冻融环境下玄武岩纤维增强泡沫混凝土的单轴压缩特性

为了研究密度、纤维掺量及冻融循环对玄武岩纤维增强泡沫混凝土单轴压缩特性的影响,借助X-CT技术以及Avizo软件对试件的孔隙构造进行了研究,对不同冻融环境下的多种密度等级(800和1000kg/m3)及纤维体积掺量(0%、0.15%、0.30%、0.45%)的玄武岩纤维增强泡沫混凝土进行了单轴压缩试验,分析了不同影响因素下玄武岩纤维增强泡沫混凝土的单轴压缩特性,对各因素与抗压强度的关系进行了灰关联度分析,并使用机器学习算法模型对抗压强度进行预测.结果表明:掺入玄武岩纤维能有效提高泡沫混凝土抵抗冻融的能力,体积掺入0.15%、0.30%、0.45%的试件冻融80次后强度损失率分别为75.2%、46.2%、37.8%.密度等级与抗压强度关联度最大,灰关联度为0.799;其次是纤维掺量,关联系数为0.723;灰狼算法优化下的长短期记忆网络模型对玄武岩纤维增强泡沫混凝土抗压强度的预测性能良好.

聚乙烯醇对泡沫混凝土性能及孔结构的影响

以聚乙烯醇和普通硅酸盐水泥为主要原料,制备泡沫混凝土。研究了聚乙烯醇对泡沫混凝土力学性能、吸水率、干密度和孔结构的影响。结果表明,掺入适量聚乙烯醇可显著减小气孔的尺寸,优化孔径分布;掺入适量聚乙烯醇可以提高泡沫混凝土的抗压和抗折强度;聚乙烯醇可以降低泡沫混凝土的吸水率,并在一定程度上减小了泡沫混凝土的干密度。

不同养护湿度对发泡混凝土性能的影响研究

采用化学法制备发泡混凝土,以水泥作为黏结剂、沙漠砂作为骨料,并辅以粉煤灰和三级硅藻土作为补充原料。在制备过程中,设置了35%、55%、75%和95%四个不同的养护湿度条件进行试验。试验结果表明,随着养护湿度的提高,发泡混凝土的水化反应进程得到了显著促进。为了达到最佳性能,实际生产中应尽可能将养护湿度提高到95%以上。这一发现不仅为发泡混凝土的制备提供了重要的工艺参数指导,也为后续的性能优化和材料改性研究奠定了坚实的基础。

PE纤维与细橡胶颗粒对泡沫混凝土弯曲韧性的影响

研究了聚乙烯(PE)纤维及其与细橡胶颗粒复掺对泡沫混凝土弯曲破坏模式、峰值强度、能量吸收特性和弯曲韧性的影响,并结合孔结构分析和微观形貌观察探究了其作用机理.结果表明:PE纤维使泡沫混凝土出现多缝开裂模式,显著提升了其峰值强度、能量吸收能力和弯曲韧性;复掺细橡胶颗粒可以进一步提升泡沫混凝土试件的比能量吸收和弯曲韧性;掺入PE纤维可以降低泡沫混凝土的平均孔径;复掺细橡胶颗粒导致泡沫混凝土试件的平均孔径增大,联通孔增多,对其峰值强度有不利影响;PE纤维及细橡胶颗粒提升泡沫混凝土弯曲韧性的主要原因在于其削弱了裂纹尖端的应力集中,同时增强了能量耗散作用.

粉煤灰改性固体废弃物胶固粉的制备及性能研究

以电石渣和粉煤灰这两类固体废弃物为主要原料,制备了不同粉煤灰掺量的固体废弃物胶固粉。研究了粉煤灰掺杂比例对胶固粉水化进程、微观形貌、破坏形态和力学性能等方面的影响。结果表明,掺入适量粉煤灰后加速消耗了水泥熟料,提高了胶固粉的水化反应速率,在28 d龄期下,当粉煤灰的掺量为30%(质量分数)时,胶固粉中孔隙数量最少,结构密实度最高。胶固粉在受力过程中破坏形态相似,裂纹自上而下均为条形裂纹,且上部出现了坍塌现象。随着粉煤灰掺量的增大,胶固粉的凝结时间逐渐增大,流动度和化学结合水量持续降低,抗压强度和最大应力先增大后降低变化。在28 d龄期下,当粉煤灰的掺量为30%(质量分数)时,胶固粉的抗压强度最大为14.85 MPa,在相同应变下的应力最高为15.70 MPa。分析可知,粉煤灰的最佳掺量为30%(质量分数)。

