养护制度对活性粉末混凝土强度影响机理研究

活性粉末混凝土(RPC)是超细粒聚密材料与增强材料经热合工艺制备的超高性能混凝土,其制备工艺尤其是养护制度对其力学性能有较大的影响。本文系统研究了不同养护制度下活性粉末混凝土强度的变化并对影响机理进行了探讨。试验结果表明:在相同配合比和工艺条件下,相对于标准养护,采用热养护、尤其是200℃干热养护的抗折强度和抗压强度有大幅提高。在对其微观结构与水化产物分析的基础上,揭示了活性粉末混凝土超高强度的形成机理。     

高温养护对活性粉末混凝土力学性能的影响研究

研究了高温养护(80℃热水养护及后续200~300℃高温烘箱养护)对活性粉末混凝土(RPC)力学性能的影响。结果表明,烘箱高温养护显著提高了RPC混凝土的抗压强度,而一定程度上降低了抗折强度。通过对高温养护下失水量、硅酸盐聚合程度、水化产物能谱分析、孔体积及界面过渡区的研究,认为高温养护过程中,水泥基体中硅酸盐聚合度提高,部分水化硅酸钙转变成了硬硅钙石,有利于抗压强度的提高。而烘箱高温养护减弱了界面结合强度,使得抗折强度下降。     

养护条件和硅灰粒径对活性粉末混凝土性能的影响

以水胶比为0.2的活性粉末混凝土(RPC)为基体,研究了不同养护条件下掺不同硅灰粒径RPC试件的水化规律。分析了养护条件及硅灰粒径对RPC力学性能的影响,通过SEM及XRD分析了RPC基体物相和形貌变化。结果表明:不同养护条件下,掺不同硅灰粒径的RPC强度变化趋势不同;与标养相比,蒸养对RPC强度提升较大;与掺较大硅灰粒径相比,掺较小粒径硅灰的RPC在养护过程中存在两段强度上升期,强度提升潜力较大;标养28 d后的RPC存在较多片状Ca(OH)_(2),蒸养7 d的RPC中纤维状C-S-H相互搭接形成网状结构;粒径较小的硅灰虽“活性效应、微集料效应”较优,但不利于内部水化,受压破坏爆裂面均有未水化成分,养护过程中可适当延长养护时间以保证水化充分。     

掺花岗岩粉RPC的力学性能及微观结构研究

通过测试不同花岗岩粉取代率的RPC在标准养护制度下力学性能的变化规律及微观结构的变化,研究了不同花岗岩粉取代率对RPC力学性能及微观结构的影响。结果表明,在标准养护条件下,随着花岗岩粉取代率的增加,与未取代的对比组相比较,RPC的力学性能能够满足取代前的要求;花岗岩粉完全取代石英粉标准养护28d后,只掺花岗岩粉的RPC组与只掺石英粉的基准组RPC,水化产物的微观形貌均以长度约3μm的针棒状CS-H为主,两者的水化产物Ca/Si相差很小;标准养护RPC的孔结构以无害孔、少害孔为主。     

利用河砂和漂珠制备RPC的试验研究

试验研究了采用漂珠、河砂(粒径为0.15~1.18mm)制备活性粉末混凝土(RPC)。结果表明,在水泥∶漂珠∶硅灰∶石英粉∶河砂质量比为0.90∶0.10∶0.25∶0.37∶1.3,水胶比为0.21,减水剂掺量为0.95%,钢纤维体积掺量为3.0%的条件下,采用蒸汽养护48h,RPC抗压强度可达156.4MPa,抗折强度可达32.1MPa。微观分析表明,RPC水化产物结构致密,其主要水化产物为C-S-H凝胶和少量Ca(OH)2。     

水胶比对RPC高温抗爆裂及残余力学性能的影响研究

通过制备不同水胶比的RPC120级活性粉末混凝土,研究了不同水胶比的RPC试件在200～1 000℃内抗高温爆裂性能及强度和质量损失率随温度的变化规律。对高温后试件进行了断面结构观察,并结合热重分析(TG)及差示扫描量热分析(DSC),研究了RPC高温作用后的性能变化机理。结果表明,水胶比在0.18～0.21范围内,0.18组的RPC抗高温爆裂能力及力学性能是最优的;不同水胶比的RPC强度随着受热温度的升高,都呈现出先增大再减小的趋势,抗压强度的临界温度为300℃,抗折强度的临界温度为200℃。在20～300℃,RPC高温性能的变化是由水化产物中自由水和结合水的失去所致,300～1 000℃是水化产物的分解和钢纤维的氧化造成的。     

常压下RPC200配制技术的研究

研究了常压90℃蒸汽养护下不同配合比对活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,简称RPC)强度的影响.试验结果表明:常压90℃蒸汽养护下通过优选组分,能配制出抗压强度为200 MPa的RPC,抗折强度接近40 MPa.     

