冻结井壁防裂抗渗高性能混凝土试验研究

针对冻结井壁混凝土易产生裂纹和出现渗漏水现象,本文提出在现有冻结井壁高性能混凝土材料中添加聚丙烯纤维和膨胀剂的方法,以改善现行冻结井壁混凝土的易开裂和抗渗特性.通过正交配合比试验,得到了聚丙烯纤维与膨胀剂的最优掺量分别为0.9 kg/m3和60 kg/m3,并通过冻结井壁防裂抗渗混凝土的干缩试验、弯曲抗裂试验和抗渗性试验.研究结果表明,在现行冻结井壁混凝土中添加适当比例的聚丙烯纤维与膨胀剂后,在不影响设计强度等级和坍落度的前提下,使现行冻结井壁高强混凝土的阻裂性和抗渗性得到明显提高,为解决深厚表土层冻结井壁渗漏水技术难题提供了基础.     

聚丙烯纤维对混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的影响

以混凝土试件的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度为评价指标,评价了聚丙烯纤维对混凝土抗硫酸盐干湿循环侵蚀性能的影响。结果表明,随着聚丙烯纤维长度的不断增大,混凝土试件在硫酸盐溶液中干湿循环60次后的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度值均呈现出先增大后减小的趋势,聚丙烯纤维长度为16mm时,力学性能最好;当纤维的长度相同时,随着纤维掺量的增大,混凝土试件的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度值均是先增大后减小,纤维的掺量为2kg·m^-3时,其抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度值均可以达到最大。研究结果认为,聚丙烯纤维的掺入能够有效提高混凝土试件的抗硫酸盐侵蚀能力,选择聚丙烯纤维的长度为16mm,掺量为2kg·m^-3,此时,混凝土试件的各项力学性能均可以达到最佳。     

聚丙烯粗纤维对泵送混凝土性能的影响及灰色关联分析

为研究聚丙烯粗纤维掺量、长径比对泵送混凝土和易性与力学性能的影响,在基准混凝土中加入不同掺量和长径比的聚丙烯粗纤维,开展聚丙烯粗纤维混凝土(CPFRC)坍落度、扩展度、抗压强度和劈裂抗拉强度试验,并基于灰色关联理论量化纤维掺量、长径比的增强效应。研究结果表明,聚丙烯粗纤维对泵送混凝土的坍落度、扩展度、抗压强度和劈裂抗拉强度影响显著。相比于基准混凝土,聚丙烯粗纤维掺量为3 kg/m³时,混凝土和易性表现最优,抗压强度的增强效应最好,坍落度与扩展度分别降低了1.41%和15.76%,7 d、14 d和28 d抗压强度分别增长了20.42%、14.96%和11.49%;聚丙烯粗纤维掺量为6 kg/m³时,混凝土劈裂抗拉强度的增强效果最为明显,7 d、14 d和28 d劈裂抗拉强度分别增长了27.46%、13.61%和15.92%。当聚丙烯粗纤维掺量为3 kg/m³,长径比为47.5时,混凝土的和易性与力学性能最优,长径比对和易性与力学性能的总关联度达到0.849。     

KLJ型抗裂防渗复合材料对混凝土性能影响研究

本文阐述了KLJ型防裂抗渗复合材料对混凝土拌合物性能、力学、变形、早期抗裂及耐久性的影响规律,分析了复合材料对混凝土性能的影响机理。结果表明：KLJ型防裂抗渗复合材料能改善混凝土的各项性能,尤其混凝土力学性能显著提高,1 kg/m³掺量对混凝土性能改善效果最佳;掺量1 kg/m³,混凝土的干缩收缩率28 d、96 d分别降低42%、29%,早期开裂减少82%,平均渗水高度降低58%,碳化深度减少29%;KLJ型防裂抗渗复合材料中的粉体可以均匀填充混凝土内部孔隙,纤维能够阻止裂缝进一步扩大,进而改善混凝土各项性能。     

