不同配比和养护条件对超高性能混凝土微观结构的影响

为了优化超高性能混凝土（Ultra High Performance Concrete,UHPC）制备方法,采用宏观力学试验与微观电镜技术相结合的方法,探讨不同配合比和养护条件对UHPC内部微观结构的影响。基于硅砂骨料的致密堆积级配,设计21个变量组,共制作了63个立方体试件,开展UHPC流动度试验、轴压试验和扫描电镜试验,分析水胶比、砂胶率、钢纤维掺量、消泡剂掺量、养护方法、龄期等因素对UHPC工作性能、抗压性能及其微观结构的影响规律以揭示UHPC的增强机制。研究结果表明：凝胶与骨料界面过渡区（ITZ）是UHPC内部的薄弱环节,提高ITZ的密实度和强度是增强UHPC的关键;UHPC的流动度随着水胶比的提高显著增大,但其抗压强度随着水胶比的提高先增大后降低;过高的砂胶率不利于UHPC工作性能,同时会造成其抗压强度下降;掺入消泡剂可以有效提高UHPC的表观质量,但可能会降低UHPC的工作性能和抗压强度;掺入2.5%的钢纤维能大幅提高UHPC的抗压强度,并明显改善其脆性特征,但会降低工作性能;高温养护能显著激发微硅粉和矿渣的火山灰效应,使UHPC的4 d抗压强度比常温养护提高约50%,有明显的早强优势,但存在后期强度下降的可能。     

基于正交试验的钢渣微粉超高性能混凝土抗压强度影响因素分析

为研究钢渣微粉代替部分矿粉配制超高性能混凝土(UHPC),针对级配设计中的因素影响问题，利用正交试验法对钢渣微粉UHPC的配合比进行优化设计，研究硅灰、钢渣微粉、河砂、钢纤维等4个因素掺量对钢渣微粉UHPC抗压强度的影响。研究表明：钢渣微粉、钢纤维掺量对钢渣微粉UHPC的抗压强度影响较大，河砂、硅灰掺量对其影响较小；UHPC抗压强度随硅灰、河砂、钢纤维掺量的增加先增大后减小，随钢渣微粉掺量增加逐渐降低；在基础配合比的基础上，将硅灰掺量增加10%、钢渣微粉减少10%,河砂增加10%,钢纤维体积掺量增加1.5%后，制备出的钢渣微粉超高性能混凝土效果最佳，强度可达到140 MPa。     

微硅粉/粉煤灰复合改性水泥胶凝材料制备及性能研究

为了制备高流动性和高强度的水泥胶凝材料,该文以微硅粉和粉煤灰为外掺料,通过试验研究两种材料单掺和复掺对水泥浆体性能的影响,确定两种材料的合理掺量。试验结果显示:微硅粉会使浆体的流动性降低,合理的微硅粉掺量能明显提高浆体的前后期强度;粉煤灰能明显改善浆体的流动性,且掺量越多改善效果越显著;随粉煤灰掺量的增多,浆体前期强度逐渐降低,而后期强度先增大后减小,当粉煤灰掺量为12%时,后期强度最大;相比于单掺,两种材料复掺虽然降低了浆体的早期强度,但能明显提高浆体的流动性和后期强度,综合来看,复掺时当微硅粉和粉煤灰掺量分别为10%和12%时,浆体具有较好的后期性能。     

铁尾矿砂水泥混凝土性能研究

为了研究铁尾矿砂对混凝土和易性和力学性能的影响,采用坍落度试验和抗折、抗压试验结果分析了不同种类、不同比例的外掺剂对铁尾矿混凝土性能的影响。结果表明:1)铁尾矿砂对混凝土和易性影响较大,其抗折、抗压强度在铁尾矿砂掺入量25%时达到最佳; 2)以25%铁尾矿砂为标准组,对不同外掺剂进行配合比设计,研究在铁尾矿砂基础上外掺剂对混凝土性能的影响。以粉煤灰取代水泥,随着掺量增多,7 d强度降低,90 d强度增加;以硅灰代替水泥,随着掺量增多,坍落度先增加再降低,强度增大;以矿渣代替水泥,随着掺量增多,流动性变好,强度增大。     

