C50大体积混凝土温度应力测试及抗裂性能研究

为研究不同配合比条件下高强度大体积混凝土浇筑早期内部的温度、应力变化以及提高早期抗裂性能的技术途径,采用温度应力传感器分别测试尺寸为6.5 m×2.0 m×4.5 m的粉煤灰掺量为15%以及粉煤灰和矿粉双掺总量为33%的C50大体积混凝土早期的温度及应力变化。研究结果表明:以上2种混凝土在3 d龄期时抗压强度均不低于设计值的80%,劈拉强度均大于2.6 MPa。混凝土内外最大温差出现在3~4 d之间,最大拉应力也出现在大约3~4 d之间,采用粉煤灰和矿渣双掺的混凝土,掺合料掺量占胶凝材料30%以上,能够有效降低混凝土早期内外温差且3 d抗拉强度并未显著降低,有利于提高混凝土的抗裂性。     

含不同矿物掺合料混凝土的硫酸盐腐蚀试验研究

混凝土在硫酸盐溶液中的腐蚀会对地下建筑造成严重的破坏。为了提高混凝土在地下水环境中抵抗硫酸盐腐蚀的能力,本文以掺粉煤灰、硅灰和矿粉的三种矿物掺合料混凝土为研究对象,开展了混凝土在15%硫酸钠溶液中的腐蚀研究。采用超声波平测法测得混凝土腐蚀60 d的腐蚀深度;此外,通过对比分析了不同掺合料混凝土腐蚀60 d的抗压强度。试验结果表明:掺10%掺量条件下,硅灰混凝土腐蚀深度最大,粉煤灰混凝土次之,矿粉混凝土最小,即矿粉对混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的提升最有利;未腐蚀前,三种矿物掺合料混凝土的抗压强度从大到小依次为粉煤灰>矿粉>硅灰,腐蚀后,粉煤灰混凝土的抗压强度较腐蚀前有所提高,而掺硅灰和矿粉混凝土的抗压强度变化较小。     

液体速凝剂在铁路隧道喷射混凝土中的应用研究

为研究无碱液体速凝剂和碱性液体速凝剂对喷射混凝土抗压强度和耐久性能的影响,对掺加两种速凝剂的喷射混凝土试件进行了抗压强度、体积稳定性和快速冻融试验。试验结果表明:掺加无碱液体速凝剂可大幅度提高喷射混凝土28 d抗压强度,保有率达到106.8%,而掺加碱性液体速凝剂的混凝土28 d抗压强度比仅为57.5%;掺加无碱液体速凝剂的喷射混凝土试件在各龄期的收缩率均小于掺加碱性液体速凝剂的混凝土试件;掺加无碱液体速凝剂可有效提高喷射混凝土的抗冻性能,混凝土试件经受300次冻融循环未破坏,而掺加碱性液体速凝剂的混凝土试件在进行冻融循环125次时已完全破坏。     

双掺高性能混凝土配合比试验研究

双掺粉煤灰和磨细矿粉可以改善混凝土耐久性能,对比研究了不同粉煤灰与磨细矿粉掺量混凝土的工作性、抗压强度及耐久性能的影响.试验结果表明,随着粉煤灰和矿粉总掺量的增大,混凝土的早期抗压强度降低,抗碳化能力下降,但混凝土抗氯离子侵蚀的能力差异不大;总掺量相同时,矿粉相对于粉煤灰的掺量越高,混凝土的抗压强度越高,抵抗氯离子的能力越强,但对碳化的影响规律不显著,粉煤灰与矿粉双掺混凝土存在一个最佳掺量.     

客运专线高性能混凝土电通量影响因素试验研究

研究目的:试验研究各种因素对客运专线高性能混凝土抗氯离子渗透性能的影响规律,为优选混凝土配合比参数和指导施工提供依据.研究结论:电通量作为客运专线高性能混凝土耐久性的重要评价指标受到多种因素的影响:随着水胶比的增加,混凝土电通量逐渐增加;含气量对混凝土电通量影响不大,含气量达4.0%时混凝土电通量仍能满足耐久性要求;应严格控制混凝土用砂含泥量小于4.0%;40%的粉煤灰掺量不仅是混凝土抗压强度的拐点,也是耐久性指标的极限点;粉煤灰烧失量对混凝土早期及28 d电通量影响较大,对56 d龄期混凝土的电通量影响不太明显;对于混凝土电通量而言,外加剂有个临界掺量.     