轻质高强蒸压加气混凝土的制备及性能研究

本文利用新疆地区粉煤灰和微硅粉等典型固废资源为原料,开展轻质高强蒸压加气混凝土制备技术研究,分析了原料配比、水料比和发气剂掺量对制品绝干密度和抗压强度的影响。结果表明,当m(粉煤灰)∶m(微硅粉)∶m(石英砂)∶m(生石灰)∶m(水泥)∶m(石膏)=30∶25∶10∶25∶8∶2、铝粉量为总物料质量的0.10%、水料比为0.58、蒸压温度为195℃、蒸压压力为1.2 MPa、蒸压时间为8 h时,轻质高强蒸压加气混凝土的绝干密度为568.70 kg/m^(3),抗压强度为5.4 MPa,导热系数为0.140 W/(m·K),达到了A5.0、B06等级。

砖混建筑垃圾制备蒸压加气混凝土性能及水化机理

以砖混建筑垃圾为主要原料制备蒸压加气混凝土(AAC),考察了废弃混凝土(WC)、废弃黏土砖(CB)及其复配掺量对蒸压加气混凝土抗压强度和干体积密度的影响,并利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了不同砖混配比加气混凝土样品的物相组成和微观形貌。结果表明,当建筑垃圾的掺量为50%~60%(质量分数,下同)时,以废弃混凝土或废弃黏土砖为原料制备的蒸压加气混凝土的抗压强度和干体积密度均能达到《蒸压加气混凝土砌块》(GB11968-2020)中A5.0 B07级别的要求。复配能进一步提升样品性能,随着废弃混凝土、废黏土砖质量比(m(WC)∶m(CB))的降低,所得样品的抗压强度不断升高,而干体积密度先降低后上升,当质量配比为2∶3~3∶2时,试样性能达到《蒸压加气混凝土砌块》(GB11968-2020)中A5.0 B06级别的要求。蒸压养护过程中,坯体中的SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、Ca(OH)2、长石、富钙型水化硅酸钙(α-C_(2)SH)共同作用,生成大量片状托贝莫来石、半结晶的CSH(I)、CSH凝胶和少量水化石榴石、硬石膏,与原料中残留的石英、方解石一起填充在孔壁中,相互交织成网状,提高样品强度的同时降低其密度。砖混复配的样品含有更多结晶完整的托贝莫来石、CSH(I)以及适量的CSH凝胶,形成良好的网状致密结构,使样品综合性能更优。

外掺料对C40透水混凝土性能的影响及机理分析

通过研究聚丙烯酸酯乳液掺量对透水混凝土抗压、抗折强度及透水系数的影响,确定其最佳掺量;采用SEM和XRD分析了透水混凝土的微观形貌和物相组成。研究了2种促凝剂对透水混凝土抗压强度、切片孔隙率的影响,并得出不同促凝剂的增强机理。研究了新型纳米材料(CNFs)对透水混凝土浆体流变性能及综合性能的影响。结果表明:聚合物乳液能在水泥浆体内部形成聚合物膜,对透水混凝土力学性能及透水功能均有改善;B组、C组促凝剂掺入后透水混凝土的7 d抗压强度明显提高,较未掺时最高分别提高了65.4%、77.0%;CNFs的掺入可使浆体呈剪切稀化现象,可用于调节浆体的触变性能,同时可显著提高透水混凝土的抗压强度,掺量0.15%时28 d抗压强度最高,较未掺时提高了56.8%。

