多种矿物掺合料对超高强混凝土力学性能影响的试验研究

对掺加不同矿物掺合料的超高强混凝土在不同龄期下的力学性能进行了试验研究,研究了不同的水胶比和不同的复合矿物掺量对超高强混凝土的力学性能的影响。结果表明:双掺硅灰和粉煤灰的超高强混凝土早期强度低于基准超高强混凝土的早期强度,后期强度有较大发展;双掺硅灰和矿粉的超高强混凝土的强度由硅灰和矿粉共同作用,通过合理的矿物配合比,使其各龄期都有较好的强度;合理的三掺掺量和水胶比能够提高超高强混凝土的强度,在相同掺量下,三掺的抗压强度大于双掺的抗压强度,最优配比为硅灰10%、粉煤灰10%、矿粉30%。     

超细钢纤维增强粉煤灰水泥基材料的力学性能和干缩研究

研究了超细钢纤维增强粉煤灰水泥基材料在不同养护条件下的抗压、抗折强度发展,以及其干缩发展规律。试验结果表明:超细钢纤维增强粉煤灰水泥基材料标养28 d及蒸养3 d抗压强度最高可达到106.6和109.4 MPa,蒸养和水浴可提高水泥基材料早期强度。水泥基材料抗压强度随纤维掺量增加先轻微下降后增加,其抗折强度随钢纤维掺量增加而线性增加。钢纤维增强水泥基材料干缩与龄期符合指数函数关系,其15 d最大干缩值为0.000 521 mmmm,其3 d内的干缩应变均达到后期干缩应变的50%以上。钢纤维掺入水泥基材料干缩值最大降低了15.3%,且将干缩值趋于稳定的龄期提前;抗压强度及抗折强度随钢纤维的掺量增加,抗压强度增加值不超过25%,抗折强度最大增加接近50%。     

矿物掺合料对水泥胶砂力学性能的影响

本试验采用普通硅酸盐水泥和标准砂,通过单掺粉煤灰、花岗岩石粉、磨细砂和S95矿粉替代部分水泥制备水泥胶砂,在蒸压养护和常温养护条件下,系统研究矿物掺合料种类和掺量对水泥胶砂力学性能的影响。研究结果表明,采用矿物掺合料替代部分水泥制备水泥胶砂可以显著降低水泥的用量,其中在蒸压养护条件下使用掺量30%的粉煤灰制备的水泥胶砂力学性能最好,抗折强度为6.75 MPa,抗压强度为30.70MPa;在常温养护条件下S95矿粉的最优掺量为40%,28d抗折强度和抗压强度分别达到8.10 MPa和29.28 MPa。     

II级粉煤灰配制高强混凝土的正交试验研究

通过双掺II级粉煤灰与S95级矿粉来配置高强混凝土,并采用设计正交试验的方法将粉煤灰掺量、矿粉掺量和高效减水剂掺量定为影响高强混凝土抗压强度和坍落度的主要因素进行试验分析,确定配置高强混凝土各组分间合理的掺量,并分析了高强混凝土3、7、28d强度。结果表明在无早期强度要求时,II级粉煤灰最佳掺量为胶凝材料的15%~20%左右,S95级矿粉最佳掺量为胶凝材料的15%左右,减水剂的最佳掺量为胶凝材料的2.0%。     

养护温度和膨胀剂耦合作用对高强混凝土抗压强度的影响

该文分别探究了膨胀剂掺量和最佳膨胀剂掺量条件下养护温度对高强混凝土抗压强度及其强度增长率的影响。同时,结合氮气的吸附、脱附试验对试样的孔结构特征进行表征和分析。不同膨胀剂掺量的试验结果表明:掺加HCSA膨胀剂可以提高高强混凝土的28d抗压强度值,且膨胀剂掺量为8%的试样的28d抗压强度值最高。最佳膨胀剂掺量条件下不同养护温度的试验结果表明:随着养护温度的升高,高强混凝土的1d、3d抗压强度值逐渐增大,但是其28d、90d抗压强度值逐渐减小。即最佳膨胀剂掺量条件下,提高养护温度不利于高强混凝土后期的强度发展。     

