掺合料和纤维对泡沫轻质混凝土干缩性能的影响

以普通硅酸盐水泥为胶凝材料,采用物理发泡技术制备泡沫轻质混凝土试样进行干缩试验,探讨玻璃纤维、粉煤灰、硅粉等外加剂对其干缩的抑制效果。结果表明:不同湿密度泡沫轻质混凝土的干缩值均随着龄期的增长而增大,早期干缩值增长较快,后期趋于稳定;随湿密度的增大,泡沫轻质混凝土的干缩值逐渐减小;玻璃纤维能显著抑制泡沫轻质混凝土的干缩;在合适掺量范围内,粉煤灰或硅粉能在一定程度上减小泡沫轻质混凝土的干缩,但掺量过大会对干缩产生不利影响。     

聚丙烯纤维增强泡沫轻质混凝土力学性能试验研究

针对浇筑密度700 kg/m3的泡沫轻质混凝土掺加6种长度(3,6,9,12,15,19 mm)、不同掺量的聚丙烯纤维,开展抗压强度试验、劈裂抗拉强度试验和抗折强度试验,研究聚丙烯纤维对泡沫轻质混凝土力学性能的影响。结果表明:当纤维长度为3,6,9,12 mm时,泡沫轻质混凝土的抗压强度、弹性模量、劈裂抗拉强度、抗折强度均随着纤维掺量的增加先增大后减小;当纤维长度为15,19 mm,掺量≤0.2%时,其抗压强度、弹性模量、劈裂抗拉强度、抗折强度与基准值相比稍微增加,掺量0.2%时,各参数随着纤维掺量的增加而减小;纤维长度6 mm、掺量为0.6%时泡沫轻质混凝土的无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度与抗折强度达到最大值。     

纳米C-S-H晶种与掺和料及早强剂复配对混凝土强度的影响

为了提高混凝土早期强度,根据不同混凝土配方的组成差异,将纳米C-S-H晶种与掺和料以及早强剂复配,成型不同龄期的混凝土试件,分析复配后混凝土初终凝时间、抗压强度和抗折强度受到的影响。结果表明：粉煤灰和硅灰会降低混凝土的早期抗压和抗折强度,纳米C-S-H晶种与粉煤灰、硅灰复配后可减弱粉煤灰、硅灰对强度下降的影响;纳米C-S-H晶种可缓解石膏的缓凝作用,并且可以与石膏、硫酸钠、硫铝酸盐水泥发挥协同作用,进一步提高混凝土的早期强度。     

铁路路基工程现浇泡沫轻质土力学特性研究

为研究现浇泡沫轻质土的基本力学特性,结合铁路杭州东站软土路基地基处理工程,配制不同配合比的泡沫轻质土,分别开展了浸水状态泡沫轻质土的密度增重试验及抗压强度试验。采用最优配合比的轻质土,开展直剪、无侧限抗压强度、三轴抗压强度、压缩固结试验及现场平板载荷试验,检测泡沫轻质土的力学指标。通过对试验结果分析,探讨了浸水与轻质土密度的关系,总结了泡沫轻质土的变形破坏特征及应力应变规律。研究表明:泡沫轻质土既不同于一般黏性土,也有别于普通混凝土,其各项指标均满足铁路软土路基地基处理设计要求。泡沫轻质土作为一种新型材料具有良好的应用前景,研究成果可以为类似工程提供借鉴和参考。     

泡沫轻质混凝土单轴循环加卸载试验研究

为研究循环加卸载对泡沫轻质混凝土力学性能的影响,采用微机控制电子万能试验机对湿密度为700 kg/m~3的泡沫轻质混凝土试样开展3组方案的循环加卸载试验,重点研究循环加卸载对其应力-应变曲线、峰值强度、弹性模量的影响。研究结果表明:随着循环加卸载的进行,应力-应变曲线出现不断迁移的现象,且对于3种试验方案,第一次循环加卸载引起的迁移值最大,而后,采用加卸载方案1、方案2,迁移值随着加卸载次数增加而减小,采用加卸载方案3,迁移值随着加卸载次数的增加先减小后增加;对于3种加卸载方案,峰值强度随着加载幅值的增加而增大,且随着循环加卸载次数的增加而增大;对于3种加卸载方案,第1次加卸载对弹性模量影响最大,而后,对于试验方案1、方案2,弹性模量随着循环加卸载次数的增加而增加,而对于试验方案3,弹性模量随着循环加卸载次数的增加而减小。     