轻质相变混凝土的研发及物理力学性能实验研究

以SiO_(2)气凝胶粉末为基体材料,低温相变石蜡为相变材料制备定型复合相变材料;采用傅里叶红外光谱仪、差示扫描量热仪、同步热分析仪及扩散-渗出圈测试对定型复合相变材料进行表征分析及稳定性检验。结果表明:石蜡吸附质量为75%时制备的定型复合相变材料最为稳定,SiO_(2)气凝胶与石蜡之间仅为物理吸附,定型复合相变材料的相变温度为26.52℃,相变潜热为56.2 J/g。将其掺入EPS混凝土,水泥净浆流动度实验限定定型复合相变材料掺加量在16%附近时,混凝土拌合物工作性能最佳。进行物理力学性能测试,发现随着定型复合相变材料的掺入,试件抗压、抗折、抗劈裂强度均有一定程度的提高。通过热箱储热性能试验,掺加定型复合相变材料的试件升降温曲线斜率及峰值均有降低现象,表明轻质相变混凝土具有很好的温控性能,可用于节能建筑围护体系。

稻草纤维增强泡沫混凝土物理力学性能试验研究

为了研究稻草纤维增强泡沫混凝土的性能,以普通硅酸盐水泥为主要胶凝材料,硅灰、偏高岭土和粉煤灰为辅助胶凝材料,稻草纤维为增强材料,采用物理发泡法制备纤维增强泡沫混凝土;通过全因子试验,研究在不同水胶比和发泡剂掺量下,稻草纤维掺量对泡沫混凝土的密度、吸水率、抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和抗冻性能的影响。结果表明:对于不同水胶比和发泡剂掺量,泡沫混凝土的密度、抗压强度和劈裂抗拉强度均随纤维掺量的增加呈现出先增加后降低的变化规律;抗压强度随密度增加呈幂函数增加关系;劈裂抗拉强度随抗压强度的增加呈指数函数增加关系;当水胶比为0.45时,抗折强度随纤维掺量的增加先增加后降低,当水胶比为0.50时,抗折强度随纤维掺量的增加而增加;纤维的掺入增大了泡沫混凝土的泡孔尺寸和吸水率,降低了其抗冻性能。

钢-植物纤维混掺增强混凝土力学性能研究

在混凝土中加入外掺纤维材料可以有效改善混凝土的力学性能,几种外掺纤维通过一定的比例混掺增强混凝土的力学性能相比单一纤维单掺入有更好的增强效果。植物纤维广泛存在于自然界,且有产量大、易获取、环保且可再生等优点。选取竹纤维、剑麻和黄麻3种植物纤维与钢纤维混掺,通过试验分析钢-植物纤维混掺对混凝土劈裂抗拉、抗剪以及抗冲击性能的增强效果,并与单掺钢纤维进行对比分析,验证了钢-植物纤维增强混凝土力学性能的可靠性。同时通过对3种植物纤维与钢纤维混掺的掺入量和配合比进行影响分析,提出了钢-植物纤维混掺增强混凝土的优化方案,并提出响应掺入量、配合比的建议值,为试验研究和工程应用提供借鉴和参考。

冻融环境下玄武岩纤维泡沫混凝土的损伤特性

为探究冻融环境下玄武岩纤维泡沫混凝土的损伤特性,对纤维体积分数分别为0、0.15%、0.30%、0.45%的4种泡沫混凝土分别进行了0、20、40、60、80次冻融循环试验.通过单轴压缩-声发射联合装置,研究了泡沫混.凝土的损伤演化规律及其破裂类型和裂缝发展特征.结果表明:泡沫混凝土的受压过程存在明显的阶段性;冻融循环劣化了泡沫混凝土的力学性能,经过80次冻融循环,纤维体积分数为0、0.15%、0.30%、0.45%的4种试件的峰值抗压强度分别降低65.0%、54.4%、24.4%、36.1%;冻融循环可降低声发射活跃度,促进泡沫混凝土张拉裂纹向剪切裂纹的转变,加速混凝土内部孔隙扩展及裂缝开展;玄武岩纤维的掺入减少了泡沫混凝土内部损伤,促进张拉裂纹的产生,有效抑制大尺度裂纹的发展,显著提升力学性能.