碎黏土砖粗骨料再生混凝土的强度指标换算

对净水灰比0.45,不同碎黏土砖粗骨料取代率(0,20%,30%和50%),不同龄期(3,7,14和28 d)的144个再生混凝土试件分别进行了立方体抗压强度、轴心抗拉强度和劈裂抗拉强度试验,基于试验数据回归分析得出碎黏土砖粗骨料再生混凝土立方体试件抗压强度随龄期和粗骨料取代率的变化公式,并分别给出了碎黏土砖粗骨料再生混凝土各龄期轴心抗拉强度与立方体抗压强度,劈裂抗拉强度与立方体抗压强度,以及轴心抗拉强度与劈裂抗拉强度的换算关系。     

多年冻土区引气混凝土抗压强度及抗冻性研究

以青藏铁路桥涵冻土层中混凝土灌注桩为背景,进行了不同引气剂掺量混凝土在持续-3℃养护环境下的抗压强度和冻融循环试验,结果表明:持续-3℃养护环境下龄期84 d时的抗压强度与标养下龄期28 d时的抗压强度相当,前者存在明显的"龄期滞后"现象,但混凝土抗压强度龄期滞后的天数与含气量关系不大,仅与养护环境有关;随着含气量的增大,混凝土的抗冻性能先增强后减弱,在抗压强度相同的情况下,混凝土的含气量在3.2%时,抗冻融耐久性指标降低幅度最小,抗冻性能最优;持续-3℃养护环境下混凝土的抗压强度虽能够最终达到标养下28 d的抗压强度,但抗冻性能降低幅度较大,对于寒冷地区混凝土灌注桩耐久性的这一特点应引起使用者高度重视。     

微珠对低温自密实混凝土性能的影响

自密实混凝土冬季施工时拌和物黏度增加会导致工作性能降低,影响灌注质量。本文通过试验研究新拌混凝土温度为5℃时微珠掺量对自密实混凝土工作性能、塑性黏度、力学性能和耐久性能的影响,探讨了采用微珠改善低温自密实混凝土性能的可行性。结果表明：新拌混凝土工作性能随温度降低而降低,表现为扩展时间(T₅₀₀)和V形漏斗流出时间延长,浆体黏度显著增加;新拌混凝土温度为5℃时,随着微珠掺量增加T₅₀₀和V形漏斗流出时间逐渐缩短,塑性黏度逐渐降低;微珠的光滑球形结构能有效减少颗粒间摩擦阻力,使混凝土黏度降低;未掺微珠混凝土56 d抗压强度养护温度为5℃时比20℃时低9.8%,随着微珠掺量增加,混凝土3 d抗压强度显著降低,56 d抗压强度变化不大;混凝土28、56 d电通量总体上随微珠掺量增加而增加,但56 d电通量增幅不大。     

高温后混杂纤维混凝土力学性能试验研究

为研究高温后玄武岩-纤维素混杂纤维混凝土的力学性能,对不同温度条件下掺入不同玄武岩纤维长度的混杂纤维混凝土进行抗压及抗折强度试验。基于试验数据进行统计分析,建立不同玄武岩纤维长度下混杂纤维混凝土相对抗压强度和相对抗折强度随温度变化的关系式。运用BP神经网络得出混杂纤维混凝土中玄武岩纤维的最佳长度范围。研究结果表明:素混凝土的抗压强度在200℃时达到峰值,而混杂纤维混凝土的抗压强度则是在400℃达到最高;素混凝土及混杂纤维混凝土的抗折强度均随着温度的升高呈下降趋势,800℃后,素混凝土与混杂纤维混凝土的抗折强度残余率分别仅为22.3%及26.9%。     

