机制砂高抗冲磨超高性能混凝土（UHPC）的组成设计与工程应用

针对我国西部地区泥石流、洪水等严酷服役环境下桥梁墩柱存在的冲击磨损和空蚀问题,利用UHPC材料高强、高耐久的材料自身特点,通过机制砂替代石英砂,进行UHPC材料的抗冲磨组成设计。研究了矿物掺合料种类、粉煤灰微珠掺量、硅灰掺量、胶凝材料用量、水胶比对抗冲磨UHPC材料的工作性能、力学性能、抗冲磨性能的影响规律。结果表明,在胶凝材料用量、水胶比和纤维掺量相同的条件下,随着粉煤灰微珠掺量增加,混凝土的工作性能提高,抗冲磨强度下降,粉煤灰微珠适宜掺量为胶凝材料的17%;随硅灰掺量增加,超高性能混凝土的工作性能下降,抗冲磨强度提高,硅灰适宜掺量为胶凝材料的13%;随着胶凝材料用量增加,工作性能提高,抗冲磨强度先提高后降低,最佳胶凝材料用量为1150 kg/m3;降低水胶比,工作性能降低,抗冲磨强度先提高后降低,最佳水胶比为0.18。经过优化设计的抗冲磨UHPC抗冲磨强度为普通C50混凝土的3倍,已成功应用于四川省仁寿至屏山新市公路石盘特大桥。     

抗冲磨外加剂在水工混凝土中的应用研究

通过对混凝土抗冲磨机理的分析,介绍了HF06抗冲磨外掺剂的作用原理,并使用HF06抗冲磨外掺剂配制出了粉煤灰抗冲磨混凝土。通过试验,研究了其性能,结果表明其抗冲磨性、施工性、经济性优于硅灰混凝土。     

粉煤灰掺量对混凝土抗冲磨性能的影响

为提高水工建筑物的耐久性,水工建筑物中通常采用抗冲磨混凝土.前人研究发现,HF粉煤灰混凝土试块后期抗压、抗冲磨强度明显提高[1].在前人研究的基础上,分别研究了不同粉煤灰掺量与不同水胶比对HF粉煤灰混凝土抗冲磨性能的影响.试验结果表明:粉煤灰掺量为25％的混凝土试块比粉煤灰掺量为20％的混凝土试块的磨损率小;而且,水胶比越小,混凝土试块的磨损率越大,抗压强度越大.     

单掺粉煤灰对自密实混凝土抗冲磨性能的影响

通过改变粉煤灰掺量配制自密实混凝土,并进行抗冲磨强度和磨损率试验,研究分析了不同粉煤灰掺量对自密实混凝土抗冲磨性能的影响。结果表明,自密实混凝土抗冲磨强度随着粉煤灰掺量的增加而降低,6h磨损率随着粉煤灰掺量的增加而增大,说明粉煤灰掺量不宜过大,各掺量自密实混凝土的60d抗冲磨强度小于28d抗冲磨强度,表明粉煤灰对于自密实混凝土后期抗冲磨性能有所改善。     

纳米颗粒对水工混凝土抗冲磨性的影响及其机理研究

目前,纳米材料因其优异的性能已经在水泥基材料中得到了广泛应用。利用两种类型的纳米颗粒,即纳米二氧化硅(NS)和纳米碳化硅(NC)掺入粉煤灰水泥砂浆制备水工混凝土试样,在强度测试的基础上,研究了纳米颗粒含量对不同试样耐冲磨性的影响,并对其作用机理进行理论分析。结果表明,纳米颗粒在提高粉煤灰混凝土抗压和抗弯强度得同时也改善了抗冲磨性能;单掺NS和NC最佳添加量分别为2%和为3%,而双掺2%NS和2%NC的水工混凝土具有最优抗冲磨性能,磨损量仅为0.64 kg/m2,比参照组的磨损量降低了75%;从SEM扫描图像中得到改性机理为纳米颗粒的表面效应、火山灰反应和微观骨料填充效应,增大了骨料得表面能,改变了界面过渡区的结构,同时也填充了微结构孔隙,从而提高了粉煤灰混凝土的耐冲磨性。研究结果对设计高强度和抗冲磨性的水工混凝土具有一定指导意义。     

