温度匹配养护对大掺量矿物掺合料混凝土抗压强度及早期水化性能的影响

大体积混凝土由于胶凝材料水化放热,其内部温升对混凝土强度发展规律有很大影响.采用温度匹配养护和标准养护两种不同的养护方式,研究了单掺40％粉煤灰、单掺50％矿粉以及复掺30％粉煤灰和20％矿粉三种大掺量矿物掺合料混凝土与纯水泥、单掺20％粉煤灰两种普通混凝土在不同温度养护条件下的抗压强度差异,并对胶凝材料水化早期的浆体进行了扫描电镜和化学结合水测试.结果 表明:与纯水泥混凝土相比,温度匹配养护对大掺量矿物掺合料混凝土早期强度发展的促进作用要显著得多,且大掺量矿物掺合料混凝土温度匹配养护方式下的各龄期强度均比标准养护方式下的要高,然而纯水泥混凝土温度匹配养护条件下的后期强度却要低于标准养护条件下的后期强度.温度匹配养护方式下较高的早期水化温度显著加速了大掺量矿物掺合料混凝土的水化反应进程,从而使大掺量矿物掺合料混凝土的早期强度提高.     

搅拌站废水对不同掺合料配制的C80高强混凝土强度的影响

研究了搅拌站废水对无硅灰A型掺合料(粉煤灰+矿粉)和有硅灰B型掺合料(粉煤灰+硅灰)配制的C80高强混凝土的早期和后期抗压强度的影响,结合废水、自来水及两种掺合料拌制的7d龄期硬化水泥净浆体的XRD分析,探讨了废水对不同掺合料配制的C80高强混凝土早期强度的影响机理.结果表明:对于无硅厌A型掺合料配制的C80高强混凝土,由于废水的缓凝作用,故掺入废水会降低混凝土的早期强度;对于有硅灰的B型掺合料配制的混凝土,由于硅灰早期火山灰活性高,而搅拌站废水中Ca(OH)<,2>含量高,有助于硅灰早期的二次水化反应进行,故掺入废水会提高混凝土的早期强度;使用废水对C80高强混凝土后期强度影响不大,且由于废水中Ca(OH):含量较高,有助于掺合料后期二次水化反应进行,故废水配制的C80混凝土的后期强度还略高于自来水的.     

偏高岭土改性超高强混凝土的强度构成分析

以偏高岭土、矿粉和粉煤灰为矿物掺合料进行单掺、二元和三元复掺配制偏高岭土改性超高强混凝土。为了研究偏高岭土改性超高强混凝土的抗压强度及其强度构成、矿物掺合料的活性,分别对龄期为3d、28d、56d的混凝土试件进行抗压试验,并利用混凝土火山灰效应数值分析方法,对三种矿物掺合料的活性指数及其火山灰效应强度贡献率、水泥水化反应强度贡献率进行了计算分析。结果表明:28d龄期时,混凝土的抗压强度达到了100MPa,且三元复掺时混凝土的抗压强度最高;三种矿物掺合料中偏高岭土的活性指数最高;依据矿物掺合料的活性指数及其火山灰效应强度贡献率、水泥水化反应强度贡献率,计算出具体贡献的强度值,得出了偏高岭土改性超高强混凝土的强度构成。     

低温养护下矿物掺合料湿喷混凝土力学性能及配比优化研究

为系统研究粉煤灰掺量、硅灰掺量及养护温度对湿喷混凝土力学性能的影响规律,通过设计正交试验对湿喷混凝土抗压强度进行极差和方差分析。结果表明:湿喷混凝土抗压强度随养护龄期增加而增大,但抗压强度增幅随养护龄期延长而减弱;增加硅灰和粉煤掺量均能有效提高湿喷混凝土抗压强度,但粉煤灰掺量超过10%(质量分数,下同)后,粉煤灰掺量的增加对混凝土后期抗压强度没有显著的影响;三因素对湿喷混凝土抗压强度影响程度顺序为硅灰掺量>养护温度>粉煤灰掺量;湿喷混凝土抗压强度对矿物掺合料的敏感性与养护温度呈正相关,增大养护温度能够提高矿物掺合料对湿喷混凝土抗压强度的改善效果;随着养护温度的提高,团絮状胶凝物质大量生成,水化产物黏结得更为密实,混凝土的抗压强度和承载性能得到进一步增强;构建多元非线性回归模型能够对混凝土抗压强度进行预测,并且湿喷混凝土在硅灰掺量、粉煤灰掺量及养护温度分别为15%、15%和10 ℃时具有最佳的抗压强度。     