塑钢纤维磷渣混凝土弯曲性能研究

以不掺塑钢纤维的磷渣混凝土为基准,对纤维长度为30 mm、40 mm、55 mm和纤维掺量为3 kg/m³、6 kg/m³、9 kg/m³的塑钢纤维磷渣混凝土进行四点弯曲试验,研究不同纤维长度和纤维掺量对磷渣混凝土弯曲性能的影响规律。研究结果表明:随着塑钢纤维长度和掺量的增加,磷渣混凝土的抗弯强度随之增加,塑钢纤维长度为55 mm,掺量为3 kg/m³时,对磷渣混凝土抗弯强度增强效果最佳,抗弯强度比基准组提高了56%;随着塑钢纤维长度和掺量的增加,磷渣混凝土弯曲韧性指数不断增大,弯曲韧性不断提高,塑钢纤维长度为55 mm,掺量为9 kg/m³时,弯曲韧性指数I₂₀比基准组提高了9.8倍。     

不同水胶比的塑钢纤维橡胶混凝土力学性能研究

在水胶比分别为0.36、0.42、0.48的情况下,分别对普通混凝土、橡胶混凝土、塑钢纤维橡胶混凝土进行了抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度等力学性能的试验研究.试验结果表明:掺入橡胶颗粒后,混凝土强度有所降低,塑钢纤维有助于提高橡胶混凝土的抗压强度.相同水胶比下,塑钢纤维对橡胶混凝土的抗折强度和抗拉强度的提高作用明显,折压比和拉压比均呈现先增大后减小趋势,塑钢纤维掺量宜控制在6 ～8 kg/m3之间.     

膨胀剂和减缩剂对预制箱梁混凝土的防裂效果研究

测试C50箱梁混凝土的力学、抗裂、变形、热学性能,采用B4Cast软件仿真分析构件混凝土的温度、应力发展规律和开裂趋势,并研究膨胀剂、减缩剂对箱梁混凝土的防裂效果。结果表明:C50箱梁混凝土抗裂性较差,早期平板总开裂面积达310 mm²/m²,圆环开裂时间约为52 h;箱梁混凝土与外部环境最大温差为16~18 ℃,在翼板两侧和底板两侧拐角处混凝土表层拉应力达到最大,分别约为0.8 MPa、0.9 MPa。膨胀剂、减缩剂对C50混凝土拌合物工作性、力学性能、热学性能影响不大,仅单掺减缩剂会使混凝土力学性能略有降低。膨胀剂、减缩剂的掺入,可降低C50混凝土平板总开裂面积68%~95%,延后圆环开裂时间105.5~227.5 h;可使自生体积收缩变形减小63%~78%,干缩减小38%。膨胀剂与减缩剂复掺,可削减箱梁混凝土温峰达4 ℃,降低最大拉应力52%,混凝土抗裂安全系数可达3.05,开裂风险明显下降。     

高性能磨细粉煤灰性能研究及应用探讨

研究了粉煤灰原灰粉磨至比表面积500～700 m²/kg指标下对粉煤灰需水量比、活性指数以及对混凝土工作性能和强度的影响规律。利用扫描电子显微镜、激光粒度仪分别从微观形貌和粒度分布方面探究改性机理。结果表明，粉煤灰磨细到比表面积550～600 m²/kg时，兼顾需水量比、活性指数、混凝土工作性能和强度等指标，高性能磨细粉煤灰性能是最优的。     

聚丙烯纤维对风积沙砂浆性能的影响研究

通过分别掺入0、0.3 kg/m3、0.7 kg/m3、1.0 kg/m3、1.3 kg/m3和1.8 kg/m3的聚丙烯纤维,配制相同稠度风积沙砂浆,研究了聚丙烯纤维掺量对风积砂干混砂浆干缩、强度以及抗裂等性能的影响.结果表明,聚丙烯纤维能显著提高风积砂干混砂浆物理力学性能.聚丙烯纤维掺量在1.3 kg/m3以内,风积沙砂浆随其掺量增加,性能增强效果明显;掺量大于1.3 kg/m3,干缩性能以及力学性能出现倒缩;风积沙砂浆中聚丙烯纤维掺量适宜为1.3 kg/m3.在此掺量下,聚丙烯纤维不仅能改善风积沙砂浆的施工性能,而且可以提高其基本力学性能.     