复掺粉煤灰与矿渣微粉对高强混凝土力学性能的影响

研究了复掺粉煤灰与矿粉对高强混凝土力学性能的影响,结果表明:粉煤灰与矿粉比例为2:1、掺量为20%～30%时可以有效提高高强混凝土的力学性能。在此条件下相比于基准混凝土,7d抗压强度提高14.7%,抗折强度提高10.2%,静弹性模量提高9.9%;28d抗压强度提高19.2%,抗折强度提高5.3%,静弹性模量提高7.4%。采用压汞仪测量不同胶凝材料体系的孔隙率,分析了复掺粉煤灰和矿粉对高强混凝土力学性能的影响机理,认为不同胶凝材料的相互填充效应是主要影响因素。     

基于索塔大体积混凝土实体温度匹配养护的C50混凝土性能研究

为探究桥梁索塔结构内部混凝土的实际性能发展规律,将某长江公路大桥索塔C50大体积混凝土施工时的芯部温度作为混凝土的匹配养护温度,对比研究了标准养护和温度匹配养护对纯水泥、单掺20%粉煤灰、复掺20%粉煤灰和15%矿粉3种C50混凝土试件的强度发展规律、抗氯离子渗透性和水化产物微观形貌的影响。结果表明：温度匹配养护下的高水化温度显著激发了掺有粉煤灰和矿粉的复合胶凝材料的水化活性,复掺粉煤灰和矿粉的混凝土在温度匹配养护下的3 d抗压强度和抗折强度较标准养护分别提高45%和30%以上;温度匹配养护抑制了纯水泥混凝土的后期强度发展,且增大了其脆性,降低了抗氯离子渗透性,而单掺粉煤灰或复掺粉煤灰和矿粉可以改善或消除上述不利影响;无论是标准养护还是温度匹配养护,复掺粉煤灰和矿粉的混凝土具有最高强度、最大折压比和最好的抗氯离子渗透性,适合索塔大体积混凝土结构施工使用。     

油页岩渣-矿渣土聚水泥技术经济性能的研究

研究了利用油页岩渣和矿渣制备土聚水泥的方法.分析了油页岩渣-矿渣土聚水泥的强度指标和经济性能,以及蒸汽养护和蒸压养护对土聚水泥强度的影响.结果表明,油页岩渣-矿渣土聚水泥具有较高的性价比;油页岩渣掺量为50%,激发剂掺量为7.5%-15.0%,其水泥强度分别相当于复合水泥的32.5级和硅酸盐水泥的62.5级:蒸汽养护90℃、恒温4h的抗压强度为28 d标养强度的95%左右:蒸压养护1.0 MPa、恒压4h的抗压强度为28 d标养强度的1.5倍左右.     

不同养护条件下GBFS高强水泥基材料的力学性能

针对标准养护、70℃蒸汽养护、高温压蒸釜养护3种养护条件下的粒化高炉矿渣（GBFS）高强水泥基材料进行力学性能试验,研究了养护条件、水胶比和代砂率等对GBFS高强水泥基材料抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和弹性模量等力学性能的影响及其各力学性能之间的关系,并通过激光共聚焦显微镜分析了养护条件对GBFS高强水泥基材料微观结构的影响.结果表明：GBFS高强水泥基材料的强度发展规律与普通石英砂高强水泥基材料相一致,其抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度及弹性模量均随水胶比的降低、养护龄期的增加及养护温度的增高而增大;相同配合比、相同养护条件下,GBFS高强水泥基材料的抗压强度等力学性能低于普通石英砂高强水泥基材料;70℃蒸汽养护和高温压蒸釜养护不仅能提高GBFS高强水泥基材料的早期强度,还使其后期强度的发展高于标准养护;3种养护条件下GBFS高强水泥基材料的抗折强度、抗劈裂拉强度及弹性模量均随着抗压强度的增加而增加,其中弹性模量与抗压强度的关系可用通常混凝土计算公式描述.微观形貌显示：在标准养护条件下,GBFS高强水泥基材料与普通石英砂高强水泥基材料一样,其骨料界面过渡区中的水泥浆体与骨料紧密结合,但可明显分辨;70℃蒸汽养护条件下,其骨料与胶凝浆体界面过渡区发育较致密;高温压蒸釜养护条件下,其骨料与胶凝材料融为一体,界面过渡区已无法分辨.     

