双掺硅灰、粉煤灰轻骨料混凝土试验研究

基于松散体积法配制同时加入硅灰和粉煤灰两种矿物掺合料的轻骨料混凝土,采用正交试验设计,通过改变净水灰比、粉煤灰掺量、砂率、硅灰掺量四个影响因素,浇筑不同配合比的轻骨料混凝土试块,测定其干表观密度、28 d抗压强度和比强度,分析各影响因素对轻骨料混凝土性能的影响.研究结果表明:硅灰能显著提高轻骨料混凝土抗压强度,且硅灰掺量在3％～6％之间较为合理.并配制出了结构用强度等级为LC30～LC45的双掺硅灰、粉煤灰轻骨料混凝土,为双掺硅灰、粉煤灰轻骨料混凝土的应用提供依据.     

硅灰和骨料对混凝土耐高温性能的影响

混凝土暴露在高温下,其组成材料经历不同的体积变化与损伤时就会产生裂纹使得耐久性能与力学性能降低,胶凝材料与粗骨料在其中起着重要作用。在此对比掺入10%硅灰和采用碎石、页岩陶粒对混凝土高温后强度损失的影响与形貌变化。高温后持续荷载下的徐变至关重要,所以还对比了不同骨料类型与荷载对混凝土徐变的影响。结果表明：400℃后混凝土强度明显下降,硅灰的掺入增大了强度降幅。轻骨料混凝土的残余抗压强度在高温下远高于常规混凝土,且内部由于热膨胀应力的缓解出现了较少的裂缝。当施加恒载时,500℃以下轻骨料混凝土变形大,超过500℃,普通混凝土变形高于轻骨料混凝土。     

冻融循环对海水中混凝土抗压性能的影响

采用快速冻融方法，对模仿海水的3．5％NaCl溶液中的混凝土进行0、25、50、75、100次冻融循环，利用大型混凝土静、动三轴试验系统，检测了冻融循环对海水中混凝土抗压强度、弹性模量及应力-应变关系的影响，建立了简明的数学表达式。这些结论，为北方寒冷地区混凝土结构、海岸及近海混凝土构筑物受冻融循环影响的进一步研究提供参考。     

不同轻骨料吸水特性及其对混凝土性能的影响

高性能轻骨料（HPLWA）强度高而吸水率低,即使在负压或正压条件下,吸水率仅5％左右,而表观密度为0．9kg/m^3的HPLWA1．2g/cm^3具有更低的吸水率;普通轻骨料（NLWA）则比较敏感,特别在负压或正压条件下,吸水率高达40％以上,对于表观密度为1．2g/cm^3的HPLWA,即使不预先湿水,所配制的混凝土,在1．5小时内仍能满足泵送所需要的坍落度要求。对于NLWA,则必须在负压或正压下预湿处理,方可使其坍落度在90分钟内保持泵送所需要的坍落度,但此处理对于混凝土的强度是不利的,而常压泡水30分钟,对HPLWAC和NLWAC的强度均不利影响。     

塑钢纤维轻骨料混凝土的冻融损伤模型

对掺塑钢纤维的轻骨料混凝土(LWAC)试件进行快速冻融循环试验和抗压强度试验,得到冻融循环后该轻骨料混凝土的相对动弹性模量、质量损失率和抗压强度的变化规律.分别以相对动弹性模量和抗压强度为损伤变量建立了含塑钢纤维掺量参数的轻骨料混凝土冻融损伤模型.结果表明:塑钢纤维可有效地抑制轻骨料混凝土的冻融损伤;当塑钢纤维掺量为6kg/m~3时,轻骨料混凝土的抗冻性能最好,服役寿命最长,抗压强度最高;塑钢纤维轻骨料混凝土抗压强度冻融损伤模型宜用指数函数型模型,该冻融损伤模型和相对动弹性模量冻融损伤模型的拟合精度较高,均能够较好地反映塑钢纤维轻骨料混凝土的冻融损伤变化规律.     