固硫灰对活性粉末混凝土早期强度和干缩性能的影响

主要研究了固硫灰掺量、细度以及SO_3含量对活性粉末混凝土(RPC)早期强度和干缩性能的影响。研究结果表明,90℃蒸汽养护2d时,RPC强度随着原灰掺量的增加先增加后降低;自然养护至28d时,RPC强度出现倒缩现象。当粉磨时间超过20min时,继续延长粉磨时间RPC强度变化已不明显;当原灰掺量为胶凝材料的10%,固硫灰粉磨至D50为15.88μm时,RPC活性粉末混凝土早期干缩较小,强度较高;RPC活性粉末混凝土的早期抗压强度随着SO_3含量的增加而增加,干缩随着SO_3含量的增加而减小。     

活性粉末混凝土的微观结构研究

通过扫描电镜、EDS微区元素点分析及X-射线衍射等试验,对200MPa级的活性粉末混凝土的微观机理进行了研究。标准养护1d后生成小颗粒梭状的C-S-H凝胶体与六方板状的Ca(OH)2晶体,内部结构显得比较疏松,且Ca(OH)2晶体的结晶能力下降,形成的晶体颗粒偏小偏薄。标准养护1d后,高温养护1、2、3d的水化产物凝胶体的形状以梭状的小颗粒C-S-H凝胶——蠕虫状C-S-H凝胶颗粒——“云状”C-S-H凝胶颗粒簇——表面平滑饱满大颗粒——密实块状体的顺序发生变化。C-S-H凝胶体的Ca/Si由3.75降至1.75。低水胶比条件下不产生AFt晶体。     

碳纳米管活性粉末混凝土力学性能试验研究

选择三种养护方式(标准养护、80℃热水养护、洒水养护)、设置5种碳纳米管掺量(0、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%),研究了碳纳米管的分散性和掺量、养护方式对碳纳米管活性粉末混凝土力学性能的影响,并基于SEM测试结果对基体进行了微观分析。结果表明:经分散处理后的MWCNTs溶液的分散性和稳定性提高;相较于未分散处理的MWCNTs,MWCNTs分散液对活性粉末混凝土抗压、抗折强度的提高幅度更大;80℃热水养护下,当经分散处理后的MWCNTs掺量为0.10%时,MWCNTs活性粉末混凝土的抗压和抗折强度最大;标准养护和洒水养护下,当经分散处理后的MWCNTs掺量为0.15%时,MWCNTs活性粉末混凝土的抗压和抗折强度最大;SEM结果显示,胶凝材料二次水化生成了大量水化硅酸钙,减少了孔隙;碳纳米管能与基体紧密连接,阻止微裂缝的生成和扩展,起到了桥接和填充作用。     

养护制度对加气混凝土抗压强度的影响及其机理研究

本文研究了不同养护制度下加气混凝土抗压强度的变化。研究结果表明,蒸压养护有利于提高加气混凝土的抗压强度。本文利用XRD和扫描电镜对加气混凝土的水化产物进行了研究。分析结果表明,在蒸压养护下,水化产物的组成和形貌都发生了变化,水化产物主要是托勃莫来石,并且随着蒸压时间的增加,托勃莫来石的尺寸减小,晶体形貌由草叶状向针片状转变。     

不同养护制度对RPC混凝土力学性能的试验

主要研究三种不养护制度对RPC混凝土力学性能的影响,试验结果显示,本次配合比具有良好的流动性能,同时在热水养护条件下,明显增加活性粉末混凝土的早期强度.随着热水养护温度的增加,活性粉末混凝土的抗压和抗折强度增加较为明显.说明石英粉随着养护温度升高,其活性效应容易激发出来.     