铁尾矿粉-硅粉矿物掺合料对混凝土性能的影响

将研磨后的铁尾矿粉末和硅粉分别按照3∶2和4∶1的比例制备了两种复合矿物掺合料替代水泥进行浆体和混凝土试样的制备。通过微观结构分析、强度和耐久性分析对铁尾矿-硅粉复合矿物掺合料浆体和混凝土的基本性能进行了研究,结果表明：随着复合矿物掺合料掺量的增加,试样的水化反应放热量、抗压强度、劈裂抗拉强度和冻融耐久性均逐渐降低;且加入铁尾矿粉可使的硬化浆体试块孔隙结构变大,导致混凝土的抗压强度和冻融耐久性降低;但增加硅粉的掺量可以提高试样的水化反应强度,降低Ca(OH)₂的含量,且硅粉水化反应生产的C-S-H凝胶也可以细化孔结构,从而改善混凝土的微观特性、抗压强度、劈裂抗拉强度和冻融耐久性;弥补铁尾矿粉对混凝土性能的负面影响。整体上,改性混凝土的抗压强度在普通混凝土抗压强的85%以上,能满足工程要求。     

蒸养条件下掺矿物掺合料水泥复合浆体的水化特性研究

为掌握矿物掺合料在蒸养水泥基材料中的作用效应,采用热重分析(TG-DSC)和抗压强度等测试方法,调查了60℃蒸养和标养两种养护条件下,分别掺粉煤灰、矿渣、硅灰及石灰石粉水泥复合浆体的化学结合水含量、Ca(OH)2含量、抗压强度随龄期的变化,并采用结合水含量影响系数、Ca(OH)2含量影响系数和温度影响系数3个参数,分析了蒸养条件下矿物掺合料对浆体水化进程的影响规律.结果表明:蒸养条件下不同矿物掺合料复合浆体的水化进程存在显著的不同.相对于基准水泥浆体,矿渣、硅灰的掺入增强了蒸养浆体早期的水化进程,但随龄期的延长这种促进作用减弱;而粉煤灰、石灰石粉对蒸养浆体的水化进程影响不显著.蒸养提高了矿渣和硅灰早龄期的水化反应进程.蒸养浆体抗压强度与化学结合水含量之间存在显著的线性相关性,但其抗压强度随化学结合水含量的变化率小于标养浆体.     

矿物掺合料再生混凝土力学性能研究

为探究矿物掺合料对再生混凝土(RAC)力学性能的提升作用,本试验采用预湿-二次搅拌法制备再生混凝土,系统开展单、复掺矿物掺合料再生混凝土力学性能研究.试验考虑再生混凝土强度等级、再生骨料取代率、矿物掺合料种类及取代率等因素,共设计23组试验配合比,研究再生混凝土立方体抗压强度和劈裂抗拉强度经时变化规律.结果 表明,再生混凝土力学性能随强度等级升高而提升,随再生骨料取代率增大而下降.与未掺矿物掺合料的再生混凝土相比,单掺粉煤灰对再生混凝土力学性能提升效果较弱,单掺矿渣、硅灰的再生混凝土力学性能提升效果显著.养护龄期90 d时,矿渣再生混凝土劈裂抗拉强度最高提升12.7％,硅灰再生混凝土立方体抗压强度最高提升21.3％.粉煤灰-矿渣复掺对再生混凝土立方体抗压强度无提升效果,20％粉煤灰-10％矿渣复掺抗压强度甚至下降18.8％,粉煤灰-矿渣复掺对再生混凝土劈裂抗拉强度略有提升,最高为5.9％.粉煤灰-硅灰复掺对再生混凝土力学性能提升效果较好,立方体抗压强度和劈裂抗拉强度最高分别提升9.7％和18.6％.     

-3 ℃养护下考虑矿物掺合料影响的水泥水化程度计算模型

针对多年冻土地区工程施工时混凝土养护的问题,采用10%、20%、30%的矿粉和粉煤灰替代量等量替代水泥,测试了-3 ℃恒温养护条件下0.38水胶比水泥浆体在各个龄期的水泥水化热,计算了水泥水化程度;分析了龄期及矿物掺合料对水泥水化程度的影响规律,建立了综合考虑龄期和矿物掺合料替代量的水泥水化程度计算模型.结果表明:-3 ℃恒温养护下,矿物掺合料等量替代水泥,水泥浆体的水化程度会降低,粉煤灰降低水化程度的值要比矿粉高;在相同矿物掺合料替代量下,随着龄期的增长,矿物掺合料对水泥水化程度的影响逐渐减弱;同一龄期时,随着矿物掺合料的增加,矿物掺合料对水泥水化程度的影响逐渐增强;利用建立的模型计算了分别掺入15%矿粉和粉煤灰的水泥水化程度,与实测值相比,计算值偏离值较少,预测精度较高.     

