双掺矿物掺合料轻骨料混凝土性能试验研究

试验研究了粉煤灰、矿渣粉复合掺合料对LC30页岩陶粒轻骨料混凝土坍落度、抗压强度、抗冻融性能、抗碳化性能和自由收缩性能的影响规律。结果表明:总掺量不变时随着粉煤灰相对掺量的增加,坍落度逐渐增加;矿物掺合料提高了混凝土后期抗压强度,总掺量为30%、粉煤灰矿渣粉掺入比例2∶3时28 d抗压强度高于基准试验组14.3%;总掺量一定时掺入比例为2∶3的试验组,混凝土抗冻性能、抗碳化性能和抗自由收缩性能最佳;掺入比例一定时,掺量为30%的试验组的力学性能和耐久性能更优。     

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正《粉煤灰综合利用》05/2019掺粉煤灰建筑混凝土在冻融-干湿循环作用下的碳化性能研究为了探究复杂环境下粉煤灰混凝土的碳化性能,对掺0、10%、20%以及30%粉煤灰混凝土进行了基准碳化、冻融-碳化、干湿-碳化和冻融-干湿-碳化耦合损伤试验。研究结果表明:动弹性模量随循环次数的增加逐渐减小,相同环境和循环次数下,20%粉煤灰掺量时的动弹性模量最大;干湿循环对粉煤灰动弹性模量的影响大于冻     

大掺量矿物掺合料自密实混凝土抗碳化性能研究

设计了单掺粉煤灰和复掺粉煤灰与矿渣微粉的3个系列自密实混凝土试件.通过快速碳化试验、吸水试验,研究单掺粉煤灰和复掺粉煤灰与矿渣微粉对自密实混凝土抗碳化性能的影响.结果表明:当粉煤灰单掺掺量大于40%(质量分数)后,随着粉煤灰掺量的增大,自密实混凝土抗碳化能力迅速下降;粉煤灰与矿渣微粉复掺可显著缓和大掺量粉煤灰自密实混凝土抗碳化性能的下降.矿物掺合料对自密实混凝土抗碳化性能的影响存在正负效应.     

寒冷地区混凝土抗碳化性能的研究

通过对C30和C50混凝土试件进行冻融、碳化、冻融-碳化交替作用试验研究,结果表明,混凝土水胶比越小、强度越高,抗冻融与抗碳化性能越好;在混凝土中掺入适量(10％～20％)粉煤灰可以提高混凝土的抗冻融性能,大掺量粉煤灰(≥30％)对混凝土的抗冻融性能与抗碳化性能都不利;混凝土经冻融与碳化交替作用后,其抗冻融性能有所改善,但对混凝土抗碳化性能极为不利.     

28 d和90 d粉煤灰混凝土性能的对比分析

选取粉煤灰掺量为0、10%、20%和30%,混凝土强度为C30、C40和C50的粉煤灰混凝土为研究对象,通过试验得到了粉煤灰混凝土龄期28 d和90 d的力学性能指标和碳化深度,分析了粉煤灰掺量对早期力学性能和碳化深度的影响。结果表明:随着龄期的增长,粉煤灰混凝土力学性能和碳化深度均有一定程度的增长;粉煤灰掺量越高,粉煤灰混凝土标准立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、碳化深度增长程度越大,不同掺量的粉煤灰混凝土轴心抗压强度、弹性模量增长程度差异不大;混凝土强度越高,粉煤灰混凝土标准立方体抗压强度、碳化深度增长程度越小,劈裂抗拉强度增长程度越大,不同强度的粉煤灰混凝土轴心抗压强度、弹性模量增长程度差异不大。     

荷载作用下双掺混凝土碳化机理的试验与数值研究

围绕着含有两种矿物掺合料混凝土(粉煤灰和矿渣)在碳化和静力荷载耦合作用下的劣化过程和机理,揭示了掺合料对混凝土碳化深度、抗折强度的影响规律,同时分析了不同弯曲荷载应力对混凝土碳化深度的影响,并应用多物理场耦合有限元软件COMSOL Multiphysics进行求解。研究结果表明:对于单掺粉煤灰的试件,其抗碳化性能随着掺量的增加而降低;而对于单掺矿渣的试件,矿渣含量为10%时,其抗碳化性能最好,然而当矿渣含量达到40%时,其抗碳化能力大幅降低;对于双掺试件,在任一掺合料取代率达到40%时,抗碳化能力有着显著的降低;在一定应力范围内,弯曲拉应力能显著提高混凝土的碳化深度,而弯曲压应力改善了混凝土的抗碳化能力;COMSOL模拟显示碳化深度试验值和模拟值较为吻合。     