在水热作用下废弃水泥基材料的再生研究

对水热作用下废弃水泥基材料的再生进行了研究.测试再生废弃水泥基材料的抗压强度、表观密度和吸水率等随氢氧化钙掺量的变化.结果表明,在废弃水泥净浆中掺加氢氧化钙对抗压强度增加不明显;在废弃水泥胶砂中当氢氧化钙掺量为15%时试样的抗压强度最高;在废弃混凝土中当氢氧化钙掺量为10%时试样的抗压强度最高.利用这种再生方法,可以充分利用废弃水泥基材料中的剩余胶凝材料和硅质材料.     

玻璃粉在超高强水泥基材料中的作用机理

采用强度试验、X射线衍射及扫描电镜等方法,研究玻璃粉对超高强水泥基材料强度和微结构的影响,揭示玻璃粉在超高强水泥基材料中的作用机理。研究结果表明:采用玻璃粉可制备抗压强度超过100 MPa的超高强水泥基材料,而且当玻璃粉掺量在20%以内时,试样的抗压强度随着玻璃粉掺量的增加而增大;玻璃粉不仅能填充浆体结构中的孔隙,还能发生火山灰反应,生成C-S-H凝胶,进而改善材料的微结构,提高材料的强度。     

不同聚灰比及不同掺量粉煤灰对砂浆性能的影响研究

主要开展28d养护龄期下不同粉煤灰掺量、不同养护龄期（3d、7d、28d）及不同聚灰比对砂浆抗压强度、抗折强度及氯离子渗透系数影响规律的研究。结果表明：高强水泥砂浆的28d养护龄期下抗折及抗压强度与粉煤灰掺量呈现先近似正向相关后下降的相关关系,氯离子渗透系数与粉煤灰掺量呈现先近似负向相关后上升的相关关系;当粉煤灰掺量达到15%时,水泥砂浆的力学性能及耐久性能达到最优。高强水泥砂浆的抗折及抗压强度与聚灰比呈现先近似正向相关后下降的相关关系,氯离子渗透系数与聚灰比呈现先近似负向相关后上升的相关关系;当聚灰比达到4%时,高强水泥砂浆的抗折及抗压强度达到最高。高强水泥砂浆的抗压及抗折强度与养护龄期呈现正相关关系,且养护初期,水泥砂浆的抗压及抗折强度提升更为显著。粉煤灰掺量及聚灰比的增加对于水泥砂浆的抗压强度提升效果更为显著。     

免压蒸预应力离心桩用C80高强混凝土抗冻融和抗硫酸盐性能研究

为探索养护制度对采用水泥-硅灰-矿渣粉复合胶凝材料的C80桩用高强混凝土耐久性性能的影响规律,研究了不同养护条件下(蒸汽养护和标准养护)C80桩用高强混凝土抗冻融和抗硫酸盐性能,并分析了不同蒸汽养护恒温静停时间对复合胶凝材料水化程度的影响。试验结果表明,蒸汽养护能有效提高预应力离心桩用C80高强混凝土早期(28d)强度;标准养护下的预应力离心桩用C80高强混凝土抗冻融和抗硫酸盐性能要优于蒸汽养护,其中水泥用量为400kg/m~3,矿粉与硅灰互掺近1:1时,抗冻等级可达F450,抗硫酸盐等级可达KS150以上;蒸汽养护最高恒温不超过80℃对提高水泥基胶凝材料耐久性更加有利。     

粉煤灰和矿粉对透水混凝土强度的影响

本文用粉煤灰和矿粉分别等量取代水泥,考察矿物掺合料取代水泥后对透水混凝土抗压强度的影响。结果表明:单掺20%粉煤灰和30%矿粉时,透水混凝土的28d抗压强度分别达到的最大值为28.1MPa和29.4MPa。两种掺合料复掺的情况下,当矿粉取代量在30%以内时,透水混凝土抗压强度随粉煤灰掺量增加先增加后下降;当矿粉取代量超过30%后,透水混凝土抗压强度随粉煤灰掺量增加而逐渐下降。因此,若单掺粉煤灰或矿粉时,其掺量应控在制胶材总量的30%以内,复掺两种矿物掺合料时,最大掺量应小于胶材总量的50%。     

高强水泥基灌浆料配合比的正交试验研究

通过正交试验,研究了硫铝酸盐水泥、标准砂、硅灰、减水剂和膨胀剂掺量对水泥基灌浆料的流动度、3 d抗压强度和28 d抗压强度的影响。试验结果表明:硅灰掺量对灌浆料的流动度影响最大,减水剂掺量对水泥基灌浆料3 d抗压强度的影响最大,硅灰掺量对水泥基灌浆料28 d抗压强度的影响最大。通过正交试验分析优化得到高强水泥基灌浆料的配合比:硫铝酸盐水泥掺量为75%、标准砂掺量为40%、减水剂掺量为12%、硅灰掺量为2%、膨胀剂掺量为1.1%。     

