人工砂对普通混凝土综合性能影响的研究

在较高水灰比W/C=0.55条件下,对比研究了天然砂与不同石粉含量人工砂普通混凝土的工作性能与力学性能,并总结了用于配制此类普通混凝土人工砂的适宜石粉含量。结果表明:在此类高水灰比普通混凝土体系中,采用人工砂能增加混凝土浆体数量,增强混凝土的粘聚性,改善混凝土的和易性,人工砂混凝土相对于天然砂混凝土泌水率减小达3.4%以上。当人工砂石粉含量为18%时,其28d抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度及轴心抗压强度分别比石粉含量为12%时分别提高约13.4%、16.9%、8.3%和26.3%,比天然砂分别提高约34.0%、61.7%、44.4%和48.8%。在此水灰比条件下,人工砂石粉含量在18%左右时,混凝土的综合性能较好。     

矿渣、粉煤灰掺量对混凝土收缩、开裂性能的研究

 收缩、开裂是影响现代混凝土耐久性的主要因素,为评价掺合料对混凝土收缩、开裂的影响,通过圆环开裂试验、收缩试验来评定矿物掺和料对混凝土收缩开裂的性能。圆环开裂试验主要表征混凝土试件在约束条件下抵抗干燥收缩应力的能力,收缩试验则表征试件的体积变形,收缩是开裂的原因,也是影响开裂的最重要因素。结果表明矿渣掺量在一定范围内时可抑制混凝土的开裂,混凝土的自收缩随矿渣掺量的增大而增大,干缩随矿渣掺量的增大而减小。粉煤灰可有效抑制混凝土的开裂,随掺量的增大抑制作用越显著;粉煤灰掺量越大对自收缩的抑制作用越明显,混凝土的干缩略有增大。总的来看,粉煤灰较矿渣可更好地抑制混凝土的收缩与开裂。     

不同温度下红黏土胀缩性试验研究

为了探究温度对红黏土胀缩性的影响,通过不同温度下红黏土的胀缩性试验(膨胀变形和收缩变形试验),以初始含水率和干密度为对比变量,分析红黏土胀缩性;并通过红黏土的收缩变形试验分析温度对红黏土体缩率、最终线缩率和收缩系数的影响规律。试验结果表明:膨胀率随着初始含水率的变化而变化,干密度最大的试样的膨胀率增幅最明显,干密度最小的试样的膨胀率却随着初始含水率的增加而减小;随着温度的升高,膨胀率总体呈增大趋势, 膨胀率在80 ℃之前缓慢增长,超过80 ℃时增长较快; 随着温度的升高,线缩率、体缩率、收缩系数总体呈现递减的趋势;不同温度下红黏土随着含水率的降低,收缩曲线大致可以分为斜直线阶段、外凸阶段和直线稳定阶段共3个阶段,各阶段的收缩速度和收缩变化幅度不同。研究成果可为研究红黏土胀缩性的岩土工程技术人员提供参考。     

超高韧性水泥基复合材料干缩性能及其对抗裂能力的影响

新近研制的超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)具有优良的韧性和能量吸收能力,在直接拉伸荷载作用下表现出应变硬化和多点开裂等特性。本文通过干燥收缩试验,在与素混凝土、纤维混凝土进行对比的基础上,评价了UHTCC的干缩性能。试验结果表明:UHTCC的干缩主要发生在早期;早期的湿养护可避免UHTCC水分的过快蒸发,减小其干缩速度,但是却使其最终的干缩值大大增加;PVA纤维对UHTCC的干缩值影响不大。通过抗裂能力参数,结合已有的约束收缩试验结果,对较大的干缩量并不有利约束条件下材料抗裂能力的传统概念进行了修正,指出对修复材料来说干缩量的大小仅仅表征了材料性能的一个物理参数,决定其材料抗裂能力的是其非线性变形能力的大小。最后给出了符合UHTCC干缩变形的收缩表达式。     

机制砂对水工混凝土性能影响分析

以天然河砂为对照组，试验探讨了机制砂对水工混凝土早期收缩性能、力学性能以及拌合物工作性能的影响。结果表明：配合比相同情况下，机制砂相较于河砂混凝土的工作性稍差，易出现泌水离析的情况；硬化后，机制砂相较于河砂混凝土的抗压和劈拉强度较高；随着水胶比的减小机制砂混凝土的早期收缩明显增大，高于河砂混凝土；而矿粉与粉煤灰的掺入可以有效改善早期收缩性能，但会对早期强度的发展产生不利影响。     