流态粉煤灰室内试验研究

从流动性和力学性能两个角度研究了水泥掺量、用水量、养护环境对流态粉煤灰性能的影响;设计出适应于流态粉煤灰的CLSM材料流动性试验方法及评价指标;结果表明,流态粉煤灰流动性随水泥掺量影响不大,与用水量成正比,并存在最佳用水量点。流态粉煤灰强度与水灰比成正比,养护环境对流态粉煤灰强度发展影响较大。     

硅灰掺加方式对混凝土阻尼性能影响

为了研究硅灰对混凝土阻尼性能的影响,从硅灰掺加方式和掺量角度出发,通过采用SFAD(硅灰按水泥质量比掺入混凝土)和SFRE(硅灰等质量取代细集料掺入混凝土)两种掺加方式,并基于硅灰的不同掺量,研究了硅灰对混凝土动态性能和静态性能的影响,建立了硅灰与混凝土抗压强度和阻尼比的线性关系。研究结果表明:与基准混凝土相比,SFAD混凝土抗压强度提升效果高于SFRE混凝土,硅灰掺量与抗压强度正相关,相关系数R2分别为0.9824和0.9550;SFRE混凝土比SFAD混凝土阻尼性能更优异,且SFRE混凝土阻尼比与硅灰掺量呈良好的负相关关系,相关系数R2高达0.9934,SFRE混凝土最佳硅灰掺量为5%左右。     

矿物掺合料对水泥砂浆性能影响试验研究

为了研究粉煤灰、矿粉、硅灰、微珠超细粉煤灰4种矿物掺合料对水泥砂浆流动性、强度与收缩性能的影响。选定4%、7%、10%等3种掺量水平,采用四因素三水平的正交试验方法进行试验,对试验数据进行极差分析,研究4种矿物掺合料对各项性能的影响规律。研究结果表明:在掺量范围内,4种矿物掺合料均能改善水泥砂浆流动性能,其中微珠超细粉煤灰为最显著影响因素;粉煤灰对水泥砂浆7d龄期与28d龄期的抗压强度、抗折强度均有负面影响,且掺量越大,影响越明显;硅灰与矿粉随着掺量的增加,7d强度随之减少,而28d强度随之增加,微珠超细粉煤灰的7%掺量为提升水泥砂浆早期强度的最优掺量;除硅灰外,另3种矿物掺合料掺量越大,改善水泥砂浆收缩变形效果越好,因此在改善水泥砂浆收缩性能方面,4%的硅灰、10%的粉煤灰、10%的矿粉、10%的微珠超细粉煤灰复掺效果最佳。     

基于正交试验的活性粉末混凝土配合比设计

活性粉末混凝土(RPC)是近年来研制出的一种新型超高性能水泥基材料,具有很高的强度、韧性和耐久性.采用正交试验的方法,研究水胶比、砂胶比、硅灰和粉煤灰掺量对RPC强度的影响.研究结果表明,RPC抗压强度的影响因素次序依次为水胶比、硅灰掺量、粉煤灰掺量及砂胶比;当水胶比为0.14、硅灰掺量为18％、粉煤灰掺量为20％、砂胶比为1/1.2时,可配制强度极高的RPC.     

粉煤灰和硅灰对再生水泥混凝土力学和耐久性的影响

为研究粉煤灰和硅灰对再生水泥混凝土力学性能和耐久性的影响,首先从C20和C50的母体混凝土中提取再生混凝土骨料(RCA),并采用100%两种掺量的RCA替代天然粗集料制备再生混凝土,通过分别向再生混凝土中填加粉煤灰和硅灰,研究其对再生混凝土性能的影响,其中主要包括再生混凝土的抗压、抗折强度、弹性模量以及耐久性等。结果表明:RCA母体混凝土强度显著影响着再生混凝土宏观性能,其母体混凝土强度越低,其制备的再生混凝土力学性能和耐久性越好;单掺粉煤灰和复粉煤灰和硅灰都降低了再生混凝土的宏观力学性能;同样地,单掺粉煤灰对再生混凝土的耐久性也造成不利影响,而复掺粉煤灰和硅灰可显著改善再生混凝土的耐久性。     

