粉煤灰、矿粉对水工混凝土体积稳定性的影响

采用对比的方法,实验研究了粉煤灰、矿粉对水工混凝土的工作性、抗压强度、弹性模量、干缩和受压徐变的影响。结果表明,在粉煤灰、矿粉等量取代部分水泥后,混凝土的工作性改善,抗压强度和抗压弹模与基准样相近,而28d以后的干缩明显减小;掺有粉煤灰、矿粉的混凝土随养护龄期的延长、强度的增加,其受压徐变逐渐减小;当粉煤灰掺量(质量分数)从15%增加到25%时,混凝土的徐变增大;对于相同掺量(15%)的粉煤灰、矿粉混凝土,经60d养护后加荷其徐变基本相同。     

水泥–粉煤灰泡沫混凝土抗压强度与气孔结构的关系

研究了粉煤灰和泡沫掺量对水泥–粉煤灰泡沫混凝土的干体积密度和抗压强度的影响,用读数显微镜和图像分析软件分析了泡沫混凝土的气孔结构,重点研究了泡沫混凝土的抗压强度与气孔结构关系。结果表明用粉煤灰取代水泥会降低泡沫混凝土的抗压强度,但其影响程度随混凝土气孔率的增大而减小:当粉煤灰取代率从20%(质量分数,下同)增加到50%时,不添加泡沫的混凝土的抗压强度从58.9MPa降低到了40.2MPa;气孔体积分数为0.27～0.30的1kg干胶凝材料(水泥加粉煤灰)添加600mL泡沫时,混凝土的抗压强度从32.7MPa降低到了23.6MPa,而气孔体积分数为0.62～0.66左右的1kg干胶凝材料添加2L泡沫时,混凝土的抗压强度仅从3.06MPa降低到2.47MPa,强度降低率分别为32.0%,28.0%和19.3%;泡沫混凝土的抗压强度与其基体的硬化水泥浆体强度、Feret孔径大于10μm的气孔的体积分数和形状因子具有良好的相关性。建立了泡沫混凝土的抗压强度与气孔结构参数的数学关系式。     

双掺粉煤灰及聚羧酸减水剂再生混凝土性能试验研究

通过测试混凝土立方体抗压强度、劈拉强度、轴心抗压强度、弹性模量、抗弯强度、渗透系数、碳化深度、相对动弹性模量及质量损失,研究了双掺粉煤灰及聚羧酸减水剂对再生骨料混凝土性能影响。同时分析了粉煤灰和聚羧酸减水剂对混凝土性能的作用机理。研究结果表明:当粉煤灰掺量为胶凝材料的30%、聚羧酸减水剂掺量为胶凝材料的1.2%时,相比普通混凝土,复掺粉煤灰及聚羧酸减水剂再生混凝土28d抗压强度提高了7.1%、劈拉强度提高了8.3%、轴心抗压强度提高了6.5%、弹性模量提高了4.5%、渗透系数降低81.0%、碳化深度降低34.4%,200次冻融循环后,相对动弹性模量提高16.7%、质量损失降低43.8%。双掺粉煤灰及聚羧酸减水剂适用于制备高性能再生混凝土。     

钢渣对粉煤灰再生混凝土力学性能的影响研究

将钢渣加入混凝土取代部分胶凝材料可以提高工业固体废弃物利用,有效保护环境。制备了不同钢渣掺量的混凝土试件,测试了不同钢渣掺量粉煤灰再生混凝土抗压强度、弹性模量、劈裂抗拉强度、抗折强度,分析了不同龄期的抗压强度、弹性模量、劈裂抗拉强度和抗折强度随钢渣微粉掺量的变化规律。研究结果表明:(1)不同龄期的粉煤灰再生混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度均在钢渣掺量为12%时达到最大;(2)混凝土的抗变形性能和抗折强度在钢渣掺量为12%～24%最佳;(3)当钢渣掺量超过24%时,随着钢渣掺量的增大,粉煤灰再生混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度以及抗折强度将急剧减小。     