再生细骨料对再生混凝土力学性能及耐久性能的影响研究

研究了再生细骨料对再生混凝土的抗压强度、抗冻性能及碳化性能的影响。结果表明,当再生粗骨料取代率为50%时,随着再生细骨料掺量的增加再生混凝土强度并没有明显的下降;当再生粗骨料掺量为100%时,掺加了再生细骨料的混凝土的强度均比未掺加再生细骨料的混凝土的强度要低。随着再生细骨料掺量的增加再生混凝土的抗冻性能变化不大而碳化深度则有增加的趋势。     

高温对高炉矿渣混凝土力学性能的影响试验研究

为了研究高温对含有高炉矿渣的混凝土的性能的影响,采用其占比分别为水泥质量的0,10％、30％、50％时,所制备混凝土试件在150~700 ℃下的高温试验,测定了混凝土的质量损失、碳化深度、残余抗压强度和弹性模量。结果表明,随温度升高,混凝土试样的质量损失和碳化深度逐渐增加,且矿渣掺杂量越多,质量损失和碳化程度越大。此外,混凝土试样的抗压强度和弹性模量随温度升高而降低,10%矿渣掺量的混凝土试样的相对抗压强度值最高,高掺量矿渣的相对弹性模量低于低掺量的混凝土试样。     

掺粉煤灰和矿渣粉大流动度混凝土的碳化性能

研究了复掺Ⅱ级粉煤灰和同等细度矿渣粉且同时加入高交减水剂的大流动度（约180mm)混凝土的抗碳化性能。试验中改变了取代水泥量（最大为80％）及掺合料中粉煤灰和矿渣粉的比例等条件,混凝土碳化深度随时间的变化可用幂函数d=at^b表示,其中b值大多位于0．3－0．4,复掺可使取代水泥量提高,对设计寿命为50年的混凝土,在其他性能满足工程要求的条件下,仅就碳化性能而言,可掺加40％的粉煤灰,若采用粉煤灰与矿渣粉复掺,则在掺合料掺量分别为60％,70％及80％时,相应地可掺加40％,30％及15％的粉煤灰。     

冻融循环作用下粉煤灰混凝土碳化规律研究

研究不同粉煤灰掺量(0%、20%、40%、60%)下高性能混凝土经快速冻融试验后的碳化现象;定义冻融循环作用下混凝土碳化判定新准则;采用图像处理技术定量分析不同粉煤灰掺量、不同冻融破坏程度对碳化的影响规律。试验表明:经冻融破坏后混凝土碳化现象和传统碳化现象有所不同,碳化深度测试法已不能表征其新特征,而碳化面积法能较好阐述混凝土冻融破坏后的碳化规律;冻融破坏后的碳化面积与粉煤灰掺量呈二次抛物线关系;碳化面积与冻融破坏程度服呈线性相关;混凝土冻融循环作用下的碳化研究对冻融地区混凝土结构耐久性和寿命预测具有现实意义。     

再生粗骨料替代率对再生混凝土力学及抗冻性能的影响

研究了再生粗骨料替代率对再生混凝土力学及抗冻性能的影响.结果表明,当再生粗骨料替代率在0～75%之间时,再生混凝土的力学及抗冻性能优于普通混凝土,但冻融循环超过100次后再生混凝土的抗压强度下降较快;当再生粗骨料替代率达到100%时,再生混凝土的力学及抗冻性能均低于普通混凝土.当再生粗骨料替代率为20%～60%,粉煤灰掺量为10%～20%,减水剂掺量为0.25%～0.75时,再生混凝土最佳配合比为再生粗骨料替代率为60%,粉煤灰掺量为20%,减水剂掺量为0.5%.     

