矿粉超细掺合料对地铁管片混凝土强度及耐久性影响研究

采用常用的搅拌预制方法制备了不同超细矿粉掺合量的地铁管片混凝土,研究了矿粉超细掺合料对地铁管片混凝土蒸养强度、24 h自养强度、后期强度及耐久性的影响.结果表明:在蒸养养护方式下,矿粉超细掺合料可提高管片混凝土强度.在模具周转率要求不高的条件下,在混凝土中掺入矿粉超细掺合料可实现管片免蒸养.掺入矿粉超细掺合料的管片混凝土其耐久性指标达到管片耐久性能的技术要求,且优于S95矿粉.     

地铁工程用C50P10管片高性能混凝土制备与性能研究

本文结合南京地铁工程盾构掘进法施工，配制C50P10管片用高性能混凝土，研究了粉煤灰掺量对蒸养混凝土性能的影响，并提当掺入20％－25％的I级粉煤灰时，其蒸养混凝土具有良好的工作性，力学性能和长期耐久性。     

蒸养制度对预制桥面板混凝土强度与抗渗性的影响

为了获得预制桥面板的最佳蒸养制度,研究了蒸养温度、蒸养时间及蒸养后补充养护方式对复掺粉煤灰和矿粉配制的C55混凝土的强度和氯离子扩散系数的影响,并采用X-射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了不同蒸养制度下胶凝材料浆体的物相组成和微结构。结果表明,蒸养温度的提高和蒸养时间的延长,对水泥的水化和浆体微结构形成有促进作用,提高了混凝土的脱模强度,但降低了混凝土的后期强度和抗氯离子渗透性能。混凝土蒸养后的补充湿润养护为未水化水泥和矿物掺合料的持续水化提供水化用水,有利于混凝土的后期强度增进和抗渗性提高。预制桥面板在55 ℃温度下蒸养6 h,蒸养后补充覆盖洒水养护7 d具有较好的综合性能。     

蒸养混凝土抗氯离子渗透性能的试验研究

采用德国Aachen工业大学建筑材料研究所的氯离子电迁移快速试验方法(RCM)测定蒸养混凝土中氯离子非稳定态快速迁移的扩散系数,研究了粉煤灰掺量和水胶比对蒸养混凝土抗氯离子渗透性能的影响.试验结果表明:蒸养混凝土抗氯离子渗透性能低于相应标养混凝土,掺入粉煤灰后,可以显著改善蒸养混凝土抗氯离子渗透性能;混凝土的抗氯离子渗透性能随水胶比的减小而提高.     

超细矿渣粉在混凝土中的应用研究

从超细矿渣粉的减水机理、活性改善机理以及与其他外掺料的复合效应出发,开展超细矿渣粉用于普通混凝土和混凝土预制构件的应用研究。结果表明,超细矿渣粉可显著提高混凝土强度,且耐久性优良,并能促使混凝土预制构件实现免蒸养,其经济效益显著,市场前景广阔。     

矿物掺合料对桥面板蒸养混凝土强度和抗渗性的影响

为获得性能优异的C55预制桥面板蒸养混凝土的配合比,研究了单掺粉煤灰10％～30％、单掺矿粉10％～30％及复掺粉煤灰与矿粉20％～35％对蒸养混凝土抗压强度和抗氯离子渗透性的影响,并采用X-射线衍射仪和扫描电镜研究了复掺粉煤灰与矿粉对胶凝材料浆体微结构的影响.结果表明:粉煤灰降低了蒸养混凝土的脱模强度,矿粉提高了蒸养...     

矿物掺合料对蒸养混凝土力学性能的影响

研究了粉煤灰及磨细矿渣粉不同掺量及比表面积对蒸养混凝土力学性能的影响,并分析了矿物掺合料对蒸养混凝土力学性能的作用机理,结果表明：磨细矿渣对蒸养混凝土力学性能的改善效果优于粉煤灰;粉煤灰的掺入降低了蒸养混凝土的早期强度,含有适当细度和掺量粉煤灰的蒸养混凝土后期强度增长显著;磨细矿渣的掺入对蒸养混凝土力学强度的贡献显著,90d龄期最高抗压强度可达到108MPa。     

管片混凝土用高分子合成纤维

通过以钢纤维混凝土、玻璃纤维混凝土、无纤维混凝土的性能为比较,测试分析了高分子合成纤维管片混凝土的整体性能.试验结果表明,掺入高分子合成纤维的管片混凝土的抗压强度明显提高,韧性与等效曲挠强度显著强化,抗冲击性得以优化.     