粉煤灰掺量对纤维混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的影响

为了提高纤维混凝土在硫酸盐环境中的抗侵蚀能力,以粉煤灰等量替代水泥的方式,采取干湿循环和半浸泡两种试验方法,研究粉煤灰掺量为10%、20%、30%和40%时对纤维混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的影响。结果表明：在干湿循环试验条件下,随着粉煤灰掺量的不断增大,纤维混凝土的质量损失率先降低后升高,而相对动弹性模量和抗压强度耐蚀系数则先升高后降低,当粉煤灰掺量为20%时,纤维混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力达到最强;而在半浸泡试验条件下,随着粉煤灰掺量的不断增大,纤维混凝土的质量损失率逐渐升高,而相对动弹性模量和抗压强度耐蚀系数则逐渐降低,粉煤灰的加入加剧了纤维混凝土硫酸盐侵蚀损害的程度。     

桩身材料用低钙Ⅲ_a级粉煤灰与高钙粉煤灰素混凝土的力学性能试验研究

通过室内材料实验,对低钙Ⅲａ〔１〕级粉煤灰与高钙粉煤灰素混凝土的ＣＦＧ桩桩身材料配合比和力学性能（抗压强度和弹性模量）进行了试验对比分析,主要探讨了两种粉煤灰素混凝土满足一定和易性、稠度要求时的需水量、抗压强度、强度增长和弹性模量之间的差别。实验结果表明,在弹性模量方面,粉煤灰素混凝土的ＣＦＧ桩桩身材料呈半刚性;并且高钙粉煤灰素混凝土的需水性与力学性能指标均优于低钙Ⅲａ级粉煤灰素混凝土。     

双掺粉煤灰及偏高岭土对混凝土性能的影响研究

通过测试混凝土抗压强度、劈拉强度、抗渗、抗碳化、抗冻性能,研究了粉煤灰和偏高岭土单掺、复掺时对混凝土性能的影响。同时分析了粉煤灰和偏高岭土对混凝土性能的作用机理。研究结果表明:当粉煤灰掺量为胶凝材料的15%、偏高岭土掺量为胶凝材料的12%,相比普通混凝土,复掺粉煤灰及偏高岭土混凝土28d抗压强度提高了15.8%、劈拉强度提高了20.4%、渗透系数降低了69.1%、碳化深度降低了29.3%,200次冻融循环后,相对动弹性模量提高了33.1%、混凝土质量损失降低了43.8%。复掺粉煤灰及偏高岭土适用于制备高性能混凝土。     

粉煤灰对混凝土干湿循环抗冻性能的影响

本文研究了在干湿循环条件下粉煤灰对混凝土抗冻性能的影响,测试了冻融循环后混凝土的抗压强度和质量损失,利用压汞分析了不同条件下混凝土的孔隙特征及粉煤灰对干湿循环条件下混凝土抗冻性能的影响。结果表明,粉煤灰的掺入量越大,经干湿冻融循环后混凝土的强度损失和质量损失增加,粉煤灰掺量为20%时,混凝土抗干湿冻融循环能力最强。掺20%粉煤灰的混凝土孔隙率比没掺的低,而且孔隙的分形维数也比不掺粉煤灰的混凝土小。     

粉煤灰微珠掺量对透水混凝土的影响

本文研究了不同粉煤灰微珠掺量对透水混凝土工作性、透水系数、连续空隙率、抗压强度及劈裂抗拉强度的影响。通过单要素控制变量法研究发现：粉煤灰微珠掺量范围在20%～30%时,微珠对透水混凝土工作性及抗压性能的提升作用最为有效。粉煤灰微珠掺量为10%时,透水混土的连通空隙率有明显提高。透水系数与粉煤灰微珠掺量整体呈负相关联系。透水混凝土劈裂抗拉强度受“粉煤灰微珠”掺量的影响较小。     