泡沫轻质混凝土浇筑效果影响因素及机理分析

通过泡沫轻质混凝土的浇筑试验研究水灰比、湿密度和浇筑高度对浇筑效果的影响。结果表明:湿密度和浇筑高度相同时,随着水灰比的增加,泡沫轻质混凝土分层现象明显,塌陷高度随之增加;水灰比及浇筑高度相同时,随着湿密度的增加,分层现象越来越严重;水灰比和湿密度相同时,随着浇筑高度的增加,分层现象明显,塌陷高度的增长幅度越来越大。建议施工中泡沫轻质混凝土浇筑高度在0.5~1.0 m。     

制备参数对泡沫轻质土工作性能和力学性能的影响

分析不同制备参数对泡沫轻质土拌合物工作性能及其经时变化的影响,并对其硬化体力学性能进行了对比研究。结果表明:在水胶比为0.5且未掺加减水剂的情况下,泡沫轻质土拌合物流值随初始湿密度的增大而增大,不同初始湿密度的拌合物在60 min内的湿密度增加率均在±5%以内;泡沫轻质土硬化体的抗压强度、劈裂抗拉强度均与拌合物初始湿密度呈良好的线性相关性,当拌合物湿密度为500 kg/m~3时,硬化体抗压强度已超过1 MPa;拌合物湿密度增加率随水胶比的变化有所波动,当水胶比为0.5~0.7时,硬化体力学性能基本稳定;减水剂会提高泡沫轻质土拌合物的流值,但对硬化体力学性能无明显影响。     

早强剂对混凝土强度和弹性模量的影响

探讨使用早强剂对混凝土强度和弹性模量的影响,分析早强剂对施加预应力后混凝土构件所产生的影响,为预应力混凝土结构施工提供依据。     

稳泡剂对冶炼底灰泡沫轻质土力学性能的影响北大核心

以钢铁冶炼产生的底灰作为泡沫轻质土的主要原材料,分别单掺表面活性剂类稳泡剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(Sodium Alcohol Ether Sulphate,AES)和增稠类稳泡剂羧甲基纤维素(Carboxymethyl Cellulose,CMC),开展发泡倍率试验、泌水率和沉降距试验、无侧限抗压强度试验和扫描电子显微镜试验,分析了AES与CMC对泡沫稳定性能的改善效果,以及对冶炼底灰泡沫轻质土力学性能和孔隙结构的影响。结果表明:发泡剂的发泡倍率随AES掺量增加而增大,CMC对发泡倍率影响甚微;随稳泡剂掺量增加,泡沫的泌水率和沉降距总体上先减小后小幅增大,单掺时AES、CMC最优掺量分别为30%、10%;掺入CMC后,冶炼底灰泡沫轻质土内部孔隙结构恶化,力学性能衰减严重;掺入AES后冶炼底灰泡沫轻质土内部孔隙孔径更小更致密,AES掺量为30%时3、7、28 d无侧限抗压强度分别达到0.83、1.38、1.71 MPa,可用作冶炼底灰泡沫轻质土的稳泡剂。     

橡胶粉掺量对泡沫混凝土性能影响的研究

利用由废旧轮胎制成的橡胶粉、普通硅酸盐水泥和复合类发泡剂制备干密度为500 kg/m~3的泡沫混凝土。研究了橡胶粉掺量对泡沫混凝土抗压强度、孔隙率、吸水率、抗裂性能的影响,并通过电子扫描显微镜对其微观结构进行了分析。结果表明:随着橡胶粉掺量的增大,泡沫混凝土的开裂时间显著延长,裂缝发展速度明显减缓,抗压强度、孔隙率及体积吸水率逐渐减小。     

泡沫轻质土的浸水性能试验研究

通过对湿密度400~1 000 kg/m~3泡沫轻质土试样进行浸水、吸水和抗浮试验,研究了浸水条件下结构物所受浮力的变化规律和作为填充物时泡沫轻质土的抗浮能力与吸水能力。结果表明:当泡沫轻质土逐渐浸水至全部淹没,对上部结构产生的最大浮力与湿密度呈下开口的抛物线关系,当湿密度为700 kg/m~3时浮力最大;泡沫轻质土逐渐吸水使自身密度增加,对上部结构产生的浮力逐渐减少;作为填充材料且上部无结构重物时,为使泡沫轻质土不产生上浮,初始浸水体积与总体积的比值应小于一定的限值,此限值与湿密度呈线性关系;设计时应充分考虑水的作用时间;底部接触水面时,泡沫轻质土会从底部吸水从而使自身质量增加,质量吸水率随湿密度增大而减小。     

