凝土低46.5%、37.2%,喷雾循环90次条件下30%硅灰掺量UHPC中氯离子、硫酸根离子平均含量比普通混凝土低37.2%、44.0%;含30%硅灰掺量UHPC的氯离子、硫酸根含量远低于掺量20%、10%硅灰掺量的UHPC。     

基于RSM-BBD的高原地区桥墩混凝土性能试验研究

针对高原地区桥墩混凝土服役环境的特点，探究矿物掺合料对桥墩混凝土性能的影响效果。采用Box-Behnken Design响应面法(RSM-BBD)设计了15组试验，详细研究了粉煤灰、矿渣和硅灰掺量对混凝土强度和冻融性能的影响规律。以28 d抗压强度、200次冻融循环后混凝土质量损失率和相对动弹性模量为响应值构建响应面模型，旨在揭示响应参数和目标响应值的相关关系及多目标响应值条件下桥墩混凝土的合理配合比。结果表明，与基准组混凝土相比，适量的矿物掺合料有利于提高混凝土强度，增强混凝土的耐低温冻融性能。混凝土的强度和抗冻融性能主要受单因素的影响，其中矿渣和硅灰能提高混凝土的抗压强度，粉煤灰和硅灰则可以提高混凝土的抗冻融性能。各因素的交互作用对混凝土各性能有不同程度的影响，其中矿渣和硅灰掺量的交互作用对28 d抗压强度影响显著，粉煤灰与硅灰掺量的交互作用对质量损失率影响显著，粉煤灰与矿渣掺量的交互作用对相对动弹性模量影响显著。基于目标响应值和响应优化，本试验条件下矿物掺合料的合理配合比为粉煤灰、矿渣和硅灰掺量分别为20%、15%和10%(质量分数)。     

辅助胶凝材料对预应力高强混凝土管桩强度及工艺的影响

为优化混凝土管桩生产工艺,以硅灰(SF)和偏高岭土(MK)作为辅助胶凝材料,研究硅灰和偏高岭土对不同蒸养时间下混凝土抗压强度的影响,并使用X射线衍射(XRD)和扫描式电子显微镜结合能量色散谱(SEM-EDS)分析其水化产物及微观结构。通过Design-Expert8.0软件设计Box-Behnken试验,以硅灰掺量、偏高岭土掺量和蒸养时间三个因素为自变量,蒸养混凝土抗压强度为响应值,构建多因素回归方程模型。结果表明:硅灰掺量为胶凝材料质量分数8%时,对抗压强度略有提高,提高幅度为6.2%,达到83.6 MPa;5%、8%和10%(质量分数)掺量的偏高岭土均可提高蒸养混凝土的抗压强度,蒸养4 h、8 h、12 h时,10%掺量的偏高岭土对混凝土抗压强度的提升幅度依次为15.6%、13.2%和13.6%,蒸养4 h、8 h和12 h对混凝土抗压强度影响不大。XRD和SEM-EDS结果表明,硅灰和偏高岭土均消耗了Ca(OH)₂,提升了水泥早期水化程度,可以改善内部孔结构。通过响应面法建立模型可以预测,当硅灰质量分数为6.6%、偏高岭土质量分数为10%、蒸养时间为8.6 h时,混凝土抗压强度最高,达到104.8 MPa,且具有较高置信度。     

硅灰对HPMC改性水泥砂浆性能的影响

研究硅灰对羟丙基甲基纤维素(HPMC)改性水泥砂浆的工作性能、力学性能及孔结构的影响。结果表明:(1)当硅灰掺量2%时,流动度和稠度相对基准组略有提高。当硅灰掺量为4%~10%时,新拌水泥砂浆的流动度和稠度呈现递减的趋势,且硅灰最大掺量10%时,流动度和稠度明显降低并出现空洞。(2)硅灰对HPMC改性水泥砂浆3 d龄期的抗折和抗压强度影响不大,但能显著提高28 d龄期的抗折和抗压强度;当硅灰掺量为8%和10%时,28 d龄期试件的抗折强度提高了19%,抗压强度提高了40%。(3)随着硅灰掺量的增加,HPMC改性水泥砂浆新拌砂浆表面气泡不断减少,28 d龄期试样断面的孔结构不断优化。硅灰掺量为8%和10%时,新拌浆体表面气泡最少,试样断面孔结构达到最佳状态。     