高掺量粉煤灰混凝土在干湿循环-碳化耦合作用下的耐久性研究

对适用于河道护岸的高掺量粉煤灰混凝土在干湿循环-碳化耦合作用下的耐久性能进行了研究。与单一因素作用相比,在多因素耦合作用下粉煤灰混凝土的质量增加,相对动弹性模量下降,碳化深度也明显大于标准快速碳化试验值。采用环境扫描电镜(ESEM)对粉煤灰混凝土的微观结构进行了分析。试验结果表明,多因素耦合作用对混凝土造成了更进一步的损伤;粉煤灰掺量对混凝土在多因素耦合作用下的质量损失及相对动弹性模量有较大影响;掺入粉煤灰后混凝土的抗碳化性能下降。     

拉压应力下自密实混凝土碳化性能试验研究

制作了4组单掺粉煤灰自密实混凝土试件和2组复掺粉煤灰与矿渣的自密实混凝土试件,以及1组用以对比的普通混凝土试件.通过快速碳化试验研究各种拉、压应力水平,掺和料用量等因素对自密实混凝土抗碳化性能的影响规律.研究表明:在各种拉、压应力水平下,掺量在40％(质量分数,下同)以内时粉煤灰对混凝土碳化性能的影响很小,超过40％后其影响迅速增大,而复掺粉煤灰与矿渣后混凝土的抗碳化性能大大改善,两者按质量比1:1复掺时,水泥取代率可提高至60％.自密实混凝土的碳化深度随着拉应力水平的增大而增大,而随着压应力水平的增大呈现先减小后增大的变化趋势.提出了应力状态下自密实混凝土碳化深度预测模型的建立方法.     

掺聚丙烯颗粒混凝土抗冻性能试验研究

表面粗糙再生聚丙烯颗粒等体积代替细骨料0、4%、6%、8%,制作不同配合比的混凝土试件,试验选择慢冻法和快冻法,研究冻融0、30、60、90、120、150次再生聚丙烯混凝土试件质量、抗压强度、抗折强度和动弹性模量变化规律和损伤情况,并分析抗冻性。结果表明:增加冻融次数,不同掺量的再生聚丙烯混凝土试件质量、抗压强度、抗折强度、相对动弹性模量均不断降低,损伤增大。适量掺加表面粗糙再生聚丙烯颗粒,可提升强度和动弹性模量,并有效抑制质量损失、强度劣化,提升抗冻性能。综合考虑混凝土抗冻性能,建议掺入表面粗糙的再生聚丙烯颗粒的最佳体积掺量为6%。     

粉煤灰粉磨前后制备混凝土的碳化行为对比

磨细粉煤灰具有较大的比表面积和良好的火山灰活性,掺入水泥混凝土中能有效改善水泥混凝土内部密实度,从而提高水泥混凝土的抗碳化性能。试验使用碳化深度法和碳酸钙含量测试法对粉磨前后粉煤灰制备混凝土的抗碳化性能进行了研究,并对其进行了对比分析。研究结果表明:相比于掺加未粉磨粉煤灰的混凝土,磨细粉煤灰制备的混凝土抗压强度和抗碳化性能均有明显提高,当粉煤灰掺量为20%时,混凝土的7 d碳化深度下降了30%左右。     

基于混凝土碳化耐久性的粉煤灰临界掺量

为了得到保证混凝土碳化耐久性前提下,在0.36~0.60范围内各水胶比(mW/mB)混凝土的临界粉煤灰掺量(wFA,c),在CO2体积分数(20±3)%,温度(20±2)℃,相对湿度(70±5)%的条件下进行加速碳化试验,测试了水胶比0.36,0.43,0.50,粉煤灰掺量(wFA)0%,20%,40%,60%以及水胶比0.60,粉煤灰掺量0%的混凝土碳化深度,混凝土试件经7d自然养护,自然养护期间日均气温为12.8℃.定量分析了水胶比与粉煤灰掺量对混凝土碳化性能的影响规律,建立了20mm碳化深度下混凝土临界粉煤灰掺量与水胶比之间关系的数学模型.结果表明:在各水胶比条件下,混凝土碳化深度均随粉煤灰掺量的增加而增大,当粉煤灰掺量超过20%以后,混凝土碳化速率均明显提高;混凝土碳化耐久性随水胶比增大而加速劣化.20mm碳化深度下混凝土临界粉煤灰掺量与水胶比之间关系的数学模型为:wFA,c=174.8-280.9mW/mB.根据该数学模型,在给定的水胶比条件下能计算出确保混凝土碳化耐久性的临界粉煤灰掺量.     