活性粉末混凝土动静弹性模量试验研究

为获得活性粉末混凝土(RPC)的弹性模量随强度等级和钢纤维掺量的变化规律,并确定超声脉冲法和冲击回波法所测动弹性模量与其静弹性模量之间的定量关系,制作RPC试件24组,分别采用超声脉冲法、冲击回波法和静力法测定了各组试件的强度或弹性模量。基于试验结果,建立了RPC静弹性模量与立方体抗压强度及动弹性模量间的统计关系。结果表明:RPC钢纤维掺量对其抗压强度、弹性模量以及波速的影响较小,相应影响可以忽略;RPC静弹性模量随抗压强度等级的提高而增大;超声脉冲法表观波速约为冲击回波法的1.06倍,但两种方法所确定的动弹性模量相近,静弹性模量约为动弹性模量的0.9,呈现良好的线性关系;抗压强度相近时,RPC的弹性模量介于普通钢纤维混凝土和高强混凝土之间。     

减震初期支护用钢纤维泡沫混凝土材料性能优化

为提高泡沫混凝土的强度,制备三因素四水平正交配合比的钢纤维泡沫混凝土试块;通过孔隙率测定试验和单轴抗压试验,分析并推导分别考虑试块材料的原生孔隙率和泡沫孔隙率对其相对抗压强度影响的关系式;通过劈裂抗拉试验,分析并归纳试块材料的抗压强度和钢纤维体积率对试块材料抗拉强度影响的关系式;通过扫描电镜试验,发现试块材料的原生孔隙与泡沫孔隙的形态差异;通过三维复合式衬砌隧道模型在典型地震波荷载作用下的最大主应力模拟分析,对钢纤维泡沫混凝土初期支护的减震性能进行测试。结果表明：当总孔隙率一定时,相对抗压强度随泡沫孔隙率增大而减小,但随原生孔隙率的增大而增大;钢纤维泡沫混凝土的抗拉强度与其抗压强度和钢纤维体积率呈正比例线性关系;原生孔隙和泡沫孔隙对抗压强度的影响程度不同,须分类考虑二者对抗压强度的影响;水胶比为0.35、密度为1 550 kg·m-3、纤维体积率在0.9%～1%之间、水泥硅灰质量比为6∶4～9∶1之间的混合料可满足初期支护强度要求;钢纤维泡沫混凝土初期支护相比普通初期支护,减震率在26.1%～42.8%之间。     

蒸养混凝土早期力学性能影响因素研究

研究了水胶比、超细粉煤灰掺量和砂率对不同粗骨料（碎石和碎卵石）蒸养混凝土早期力学性能的影响,主要包括抗压强度、棱柱体强度和弹性模量。试验结果表明：水胶比时蒸养混凝土弹性模量的影响较大,随着水胶比的增大,蒸养混凝土的弹性模量降低;随着超细粉煤灰掺量增加,蒸养混凝土的力学性能略有改善;当砂率大于0．3时,对蒸养碎石混凝土的弹性模量影响较大,而对蒸养碎卵石混凝土的力学性能均有影响。     

内养护技术对不同强度等级高性能混凝土性能的影响

使用多孔陶粒作为内养护水的引入媒介,针对铁路桥梁工程中常用的低强C30和高强C60高性能混凝土,对比研究内养护技术对高性能混凝土抗压强度、弹性模量、抗氯离子渗透性、抗早期开裂性能的影响和变化规律。结果表明:随着内养护水用量逐步增加,C30和C60高性能混凝土各龄期的抗压强度和弹性模量略有下降,但降幅不大;当陶粒掺量为20%时,C30混凝土的抗压强度和弹性模量分别下降19.5%和4.4%,而C60混凝土的抗压强度和弹性模量分别仅下降4.9%和3.8%;采用内养护技术后,混凝土的抗氯离子渗透性能明显提高,当陶粒掺量为20%时,C30和C60混凝土电通量的降幅分别达41.0%和58.5%,且C30和C60混凝土均在平板约束早期塑性开裂测试中历经48h未出现开裂,可见选择合理的内养护配合比,可以有效改善不同强度等级高性能混凝土的抗早期开裂性能,陶粒掺量过高或过低均无法达到理想的抗早期开裂效果。     

隧道初期支护模袋混凝土抗压强度试验研究

为研究隧道新型支护模袋混凝土的抗压强度,设计了高流态混凝土配合比,对4个不同试验工况的混凝土试件,以3,7,28 d抗压强度为考察指标,分析在相同排水条件下模袋以及在相同模袋条件下有压排水对于混凝土抗压强度的影响。对比分析养护龄期对不同试验工况混凝土抗压强度的影响,揭示了不同试验工况混凝土破坏形态。结果表明：模袋对混凝土抗压强度影响不大,但可以提高其整体变形能力;有压排水可大幅度提升混凝土抗压强度,且提升随养护龄期增长呈现先增加后减少的规律;不排水混凝土抗压强度前期增长较慢后期较快,而有压排水混凝土恰好相反;无模袋混凝土破坏时形成两个对顶的角锥形破坏面,有模袋混凝土破坏时裂缝沿着平行于力的作用方向产生,但两者边缘都有贯穿裂缝。研究成果可为探究模袋混凝土力学性能及强度试验方法提供一定参考。     