再生混凝土抗冻性能的试验研究

研究了水灰比、掺合料、引气剂对再生混凝土抗冻性的影响。研究结果表明,水灰比越低,抗冻性能越好,低水灰比的再生高强混凝土即使不掺引气剂,抗冻性也非常优良,对中高水灰比的再生混凝土,要改善其抗冻性,掺引气剂是十分必要的。掺入硅灰抗冻性能有所改善,但掺入粉煤灰使其抗冻性有所下降。     

超细混合水泥灌浆料流动性能探讨

试验研究各掺合料和外加剂对灌浆材料流动性能的影响,确定其最佳掺入量。通过正交实验研究分析各项因素综合作用对灌浆材料流动度影响。研究表明:水灰比0.6,硫铝酸盐水泥掺量5%,粉煤灰掺量20%,硅灰掺量3%,减水剂掺量0.7%,缓凝剂掺量4.5%和消泡剂掺量0.3%时对灌浆材料的30min流动性最为有利。     

矿物掺合料对轻集料混凝土性能影响研究

通过将不同掺量粉煤灰、矿渣粉及硅灰等量取代水泥制备成轻集料混凝土,然后分别测试坍落度和不同龄期抗压强度,探讨矿物掺合料对轻集料混凝土工作性能及力学性能的影响。结果表明:粉煤灰掺量控制在20%内能避免混凝土沁水离析,可有效提升了轻集料混凝土的工作性能和力学性能;轻集料混凝土的坍落度随着矿渣粉的增加呈先减后增,抗压强度随之先增后减,故低掺量矿渣粉等量取代水泥对轻集料混凝土的工作性能和力学性能提升效果更好;高掺量硅灰混凝土的后期抗压强度小于低掺量,制备硅灰轻集料混凝土的硅灰掺量建议控制在10%左右。     

掺粉煤灰和矿粉对混凝土开裂性能的影响

选用粉煤灰、矿粉作为掺合料以单掺和复掺的形式掺入到硅酸盐水泥混凝土中,检测其坍落度和3d、28d抗压强度以及早期抗开裂性能。研究结果表明:矿粉、粉煤灰均会降低混凝土3d强度,矿粉可以提高混凝土28d强度,粉煤灰掺量过大会降低混凝土28d强度。随着矿粉掺量的增加,混凝土坍落度随之降低,粉煤灰刚加入时会使混凝土坍落度降低,但是随着掺量的升高,坍落度会逐渐增大;开裂方面:单掺时,粉煤灰与矿粉都在掺量为37%时,抗开裂效果最佳,其中粉煤灰效果最好,复掺时,随着矿粉相对掺量的变大,裂缝的面积和数目都在增大。     

双掺微硅粉和粉煤灰对钢纤维再生混凝土力学性能的影响

为了研究双掺微硅粉和粉煤灰对钢纤维再生混凝土力学性能的影响,制备了微硅粉和粉煤灰掺量分别为0、3％、6％、9％、12％、15％的36组试件,测试了钢纤维再生混凝土的坍落度、抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度.结果表明:钢纤维再生混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度以及抗折强度均随着粉煤灰以及微硅粉掺量的增大而先增大后减小;钢纤维混凝土在微硅粉掺量小于6％、粉煤灰掺量小于15％时具有较强的工作性能,且当微硅粉掺量为6％、粉煤灰掺量为3％时抗压、抗拉以及抗折强度最优.