再生细骨料粒径及掺量对混凝土抗冻性能的影响

采用快速冻融法研究了再生细骨料粒径、掺量以及粉煤灰对混凝土抗冻性能的影响.结果表明:再生细骨料混凝土的抗冻性能明显劣于相同配合比的基准混凝土;随着再生细骨料最小粒径尺寸减小、掺量增加,混凝土的抗冻性能下降,当再生细骨料最小粒径尺寸≤0.16mm,掺量≥40%(质量分数)时,混凝土抗冻性能下降很大;尽管再生细骨料混凝土的抗冻性能随着粉煤灰掺量的增加而有所下降,但掺粉煤灰后再生细骨料混凝土的抗冻性能仍明显优于未掺粉煤灰的再生细骨料混凝土,粉煤灰对再生细骨料混凝土的抗冻性能具有明显的改善作用.     

矿物掺合料对混凝土抗碳化性能影响的灰色关联分析

通过改变矿渣、粉煤灰的掺量和组合方式以及水胶比,分析了矿物掺合料对混凝土抗碳化性能的影响。同时,基于灰色关联理论对混凝土抗碳化性能受各因素的影响程度进行了定量分析,并结合硬化浆体水化产物的化学组成分析探讨了矿物掺合料的影响机理。研究结果表明：掺入矿物掺合料和增大水胶比均会使混凝土碳化深度增大,当单掺I级粉煤灰掺量超过40%后,混凝土碳化深度增长速度极快;在总掺量一致的前提下,复掺矿物掺合料组的混凝土抗碳化性能要优于单掺粉煤灰组的混凝土;矿渣和粉煤灰的不同组合方式中,S105矿渣+I级粉煤灰组的混凝土碳化深度最大;各影响因素对混凝土抗碳化性能的影响程度从高到低排序为水胶比>单掺I级粉煤灰掺量>复掺S95矿渣+I级粉煤灰总量>矿物掺合料组合方式;XRD分析表明,随着粉煤灰掺量的增加,Ca(OH)₂的衍射峰高度逐渐降低,说明粉煤灰的火山灰反应消耗了大量的Ca(OH)₂,从而逐步降低了混凝土的抗碳化性能。     

硝酸侵蚀与碳化耦合作用下粉煤灰喷射混凝土中性化研究北大核心

通过对粉煤灰掺量为0、10%、20%、30%的4组喷射混凝土进行硝酸浸泡及碳化的交替试验,研究了其在硝酸侵蚀及碳化的耦合作用下中性化深度及抗压强度的变化规律。同时采用扫描电镜对损伤后喷射混凝土微观结构演变进行分析。试验结果表明,在硝酸侵蚀与碳化的耦合作用下,喷射混凝土中性化深度随试验周期的增加而增大,且初期增长迅速后期逐渐变慢。中性化深度随粉煤灰掺量的增大先减小再增大。抗压强度先急剧下降后缓慢上升,粉煤灰掺量与抗压强度增长呈负相关性。     

大掺量矿物掺合料再生混凝土力学性能和抗碳化性能的试验研究

设计了再生粗骨料取代率为30%、50%,粉煤灰和矿渣微粉按1:1复掺且掺量为30%、50%的一组再生混凝土,以及一组普通混凝土。以矿物掺合料掺量、再生粗骨料取代率为影响因素,开展大掺量矿物掺合料再生混凝土抗压强度和抗碳化性能的试验研究。结果表明,采用粉煤灰和矿粉复掺技术,较高质量的再生粗骨料、骨料级配良好的条件下,取代率为30%时,再生混凝土的强度均超过了不加矿物掺合料的普通混凝土,取代率增至50%时,强度最低仍可达到55.1MPa。所有配合比再生混凝土28d碳化深度均未超过3.0mm,可不必担心碳化问题。分析了矿物掺合料对再生混凝土强度和抗碳化性能的影响机理。