基于正交理论的玄武岩纤维活性粉末混凝土配合比设计

通过正交试验进行活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)的配合比设计,选取水胶比、砂胶比、水泥/粉煤灰、减水剂、玄武岩纤维掺量为因素,设定相应的水平.运用极差法分析了上述因素和相应水平对RPC拌合物工作性及其力学性能的影响.结果表明,在标准养护条件下,当水胶比为0.2、粉煤灰取代水泥量为30％、减水剂为胶凝材料的2％、玄武岩纤维掺量为5 kg/m3时,可以配制出28 d抗压强度、抗折强度分别超过95.1 MPa、13.4 MPa的高强度活性粉末混凝土.     

低粘度超高性能混凝土(UHPC)试验研究

本文研究了水胶比、骨料、硅灰、超细矿粉、减水剂类型等参数对超高性能混凝土的流动性、粘度、抗压强度和抗折强度的影响规律,给出了低粘度超高性能混凝土粘度的主要影响因素：水胶比、细骨料比例、减水剂类型,提出了适宜配合比参数范围：水胶比为0.16,硅灰掺量为15%,超细矿粉掺量为10%,细砂比例≤20%,骨料选用精制石英砂,减水剂选用降粘型液体减水剂。     

用于防排水预制构件的聚丙烯纤维混凝土性能试验研究

通过掺入聚丙烯纤维以提高用于公路边坡用混凝土预制构件的抗裂性能,研究了聚丙烯纤维掺量对混凝土工作性、抗压强度、抗冲击性、抗冻性等性能的影响.研究结果表明:聚丙烯纤维的掺入使得混凝土坍落度降低,但粘聚性及保水性增强.与普通混凝土相比,掺入聚丙烯纤维可提高混凝土的抗压强度及抗冲击性能.当掺量为1.5 kg/m3时,混凝土90 d抗压强度提高了21.1％,破坏冲击耗能比素混凝土增加了273.3％.随聚丙烯纤维掺量的增加,混凝土的抗冻性能也呈上升趋势,当纤维掺量为1.2 kg/m3时,强度损失率达到最低.     

不同强度等级的高强轻骨料混凝土配合比研究

随着生产技术和施工工艺的进步,强度等级为LC60以上的轻骨料混凝土制备技术逐步成熟,采用四种不同堆积密度的碎石和圆球型膨胀页岩陶粒,对其物理性能进行了研究,设计了21组配合比试验方案,系统分析了骨料、水胶比、纤维对其力学性能的影响,得到了强度等级为LC40、LC50、LC60的最优配合比.研究表明:碎石型陶粒为制备高强轻骨料混凝土的最优骨料,0.26的水胶比可使混凝土强度达到70 MPa,纤维起到了良好的阻裂作用.     

高强机制砂混凝土工作性及力学性能的试验研究

通过偏高岭土和硅灰分别与粉煤灰双掺,使用机制砂混凝土调节剂,在机制砂级配不良,胶材用量仅为500 kg/m3,水胶比高达0.33的情况下配制出C80高强机制砂混凝土,并研究了调节剂、细集料类型、偏高岭土掺量、硅灰掺量对机制砂混凝土工作性及力学性能的影响.试验结果表明,适量调节剂可改善机制砂混凝土的工作性,并提高其抗压强度;机制砂对混凝土的工作性有不利影响,但对其劈裂抗拉强度和抗折强度均有所提高;偏高岭土和硅灰对机制砂混凝土的工作性及力学性能影响显著,随着其掺量的增加,机制砂混凝土的包裹性、和易性提高,而坍落度、扩展度、流动性减小,抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度呈现先增大后减小的趋势.     

水泥用量对混凝土性能影响的试验研究

为探究水泥用量对混凝土性能的影响规律,在相同水胶比下,设计采用基准水泥用量为250 kg/m3,以50 kg/m3递增的5组不同水泥用量,对混凝土强度、变形性能、抗冻性及抗化学侵蚀性能的影响试验.研究表明:水胶比相同的情况下,混凝土抗冻性能、抗化学侵蚀性能先随水泥用量的增加而提高,但在水泥用量大于350 kg/m3后,反而有所下降;水泥用量在350 kg/m3左右时对混凝土强度、变形性能、抗冻性、抗化学侵蚀性能性价比最高.     

