大体积高强混凝土水化温升特性评析

以低水胶比、掺用硅粉和粉煤灰的大体积高强混凝土为对象,评析大体积高强混凝土的水化温升特性.结果表明:保持其他条件不变,最大水化温升值随水胶比的提高而增大,随硅粉、粉煤灰和高效减水剂掺量的增加而降低;平均温升速率随水胶比的提高而降低,随硅粉、粉煤灰和高效减水剂掺量的增加而增高.     

多因素影响下混凝土绝热温升计算模型研究

混凝土绝热温升与混凝土的龄期、水胶比、粉煤灰掺量和温度等多种因素有关,目前缺乏综合考虑这些影响因素的混凝土绝热温升计算模型。通过对不同水胶比、粉煤灰掺量和入模温度条件下的混凝土开展绝热温升试验,分析了诸因素对混凝土绝热温升和温升速率的影响,提出了新的计算模型,并确定了特征参数及验证了模型的准确性。结果表明,新模型能采用统一的函数来描述不同配合比和温度历程下的混凝土绝热温升过程,且与混凝土绝热温升试验的实测数据吻合较好,可以较精确地预测混凝土结构温度变化,具有一定的实用价值。     

C85抗冲耐磨混凝土配合比设计与研究

通过粉煤灰掺量及水胶比对比试验,确定了C85抗冲耐磨混凝土中粉煤灰的掺量及合适的水胶比。采用正交试验法综合研究8个因素(水胶比、砂率、用水量、粗骨料品质、粉煤灰掺量、硅粉掺量、减水剂种类和缓凝剂掺量)对混凝土抗压强度影响的主次关系。结果表明:粉煤灰掺量采用12%,水胶比采用0.25;8个因素中,水胶比、粗骨料品质以及硅粉掺量是影响混凝土强度的重要因素。     

外加剂和粉煤灰掺量对混凝土抗裂能力的影响

针对BEJSK拱坝所处区域温差大、极端气温低,混凝土易开裂的问题,为了优化混凝土配比并降低混凝土开裂风险,采用材料参数试验耦合数值计算的方法,研究了外加剂和粉煤灰掺量对混凝土材料参数和抗裂能力的影响。试验结果表明:相同水胶比和外加剂条件下,随着粉煤灰掺量从35%增至40%,混凝土的抗压强度在前28 d龄期降低12.5%(水胶比=0.38)～12.8%(水胶比=0.43),180 d龄期基本持平,180 d龄期劈拉强度随粉煤灰掺量增加降低9.5%(水胶比=0.38)～13%(水胶比=0.43),180 d龄期轴拉强度随粉煤灰掺量增加略微增长,180 d龄期弹性模量随粉煤灰掺量增加略微降低。28 d龄期绝热温升随粉煤灰掺量增加下降1℃;混凝土自生体积膨胀变形随粉煤灰掺量增加而降低。联合掺用新疆五杰NF-2缓凝高效减水剂与PMS-NEA3引气剂较联合掺用江苏博特JM-Ⅱ缓凝高效减水剂和GYQ引气剂制备的混凝土自生体积收缩变形略优。数值计算结果表明,混凝土的开裂风险系数与混凝土水胶比和温度历程相关。高水胶比混凝土的开裂风险系数在缓慢温降阶段较低水胶比混凝土偏大,但在快速温降阶段增速更缓。两种水胶比混凝土的开裂风险系数在快速温降阶段呈现"交叉"的现象。总之,高水胶比混凝土的开裂风险系数终值更低,抗裂能力优。     

大掺量矿渣高性能混凝土绝热温升试验研究

对混凝土绝热温升的影响因素进行了较系统的分析,对普通混凝土、C40二级配和C30三级配大掺量矿渣高性能混凝土的放热规律进行了试验研究,并对48 h内混凝土的放热规律做了细致研究,应用剩余标准方差(S)和相关系数(R)评价了指数、双曲线回归模型在混凝土绝热温升中的反演精度.通过对不同混凝土绝热温升规律和反演结果进行了总结,提出混凝土的温升值与时间的幂函数之间存在良好的双曲线关系:T(t)=atb/(c+tb),实例分析表明,应用该回归模型提高了混凝土绝热温升的反演和预测精度.     