硫酸钙晶须混凝土力学性能发展试验研究

研究目的:硫酸钙晶须是一种亚纳米纤维材料,强度和弹性模量很高,能够明显改善混凝土力学性能。本文对不同掺量的硫酸钙晶须混凝土在不同养护龄期下的轴心抗压强度和弹性模量进行试验研究,讨论不同硫酸钙晶须掺量对混凝土轴心抗压强度与弹性模量随龄期发展的影响规律,利用电子扫描显微镜对硫酸钙晶须混凝土进行微观形貌观察和能谱检测,分析硫酸钙晶须在混凝土中的最佳掺量问题,从微观角度解释硫酸钙晶须对混凝土力学性能的增强作用。研究结论:(1)硫酸钙晶须的掺入对混凝土基本力学性能有较为明显的提高作用,这种作用在早龄期非常显著,并随着龄期的增长趋于稳定;(2)存在最优硫酸钙晶须掺量值,掺量过低或过高都不利于混凝土力学性能的提高;(3)硫酸钙晶须对混凝土力学性能提高的微观机理是由于水泥浆体包裹硫酸钙晶须,形成空间骨架结构,部分晶须填充混凝土孔隙;(4)本研究成果可为高性能混凝土设计提供指导。     

早期受扰混凝土受硫酸盐侵蚀后的受荷损伤模型

基于损伤力学原理,考虑初凝至终凝期间早期扰动和硫酸盐侵蚀对混凝土造成的损伤,推导混凝土受压状态下的损伤演化方程和本构方程。通过侵蚀后的早期不同时刻受扰混凝土试件的抗压强度试验及声发射采集结果分析,研究早期扰动对受侵蚀混凝土的应力和弹性模量的影响,并建立早期受扰混凝土受硫酸盐侵蚀后的受荷损伤模型。结果表明:早期扰动会导致混凝土的峰值应力和弹性模量降低,在初凝至终凝中间时刻受扰混凝土的峰值应力和弹性模量降低幅度最大,分别降低了36.1%和34.5%;损伤演化方程和本构方程的拟合结果与试验值的相关系数均在0.98以上;与未受扰混凝土相比,受扰侵蚀混凝土受荷初期压密阶段更长,在初凝至终凝中间时刻受扰的混凝土在相对应力达到70%之前几乎都处于初始压密阶段。     

人工砂粉煤灰混凝土基本力学性能试验研究

通过试验研究了水胶比、粉煤灰替代水泥率和超量系数对人工砂混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、弹性模量、劈裂抗拉强度和轴心抗拉强度的影响规律,提出了宜采用粉煤灰超量取代水泥配制人工砂粉煤灰混凝土,确定了粉煤灰替代水泥率和超量系数的合理取值范围;分析了人工砂粉煤灰混凝土的轴心抗压强度、弹性模量、抗拉强度与立方体抗压强度之间的关系,提出了设计计算方法,探讨了人工砂粉煤灰混凝土的强度随龄期变化规律。     

硫酸盐全浸泡腐蚀下不同掺合料混凝土耐久性研究

为研究不同掺合料混凝土在全浸泡硫酸盐腐蚀环境下的耐久性规律,设置替代率为20%的粉煤灰和硅粉两种掺合料作为胶凝材料掺入混凝土中,开展5%、10%、20%浓度的硫酸钠溶液全浸泡条件下168 d腐蚀试验。通过受腐蚀混凝土的宏观质量变化和抗压强度变化规律表征混凝土的宏观耐久性能,并以SEM试验探究混凝土受腐蚀微观潜在机制。利用混凝土相对质量评价参数指标,建立Weibull概率分布模型预测混凝土剩余寿命以反映其耐久性。结果表明：质量变化率和抗压强度变化趋势均为先上升后下降,峰值出现在浸泡腐蚀的第84天,粉煤灰对降低混凝土质量变化率效果更好,硅粉对提高混凝土早期强度效果更好,而溶液浓度对各试验组影响较小;微观上导致受硫酸盐腐蚀混凝土劣化原因为二次水化后生成的钙矾石;粉煤灰和硅粉均对抵抗硫酸盐腐蚀有较好表现,而粉煤灰更优。