凝灰岩石粉对水工泵送混凝土性能的影响

为了确定凝灰岩机制砂中合适的石粉含量，依托厦门抽水蓄能电站，通过配制三种不同石粉含量的机制砂及其混凝土，系统研究了凝灰岩机制砂石粉对水工泵送混凝土流变性能、力学性能、早期抗裂及干燥收缩性能的影响规律。结果表明：当凝灰岩机制砂中石粉含量在8%～18%内变化时，随着石粉含量的增加，水工泵送混凝土单位用水量增加、屈服应力和塑性黏度增大、混凝土干缩变大、早期抗裂性明显变差，抗压强度和劈拉强度的变化幅度相对较小，但石粉含量仅8%时混凝土保水性和黏聚性较差；将凝灰岩机制砂石粉含量控制在13%时，水工泵送混凝土综合性能较好。研究成果可为控制凝灰岩机制砂石粉含量、优化水工泵送混凝土性能提供技术支撑。     

减缩材料对特细砂泵送混凝土干燥收缩的影响

通过混凝土干缩试验,研究了粉煤灰、聚丙烯纤维和膨胀剂等3种常见减缩材料对特细砂泵送混凝土不同龄期干燥收缩的影响。试验结果表明:分别掺加粉煤灰、聚丙烯纤维和膨胀剂均能不同程度地降低特细砂泵送混凝土的干缩率,且降低作用随着掺量增加、龄期增长而增大。粉煤灰能延缓干燥收缩的发展,在60~90 d龄期内降低作用明显;聚丙烯纤维掺量在0.8 kg/m3时对干燥收缩影响效力最大;膨胀剂通过早期膨胀补偿抑制了干燥收缩,且其效果在湿度较大环境下更好。     

人工砂高云母石粉对抗冲磨混凝土性能影响研究

通过控制人工砂中石粉含量,系统研究了高云母石粉对抗冲磨混凝土性能的影响规律。结果表明,在一定范围内,随着人工砂中高云母石粉含量的增加,抗冲磨混凝土单位用水量有所增加,抗压强度与劈拉强度呈现先增加后减小的趋势,但变化幅度相对较小;人工砂中高云母石粉含量对于抗冲磨混凝土早龄期干缩值影响相对较小,对于长龄期干缩值却有较大幅度影响;人工砂中高云母石粉含量与混凝土抗冲磨强度呈现明显的线性负相关关系。适当控制人工砂中高云母石粉含量在一定程度上有利于提高抗冲磨混凝土性能。     

超高韧性水泥基复合材料干缩性能及其对抗裂能力的影响

新近研制的超高韧性水泥基复合材料（Ultra High Toughness Cementitious Composite,简称UHTCC,国外称之为Engineered Cementitious Composites，简称ECC）具有优良的韧性和能量吸收能力，在直接拉伸荷载作用下表现出应变硬化和多点开裂等特性。本文通过干燥收缩试验，在与素混凝土、纤维混凝土进行对比的基础上，评价了UHTCC的干缩性能。试验结果表明：UHTCC的干缩主要发生在早期；早期的湿养护可避免UHTCC水分的过快蒸发，减小其干缩速度，但是却使其最终的干缩值大大增加；PVA纤维对UHTCC的干缩值影响不大。通过抗裂能力参数，结合已完成的约束收缩试验结果，对较大的干缩量并不有利约束条件下材料抗裂能力的传统概念进行了修正，指出对修复材料来说干缩量的大小仅仅表征了材料性能的一个物理参数，决定其材料抗裂能力的是其非线性变形能力的大小。最后给出了符合UHTCC干缩变形的收缩表达式。     

恒温和拟绝热条件下高性能混凝土自收缩特性

通过试验研究考察了恒温和拟绝热养护条件下,3种不同水灰比的高性能混凝土的自收缩和抗压强度特性。结果表明,不同水灰比混凝土的自收缩应变值、发展速率随着水灰比的下降而增大;水灰比相同时,拟绝热养护条件下高性能混凝土自收缩值远大于恒温养护的情况,且随着水灰比的提高,该效应越明显;在拟绝热养护条件下产生的过大的温度应变值对自收缩应变造成显著的影响。拟绝热养护条件对高性能混凝土抗压强度的发展具有促进作用。     