微量磷酸盐对蒸养混凝土强度增效作用的影响

研究了微掺量(0.05%之内)磷酸盐对蒸养混凝土强度的影响,对比不同掺量氯化钙和硫酸钠,并进行微观分析.结果表明,当磷酸盐掺量为0%~0.05%时,随磷酸盐掺量的增加,蒸养混凝土强度先升高后降低.当掺量为0.01%时,脱模强度提高14.7%,28 d强度提高15.3%,当掺量为0.05%时,对蒸养混凝土强度增长不利,微掺量氯化钙与硫酸钠对蒸养混凝土强度基本无影响.在0.01%掺量下磷酸盐能促进水泥地水化作用,同时使得水化产物晶体形貌生长规整和分布更加均匀,有利于强度增长;当掺量为0.05%时,磷酸盐会阻碍水泥水化,对蒸养混凝土强度增长不利.     

蒸养后补充养护方式对混凝土性能的影响

为改善蒸养对混凝土性能的不利影响,采用蒸养后补充养护的方式提高混凝土28 d龄期抗压强度和耐水性.蒸养后再水中养护或室外湿织物覆盖12～48 h,混凝土28 d抗压强度和软化系数先增加后降低.蒸养后再标准养护时,混凝土28 d抗压强度和软化系数随标养时间增加而增加.蒸养后再薄膜覆盖的混凝土28 d抗压强度和软化系数也随覆盖时间增加而增加.采用蒸养后补充养护的混凝土28 d抗压强度和软化系数均优于蒸养后直接进入室外自然养护的混凝土.其中,薄膜覆盖是对蒸养混凝土较优的一种补充养护方式.     

辅助胶凝材料对预应力高强混凝土管桩强度及工艺的影响

为优化混凝土管桩生产工艺,以硅灰(SF)和偏高岭土(MK)作为辅助胶凝材料,研究硅灰和偏高岭土对不同蒸养时间下混凝土抗压强度的影响,并使用X射线衍射(XRD)和扫描式电子显微镜结合能量色散谱(SEM-EDS)分析其水化产物及微观结构。通过Design-Expert8.0软件设计Box-Behnken试验,以硅灰掺量、偏高岭土掺量和蒸养时间三个因素为自变量,蒸养混凝土抗压强度为响应值,构建多因素回归方程模型。结果表明:硅灰掺量为胶凝材料质量分数8%时,对抗压强度略有提高,提高幅度为6.2%,达到83.6 MPa;5%、8%和10%(质量分数)掺量的偏高岭土均可提高蒸养混凝土的抗压强度,蒸养4 h、8 h、12 h时,10%掺量的偏高岭土对混凝土抗压强度的提升幅度依次为15.6%、13.2%和13.6%,蒸养4 h、8 h和12 h对混凝土抗压强度影响不大。XRD和SEM-EDS结果表明,硅灰和偏高岭土均消耗了Ca(OH)₂,提升了水泥早期水化程度,可以改善内部孔结构。通过响应面法建立模型可以预测,当硅灰质量分数为6.6%、偏高岭土质量分数为10%、蒸养时间为8.6 h时,混凝土抗压强度最高,达到104.8 MPa,且具有较高置信度。     

养护温度和矿物掺合料对蒸养混凝土脆性的影响

为了掌握蒸养混凝土的脆性特性,以脆性系数和冲击韧性为评价指标,研究了养护温度(20、45、55、65、75℃)及矿物掺合料对混凝土脆性的影响,并通过扫描电子显微镜和压汞仪分析了养护温度和矿物掺合料对混凝土水化产物微结构和孔结构的影响。结果表明,随着养护温度的升高或养护龄期的延长,混凝土的脆性系数增大,且蒸养降低了混凝土的冲击韧性,复掺粉煤灰和矿渣粉掺合料可以改善蒸养混凝土的脆性和抗冲击性能。较高养护温度导致水化产物结晶粗大,界面过渡区形成微裂缝和基体孔隙率增大,从而使蒸养混凝土脆性增大,复掺粉煤灰和矿渣粉掺合料改善了蒸养混凝土的孔结构和界面过渡区微结构。     