固废基相变轻骨料混凝土的制备和性能研究

研究固废基相变轻骨料混凝土能够带来显著的社会、经济和环境效益,对建筑行业的可持续发展意义重大。采用塑性膨胀剂、双氧水作为发泡剂制备泡沫混凝土基体,并破碎成轻骨料,采用真空吸附相变温度为28℃液体石蜡制成相变轻骨料,进而制备固废基相变轻骨料混凝土,测试分析其力学性能与热工性能。研究结果表明:相比于双氧水,塑性膨胀剂制备的泡沫混凝土性能更好,其掺量应控制在3.0%以内,砖渣粉可以改善其28 d抗压强度,降低密度,增加轻骨料对石蜡的吸附量。制备相变轻骨料的水胶比越大,对固废基相变轻骨料混凝土的热工性能越有利,但对其力学性能不利,且塑性膨胀剂的掺量不宜过高。综合导热性能和蓄热性能,固废基相变轻骨料混凝土密度降低,并不一定能提高其热工性能。

浇筑期温度对泡沫混凝土性能和微孔结构的影响

泡沫混凝土在浇筑至固化成型这段时期内,易受温度等环境因素影响,不利环境因素会导致固化成型后泡沫混凝土的性能退化和劣化.为研究泡沫混凝土在浇筑期受温度(-15~70℃)影响后的性能和微孔结构,设计单因素室内试验方案,以干密度作为泡沫混凝土物理性质评价指标,抗压强度作为施工质量评价指标,吸水率用以评价泡沫混凝土的运营耐久性,并利用图像数据采集系统及Image J软件分析泡沫混凝土微孔结构的演变规律.结果表明:随着温度上升,泡沫混凝土干密度总体呈阶梯式下降,抗压强度先减小后增大再减小,吸水率以0℃为分界点,温度降低或升高均呈先增大后减小趋势;等效孔径先增大后减小再增大,孔隙圆度值先增大后减小,孔隙分布分维先减小后变大;从混凝土宏观性能和微孔结构的演变规律建议泡沫混凝土浇筑期施工的温度范围为-5~40℃.

高温热处理对泡沫混凝土力学及导热性能的影响

以硅酸盐水泥为原料,通过物理发泡的方式制备了3种不同水胶比的泡沫混凝土,研究了高温热处理对泡沫混凝土的物相结构、微观形貌、抗压强度残余率、质量损失率、吸水率以及导热性能的影响。结果表明,在受热温度低于500℃时,混凝土表面裂纹较少,水胶比0.5的泡沫混凝土的抗压强度残余率和质量损失率下降最多,水胶比0.4的泡沫混凝土的质量损失率最少;受热温度达到900℃时,混凝土表面裂缝较多,出现了明显的贯穿性裂纹,3种水胶比的泡沫混凝土的抗压强度残余率趋于一致,均降至20%以下,水胶比0.4的泡沫混凝土的质量损失率最低为20.18%,水胶比0.5的泡沫混凝土的吸水率最大为69.2%。导热性能测试表明,在相同温度下,水胶比0.4的泡沫混凝土的导热系数最低;受热温度达到900℃时,水胶比0.4的泡沫混凝土的导热系数最低为0.2975 W/(m·K),在防火和保温应用方面性能优异。

聚苯乙烯颗粒掺量对混凝土力学性能和保温性能的影响研究

以聚苯乙烯颗粒(EPS)作为掺杂材料,通过不同的表面活性剂对其进行亲水改性,在此基础上将聚苯乙烯颗粒掺入到泡沫混凝土中,研究了亲水改性后的聚苯乙烯颗粒对混凝土力学性能和保温性能的影响。结果表明,未改性的聚苯乙烯属于憎水材料,接触角为112°,三乙醇胺改性后接触角降低至31°,具有优异的亲水性。泡沫混凝土具有多孔特征,孔径分布为20~230μm,凝固时间随聚苯乙烯颗粒掺杂量的增多不断降低,流动度先增大后降低,EPS-0.9%的凝固时间为90 min,流动度最高为17.9 mm。随着EPS颗粒掺杂量的增多,泡沫混凝土的抗压强度持续降低,抗折强度先降低后轻微升高,导热系数和干密度先降低后增大,抗碳化性能持续降低。在28 d龄期时,EPS-1.2%试样的抗压强度达到最低值5.2 MPa,碳化深度达到最大值2.13 mm;EPS-0.6%试样的抗折强度达到最大值0.57 MPa;EPS-0.9%试样的干密度和导热系数达到最低值,分别为357 kg/m^(3)和0.069 W/(m·K),保温性能最优。