粉煤灰对混凝土抗冲磨性能的影响

研究了粉煤灰对混凝土强度和抗冲磨性能的影响,考虑了水胶比、粉煤灰掺量及引气剂等影响因素。结果表明:水胶比大于0.35的混凝土中掺入适量粉煤灰可以显著提高混凝土的抗压强度,但粉煤灰的掺入明显降低了混凝土抗冲磨强度。水胶比一定的情况下,粉煤灰掺量越大,混凝土抗冲磨强度越低。粉煤灰掺量一定时,混凝土的抗冲磨强度随水胶比的增加而降低。粉煤灰掺量对混凝土抗冲磨强度的影响大于水胶比。引气剂的掺入同时降低了混凝土的抗压强度和抗冲磨强度。     

飞机场混凝土耐磨性和抗冲击性能研究

分别考察了粉煤灰、纤维和膨胀型减水剂对飞机场混凝土耐磨性能和抗冲击性能的影响。研究表明混凝土的耐磨性随着抗压强度的增加而提高,即在减水剂、纤维和粉煤灰掺量三个因素中,减水剂掺量是影响混凝土耐撞磨性显著因素,此次为粉煤灰。聚丙烯纤维掺入明显提高混凝土早期塑性开裂性能,在掺量为0.9kg/m3时相对具有较好耐撞磨性能。混凝土抗冲击强度随粉煤灰掺量(0%~20%)的增加而增加,在纤维掺量0.9kg/m3时,混凝土的抗冲击强度较高。在粉煤灰、纤维和减水剂三个影响因素中,纤维对混凝土的抗冲击性能影响较大。     

不同掺合料对水工混凝土抗冲磨性能的影响研究

采用水工混凝土试验规程(DL/T 5150—2001)中混凝土抗含沙水流冲刷试验的标准试验方法(圆环法)和混凝土抗冲磨试验的水下钢球法,研究了混凝土中掺入粉煤灰,HF-粉煤灰,硅粉-粉煤灰,PVA-硅粉-粉煤灰这4种掺合料时,在C9050、C9040两个强度等级下,对于常态混凝土抗冲磨性能的影响。试验结果表明,相同强度等级下,掺入不同掺合料的混凝土抗冲磨性能均较好,硅粉-粉煤灰混凝土和PVA-粉煤灰混凝土的抗冲磨性能优于粉煤灰混凝土和HF-粉煤灰混凝土。     

塑钢纤维对水工抗冲磨混凝土性能的影响研究

纤维可提高混凝土的抗冲磨性能,但塑钢纤维尚无在此领域的研究.通过在混凝土中掺加不同用量的塑钢纤维,研究了其抗压强度、劈裂抗拉强度、抗压弹模、干缩变形、抗冲磨强度及抗渗性,并与聚丙烯纤维混凝土进行了对比.结果表明:掺加4 kg/m3的塑钢纤维可提高混凝土抗冲磨强度116.8%,效果明显优于聚丙烯纤维,但其限制干缩及提高抗...     

采用响应曲面法的补偿收缩混凝土力学性能优化研究

采用响应曲面设计(Box-Behnken设计)优化补偿收缩混凝土力学性能。以膨胀剂掺量为8%～12%、粉煤灰掺量10%～20%、聚丙烯纤维掺量0.55～1.05 kg/m~3、减水剂掺量1.0%～1.4%为考虑因素,采用响应曲面法,以混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度为响应值,建立二次回归拟合模型,获得综合性能最佳的混凝土配合比。试验结果表明:膨胀剂9.82%、粉煤灰10%、聚丙烯纤维0.82 kg/m~3、减水剂1.13%时,补偿收缩混凝土抗压性能最佳,实测强度61.4 MPa;膨胀剂8%、粉煤灰19.98%、聚丙烯纤维0.55 kg/m~3、减水剂1.22%,补偿收缩混凝土劈裂抗拉强度最佳,实测值5.16 MPa。响应曲面法能较好的预测试验结果,抗压强度与预测值偏差6.8%,劈裂抗拉强度与预测值偏差5.6%,具有一定的工程应用价值。     