重金属离子对蒸养混凝土力学性能影响及其浸出特性研究

蒸养混凝土具有早期强度高、模具周转速度快和生产效率高等显著优势,成为混凝土预制构件主要制备工艺.通过抗压强度、离子浸出试验、X射线衍射等测试方法,研究了锌、铬、铜对蒸养混凝土的力学性能、水化产物结构及其浸出特性,并探讨了粉煤灰对蒸养混凝土固化重金属离子效果的影响规律.结果表明:①Zn、Cr和Cu离子能够在不同程度上降低蒸养混凝土的抗压强度,当掺量为1.0％时,抗压强度分别降低了50.63％、13.23％和99.27％;Zn、Cr和Cu离子不能明显改变水化产物的微观形貌,但是会抑制氢氧化钙(CH)和钙矾石的生成和结晶.②当掺量低于1.0％时,蒸养混凝土对Zn和Cr离子具有很好地固化作用,浸出浓度均小于0.21 mg/L,但是Cu离子的浸出浓度高达0.92 mg/L以上.掺加20％粉煤灰的蒸养混凝土抗压强度会降低5～8 MPa,并不能提高其对重金属离子的固化性能.     

不同矿物掺合料对蒸养和压蒸养混凝土力学性能的影响

研究了单掺和双掺石英粉、矿粉对混凝土蒸养、压蒸养强度的影响,并进行了微观分析,结果表明,掺量范围在10%~40%,掺入矿粉后混凝土的蒸养强度和压蒸强度都比较高,而石英粉的掺量过大时会降低蒸养强度,在复掺30%掺量下,石英粉与矿粉复掺比例为1∶2时的强度最高,同时当复掺比例为1∶1的时候混凝土的强度大于30%单掺石英粉的强度,却小于30%矿粉单掺的强度,说明矿粉对混凝土的强度贡献比石英粉大,且二者之间存在优势互补的现象。两种矿物掺合料均减少了有害Ca(OH)2晶体含量,生成更多的托勃莫来石(C5S6H5)晶体。     

UEA对冬期制备蒸养混凝土的强度发展影响

为改善蒸养混凝土的冬期制备,研究掺加UEA对蒸养混凝土冬期制备的强度影响.不同UEA掺量的混凝土在蒸养后分别采用三种室外养护方式.其它原料配比不变,掺加UEA的蒸养混凝土在冬期制备时的各龄期抗折强度和抗压强度优于不掺的蒸养混凝土,而劣于不掺的标准养护混凝土.且随UEA掺量的增加,蒸养混凝土冬期制备的各龄期强度先增加后降低.蒸养混凝土覆膜后再转入室外养护在冬期制备中较有利于UEA的作用发挥.该养护方式下,UEA掺量为6.O％时,28 d、90 d、120 d抗折强度分别达到同龄期空白标准养护混凝土的76.8％、74.5％、77.5％,抗压强度分别达到88.3％、87.5％、83.8％.     

偏高岭土对蒸养混凝土强度和毛细吸水性的影响

采用偏高岭土等矿物掺合料等量取代30%水泥研究了蒸养混凝土强度和毛细吸水性,并通过热重、差热分析和电镜探讨了作用机理。结果表明,偏高岭土对提高蒸养混凝土的脱模强度效果显著,复掺10%粉煤灰和20%偏高岭土的蒸养混凝土脱模强度比空白蒸养混凝土强度高23%,比复掺粉煤灰和矿渣的高17%;掺入粉煤灰、矿渣和偏高岭土都降低了混凝土的毛细吸水性,且掺偏高岭土混凝土试件的早期水吸附速率及总的吸水量均为最低;热分析和电镜观察表明,在蒸养60℃温度的热激发下,偏高岭土早期与水泥水化产物氢氧化钙发生火山灰反应是脱模强度高的主要原因,火山灰反应消耗了氢氧化钙,生成了更多的水化产物,混凝土更为致密。     