不同掺量的粉煤灰对泡沫混凝土性能的影响

研究了不同掺量粉煤灰对泡沫混凝土性能的影响,实验结果表明:在相同容重下,泡沫混凝土28 d抗压强度随着粉煤灰掺量的增加是呈上升趋势,粉煤灰掺量为30%时抗压强度最高,而且在设计容重越大的情况下强度受水灰比影响越小。而吸水率是随着粉煤灰掺量的增加而整体趋于下降,并且在设计容重为600 kg/m3,水胶比为0.42时,粉煤灰掺量为30%时,泡沫混凝土的吸水率最低。导热系数在粉煤灰掺量较小时,影响较小;当掺量为30%时,导热系数最小,仅为0.55 W/(m·K)。     

海底隧道纤维混凝土力学性能发展研究

研究目的:海底大直径隧道管片结构对混凝土的抗裂性提出了较高的要求,采用纤维混凝土能够有效解决这一问题。本文对纤维混凝土在不同养护龄期下的抗压强度以及弹性模量进行试验研究,分析不同聚丙烯纤维及钢纤维掺量对混凝土抗压强度以及弹性模量随龄期发展的影响规律,研究纤维掺量对混凝土力学性能的影响,并利用扫描电镜对聚丙烯纤维混凝土进行观测,从微观角度分析纤维与混凝土的作用机理。研究结论:(1)钢纤维对混凝土强度有提高作用,2%钢纤维掺量的混凝土试件抗压强度要明显高于其他组的试验结果,纤维混凝土的强度离散性高于普通混凝土;(2)纤维可明显提高混凝土的弹性模量,2%钢纤维掺量的混凝土试件弹性模量最高,2 kg聚丙烯纤维掺量的混凝土28 d弹性模量较3 d提升幅度最大;(3)微观试验表明,聚丙烯纤维表面较为光滑,与混凝土基体结合性能较差,是聚丙烯纤维混凝土强度较低的原因之一;(4)本研究成果可为海底隧道混凝土管片设计提供指导。     

活性粉末混凝土在海水冻融作用下的耐久性

通过海水冻融循环试验,对不同配合比的活性粉末混凝土进行抗压强度和氯离子渗透性变化规律研究,并在此基础上建立基于冻融破坏和氯离子侵蚀为控制因素的使用寿命预测模型。结果表明:粉煤灰和矿粉替代部分硅粉降低了活性粉末混凝土的28d抗压强度,但提高了抗海水冻融能力;冻融破坏为混凝土材料寿命的控制因素时,在海水冻融循环作用下,掺入粉煤灰或矿粉的活性粉末混凝土的使用寿命均大于单掺硅粉的活性粉末混凝土,且活性粉末混凝土的使用寿命均超过90a,而C50高性能混凝土使用寿命仅为24.4a。基于Monte Carlo随机模拟和Weibull分布理论,建立以氯离子侵蚀破坏为控制因素的混凝土结构使用寿命预测模型,对不同配合比活性粉末混凝土使用寿命的分析表明,保护层厚度的增加能显著提高活性粉末混凝土的使用寿命,粉煤灰和矿粉替代硅粉也可提高使用寿命,粉煤灰存在最佳替代率,而矿粉替代率越高寿命越长。     

CCM复合掺合料高性能混凝土试验研究

CCM复合掺合料具有物理填充作用,能够明显提高浆体硬化后的密实度和强度。通过掺加水泥用量15%、20%的CCM复合掺合料配制高性能混凝土来进行试验研究,结果表明,掺加CCM复合掺合料后混凝土强度发展对温度不敏感,混凝土水化温度降低。通过在京沪高铁悬灌梁中应用,证明20%掺量的CCM复合掺合料高性能混凝土能够提高3 d龄期的弹性模量和抗压强度,缩短张拉龄期,应用效果较好。     