耐碱玻纤和粉煤灰对轻质混凝土强度及冻融耐久性的影响研究

以陶粒为粗骨料制备了轻质混凝土试件,研究了耐碱玻纤、粉煤灰增强材料对轻质混凝土的力学性能及冻融耐久性的影响。结果表明,随着耐碱玻纤掺量的增加,同一龄期轻质混凝土试件的抗压强度、抗拉强度先增大后减小;过高的耐碱玻纤掺量不利于强度的增长,且耐碱玻纤对试件抗拉强度的影响大于抗压强度,其最优掺量为0.6 kg/m^3;掺入适量的粉煤灰(≤15%)能提高轻质混凝土的强度,提升幅度与掺量成正比,但掺量较大时对强度不利;与未掺耐碱玻纤的试件相比,当耐碱玻纤掺量低于0.6 kg/m^3和1.0 kg/m^3时,能分别提升试件的相对动弹性模量和降低质量损失率,改善幅度与耐碱玻纤的掺量正相关;粉煤灰掺量低于15%时有利于提高试件的冻融耐久性,但掺量较高(≥20%)则会降低试件的冻融耐久性指标。     

加气混凝土专用抹灰砂浆的研制

由于传统砂浆用于加气混凝土抹灰时,存在保水性差、粘结强度低、易开裂空鼓等缺陷,这严重阻碍了加气混凝土的广泛应用。针对这些缺陷,研制了一种和易性好、保水性好、粘结强度高、收缩率低,适合加气混凝土抹灰用的砂浆。研究了粉煤灰、保水剂、可再分散乳胶粉、减水剂等对砂浆性能的影响,并探讨各种外加剂对砂浆的改性机理。经研究确定加气混凝土专用抹灰砂浆的基本配比为:胶砂比1∶3,水胶比0.50,粉煤灰掺量40%,HEMC掺量0.2%,乳胶粉掺量2%,聚羧酸高效减水剂掺量1.2%。     

钢纤维增强粉煤灰自密实混凝土力学性能

采用粉煤灰取代40％水泥来制备粉煤灰自密实混凝土(SCC),研究其工作性、基本力学性能和轴压变形性能随钢纤维体积分数的变化规律.结果表明:粉煤灰SCC的工作性随钢纤维体积分数的增加而降低,当钢纤维体积分数大于0.75％时,粉煤灰SCC的工作性降幅最大;钢纤维体积分数对粉煤灰SCC抗压强度的影响不明显,但能够显著改善其劈...     

减水剂掺量对水泥净浆及高强自密实混凝土的影响

为探究减水剂掺量对水泥净浆及高强自密实混凝土的影响,在原材料保持一致的前提下,通过适当改变减水剂掺量,对水泥净浆流动度及经时损失和自密实混凝土扩展度及经时损失和抗压强度进行分析。结果表明,随着减水剂掺量的增加,减水剂分子起到了分散作用和空间位阻作用,使得水泥净浆和混凝土拌合物的流动性增加,扩展度经时损失变化不大;混凝土在使用前需确定好减水剂的最佳掺量,从而使新拌混凝土获得最佳和易性能和力学性能;应控制水泥、粉煤灰、砂石等原材料的关键性能指标,关注外加剂与胶凝材料之间的适应性,及时调整混凝土配合比中外加剂掺量或配方。     