轻质超高性能混凝土的制备及性能形成机理

以预湿轻集料、硅酸盐水泥、硅灰、粉煤灰微珠、钢纤维、膨胀剂等为原材料,采用轻质、超高强度与低收缩协同设计方法制备了一种轻质超高性能混凝土材料,并研究其性能的主要影响因素和形成机理。结果表明:制备的轻质超高性能混凝土可实现自流平、干表观密度低至2040 kg/m3、28 d抗压/抗折强度可达120/18 MPa、弯曲韧性指数I₂₀可至21.8、56 d收缩率低至2.62×10^–4;其性能的形成主要源于粉煤灰微珠的滚珠效应、轻集料的轻质多孔效应、预湿轻集料的内养护与拱壳效应,以及预湿轻集料内养护与膨胀剂的叠加效应。     

高强珊瑚混凝土(HSCC)单轴受压性能试验研究

骨料强度低、缺陷明显导致珊瑚混凝土难以应用于高强度或特殊防护结构。采用小粒径级配的珊瑚砂完全取代粗骨料制备高强珊瑚混凝土(HSCC),系统测试了HSCC的基本力学性能、单轴受压性能和孔隙率等。结果表明:优化骨料粒径和配合比制备的HSCC强度等级为C105,轴心抗压强度与立方体抗压强度的比值在0.86~0.94;未掺加纤维的HSCC失效模式为爆炸性破坏,掺加体积率为0.43%的聚丙烯纤维(PPF)的HSCC表现出明显的延性破坏特征,破坏后在20%~30%极限强度时进入残余强度转折点;HSCC孔隙率约在4.7%~6.9%,干表观密度为2 230~2 310 kg/m³,表面宏观孔洞较少,通过扫描电镜发现骨料边缘填充情况较好。     

改性橡胶混凝土的力学性能和抗冻融性能研究

在橡胶混凝土中复掺聚丙烯纤维和粉煤灰,研究其掺量对橡胶混凝土力学性能和抗冻融性能的影响。结果表明：橡胶混凝土的抗压强度和抗拉强度均随聚丙烯纤维掺量的增大先增大后减小,随粉煤灰掺量的增大而呈减小的趋势;在整个冻融循环进程中,复掺聚丙烯纤维和粉煤灰橡胶混凝土的相对动弹性模量降幅小于素橡胶混凝土,抗冻融损伤能力提高;在本试验聚丙烯纤维和粉煤灰掺量范围内,聚丙烯纤维掺量为10 kg·m^-3、粉煤灰掺量(以替代水泥的质量百分比计)为14%～16%时,橡胶混凝土的综合性能最优。     

水泥-石灰石粉体系抗碳化效应研究*

探讨石灰石粉比表面积、矿物掺合料、早强剂、防水物质及CO₂捕收剂对水泥-石灰石粉体系强度和碳化深度的影响。实验发现,硅灰替代20 kg/m³石灰石粉时28 d抗压强度达最高,为40 MPa,比空白高6 MPa,高比表面积(750 m³/kg)石灰石粉次之,为37 MPa,比空白高4 MPa,防水物质和过量硝酸钙会降低混凝土强度;掺入0.3%防水石蜡乳液可使体系碳化深度降至最低,达11 mm,比空白降低13 mm,掺入0.8%硝酸铁次之,碳化深度为13 mm,比空白降低11 mm,矿物掺合料替代石灰石粉不会有效降低碳化深度。因此可适度引入铁离子、防水组分或较高比表面积石灰石粉来提高该体系抗碳化性能。     

冻融作用后塑钢纤维轻骨料混凝土力学性能试验研究

以圆球形粉煤灰陶粒为粗骨料,对塑钢纤维(0kg/m3、3kg/m3、6kg/m3、9kg/m3)轻骨料混凝土试件进行快速冻融(0次、50次、100次、150次)试验,研究冻融后试件的抗压性能、劈裂抗拉性能、抗折性能、抗冲击性能.结果表明:冻融循环作用下,适量的塑钢纤维掺入可以明显增强轻骨料混凝土的劈裂抗拉强度和抗折强度;提高轻骨料混凝土折压比,增强轻骨料混凝土抗裂性能;并能显著改善轻骨料混凝土的抗冲击性能.综合各项力学性能指标,冻融后轻骨料混凝土塑钢纤维最优掺量为6kg/m3.