含废弃玻璃粉活性粉末混凝土的抗折性能研究

研究了玻璃粉作为矿物掺合料替代部分水泥配制活性粉末混凝土(RPC)以及对其抗折性能的影响。测试和分析了玻璃粉细度、掺量以及养护温度对RPC抗折强度的影响;采用数理统计分析方法进行数值处理,得到玻璃粉细度、掺量以及不同养护温度与RPC抗折强度间的多元线性回归方程,分析3个因素的影响规律。试验结果表明,玻璃粉可作为矿物掺合料用于制备RPC,并能提高其抗折强度;当玻璃粉研磨1 h、掺量为10%、养护温度为80℃时,制得的RPC抗折强度最高。     

利用河砂和石粉制备RPC的试验研究

对采用天然河砂作集料、石粉作微集料制备活性粉末混凝土(RPC)的可行性进行了研究。结果表明:利用天然河砂(0.15~0.60 mm)和石粉(小于0.043 mm)制备的RPC可满足客运专线桥梁人行横道挡板、盖板的力学性能要求;在水泥∶硅灰∶河砂∶石粉(质量)比例为1∶0.25∶1.2∶0.37,水胶比为0.22,减水剂掺量为0.95%,钢纤维体积掺量为2%条件下,蒸汽养护48 h,RPC抗压强度可达到165.1 M Pa,抗折强度达到28.6 M Pa。微观分析表明,在RPC体系中,水化产物相互交织在一起,孔径小,结构致密;主要的水化产物为C-S-H、Ca(OH)2、钙矾石,另外还有少量的没有水化的C3S和C2S;Ca(OH)2和钙矾石在低水灰比条件下,生长空间受限,晶体尺寸较小,分布在C-S-H凝胶之间,且Ca(OH)2数量少,C-S-H数量多。     

湿热养护制度对RPC200强度影响的研究

超高性能混凝土活性粉末混凝土(RPC)的出现是混凝土技术的一大进步,但由于理论研究的缺乏使其未能广泛地应用。本文主要从湿热养护温程(预热期、升温期、恒温期和降温期)以及湿热养护方式(热水养护和蒸汽养护)两方面研究养护制度对RPC强度的影响,寻找到一种较佳的常压下湿热养护制度,为RPC的生产与应用推广提供一些理论基础。     

高温养护对活性粉末混凝土强度的影响

通过活性粉末混凝土(简称RPC)的配置试验,研究高温养护对RPC抗压、抗折强度的影响.结果表明:高温养护下的RPC比标准养护下的RPC有更高的强度.     

养护制度对RPC强度与干缩性能的影响

从试验结果出发,分析标准养护、90℃蒸汽养护及100℃热水养护3种养护制度对活性粉末混凝土(RPC)性能的影响,结果表明:湿热养护(90℃蒸汽养护及100℃热水养护)的RPC强度和干缩性能较标准养护的好。并综合预养期及恒温温度两方面试验分析表明90℃蒸养的试件强度和干缩性能均优于60℃蒸养的,其最佳预养期是4 d。     

成型压力对200MPa级活性粉末混凝土抗压强度和微观结构的影响

为阐明不同成型压力下粉煤灰微珠活性粉末混凝土抗压强度的变化规律,分别研究了不同成型压力、起始施压时间及不同养护方式等对活性粉末混凝土抗压强度的影响,并采用压汞、SEM研究了产物的孔隙率和微观结构。结果表明:在RPC成型过程中施加微小压力能显著提高RPC凝胶产物密实度和基体-骨料界面黏结程度,进而大幅提高其抗压强度。起始施压时间宜为RPC初凝前1~2 h,过早或过晚施压均不利于RPC抗压强度的发展。高温养护可大幅提高RPC的抗压强度,但会削弱成型压力对RPC抗压强度的增强效果。     

影响活性粉末混凝土强度和干缩性能的因素研究

研究了水灰比、玄武岩纤维掺量、纤维长度及养护制度等对活性粉末混凝土(RPC)早期强度和干缩性能的影响。研究结果表明,90℃蒸汽养护2d时,RPC强度随着水灰比的增加逐渐降低,自然养护至28d时,RPC强度出现倒缩现象,当水灰比为0.17时,RPC28d强度为132.3MPa,干缩率为5.1×10~(-3)。当纤维掺量为1.0%,长度为6mm时,RPC28d抗压强度为135.7MPa,干缩率为1.3×10~(-3);90℃蒸养2d的RPC试件,28d强度最高,干缩最小。     

地聚合物基活性粉末混凝土的制备及特性研究

利用粉煤灰取代部分偏高岭土，以强度为指标寻求最佳地聚合物基体配合比，在标准养护，蒸汽养护，压蒸养护三种养护制度中，选出最有利于发挥胶凝材料活性的养护工艺，然后在最佳基体中掺入三种钢纤维，选用最佳养护工艺，可得到一系列强度的纤维增强地聚合物基活性粉末混凝土（RPC），其抗压强度最高达55.2MPa，弯拉强度达22.44MPa，对其抗氯离子渗透和抗碳化性能进行的研究结果表明，地聚合物基RPC具有非常优异的耐久性。