冻融循环作用下天然浮石混凝土孔隙结构演变特征

采用核磁共振技术,对冻融循环后的LC20和LC30强度等级的天然浮石混凝土进行孔隙结构损伤特性研究,得到两种强度等级的天然浮石混凝土不同冻融循环次数的孔隙度、横向弛豫时间T_(2)谱分布及孔径分布。结果表明:随着冻融循环次数的增加,天然浮石混凝土的孔隙度先经历一段比较平缓的阶段,出现“拐点”后便呈现上升趋势,LC20和LC30天然浮石混凝土在0~25次冻融过程中没有发生损伤,在冻融循环次数100次和150次时,出现大尺寸孔隙中填充了部分小颗粒现象;两种强度等级天然浮石混凝土在冻融环境下,孔隙占比规律均为多害孔>少害孔>无害孔>有害孔,变化范围最大的是多害孔。

原生混凝土强度对再生骨料透水混凝土强度的影响

将废弃混凝土试块按强度等级分类制成再生骨料,在不同水灰比条件下制备再生骨料透水混凝土。通过对所制试件进行抗压强度和弯拉强度测试、宏观和微观组织表征以及显微硬度测试,分析了原生混凝土强度和水灰比对再生骨料透水混凝土强度的影响。结果表明,再生骨料透水混凝土强度与原生混凝土强度存在明确正相关性。原生混凝土强度每提高10 MPa,再生骨料透水混凝土抗压强度可提高10%~20%,弯拉强度可提高10%~30%。不同强度等级原生混凝土制备的再生骨料透水混凝土最优水灰比呈现规律性变化。随着原生混凝土强度的提高,再生骨料表面的孔隙变小、微裂缝变少,附着的水泥浆趋于致密,所制再生骨料透水混凝土界面强度增大。

隧道减震层聚丙烯泡沫混凝土力学性能分析

隧道减震层为提升高烈度地震区隧道抗震性能的重要措施,减震层的材料性能是影响隧道减震效果重要因素。为探究一种适合隧道减震层的聚丙烯泡沫混凝土,并对其制备工艺及力学吸能特性进行分析。基于聚丙烯泡沫体积含量指标,采用代石法配制了多种体积含量的聚丙烯泡沫混凝土,通过试验探明了表观密度、抗压强度、弹性模量、泊松比、静动态吸能特性等随聚丙烯泡沫体积含量的变化规律。研究成果表明:(1)当发泡聚丙烯(EPP)体积含量从0增加至28%时,表观密度为2331~1451 kg/m3,抗压强度为54.5~11.2 MPa,抗拉强度为3.6~1.6 MPa,弹性模量为34.0~16.0 GPa,泊松比为0.19~0.28,建立了物理力学性能与EPP体积含量关系表达式;(2)随着EPP体积含量的增加,混凝土静态吸能呈现先增大再减小后增大的趋势,当EPP体积含量为11%时,静态吸能效果最好;(3)随着EPP体积含量的增加,混凝土动态吸能呈现逐渐增大的趋势,当EPP体积含量为28%时,动态冲击吸能效果最好。研究成果可为聚丙烯泡沫混凝土作为减震吸能材料应用提供理论依据。

双掺陶粒轻质高强混凝土的力学及耐久性能试验研究

通过在混凝土中掺入黏土陶粒和页岩陶粒,使其具备较高强度的同时具有较低的干表观密度和较好的耐久性能,旨在探索制备28 d干表观密度不大于1950 kg/m3、28 d强度不小于50 MPa的轻质高强混凝土(Lightweight High-Strength Concrete,缩写:LWHSC)的方法。同时研究了黏土陶粒和页岩陶粒双掺对轻质高强混凝土抗压强度、干表观密度和耐久性的影响。结果表明,所制备的LWHSC的抗压强度试件破坏形态无异于普通混凝土,但使用黏土陶粒部分替代页岩陶粒可有效降低LWHSC干表观密度;适当增加胶凝材料用量并辅以优化陶粒的双掺比例,对除抗冻性以外的其它耐久性能具有一定的改善作用。研究成果可为认识、优化和开发页岩陶粒和黏土陶粒双掺LWHSC及其在工程中的应用提供参考。