单掺钢渣粉混凝土早期抗裂性能研究

采用刀口法进行试验,研究分析不同水胶比和不同钢渣粉掺量对混凝土早期抗裂性的影响。结果表明,在水胶比小于等于0.40时,水胶比对混凝土抗裂性能的影响较为明显;在相同的水胶比下,掺钢渣粉的混凝土与对照组比较,前者由于掺加了钢渣粉,延长了混凝土的初裂时间,随着掺量的增加,混凝土的抗裂性越突出。更多还原     

相同设计强度下凝灰岩粉对水工混凝土性能的影响

目前对矿物掺和料的研究大多采用单因素分析法,试验并非在相同设计强度下进行,为此,有必要设计新的试验方案研究掺加粉煤灰和(或)凝灰岩的水工混凝土其拌和物性能、力学性能、绝热温升以及自生体积变形随养护龄期的变化规律。结果表明:在相同设计强度等级情况下,相较于掺粉煤灰碾压混凝土而言,掺凝灰岩粉碾压混凝土的7 d抗压强度较高,但28 d后增速变缓,360 d时其抗压强度比单掺粉煤灰混凝土低约8MPa;单掺凝灰岩粉碾压混凝土早期绝热温升值明显高于单掺粉煤灰碾压混凝土,7 d后两者差距逐渐缩小。对于C25常态混凝土来说,不同掺和料方案的混凝土在28 d前的抗压强度发展规律基本一致,而后单掺凝灰岩粉混凝土的抗压强度增速明显下降;不同掺和料方案的混凝土绝热温升和自生体积变形的时变规律均无显著差异。     

铁尾矿粉掺量对混凝土强度的影响

铁尾矿粉产出量大且污染环境,通过对铁尾矿粉的物理性能进行分析,将铁尾矿粉与粉煤灰作为矿物掺合料,按照不同比例掺入混凝土拌合物中,研究在不同的水胶比下,铁尾矿粉对混凝土强度的影响。当掺合料中的铁尾矿粉掺量高于粉煤灰时,会降低混凝土的抗压强度。较高水胶比情况下,随着掺合料的增加混凝土强度越来越低;中等水胶比情况下,适当掺加掺合料提高了混凝土抗压强度;较低水胶比情况下,适量掺合料对混凝土强度有明显提高。     

硅灰对胶砂性能影响的试验研究

为研究硅灰对水泥胶砂力学性能、干缩性能的影响,在不同水胶比下研究了不同掺量硅灰对水泥胶砂的流动性、抗压强度、抗折强度和干缩率的影响。试验结果表明,2种水胶比下水泥胶砂的跳桌流动度呈现相同变化趋势,均随着硅灰掺量提高而降低;硅灰的掺入对不同水胶比的水泥胶砂强度均有提升,0.40水胶比下,10%硅灰掺量28 d抗压和抗折强度较基准组分别提升17.7%、11.0%,0.45水胶比下,10%硅灰掺量28 d抗压和抗折强度较基准组分别提升21%和12%;硅灰的掺入会提升2种水胶比胶砂的干缩率,均随着掺量的增加而增大,水胶比为0.40时干缩率更大,水胶比为0.45时60 d干缩率较基准组提升更明显。     

塑性混凝土渗透性能试验研究

通过塑性混凝土正交试验,研究了水胶比、膨润土掺量、粉煤灰掺量和砂率等因素对塑性混凝土渗透性能的影响。结果表明:水胶比是最主要的影响因素,在配合比设计中适当减小水胶比能提高塑性混凝土的抗渗性能;膨润土掺量和砂率分别保持为50%和60%时,塑性混凝土的抗渗性能相对较好;粉煤灰等量取代水泥,随着粉煤灰掺量的增加,塑性混凝土28 d龄期的抗渗性能略有降低,但后期抗渗性能反而提高。     

两种低热与中热硅酸盐水泥混凝土热力学特性对比分析

结合白鹤滩水电站大坝主体混凝土,全面对比了2种低热与中热硅酸盐水泥混凝土的抗压强度、干缩率、自生体积变形和绝热温升等热、力学特性。研究结果表明:采用相同水胶比和粉煤灰掺量时,低热硅酸盐水泥混凝土的7,28 d龄期抗压强度、劈拉强度、极限拉伸值、抗压弹模均低于中热硅酸盐水泥混凝土,90 d龄期时2种水泥混凝土的强度基本相当,180 d龄期时低热硅酸盐水泥混凝土超过中热硅酸盐水泥混凝土;2种水泥混凝土的干缩率较接近,低热硅酸盐水泥混凝土的28 d绝热温升比中热硅酸盐水泥混凝土低2.0~3.5 ℃,2种水泥混凝土的自生体积变形均表现为微膨胀。综合比较认为,该低热硅酸盐水泥混凝土的抗裂性能优于中热硅酸盐水泥混凝土。     

掺粉煤灰与天然火山灰碾压混凝土性能对比试验

针对西南地区天然火山灰作为碾压混凝土掺合料的应用问题,通过在混凝土掺合料中单掺粉煤灰、单掺天然火山灰及复合掺粉煤灰和火山灰,对碾压混凝土各项性能指标进行了对比试验研究。结果表明:在水胶比及减水剂掺量相同时,掺天然火山灰碾压混凝土与单掺粉煤灰碾压混凝土胶材相比,用量增加,凝结时间急剧缩短,后期强度活性效应较低,干缩变形值、绝热温升值增大。研究成果可为火山灰作为碾压混凝土掺合料的选择提供数据支持。     