粗骨料体积分数对模袋混凝土干燥收缩的影响研究

粗骨料体积分数是模袋混凝土配合比设计的关键指标。开展了粗骨料体积分数在0.30～0.36的范围内对模袋混凝土扩展度、抗压强度和干燥收缩的影响研究,以期为模袋混凝土衬砌渠道的抗裂性设计提供参考。结果表明：在相同水胶比条件下随着粗骨料体积分数的增大,模袋混凝土的扩展度总体呈现波动上升再平稳的趋势,而低水胶比会使得扩展度更大;在相同水胶比下,随着粗骨料体积分数的增大,模袋混凝土的28 d抗压强度总体呈先减小后增大的趋势,而水胶比的降低会显著增大28 d抗压强度;随着粗骨料体积分数的增大,模袋混凝土的28 d干燥收缩率呈先减小后增加的趋势,在粗骨料体积分数为0.32时有最小值,而粗骨料体积分数分别为0.30、0.34、0.36时所对应的前7 d干燥收缩率均可达28 d总干燥收缩率的50%以上,说明模袋混凝土的干燥收缩在早期增长较快。     

水灰比和偏高岭土掺量对硫铝酸盐水泥基材料性能的影响

为了研究水灰比和偏高岭土掺量对硫酸铝盐水泥的流动度、收缩率和力学性能的影响,以龙门石窟裂隙防渗的灌浆工程为例,开展流动性试验、力学性能试验及干缩性能试验。结果表明硫铝酸盐水泥初始流动度大小与水灰比、偏高岭土掺量均成正比;水灰比越高,微膨胀率越低,甚至出现一定收缩,整体上膨胀率随偏高岭土掺量增大而变大;抗压强度大小与水灰比、偏高岭土掺量均成反比;7 d的抗折强度随偏高岭土掺量增大而减小,养护28 d的抗折强度恰恰相反;抗折强度随水灰比的增大而减小,且回落幅度相对较大;黏结强度随水灰比先增大后减小,随偏高岭土掺量增加,黏结强度整体上有所增加,在水灰比为0.5时,出现1个峰值。 试验结果可为龙门石窟的现场灌浆试验提供理论依据,也可为同类石质文物的灌浆修复研究提供参考。     

砂状钢渣对混凝土抗压强度及早期抗裂性能的影响

通过试验研究了以砂状钢渣作为拌合料对混凝土抗压强度、早期抗裂性能的影响,并分析其影响机理。结果表明：水灰比为0.35时,随着砂状钢渣掺量的增加,混凝土的早期抗裂性能增强;从抗压强度角度考虑,砂状钢渣在混凝土中存在的最优掺量是30%。     

人工砂与特细砂混凝土性能对比研究

对比研究人工砂与特细砂混凝土力学性能、抗冻性能和耐热性能。结果表明,在相同用水量和水灰比条件下,人工砂混凝土力学性能和抗冻性能明显优于特细砂混凝土,但特细砂混凝土耐热性能优于人工砂混凝土;低温热处理有助于提高混凝土耐热性能。     

基于多相复合材料的混凝土导热系数预测模型

混凝土温度场分析是混凝土结构耐久性以及服役寿命预测的重要依据,而导热系数则是确定时变温度场分布的主要参数。考虑材料组成的非均质性,将混凝土视为由连续相水泥砂浆、分散相粗骨料以及二者薄弱界面过渡区(ITZ)组成的三相复合材料,并基于复合材料导热系数模型,建立了混凝土及其组成单元(水泥砂浆和ITZ界面)导热系数的计算模型;在此基础上,对比分析了水灰比、粗骨料体积分数、砂率、饱和度和界面热阻等因素对混凝土导热系数的影响规律。结果表明:混凝土导热系数随饱和度、粗骨料体积分数的增加而增大,随水灰比的增大而减小;考虑界面热阻的混凝土导热系数预测模型,能够更好地揭示饱和度与砂率对混凝土导热系数的影响机理。     

