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。     

再生粗骨料和掺合料对再生混凝土抗冲磨性能的影响

采用水下钢球法研究了不同再生粗骨料取代率对再生混凝土抗冲磨性能的影响,并且以再生粗骨料取代率为100%的再生混凝土作为基准混凝土,分别研究单掺粉煤灰、单掺硅灰以及粉煤灰与硅灰复掺对再生混凝土抗冲磨性能的影响。结果表明,随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土的抗冲磨性能显著降低;粉煤灰的掺入降低了再生混凝土的抗冲磨性能;硅灰能够明显地提高再生混凝土的抗冲磨性能;粉煤灰和硅灰不同的复掺比例对再生混凝土的抗冲磨性能影响不同,复掺硅灰5%+粉煤灰15%再生混凝土的抗冲磨性能优于基准混凝土。     

玄武岩纤维对珊瑚礁砂混凝土抗冲磨性能影响

在复杂的海洋环境下,防波堤等珊瑚礁砂混凝土构筑物发生冲刷磨蚀破坏,为了提高珊瑚礁砂混凝土的抗冲磨性能以及防波堤的耐久性.将不同掺量的玄武岩纤维掺入珊瑚礁砂混凝土,并对其进行单轴抗压、劈裂抗拉和抗冲磨试验,从而得到不同掺量的玄武岩纤维对珊瑚礁砂混凝土的抗冲磨强度,抗压强度和劈裂抗拉强度的影响规律.结果表明:珊瑚礁砂混凝土...     

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。     

超高分子量聚乙烯纤维混凝土工作性及耐久性研究

通过超高分子量聚乙烯纤维混凝土坍落度、离析度、氯离子渗透、抗冲磨试验,分析了纤维掺量和长度对混凝土工作性及耐久性的影响。结果表明,掺入超高分子量聚乙烯纤维后,混凝土流动性降低,但均匀性、抗渗性和抗冲磨性能提高较大,其中短纤维对性能改善最明显。相比无纤维素混凝土,短纤维掺量达到0.15%时,氯离子渗透等级降低一个数量级,而在0.2%时,抗冲磨强度提高约42%。     

冲磨速率和角度对海工混凝土抗冲磨性能的影响

针对海水挟砂浪涌的服役环境,试验研究了冲磨速率及冲磨角度对桥梁墩柱海工混凝土抗冲磨性能的影响,并对不同胶凝材料体系混凝土抗冲磨强度进行了比较.结果表明：冲磨速率和冲磨角度对海工混凝土抗冲磨性能有较大影响.在胶凝材料体系不变的前提下,海工混凝土稳定磨损率随冲磨速率增大逐渐增大,抗冲磨强度随冲磨速率增大逐渐降低;海工混凝土稳定磨损率随冲磨角度增加逐渐增大,当冲磨角度小于60°时,稳定磨损率增加速率较大,超过60°后增加速率趋缓,当冲磨角度为90°时,稳定磨损率最大.在相同强度等级条件下,硅粉对混凝土抗冲磨强度的贡献最大,而矿粉与粉煤灰复掺也显著提高了混凝土的抗冲磨强度.     

橡胶集料对混凝土抗冲磨性能的增强机理研究

橡胶颗粒作为集料掺入普通水泥混凝土中,使其单轴抗压强度近似直线下降,但抗冲磨强度大幅提升,其冲磨损伤机理与普通混凝土有较大不同。通过以C30强度等级的普通混凝土为对比组,并保持其他材料用量不变,仅将3 mm～5 mm粒径橡胶颗粒以等体积取代方式部分替代细骨料(砂),采用水下钢球法,研究不同掺量的橡胶集料对混凝土抗冲磨强度的影响规律,以及内在作用机理。试验结果表明:与普通混凝土相比,橡胶集料混凝土单轴抗压强度和弹性模量较低,而抗冲磨强度较高;随着橡胶集料掺量的增大,单轴抗压强度和弹性模量持续减小,而抗冲磨强度不断提高。橡胶集料与砂相比,弹性大,有效缓解了混凝土内部由水泥水化引起的温度和体积膨胀等应力集中,减少了初始裂缝;在高速水流带动钢球冲磨下,橡胶集料起到保护水泥石、延长磨耗时长,在相同冲磨时间内,减少了混凝土被磨损的质量,因而大幅改善混凝土的抗冲磨强度。     