地铁混凝土管片裂缝修补后抗侵蚀性能研究

通过模拟地铁隧道管片裂缝,研究了采用四种修补材料修复C50地铁混凝土管片裂缝后的抗侵蚀性能,研究结果表明:丙烯酸酯共聚乳液(ACE)修复后混凝土抗Cl-渗透性有所减小,其余三种修补材料修补后混凝土抗Cl-渗透性均有所提高,其中聚氨酯(LW)修补后提高幅度最大;四种修补材料修补后的混凝土抗硫酸盐侵蚀能力均有不同程度的减小,采用环氧树脂(ER)修补后混凝土抗压和抗折强度降幅最大,聚氨酯(LW)修补后抗折强度降幅最小,丙烯酸酯共聚乳液(ACE)修补后抗压强度降幅最小.     

强风、干寒、大温差地区混凝土蒸汽养护与强度变化的规律

为研究强风、干寒、大温差地区混凝土合理的养护方式,对试验原材料进行了测试,同时分别进行了一般保温养护和蒸汽养护后混凝土强度发展规律及不同蒸养天数下(3d、4d、5d、6d、7 d)混凝土强度发展规律.通过实验的测定分析出一般保温措施和蒸汽养护的区别且得到合理的养护措施,根据混凝土在蒸养天数不同龄期下(3d、5d、7d、14 d、28 d、56 d)的强度变化曲线,来确定相关参数,进而确定不同蒸养天数下混凝土强度计算模型,然后对计算模型通过不同数理指标进行验证,同时验证了计算公式的实用性.     

粉煤灰掺量对海水海砂高性能混凝土性能的影响

通过宏观力学性能、化学收缩、pH值、氯离子浓度等测试和SEM、XRD等微观表征研究粉煤灰掺量对海水海砂高性能混凝土性能的影响。结果表明:为维系钢筋钝化膜稳定,高温蒸养时粉煤灰掺量不宜大于30%(质量分数,下同),标养时粉煤灰掺量不宜大于50%;海水海砂高性能混凝土中游离Cl^-浓度随养护时间波动,前期先升高后骤降,后期缓慢增加,标养条件下Cl^-浓度明显低于高温蒸养条件下;海水海砂高性能混凝土具有早强性,其强度随粉煤灰掺量增加大致呈下降趋势,高温蒸养可明显提高混凝土抗折、抗压强度;粉煤灰掺量越多,残留的未水化颗粒越多,高温蒸养可有效改善混凝土微观结构,提高致密性;粉煤灰掺量过多或过少均会增加硅酸盐水泥体系的化学收缩,粉煤灰掺量为30%和40%时混凝土化学收缩值较小。     

蒸汽养护过程中混凝土力学性能的演变

为了研究混凝土在蒸汽养护过程中力学性能的演变,通过测试蒸养混凝土24 h内的力学强度、动弹性模量、动剪切模量及阻尼比的变化,并基于Arrhenius方程推导的等效龄期方法和20℃条件下的实测水化热曲线,预测了蒸养过程中混凝土的水化放热曲线。分析了蒸养过程中混凝土抗压强度与水化放热量之间的关系,探讨了相同水化程度下蒸养(蒸汽养护)混凝土和标养(标准养护)混凝土力学性能的差异。结果表明,60℃蒸汽养护过程中,在静停和升温阶段(0–4 h),混凝土抗压强度非常低,几乎可以忽略;在恒温阶段(4–12 h),混凝土力学强度、动弹性模量及动剪切模量均迅速增长,阻尼比迅速降低,其中12 h的抗压强度达到28 d的60%以上,动弹性模量在第12 h时达到了28 d时的70%以上;恒温结束至24 h (12–24 h)阶段,混凝土的力学强度和动弹性模量增长缓慢。相同的水化程度条件下,蒸养混凝土抗压强度比标养混凝土低9 MPa左右。蒸养混凝土的动弹性模量和动剪切模量均低于相同水化程度的标养混凝土,但随着水化程度的不断增长,两种混凝土的动弹性模量和动剪切模量的差异逐渐变小。