周南高速公路混凝土阻尼作用机理

为提高周南高速公路混凝土结构物的减振性能,利用当地工业废弃物(硅灰),根据硅灰的掺加方式及掺入量,制备不同的高阻尼混凝土。研究硅灰的掺加方式和掺入量对混凝土的抗压-抗折强度比及阻尼比的影响,并利用SEM、MIP和显微硬度仪研究硅灰对混凝土阻尼性能的作用机理。结果表明:SFRE混凝土的阻尼性能比SFAD混凝土优异;硅灰替代率为15%时,SFRE混凝土大孔径的比例最高,水化产物连接不密实,界面过渡区显微硬度最低,对混凝土阻尼的提升效果最佳。     

材料组分比例对RPC流动性和抗压强度影响研究

在给定水胶比的情况下,通过试验研究了砂胶比、硅灰掺量以及钢纤维掺量对RPC流动性和抗压强度的影响。结果表明:钢纤维掺量对RPC流动性和抗压强度的影响均不容忽视;砂胶比对RPC流动性的影响显著,但对抗压强度的影响较小;硅灰掺量对RPC流动性和抗压强度的影响均较小。最后,确定了水胶比为0.18时,砂胶比、硅灰掺量以及钢纤维掺量的最佳取值。     

矿物掺合料对水泥砂浆性能的影响

为了提高水泥混凝土中矿物掺合料的利用效率,推动绿色混凝土的发展,该文研究了常见的几种矿物掺合料对水泥砂浆性能的影响规律。该文主要通过正交试验法,系统分析了不同掺量的硅灰、粉煤灰、S95级矿粉和微珠超细粉对水泥砂浆流动性、强度和收缩性能的影响。试验结果表明:粉煤灰、矿粉和微珠均能提高水泥砂浆的流动度,其中,微珠对水泥砂浆流动度的影响程度最大;粉煤灰、微珠和矿粉均能够降低水泥砂浆的早期收缩量,但硅灰不利于无粗骨料混凝土的早期收缩控制。粉煤灰不利于水泥砂浆强度的提高,硅灰和矿粉不利于水泥砂浆7 d强度的提高,但在一定程度上,却能提高水泥砂浆28 d强度,而适量的微珠则能够提高水泥砂浆7 d和28 d强度。     

桥墩冲刷破坏纤维水泥基修补材料试验研究

为研究用于混凝土桥墩冲刷破坏的修补材料,采用正交试验法,设计制作纤维水泥基修补材料并进行力学性能研究。在水泥基复合材料中加入pp纤维,采用低水胶比,进行纤维水泥基修补材料试配,将硅灰、粉煤灰、pp纤维和减水剂设为正交因素,根据各因素水平确定正交试验配合比,制备各组配合比试件并测试其抗折强度、抗压强度、耐磨性和抗冲击性,对试验结果进行对比分析。试验结果表明:配制的纤维水泥基修补材料具有优异的力学性能、耐磨性和抗冲击性;纤维和减水剂对修补材料施工性能影响较大;硅灰对修补材料性能有显著影响,增加硅灰掺量会提高力学性能、磨耗性和冲击韧性,但会降低延性指数;增加纤维掺量可以提高延性指数。将该修补材料运用于实际工程中,施工性能良好,修补结构表面无明显开裂、脱落等现象,对于原主体结构具有良好的保护性能。     

硅灰改性橡胶混凝土路用性能研究

为减少环境污染及改善水泥混凝土路面的韧性,研究了硅灰改性橡胶混凝土的路用性能。通过密度、抗折强度、抗压强度及劈裂强度试验,研究了掺硅灰的橡胶混凝土基本力学性能及物性的变化规律,试验分析了混凝土的冲击韧性;采用噪声仪及超声波仪研究了橡胶混凝土的减振降噪效果。试验研究表明,硅灰的掺加,提高了普通混凝土的抗折强度、抗压强度及劈裂强度;随着橡胶颗粒体积掺量的增加,橡胶混凝土的密度、抗折强度、抗压强度、劈裂强度与压折比逐渐降低;橡胶颗粒的掺加提高了混凝土的冲击韧性,噪声水平有所下降;随着橡胶掺量的增加,混凝土的阻尼降噪效果越明显;当橡胶颗粒体积掺量不超过30%粗集料时,可获得路用性能较优的橡胶混凝土路面材料。     