硅粉和橡胶颗粒对再生混凝土抗冲磨性能的影响研究

取再生粗骨料取代率为50%,采用硅粉等质量取代水泥和橡胶颗粒等体积取代砂的方式配制再生混凝土,通过试验研究了硅粉掺量及橡胶颗粒掺量对再生混凝土抗冲磨性能的影响。结果表明,随着硅粉掺量的增加,再生混凝土抗冲磨性能提高,掺硅粉再生混凝土的抗冲磨性能优于普通混凝土;随着橡胶颗粒体积取代率的增加,再生混凝土抗冲磨性能逐渐提高,且好于掺硅粉再生混凝土,橡胶颗粒的掺入能够显著提高再生混凝土的抗冲磨性能。     

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。     

掺纤维抗冲磨混凝土性能试验研究

随着高坝的建设,混凝土的抗冲磨问题日益突出,对抗冲磨混凝土的相关性能提出了更高的要求。对掺不同品种及不同掺量纤维的抗冲磨混凝土的性能进行了研究,结果表明,掺不同品种纤维的混凝土其拌合物性能有所降低,但其力学性能以及变形性能有所提高。     

Improving the abrasion resistance of hydraulic-concrete containing surface crack by adding silica fume

Abrasion damage generally results from constant friction and impact of waterborne silt, sand, gravel, rocks, ice, and other debris on concrete surfaces during the operation of a hydraulic structure. In this study, a waterborne abrasion over a large area of the test slab was developed to investigate the influence of surface cracks on the abrasion–erosion resistance of concretes, with variable surface crack type and silica fume content. The test results concluded that: (1) the abrasion rate is higher for water flow impinging directly on the crack than that above the crack; (2) increased crack width reduces the abrasion resistance of the tested concrete; (3) the abrasion rate increased with the angle of the crack to the water flow; and (4) the abrasion resistance increased with the addition of silica fume for concrete having a surface crack. These findings and may be of interest to engineers designing concrete hydraulic structures.     

硅灰对水泥基PP纤维复合材料路用性能的影响

研究了聚丙烯（ＰＰ）纤维高强混凝土的强度、抗冲击性能、脆度系数、耐磨性等路用性能。综合论述了掺硅灰对纤维混凝土路用性能的影响,试验证明,水泥基纤维混凝土中掺硅灰能显著提高纤维混凝土改善混凝土路用性能的作用。     

废橡胶粉混凝土力学及抗冲耐磨性能试验研究

选取颗粒粒径为8、14、16、28目的橡胶粉,分别按水泥质量的3%、6%、9%、12%、15%掺入混凝土,以评价不同的橡胶粉颗粒粒径和掺量对混凝土力学性能的影响,同时选取8、16目的橡胶粉掺入混凝土进行抗冲耐磨试验.试验发现,混凝土强度、弹性模量随橡胶粉粒径的减小和掺量的增加而降低;橡胶粉的掺入可提高混凝土的抗冲耐磨性能,在掺量一定的前提下,抗冲耐磨强度提高3倍,与同水泥用量的硅粉混凝土相比,抗冲耐磨强度提高2倍.     

界面改性对混凝土路用性能的影响

研究了混凝土中界面改性对混凝土路用性能的影响,结果表明：硅灰裹石掺掺合料法可使水泥石－集料界面粘结强度大幅度提高,而水泥石结构致密程度则适当降低,从而使混凝土细观结构达到平衡状态,抗折强度比双掺硅灰,粉煤灰的高强度混凝土提高10％左右,脆度系数降低35％,耐磨性提高15％以上。     