复掺钢渣和粉煤灰对透水混凝土性能的影响

研究了复合引入炼钢废渣和粉煤灰对透水混凝土性能的影响,并对透水混凝土的透水系数和强度进行了分析。结果表明:粉煤灰、钢渣和水泥作为胶结料复合使用,对各物料的水化反应起到促进作用。当粉煤灰掺量为15%、钢渣掺量为10%时,透水混凝土28 d抗压强度和透水系数均较高。粉煤灰和钢渣复合加入,使胶结料连接桥更致密,强度更高。     

矿物掺合料对道路混凝土耐磨性的影响及机理

测试了粉煤灰和矿渣单掺及双掺混凝土在不同龄期时的磨耗,测试结果表明:掺30%粉煤灰混凝土3 d龄期时的磨耗较不掺粉煤灰的混凝土增加,但能够提高混凝土后期的耐磨性能;无论是在早期还是后期,矿渣的使用均使混凝土的磨耗增大;粉煤灰与矿渣双掺的情况下也能使混凝土的后期耐磨性得以改善;粉煤灰中存在大量的高强高弹玻璃微珠及在后期活性效应的发挥从而使混凝土的耐磨性能得到提高。单掺矿渣由于其颗粒强度低、耐磨性能差,混凝土的耐磨性能下降。     

矿物掺合料对水泥砂浆硫酸盐侵蚀的影响及机理

通过对20℃时5%Na2SO4溶液浸泡的各砂浆试件进行外观观察、强度测试以及矿物成分分析,研究了粉煤灰、矿粉、钢渣单掺及其复掺对水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性能的影响。研究结果表明:加入矿物掺合料降低了试件的胶凝材料中的C3A含量,其火山灰反应消耗了大量的水化产物Ca(OH)2,且提高了试件的密实度,对硫酸盐侵蚀具有明显的预防缓解作用;各矿物掺合料的抗硫酸盐侵蚀效果由优到劣依次为:30%粉煤灰,30%粉煤灰 30%矿粉,60%矿粉,30%钢渣 30%矿粉,30%钢渣>30%矿粉,空白样。     

高岩温低湿环境下铁路隧道混凝土耐久性研究

依托在建铁路隧道工程,针对高岩温对隧道衬砌混凝土耐久性能的影响,通过试验室模拟现场高岩温、低湿度的施工环境,研究高岩温对纯水泥混凝土、单掺粉煤灰混凝土和双掺粉煤灰、矿粉混凝土耐久性能的影响规律,并从微观形貌方面分析高岩温对混凝土耐久性能的影响机理。结果表明:高温、低湿养护环境下,3种配合比的混凝土的耐久性能均随养护温度的升高而降低,抗氯离子渗透性能单掺粉煤灰混凝土最好,纯水泥混凝土最差;抗碳化性能基本相当;微观上分析单掺粉煤灰混凝土结构更密实、孔隙率更小。     

常、低温下橡胶集料混凝土抗冲击性能研究

为了减小强度因素对混凝土材料抗冲击性能的影响,配制了强度等级相同(等强)的素混凝土和橡胶集料混凝土,橡胶的体积掺量分别为5%、10%和15%;同时考虑温度因素的影响,利用本课题组自行设计的U形试件和自主研发的落锤冲击试验装置,分别测试了在常温(25℃)和低温(-20℃)下不同龄期的抗冲击性能。试验结果表明:橡胶集料混凝土的抗冲击次数符合双参数威布尔分布,并且在室温和低温下,橡胶集料混凝土的抗冲击性能均随着橡胶掺量的增加而提高。     

预应力混凝土轨枕C60混凝土配合比优化设计

采用对比试验方法研究了预应力轨枕混凝土在掺加15%矿渣粉前后的各项性能,并分析了矿渣粉在蒸养环境下的作用机理。结果表明:在相同蒸汽养护条件下,预应力轨枕混凝土在掺加矿渣粉后,混凝土脱模抗压强度和28 d抗压强度比基准混凝土分别提高8.8%和12.5%;轨枕芯部温度降低3.4℃,满足规范要求;脱模弹性模量降低4.4%,28 d弹性模量降低3.6%,轨枕静载抗裂性能得到提高。掺加矿渣粉的高强混凝土各项耐久性能指标均满足规范要求。     

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。