结构轻骨料混凝土的应力-应变全曲线

测定了采用高强轻骨料配制的强度等级LC30～LC55的结构轻骨料混凝土(LWAC)的应力-应变全曲线。该强度范围的LWAC应力-应变全曲线的方程可采用与现行设计规范中普通混凝土相同的形式,但其中系数不同;实验与拟合结果吻合良好。LWAC应力-应变全曲线的峰值应力与峰值应变、收敛点应力和拐点应力都有良好的线性关系,峰值应变为(2 01～2 93)×103με。在同等峰值应力情况下,结构轻骨料混凝土的峰值应变比普通混凝土的约大600με。     

轻骨料混凝土阻尼比研究

作者测定了页岩陶粒混凝土不同强度时的阻尼比和弹性模量，通过研究轻骨料混凝土粗骨料界面，来分析轻骨料混凝土与变通混凝土阻尼比之间存在较大差异的原因。     

硅粉对轻骨料混凝土耐久性能影响的研究

通过硅粉对轻骨料混凝土耐久性能影响的试验研究,重点探讨硅粉对轻骨料混凝土抗冻性能、干缩性能、抗渗透性能的影响。研究结果表明,轻骨料混凝土中掺加硅粉,可大幅度提高其抗渗透性能,增强混凝土的抗冻融能力,但随着硅粉掺量增大,混凝土的收缩率提高。     

冻融环境下钢纤维对轻骨料混凝土力学性能的影响

以天然浮石为粗骨料,对钢纤维及钢纤维与聚炳烯纤维混合的不同掺量试件进行了25、50、75次慢冻试验,进行了抗压强度、抗折强度及弹性模量的试验,试验发现:随着冻融次数的增加,混凝土的强度损失率逐渐增大,弹性模量和抗折强度有所降低,但是聚炳烯纤维和钢纤维的混合掺入可以有效地在保持混凝土的强度基础上,改善混凝土的韧性.     

硫酸盐作用下粉煤灰轻骨料混凝土力学性能及微观结构

以圆球型页岩陶粒为主要粗骨料,并用一级粉煤灰(FA(I))等体积取代30%普通砂,制备粉煤灰轻骨料混凝土.以超细粉煤灰(UFA)、硅灰(SF)分别等质量取代粉煤灰轻骨料混凝土10%~40%和5%~15%水泥,然后进行抗压强度试验、干湿循环试验、工业CT试验、压汞试验、动弹性模量试验,从混凝土抗蚀系数、孔隙率、动弹性模量等方面研究硫酸盐作用下粉煤灰轻骨料混凝土力学性能演变规律及微观结构变化情况.结果表明：在Na2SO4溶液浓度(质量分数)为0%~10%时干湿循环20次,混凝土抗压强度达到最高值,随后下降较快;在10% Na2SO4溶液中干湿循环50次,当UFA,SF取代率分别为20%,10%时,粉煤灰轻骨料混凝土抗蚀系数均达到最高值;掺UFA,SF粉煤灰轻骨料混凝土50~100nm孔所占体积分数明显增多,掺20%UFA和掺10%SF粉煤灰轻骨料混凝土<100nm孔体积分数分别为普通混凝土的139,146倍;适量掺加UFA或SF能优化轻骨料砂浆界面过渡区微观结构,增强轻骨料砂浆界面黏结性能,延缓硫酸盐对粉煤灰轻骨料混凝土结构基体的进一步侵蚀.     

再生骨料混凝土不同龄期的力学性能

将废旧混凝土试块破碎加工成再生粗骨料,按照与天然粗骨料颗粒级配相一致的原则重新配制,然后以0％(质量分数,下同),50％和100％这3种粗骨科取代率、相同配合比配制再生骨料混凝土(RAC),测试其不同龄期的力学性能.结果表明:随着粗骨料取代率的增加,相同养护龄期的RAC立方体抗压强度、轴心抗压强度以及弹性模量均有不同程度降低;RAC的7d抗压强度增长较快,360 d抗压强度较28d的提高34.4％～47.8％;28 d轴心抗压强度与相同龄期的立方体抗压强度呈线性关系;弹性模量随养护时间的延长有所提高,与天然骨料混凝土(NAC)相比,RAC的360 d弹性模量降低13.9％～24.2％.     

结构轻骨料混凝土应力-应变曲线研究

对国内外四种轻骨料混凝土应力-应变曲线方程进行了分析、比较,结合相关试验结果,提出了分段式方程.上升段表达式和现行<轻骨料混凝土结构技术规程>(JGJ12-2006)一致,下降段采用有理分式,方程中唯一的常数B可由关键点坐标确定,并给出了关键点坐标和峰值应力之间的关系表达式.该方程形式简单,能够完整、准确地反映曲线下降段的应力一应变关系,可为轻骨料混凝土结构非线性分析提供参考依据.     