新旧桥梁拼宽快通抗扰动混凝土配制技术

为缩短桥面养护时间,对比分析了亚硝酸盐类与有机物类早强剂对水泥混合物早期强度的激发效用和可能存在的风险;探讨了硅灰与早强剂对水泥基体早、中期强度稳定增长分期贡献作用,提供了一种抑制强度倒缩快通混凝土的新思路;综合评价了该类混凝土用作新旧桥梁拼宽铺装表面层的耐磨性和体积稳定性,进而为快通抗扰动混凝土配制组分的配型和评价提供参考。结果表明：一定掺量的有机类早强剂与硅粉矿物掺合料、体积补偿型抗扰动剂的复合使用,不仅可以增加混凝土的早期强度,也能够保证混凝土中后期强度稳定增长及持久耐磨性能和耐久性能。硅灰的超量使用,存在增大快通混凝土干缩率的风险,可通过掺入混凝土抗扰动剂补偿收缩和均化集料均匀分布。     

公路基层聚丙烯纤维水泥稳定土力学性能试验研究

在水泥稳定土中掺入不同长度、不同掺量的聚丙烯纤维,制备了聚丙烯纤维水泥稳定土(PFCS),通过击实试验确定最佳含水量及最大干密度,采用抗压强度试验及抗劈裂性能试验,分别研究了聚丙烯纤维的掺入对水泥稳定土的抗压强度及抗劈裂性能的影响。结果表明:掺入5%水泥的PFCS最佳含水率与干密度分别为17.3%、1.749g/cm~3;当水泥与聚丙烯纤维掺量相同时,PFCS的无侧限抗压强度随养护龄期的增加而提高,且纤维长度越长对水泥稳定土基体的裂缝抑制作用越明显;随着纤维掺量及长度的增加,水泥稳定土7d无侧限抗压强度随之增大,抗裂性能显著增强。     

聚合物胶乳对水泥稳定碎石材料强度的影响

对掺加不同掺量的聚合物胶乳水泥稳定碎石材料抗压、劈裂强度等方面进行试验,结果表明,与普通水泥稳定碎石材料相比,聚合物胶乳水泥稳定碎石材料的抗拉性能有较大提高.研究了聚合物掺量及养护龄期对聚合物胶乳水泥稳定碎石材料抗压、劈裂强度的影响,同时也对不同聚合物掺量的水稳碎石材料的抗压回弹模量、抗弯拉强度进行了研究.     

预分散硅灰对水泥路面抗氯离子渗透性能的影响

为了研究抗氯离子渗透对水泥混凝土耐久性的影响,论述了水泥混凝土路面的盐蚀破坏及化学机理,通过分析采用机械分散方法预处理过的硅灰对水泥净浆力学性能的影响,优选出外加材料硅灰的掺量范围,然后进行了水泥抗渗性研究试验,分别测试了未掺硅灰、掺未预分散硅灰和掺预分散硅灰的3种水泥净浆试样的力学性能以及抗氯离子的渗透性,总结出外加材料硅灰的最佳处理方式以及最佳掺量。     

负温环境对水泥水化程度及混凝土强度的影响研究

为研究负温、常温养护下的水泥水化程度和混凝土的强度增长规律,选定水胶比为0.24和0.38,在混凝土中加入粉煤灰和矿粉为掺合料,同时加入不同掺量的引气剂作对比,测试混凝土试块在养护至7 d、14 d、21 d、28 d、84 d的抗压强度,分析对比其规律。研究表明:-3℃养护下,水泥水化程度在14 d后变缓,同龄期下水泥水化进程约为常温养护下的50%;常温养护下,矿物掺合料的效应在84 d以后发挥效果较明显;-3℃养护下,混凝土强度约为常温养护下的60%,矿物掺合料的效应不明显,引气剂的加入对低水胶比的混凝土试块强度影响更大。     

钢纤维对超高性能混凝土裂后性能的影响

通过对超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,简称UHPC)进行三点弯曲的试验。研究了不同类型、不同掺量以及不同长径比的钢纤维对UHPC材料裂后性能的影响,根据实测荷载-裂缝张开位移(CMOD)曲线,通过反分析确定了UHPC的应力-裂缝宽度关系。研究结果表明:端钩型纤维对UHPC材料裂后的应力提高幅度要高于直线型纤维;纤维掺量的增加可以有效提高UHPC材料裂后的应力,但钢纤维的应力提高幅度也逐渐下降;长径比的增长可以提高钢纤维的应力提高幅度,但在较高纤维掺量情况下,长径比较长的钢纤维因为在基体中分散不均匀,导致UHPC材料裂后应力反而有所下降。