真空脱水工艺下的混凝土性能

为提高混凝土保护层的抗渗透性能并避免表面裂缝的产生，从而提升钢筋混凝土的耐久性，采用真空脱水工艺，通过宏观性能试验结合微观孔结构分析，研究了真空脱水混凝土的性能及其性能改善机理。试验结果表明:（1）真空脱水混凝土的配合比在试验设计范围内取较低的初始水胶比、较少的单位用水量和比非真空混凝土增加约20 %以上的适宜砂率，可以提高真空混凝土的真空脱水率和混凝土性能；（2）采用真空脱水工艺后，混凝土28 d抗压强度的提高值随着水胶比的增大而增加；混凝土72 h抗冲磨强度的提高值随着水胶比的增大而减小，低水胶比混凝土的抗冲磨性能的提高效果尤为显著；（3）与非真空混凝土相比，真空混凝土的干缩变形减小，抗渗透性能显著提高。孔结构分析结果表明:真空脱水主要增加了混凝土中20~50 nm这一孔级的体积含量，混凝土总孔隙率明显降低、最可几孔径减小、临界孔径和平均孔径均明显减小，从而优化和细化了混凝土孔结构。真空脱水工艺可以作为提高钢筋混凝土保护层性能的有效措施，供设计和施工参考。     

环境因素对混凝土氯离子侵蚀对流区的影响研究

以人工气候环境和感潮河口自然环境下的混凝土试件为研究对象,通过试验检测,研究了不同环境条件下水灰比和腐蚀时间对混凝土中对流区深度的影响。试验结果表明,人工气候环境和感潮河口自然环境下,水灰比对对流区深度的影响并不明显,延长腐蚀时间会适当增加对流区的深度。     

再生骨料透水混凝土耐撞磨性试验研究

耐撞磨性是影响再生骨料透水混凝土使用寿命及适用性的关键因素,目前国内外尚缺乏系统的研究。通过试验研究了不同水胶比、短切玄武岩纤维、粉煤灰、再生骨料替代率、双粒级骨料(5~10 mm,10~20 mm)掺量等因素对再生骨料透水混凝土耐撞磨性的影响。结果表明:水胶比超过0.27时,再生骨料透水混凝土撞磨时质量损失随水胶比增大而增大;内掺10%粉煤灰能够提高再生骨料透水混凝土耐撞磨性;再生骨料透水混凝土的耐撞磨性随着替代率的增加先增大后减小,替代率为50%时耐撞磨性最好;双粒级有利于提高再生骨料透水混凝土耐撞磨性能。此外,强度、密度及孔隙率是影响再生骨料透水混凝土耐撞磨性的主要因素,总体呈现强度越大、密度越大或是孔隙率越小,耐撞磨性越好的趋势。     

后掺粗骨料工艺对高性能泵送混凝土性能影响研究

为解决建筑工程中高性能泵送混凝土的环境问题、成本问题,基于粗骨料嵌锁效应和界面水灰比强度理论,在保证高性能和泵送要求的条件下,提出了后掺骨料工艺,并对不同粗骨料后掺比例下的混凝土进行了力学性能和抗冻性能的研究。结果表明,随着粗骨料后掺比例的增大,7 d、28 d混凝土抗压强度持续增大,而28 d混凝土劈裂抗拉强度和抗折强度均呈先增大后减小的趋势;在冻融循环作用下,质量损失率的上升速率呈先减小后增大的趋势,而抗压、抗拉、抗折强度、动弹性模量以及超声波速的下降速率均呈先减小后增大的趋势。据此建议本C30高性能泵送混凝土的粗骨料最佳后掺比例为20%。     

水工泵送及常态混凝土性能对比试验研究

泵送混凝土在拌合物状态及各材料用量上与常态混凝土相比存在较大差异,该差异会在硬化混凝土各项性能中得到体现。为了研究水工泵送混凝土和常态混凝土在力学及干缩性能方面的差异,设置了3组对比试验。在同水胶比下,随着水胶比的增大,泵送混凝土相对于常态混凝土在抗压强度、抗拉强度、拉压比及弹性模量等指标方面表现出明显的优势。在不同水胶比下,泵送混凝土的干缩率也均大于常态混凝土。28,60,90 d龄期的泵送混凝土和常态混凝土的干缩率受水胶比影响显著,而3 d和7 d龄期的干缩率则受水胶比影响不明显。2种混凝土早期干缩率发展较快,后期则相对缓慢,干缩率的平均增长速率随龄期增加呈幂函数变化。该研究可以为泵送混凝土在水利工程中的应用提供一定的借鉴。