硅灰在超高强混凝土中的应用

研究了硅灰及其掺量对超高强混凝土物理性能、力学性能、耐久性方面的影响。结果表明:硅灰是一种高效的活性掺合料,在混凝土中掺入一定量的硅灰,能够显著提高混凝土的强度、抗渗性,抗冻性和耐久性,是配制超高强混凝土不可缺少的组分。     

冻融循环作用下混凝土受压本构特征研究

采用混凝土棱柱体试件,通过快速冻融试验方法,对经受冻融损伤的混凝土受压性能进行了试验研究,分析了冻融循环次数、混凝土等级、相对动弹性模量对混凝土受压性能的影响,通过碟簧耗能装置,得到了完整的应力-应变关系试验结果.将冻融次数和混凝土等级作为参数,回归试验结果,提出了冻融循环后受压性能的计算公式以及适用于立方体抗压强度为20～50 MPa的冻融循环作用下混凝土的应力-应变全曲线方程,并将曲线控制参数与相对动弹性模量和混凝土等级建立关系.结果表明:碟簧耗能装置起到了吸收机械能量的作用,是应力-应变关系试验成功的重要保证.随着冻融循环次数的增加,受压应力-应变曲线趋于扁平;受压峰值应力降低,受压峰值应变、受压极限应变增大,三者随冻融循环的变化关系均近似线性;随着混凝土等级的提高,冻融对于混凝土材料的影响下降.此外,结合所建立的破坏准则所得到的数值分析结果与试验曲线有较好的一致性.     

大流动性高强轻集料混凝土的研究

本文研究了在不掺矿物掺合料的情况下水灰比、水泥用量和砂率对大流动性轻集料混凝土性能的影响。试验结果表明,水灰比对轻集料混凝土的影响比水泥用量和砂率要大得多,水泥用量对轻集料混凝土强度的影响存在一个极限用量。通过合理选择水泥用量、水灰比、砂率、掺加适量的高效减水剂,得到工作性能良好的轻集料混凝土。     

影响高强轻集料混凝土收缩的若干因素

研究了高强轻集料混凝土的收缩特性及其影响因素。结果表明：轻集料混凝土的收缩特性明显不同于普通混凝土，其早期收缩率比普通混凝土低，而后期收缩率远远大于普通混凝土。高强普通混凝土的收缩在28d之后逐渐趋于平缓，而高强轻集料混凝土在28d以后仍具有较大的收缩．研究发现，通过提高轻集料的预饱水程度，掺加适量膨胀剂、粉煤灰或纤维，能够有效减小高强轻集料混凝土的收缩。     

基于弹性模量的再生混凝土疲劳强度分析

通过试验与分析,建立了再生混凝土弹性模量与其疲劳强度的回归公式,结果表明:由该回归公式计算出的再生混凝土受压疲劳强度与试验结果接近,可用来预测再生混凝土的受压疲劳强度,并指导工程实践;初步验证了GB 50010—2002《混凝土结构设计规范》中普通混凝土受压疲劳强度的取值方法对再生混凝土同样适用.     

预湿方式对塑钢纤维轻骨料混凝土工作性及强度的影响

引入1.5MPa加压预湿方式,研究常压和加压预湿条件下,粉煤灰陶粒与页岩陶粒这2种轻骨料吸水率对塑钢纤维轻骨料混凝土坍落度经时损失和抗压强度的影响规律.结果表明:粉煤灰陶粒在常压预湿和加压预湿下吸水率相差不大,而页岩陶粒在常压预湿和加压预湿下吸水率差异明显,加压预湿时2种轻骨料混凝土坍落度经时损失均最小;1.5MPa加压预湿塑钢纤维轻骨料混凝土的早期抗压强度较低,而后期抗压强度增长率较大;塑钢纤维轻骨料混凝土中、后期抗压强度与轻骨料预湿方式和吸水率关系不大;相对于轻骨料混凝土的抗压强度,1.5MPa加压预湿的压力值对轻骨料的损伤可以忽略不计.     

高强轻集料混凝土的早期自收缩研究

研究了高强轻集料混凝土的自收缩特性和影响因素。结果表明：高强混凝土的收缩主要是自收缩;水泥用量在一定范围内显著影响混凝土的自收缩;轻集料混凝土的自收缩有明显不同于普通混凝土之处．其早期自收缩比普通混凝土低．而后期自收缩高于普通混凝土,高强普通混凝土的自收缩在28d以后逐渐趋于稳定．而高强轻集料混凝土的自收缩在28d以后仍有比较明显地增加。研究发现．通过调整轻集料体积率,掺加适量粉煤灰,提高轻集料的预饱水程度能有效减小高强轻集料混凝土的自收缩。