钢渣微粉对超高性能水泥基复合材料性能的影响

研究了钢渣微粉的火山灰活性和不同掺量对低水胶比超高性能水泥基复合材料的水化热、流动度、抗折强度、抗压强度的影响规律。试验结果表明,钢渣微粉具有比较高的火山灰活性,28d的活性指数可达到87.1;钢渣微粉掺量为10%时,累积放热量达到最大;当钢渣微粉掺量大于10%时,随着掺量的增加,累积放热量随之减少;钢渣微粉颗粒近似球体,会提高极低水胶比超高性能水泥基复合材料的流动度;钢渣微粉的掺入使超高性能水泥基复合材料的抗折强度先增加后减小,钢渣微粉掺量为10%的超高性能水泥基复合材料抗折强度最高,高达25.8MPa;钢渣微粉掺量在0~20%内,抗压强度略有降低,但仍可满足超高性能水泥基复合材料强度要求。证明了钢渣微粉可作为胶凝材料制备极低水胶比超高性能水泥基复合材料的可能性。     

粉煤灰掺量对常用预拌混凝土抗碳化能力的影响

经加速碳化和抗压强度试验,研究了C30混凝土抗碳化能力和抗压强度与粉煤灰掺量及养护条件的变化规律.在标准养护条件下,使用42.5级普通水泥、水灰比0.55和粉煤灰掺量不大于30%时,掺粉煤灰的C30混凝土抗碳化能力能满足重要和一般建筑物抗碳化设计使用年限50～100年的要求,且抗压强度降幅小于10%.但在保湿养护仅1d后置于空气中养护到28d条件下,不掺粉煤灰的基准混凝土碳化深度已达到35mm;与基准试样相比,粉煤灰掺量为30%、40%和50%的混凝土碳化深度分别增加了17%、31%和85%,已不能满足一般建筑物抗碳化设计使用年限50年的要求.由此得出,控制粉煤灰掺量和早期充分保湿养护是确保粉煤灰混凝土抗碳化耐久性和强度的必要条件.     

掺合料对超高性能水泥基材料强度的影响

试验采用正交设计方法,研究了石灰石粉、硅粉、粉煤灰等掺合料的掺量及水胶比对超高性能水泥基材料强度的影响,试验结果表明：抗压强度的影响因素次序为水胶比〉石灰石粉掺量〉粉煤灰掺量,抗压强度随着水胶比和石灰石粉掺量的降低、硅粉掺量的增加而提高;粉煤灰掺量对抗压强度的影响较小。石灰石粉的掺入对抗压强度的影响较小,在配制超高性能水泥基材料时适量的掺入石灰石粉是经济可行的。     

低水胶比混凝土力学性能及水化物相微观结构

研究了低水胶比、胶凝材料用量及不同掺合料对超高强混凝土工作性及力学性能的影响规律,并通过SEM分析超高强混凝土微观结构。研究结果表明水胶比为0.15~0.21的混凝土,后期强度达到120~150 MPa,其中水胶比为0.15混凝土90 d抗压强度达到146.4 MPa。粉煤灰在制备高强混凝土时具有显著改善混凝土工作性的特点,但是混凝土后期强度增长较小。超细矿粉制备超高强混凝土时混凝土后期强度优于掺加S95级矿粉的混凝土。SEM分析表明,低水灰比条件下水泥等胶凝材水化生成较多C-S-H凝胶相,微观结构致密均匀,未水化水泥颗粒在硬化浆体中主要起到填充作用和微骨料作用。     

负温环境下掺合料对混凝土抗压强度影响分析

针对西部地区负温环境对水工混凝土的不利影响,文中研究了-25℃条件下不同掺量的粉煤灰、矿粉对不同龄期水工混凝土抗压强度的影响。试验结果表明,-25℃条件下,在龄期为28、56、90d时,双掺粉煤灰-矿粉的混凝土抗压强度最大;单掺粉煤灰时,混凝土前期抗压强度随着粉煤灰掺量的增加而降低,28d之后,混凝土抗压强度逐渐增大;随着龄期的增长,-25℃环境对混凝土抗压强度影响逐渐减小。