用Design-Expert软件研究掺合料对轻集料混凝土性能的影响

采用Design-Expert软件研究了矿物掺合料的种类及掺量对轻集料混凝土工作性能及力学性能的影响。结果表明:矿物掺合料掺入能够改善轻集料混凝土拌合物的工作性能,提高混凝土拌合物的匀质性;但粉煤灰掺入会降低轻集料混凝土的抗压强度,而硅灰掺入则能够提高轻集料混凝土的强度;本试验中各种矿物掺合料的最佳掺量为粉煤灰20%、矿粉10%、硅灰5%;使用Design-Expert软件能够准确有效分析矿物掺合料种类及掺量对轻集料混凝土性能的影响。     

再生混凝土的抗压强度分析及其影响因素研究

本文论述了改进再生混凝土性能的方案,为了增强再生混凝土的抗压强度,通过研究在其中掺加矿物掺合料,如硅灰、聚丙烯纤维、粉煤灰、钢纤维等;对普通混凝土、再生混凝土以及改性再生混凝土进行试验,探究不同状态下的混凝土立方体抗压强度;对再生混凝土抗压强度受矿物掺合料的影响进行分析,这些矿物掺合料主要包括硅灰、粉煤灰、聚丙烯纤维、钢纤维等;分析得出各种矿物掺合料对再生混凝土强度的影响规律。     

矿物掺合料对氯氧镁水泥早期水化行为的影响

研究了矿物改性氯氧镁水泥前期水化行为,绘制了各矿物掺合料氯氧镁水泥水化电阻率-时间曲线,测试终凝时间以及1 d抗弯与抗压强度。结果表明,矿物掺合料能够延缓氯氧镁水泥水化速度,并随着矿物掺合料掺量的提高,其水化速度逐渐变慢。同等掺量下硅灰延缓反应时间的作用最为明显,其次是石粉与粉煤灰。硅灰的掺入延缓氯氧镁水泥水化速度,大幅度提高其初终凝时间,降低早期强度,其掺量不宜超过20%。粉煤灰与石粉氯氧镁水泥初终凝时间均在规范要求以内,对早期抗弯拉强度与抗压强度影响幅度相对较小。添加粉煤灰与石粉试样晶体较掺硅灰试样结晶程度更高。     

高活性矿物掺合料混凝土力学性能试验

利用正交试验的方法对高活性矿物掺合料混凝土(以下简称掺合料混凝土)的强度进行试验.研究偏高岭土掺量、超细粉煤灰掺量、硅灰掺量对掺合料混凝土7d、14 d、28 d抗压强度和劈裂抗拉强度的影响,并对数据结果进行系统分析.试验结果表明,偏高岭土对掺合料混凝土早期的力学性能影响最大,力学性能随着偏高岭土掺量的增加而增加.通过多元线性回归,建立不同因素对掺合料混凝土各龄期抗压强度、劈裂抗拉强度的数学表达式,得到偏高岭土和硅灰对掺合料混凝土均为正影响,而超细粉煤灰为负影响的结果.当偏高岭土的掺量为10％(质量分数),超细粉煤灰掺量为15％(质量分数),硅灰掺量为5％(质量分数)时,掺合料混凝土力学性能达到最佳.最后进行微观分析得出,矿物掺合料的复合化具有超叠加效应,能增强掺合料混凝土各龄期的力学性能.     

三元复合水泥浆体水化进程及其与干缩的关系

采用选择性溶解法和非蒸发水法分别测量了粉煤灰-硅灰和水泥的反应程度;通过复合浆体中有效水胶比的计算和非线性拟合的方法,得出复合浆体中水泥的反应程度,研究了粉煤灰-硅灰-水泥三元体系中矿物掺合料对水泥水化程度的影响.根据矿物掺合料和水泥的反应程度数据,并结合强度数据分析了复合水泥浆体干燥收缩的规律.研究发现:在相同龄期,随着硅灰的逐渐增多,粉煤灰的逐渐减少,复合浆体的干燥收缩逐渐增大;在不同龄期,复合浆体的干燥收缩值随着龄期的延长,干燥收缩曲线由陡逐渐变得平缓;当粉煤灰和硅灰总掺量为50％,而其中的硅灰为5％时,可以得到干燥收缩较小,抗压强度较高的三元复合水泥浆体.     