北京春夏交替季节环境对粉煤灰混凝土强度和早期变形的影响

为明确标准养护与自然环境下粉煤灰混凝土力学性能的变化规律,本文通过与标准养护对比,研究了北京春夏交替季节环境对粉煤灰混凝土强度和早期变形性能的影响。结果表明:与标准养护条件比较,北京春夏交替季节的自然养护下低掺量粉煤灰混凝土的抗折强度有所降低;与早期湿养护相比,混凝土抗压强度有所降低,粉煤灰掺量达到50%时混凝土在自然环境中的抗折、抗压强度的降低更显著。自然养护下粉煤灰混凝土前6h的收缩有所增大。分析认为自然环境中粉煤灰混凝土力学性能变化会由于环境与季节不同而呈现不同规律。     

粉煤灰对桥梁混凝土抗渗性能的影响规律研究

为研究粉煤灰对桥梁混凝土抗渗性能的影响,制备了不同粉煤灰掺量的混凝土样品,测试分析了桥梁混凝土抗压强度、孔隙结构、渗透高度和抗氯离子渗透性能随粉煤灰掺量和养护龄期的变化规律。研究结果表明:(1)当桥梁混凝土养护龄期为7d时,桥梁混凝土的抗压强度随着粉煤灰掺量的增多而逐渐降低;当混凝土龄期大于28d时,桥梁混凝土的抗压强度在粉煤灰掺量为30%左右时最大。(2)粉煤灰掺量为30%时,桥梁混凝土密实度达到最大,此时其内部小孔隙增大而大孔隙减小。(3)桥梁混凝土抗氯离子渗透系数随着粉煤灰掺量的增大先减小后增大,在粉煤灰掺量为30%时取得最小值。     

外掺粉煤灰天然轻骨料混凝土早期力学性能研究

以天然浮石作为粗骨料,通过外掺法分别掺加0％、20％、30％和40％体积的粉煤灰替代相同体积的砂,配置轻骨料混凝土.通过对混凝土在3d、14 d、28 d的抗压强度,以及28 d的弹性模量与轴心抗压强度的研究,得出天然浮石轻骨料混凝土外掺粉煤灰最优掺量为30％.浮石轻骨料混凝土在此掺量下,不仅改善了混凝土的和易性,而且提高了基本力学性能.     

Shrinkage cracking of lightweight concrete made with cold-bonded fly ash aggregates

Shrinkage cracking performance of lightweight concrete (LWC) has been investigated experimentally on ring-type specimens. LWCs with and without silica fume were produced at water-cementitious material ratios (w/cm) of 0.32 to 0.55 with cold-bonded fly ash coarse aggregates and natural sand. Coarse aggregate volume ratios were 30%, 45%, and 60% of the total aggregate volume in the mixtures. A total of 12 lightweight aggregate concrete mixtures was cast and tested for compressive strength, static elastic modulus, split-tensile strength, free shrinkage, weight loss, creep, and restrained shrinkage. It was found that the crack opening on ring specimens was wider than 2 mm for all concretes. Free shrinkage, weight loss, and maximum crack width increased, while compressive and split-tensile strengths, static elastic modulus, and specific creep decreased with increasing coarse aggregate content. The use of silica fume improved the mechanical properties but negatively affected the shrinkage performance of LWCs. Shrinkage cracking performance of LWCs was significantly poorer than normal weight concrete (NWC).     

粉煤灰与矿渣再生骨料混凝土弹性模量的研究

研究了粉煤灰单掺、粉煤灰与矿渣双掺对再生骨料混凝土(RAC)弹性模量的影响,并初步探讨了其影响机理;建立了再生骨料混凝土弹性模量与立方体抗压强度的相关关系式。试验结果表明:粉煤灰单掺会降低再生骨料混凝土的弹性模量,粉煤灰与矿渣双掺对弹性模量的影响随两者组合比例不同而有显著差异。     