硅粉对纤维橡胶再生混凝土抗压性能影响试验

以普通混凝土和橡胶再生混凝土为研究对象,通过掺入硅粉和纤维材料研究强化环保型混凝土抗压性能的方法。用再生混凝土100%等体积代替粗骨料,用橡胶颗粒20%等体积代替细骨料,内掺10%（质量分数）或外掺3%（质量分数）硅粉以及掺入聚丙烯纤维或钢纤维,制备了4组12个混凝土立方体试件,通过轴压试验研究了混凝土试件的破坏模式、抗压强度和工作性能。结果表明:与单一掺入硅粉相比,硅粉和聚丙烯纤维的复合掺入能进一步强化混凝土的抗压性能;硅粉的掺入可以强化浆体与橡胶颗粒间的界面性能,提高钢纤维橡胶再生混凝土的抗压强度;硅粉和纤维材料对混凝土的工作性能有负作用,其复合掺入时建议采用适量的减水剂。     

基于膨胀珍珠岩固载微生物的裂缝自修复混凝土劈裂抗拉强度试验研究

混凝土构件内部或表面难以避免出现裂缝,裂缝的产生会导致其耐久性降低。基于膨胀珍珠岩固载微生物的裂缝自修复混凝土具有良好的裂缝自修复能力,有效降低混凝土的维护费用。然而,随膨胀珍珠岩掺量的增大,混凝土的力学性能会显著降低。首先考察了膨胀珍珠岩掺量对该混凝土劈裂抗拉强度的降低程度,然后进一步考察了硅灰和聚丙烯纤维对该混凝土劈裂抗拉强度的增强作用。试验结果表明,当膨胀珍珠岩掺量由0增加到90%时,混凝土的劈裂抗拉强度降幅达62.1%;掺入硅灰可以明显提高该混凝土的劈裂抗拉强度,当硅灰掺量由0增加到10.5%时,混凝土的劈裂抗拉强度增幅达25%;掺入聚丙烯纤维也可以显著提高该混凝土的劈裂抗拉强度,当聚丙烯纤维掺量由0 kg/m^3增加到1.8 kg/m^3时,混凝土的劈裂抗拉强度由1.94 MPa增加到2.55 MPa,增幅为31.4%。     

掺稻壳灰/硅灰混凝土的性能研究

研究了稻壳灰、硅灰、稻壳灰+粉煤灰、硅灰+粉煤灰对混凝土抗压强度、抗折强度、抗硫酸侵蚀能力和抗碳化能力的影响.结果表明:掺加5％～10％稻壳灰或硅灰有助于提升混凝土的抗压强度和抗折强度,且稻壳灰、硅灰掺量越高抗压强度越高,掺硅灰混凝土相对于掺稻壳灰混凝土的抗压和抗折强度更高,掺稻壳灰+粉煤灰、硅灰+粉煤灰试件的抗压和抗...     

混凝土受除冰盐侵蚀破坏机理及防治措施研究

论述了混凝土受冰盐剥蚀破坏的特征 ,破坏的物理及化学机理和混凝土盐冻破坏的主要控制因素。分析了掺引气剂和降低水灰比对混凝土的抗盐冻侵蚀性能的改善 ;不同的掺合料硅灰、粉煤灰、矿渣、石灰石对混凝土抗盐冻性的影响 ;钢纤维与硅粉混合也是改善混凝土受冻剥蚀的有效措施。     

玄武岩纤维喷射混凝土在热害环境下的性能试验研究

以隧道热害问题为背景,通过模型试验、近似模拟湿喷技术、定量分析及微观测试相结合的方法研究不同掺量玄武岩纤维喷射混凝土劈裂强度和粘结强度等力学性能的影响,横向对比标准养护和干热养护下的不同体积掺量的玄武岩纤维混凝土的力学性能,同时也加入硅灰以及钢钎维作为参照,以便从机理程度上提出更有效的解决热害措施。试验研究表明:在混凝土中加入玄武岩纤维,对混凝土起到了增强和阻裂的作用,改善了混凝土的脆性易裂的破坏状况。干热环境下,加入少量的玄武岩纤维能够提高混凝土的力学性能。当玄武岩掺量为0.1%玄+5%硅灰时,喷射混凝土的力学性能最好,加入0.2%玄武岩纤维掺量,也有一定程度的改善。实际隧道施工中,可通过加入适量的玄武岩纤维和适量的硅灰,可降低混凝土在热害环境下的危害。