矿物掺合料对蒸养高强浆体抗压强度及孔结构的影响

为明确胶凝组分对蒸养混凝土性能与孔结构的影响规律,以铁路预制预应力梁、轨道板用典型蒸养混凝土配比及其生产工艺为基础,研究了粉煤灰、矿渣、硅灰及石灰石粉等矿物掺合料对蒸养水泥浆体抗压强度、孔结构的影响,采用胶凝系数指标分析了蒸养条件下不同掺合料的强度贡献以及蒸养浆体抗压强度与孔隙率之间的关系。结果表明:分别掺上述矿物掺合料蒸养浆体28 d龄期后的强度均低于基准试样;本蒸养条件并没有促进粉煤灰火山灰活性的提早发挥,其3、28 d龄期下的胶凝系数较小且两者基本相同,仅约为90 d龄期胶凝系数的20%;而矿渣、硅灰、石灰石粉3 d龄期的胶凝系数显著大于其后期的胶凝系数;随各矿物掺合料的掺入,蒸养浆体28 d龄期、90 d龄期的总孔隙率呈现增加趋势;孔径大于20 nm的较大孔隙对蒸养浆体抗压强度的不利影响要大于孔径小的孔隙。     

活性掺合料对环氧树脂修补砂浆综合性能的影响

为了探究活性掺合料对环氧树脂修补砂浆的改性效果,为修补工程应用提供依据。研究硅灰和粉煤灰对环氧树脂修补砂浆力学性能、粘结强度、尺寸稳定性和抗冻性的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)和压汞法探究和分析影响机理。结果表明:环氧树脂使砂浆抗压强度降低,掺入硅灰可补偿强度损失,掺粉煤灰砂浆的强度随龄期增加而增加,但其中28 d和56 d强度低于对照组;硅灰和低掺量(≤10%,质量分数)粉煤灰可以提高修补砂浆粘结强度;硅灰对修补砂浆尺寸稳定性有不利影响,粉煤灰则相反;砂浆的抗冻性随着硅灰掺量增加先增加后降低,随着粉煤灰掺量增加而降低。     

石膏、硅灰对硅酸盐胶凝材料早期抗压强度的影响

为了研究石膏、硅灰对硅酸盐胶凝材料早期强度的影响,分别测试了石膏、硅灰不同掺量下的胶凝材料的4 h、1 d、28 d的抗压强度。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了水化产物的微观结构特征。研究表明,在一定的试验范围内,胶凝材料的抗压强度随石膏的增加而变大,掺量为0.75%时最佳,4 h和1 d的抗压强度分别达到5.8 MPa和63.4 MPa;硅灰掺量从0%增长到15%,胶凝材料的各龄期抗压强度均随掺量的增加而呈增长趋势;硬化浆体的微观结构特征表明,一定的试验范围内,石膏使体系中的AFt数量增加,硅灰使体系中的C-S-H凝胶增多,且硅灰未水化的细小颗粒体有效填充硬化浆体的孔隙。     

潮湿养护提高掺矿物混凝土强度和耐久性能

粉煤灰、矿渣等矿物掺合料具有火山灰性或潜在水硬活性,只有在Ca(OH)2(或CaO)和潮湿的环境下才能缓慢反应生成具有胶凝性的C-S-H凝胶和水化铝酸钙.文章详细介绍了粉煤灰和矿渣的水化特性,列举了大量养护制度对掺混合材水泥和掺矿物掺合料混凝土强度和耐久性的影响的研究成果和实例,说明了对掺矿物掺合料特别是掺粉煤灰的混凝土必须注意湿养护,尤其是在干燥灼热的季节或地区,大掺量粉煤灰混凝土更应该较长的或长期的潮湿养护.     

低温环境下复合矿物掺合料火山灰效应试验研究

采用比强度分析法对低温环境下矿粉、硅灰复合矿物掺合料的火山灰效应进行了研究.结果表明:随着温度的降低,砂浆试件的强度逐渐降低,加入复合矿物掺合料提高了砂浆的强度;通过对比180 d时砂浆强度发现加入15％矿粉+3％硅灰对低温环境下砂浆强度提升最大,0.5水灰比试件在10℃下强度提高了9％,火山灰效应贡献率为25.1％;0.36水灰比试件在10℃下强度提高了6％,火山灰效应贡献率为22.5％,5℃下强度提高了5％,火山灰效应贡献率为21.5％.     

改性氯氧镁水泥砂石混凝土强度的试验研究

基于不同的MgO/MgCl2 、H2O/MgCl2物质的量比,试验中混合不同量的氧化镁、砂子、石子、抗水剂以及三种传统矿物掺合料拌制氯氧镁水泥混凝土,并测定其早期(7～28 d)和后期(28 ～ 128 d)抗压强度.试验证明,添加不同矿物掺合科(硅灰,矿粉,粉煤灰)镁水泥强度发展趋势相同但强度发展程度不同,其中以粉煤灰混凝土强度最高.由于复合抗水剂的存在,早期吸潮返卤被抑制,强度发展良好.后期混凝土强度发生下降,随着养护进行,强度又恢复发展.通过微观手段(X射线衍射、扫描电镜和能谱图)发现,含有粉煤灰的镁水泥混凝土样品微观结构存在致密凝胶相.     

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)。