粉煤灰掺量对氯氧镁水泥混凝土物理力学性能的影响

为了拓展氯氧镁水泥(MOC)材料的应用领域,以盐湖提钾肥副产物水氯镁石、轻烧氧化镁和粉煤灰为胶凝材料,制备了不同粉煤灰掺量的氯氧镁水泥混凝土(MOCC)。研究了粉煤灰掺量对MOCC抗压强度、物相组成、微观形貌和孔结构的影响。结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,MOCC的抗压强度逐渐降低,当粉煤灰掺量为40%(质量分数)时,其300 d抗压强度降低至39.99 MPa,降低了22.52%。MOCC的主要水化产物为5Mg(OH)₂·MgCl₂·8H₂O(5·1·8)和Mg(OH)₂,掺加粉煤灰并没有产生新的晶相。掺入粉煤灰增加了MOCC的孔隙率和有害孔体积,从而降低了其抗压强度。采用相同水灰比制备了普通硅酸盐水泥混凝土,抗压强度对比测试结果表明:掺40%的粉煤灰MOCC的抗压强度虽然比未掺粉煤灰MOCC抗压强度低,但仍比普通硅酸盐水泥混凝土300 d龄期的抗压强度(33.42 MPa)高出19.66%,说明MOCC比普通硅酸盐水泥混凝土具有较高的抗压强度。     

原状粉煤灰对超高性能混凝土性能的影响

为提高粉煤灰的综合利用率,降低原料成本,采用未经磨细和分选的原状粉煤灰等质量替代硅灰来制备超高性能混凝土(UHPC),并研究了不同掺量的原状粉煤灰对UHPC力学性能及微观结构的影响。结果表明:原状粉煤灰的掺入可使UHPC中胶凝材料的粒度呈梯度分布,形成良好的微级配;并且使新拌混凝土的流动度增大,影响了钢纤维在UHPC基体中的分布;当原状粉煤灰掺重不超过30%时,UHPC抗折强度随着原状粉煤灰掺量的增加呈现不同程度的增长,30%原状粉煤灰掺量的UHPC抗折强度与不掺粉煤灰的空白样相比提高了34%;由于原状粉煤灰水化缓慢,当原状粉煤灰掺量在0%~40%时,UHPC抗压强度随着原状粉煤灰掺量的增加有所下降。孔结构分析表明:UHPC的平均孔径以及总孔体积均随着原状粉煤灰的掺入而减小,基体更加密实;当原状粉煤灰掺量为30%时,SEM照片显示钢纤维与UHPC基体结合紧密,界面黏结增强。     

粉煤灰-水泥浆体的孔体积分形维数及其与孔结构和强度的关系

采用压汞法对不同龄期粉煤灰-水泥浆体的孔分形结构进行了实验研究，测定了复合浆体孔体积分形维数，探讨了孔体积分形维数与孔隙率，孔表面积、平均孔径、孔分布及宏观力学性能的关系。实验结果表明：粉煤灰-水泥浆体的孔结构具有明显的分形特征，孔体积分形维数在3．3～3．5之间；孔体积分形维数越大，浆体的孔径越小、孔隙率越低，孔表面积越大，小于20nm的微孔越多，大于100nm的大孔越少，而且复合体系的抗压及抗折强度也越高。     

Optimization of fly ash content in concrete: Part I: Non-air-entrained concrete made without superplasticizer

This paper outlines the preliminary results of a research project aimed at optimizing the fly ash content in concrete. Such fly ash concrete would develop an adequate 1-day compressive strength and would be less expensive than the normal Portland cement concrete with similar 28-day compressive strength. The results show that, in a normal Portland cement concrete having a 28-day compressive strength of 40 MPa, it is possible to replace 50% of cement by a fine fly ash (∼3000 cm²/g) with a CaO content of ∼13%, yielding a concrete of similar 28-day compressive strength. This concrete can be designed to yield an early-age strength of 10 MPa and results in a cost reduction of about 20% in comparison to the control concrete. In a case of a coarser fly ash (∼2000 cm²/g) with a CaO content of ∼4%, substitution levels of cement by this ash could be from 30% to 40%. This concrete yields a 1-day compressive strength of 10 MPa and a 28-day compressive strength similar to that of the control concrete. The total cost of this concrete is about 10% lower than that of the control concrete.