混杂纤维混凝土力学性能试验研究与分析

研究了素混凝土、粉煤灰混凝土、层布式混杂纤维混凝土及混杂纤维混凝土在14d、28 d、56 d的抗压强度和劈裂强度。结果表明:粉煤灰会降低混凝土的早期强度但能增加混凝土的和易性,掺30%粉煤灰的聚丙烯纤维混凝土在28 d的抗压强度比素混凝土降低了10%,劈裂强度提高了3%。掺30%粉煤灰的混杂纤维混凝土在28 d的抗压强度比素混凝土提高了4%,劈裂强度提高了10%。聚丙烯纤维和钢纤维的加入可以明显改善混凝土的脆性,提高混凝土的劈裂强度,若两种纤维混杂掺加改善混凝土脆性效果更明显。     

纤维再生混凝土力学性能试验及破坏分析

采用正交试验法研究了再生粗骨料掺量、粉煤灰掺量、减水剂掺量以及纤维类别对纤维再生混凝土抗压强度、劈拉强度及抗折强度的影响.利用扫描电镜及螺旋CT扫描技术分析纤维再生混凝土的内部破坏.结果表明：再生粗骨料掺量是影响纤维再生混凝土28d和90d抗压强度的重要因素;纤维类别是影响纤维再生混凝土28d劈拉强度和抗折强度的重要因素.以再生粗骨料掺量为50%(质量分数)、粉煤灰掺量(质量分数)为20%、减水剂掺量(质量分数)为0.5%和铣削波纹型钢纤维掺量(体积分数)为1.0%进行设计强度为C35的纤维再生混凝土的配制,可使其获得良好的和易性,并满足强度要求.再生粗骨料与砂浆界面处产生裂缝,导致了纤维再生混凝土强度较低.     

绿色高性能混凝土性能研究

研究了一种由固体碱为激发剂制备的碱 -矿渣 -高钙粉煤灰渣新型胶凝材料配制的绿色高性能混凝土的渗透性、碱集料反应、工作性与抗压强度。结果表明 :该混凝土具有良好的抗Cl- 渗透的能力 ,不会产生膨胀性破坏的碱集料反应 ,矿渣与粉煤灰渣的质量比、水胶比、减水剂的掺量及粗骨料的种类对绿色高性能混凝土的工作性和强度有明显的影响 ,为混凝土的可持续发展指明了一条新途径。     

CF50大流动性钢纤维混凝土的试验研究

采用P.O 42.5水泥及高效减水剂配制出坍落度为220 mm的C50普通混凝土,并以此为基础配制出大流动度粉煤灰混凝土及钢纤维混凝土。研究了钢纤维对C50混凝土拌合物的和易性及混凝土力学性能的影响。试验表明,在粉煤灰混凝土中掺入0.5%的钢纤维,混凝土具有大流动度,拌合物的工作性能明显优于普通钢纤维混凝土,且粉煤灰钢纤维混凝土各龄期的强度均高于普通混凝土、粉煤灰混凝土及普通钢纤维混凝土。在粉煤灰混凝土中,钢纤维对提高混凝土的抗压强度有一定效果。     

掺粉煤灰、矿渣的钢纤维混凝土性能研究与应用

结合厦门至昆明国家重点公路干线的建设,配制了一批C40普通混凝土和钢纤维混凝土,进行全面系统的试验研究与对比分析。研究了钢纤维掺量、粉煤灰和矿渣对钢纤维混凝土强度性能的影响。试验结果表明:C40钢纤维混凝土的钢纤维最佳掺量为1.0%~1.4%;掺入粉煤灰、矿渣后,使混凝土的孔隙率减小、界面改善、泌水性降低并易于施工;同时,混凝土的抗拉强度得到明显提高。     

粉煤灰对淡化海砂混凝土性能的影响

选取两种不同来源的粉煤灰(FAⅠ、FAⅡ),研究了其品质差异和掺量(0、15％、30％、45％)及水胶比(0.5、0.4、0.3)对淡化海砂混凝土工作性、力学性能和耐久性能的影响.研究表明:相较于FAⅡ,FAⅠ型粉煤灰的需水量更小,采用较少的减水剂能使新拌混凝土具有良好的工作性;在水胶比相同的情况下,FAⅠ型粉煤灰对混...