不同温度条件下混凝土导热系数影响因素研究

为了研究混凝土在不同温度条件下的导热系数变化规律,利用单因素试验方法,以骨料体积分数、砂率、水胶比、饱和度粉煤灰掺量、矿渣掺量为因素,采用QTM-500导热仪测试混凝土在不同温度条件下(-30～20 ℃)的导热系数,并分析各影响因素对混凝土导热系数在不同温度条件下的变化规律,最终得出混凝土导热系数与各因素之间的预测方程。结果表明:混凝土导热系数与温度呈负相关性;混凝土导热系数随着骨料体积分数的增大而增大,随着砂率的增大而减小;干燥状态下,混凝土导热系数随着水胶比的增大而减小;饱和状态下,混凝土导热系数大于干燥状态下混凝土导热系数,随着温度的降低,尤其在0～-10 ℃时,混凝土导热系数骤增;混凝土导热系数随着粉煤灰、矿渣掺量的增加而减小;通过对试验结果进行多元回归,得到了混凝土导热系数与各因素之间的计算模型,该模型预测精度较高。研究结果可为混凝土结构内部温度场的精确计算、保温隔热性能以及表面裂缝的控制提供理论依据。     

乌东德高拱坝大坝混凝土长期性能试验研究

乌东德大坝是世界上首座全坝应用低热水泥的特高拱坝,大坝混凝土采用“低热水泥+35% Ⅰ级粉煤灰”胶凝材料体系设计方案,全面掌握大坝混凝土性能对工程安全运行至关重要。对乌东德大坝胶凝材料水化性能、混凝土力学性能、混凝土变形性能、混凝土绝热温升等开展了试验,研究了乌东德大坝低热水泥混凝土5 a龄期的性能发展规律。研究表明,乌东德大坝混凝土用胶凝体系在3 a龄期后水化程度为90.4%,水化进程达到准稳定状态;从性能发展规律可分析得出,大坝混凝土最终抗压强度为70.5 MPa、弹性模量约42 GPa、干缩约380×10^-6、自生体积变形约20×10^-6,较同条件下中热水泥混凝土,具有长期强度高、弹性模量相当、长期体积稳定性好等特点;乌东德大坝混凝土绝热温升的最终收敛值为27.9 ℃,3 a龄期后绝热温升年增长仅0.1 ℃,后期无“翘尾”现象。综合分析可知,乌东德大坝混凝土的各项性能约1 a龄期后逐步进入缓慢收敛状态,3 a龄期后基本达到稳定状态。     

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。     

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。     

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。     

再生混凝土在硫酸盐与干湿循环耦合作用下的耐久性能研究

为了研究再生混凝土在硫酸盐与干湿循环耦合作用下的耐久性能及寿命预测,以再生粗骨料取代率、水胶比、粉煤灰掺量为影响因素,通过试验的方法,将试件放入浓度为5%的Na₂SO₄溶液中浸泡3 d,然后取出置室内环境下晾干3 d,为一个干湿循环。分别在干湿循环0,5,10,20,30,40,50,60次时,测定其立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、质量损失率,以此判定再生混凝土在硫酸盐与干湿循环耦合作用下的耐久性能,并基于质量损失率考虑再生粗骨料取代率、水胶比、粉煤灰掺量的影响,预测再生混凝土在硫酸盐与干湿循环耦合作用下的使用寿命。结果表明,无论是抗压强度还是劈拉强度均随着水胶比的增大而降低;相比未掺粉煤灰的再生混凝土,当粉煤灰掺量在20%~30%时,可以改善再生混凝土的抗硫酸盐干湿循环侵蚀性能;当粉煤灰掺量在40%时,达不到很好的抗硫酸盐干湿循环侵蚀效果;当再生粗骨料取代率为70%、水胶比为0.3、粉煤灰掺量为30%时,能达到比较好的抗硫酸盐干湿循环侵蚀效果,并将此条件代入预测模型求得T=128 a,相比重要建筑物设计使用年限为100 a,认为耐久性良好。     

渠道衬砌混凝土力学性能试验研究

通过正交试验方法,研究了渠道衬砌混凝土水胶比、粉煤灰和纤维掺量对其抗压强度、抗折强度及劈裂抗拉强度的影响规律。试验结果表明:水胶比是影响混凝土抗压、抗折及劈裂抗拉强度的主要因素;粉煤灰掺量为15%时混凝土抗压强度达到最大值,粉煤灰对混凝土抗折及抗拉强度的影响较小;纤维掺量对混凝土抗折及劈裂抗拉强度的影响仅次于水胶比,且掺量越大获得的抗折及劈裂抗拉强度越高。