基于大掺量复合掺合料的高强混凝土性能研究

以较大掺量应用于高强混凝土的复合矿物掺合料为研究对象,通过对矿渣粉、石灰石粉等组分进行粉磨,结合各组分材料独特效应,以矿渣粉占比为70%固定值,与其他粉体材料按照一定比例进行复配,研发出两种以高活性、易流、降黏为特点的高强混凝土用复合掺合料(无硅灰型和含硅灰型)。两种复合掺合料以30%、40%、50%、60%掺量分别应用到C60、C70、C80、C90高强混凝土中,研究不同掺量的复合掺合料对高强混凝土性能的影响。结果表明:随着高强混凝凝土用复合掺合料掺量的提升,高强混凝土倒置坍落度筒排空时间明显降低,证明混凝土黏聚性明显改善。高强混凝土用复合掺合料在30%、40%掺量时,早期强度较高,且后期强度发展较大;达到50%掺量后,早期强度较低,长龄期强度仍可以满足要求。

针片状颗粒对高强混凝土性能的影响研究

从粗骨料针片状颗粒角度出发,研究其含量和粒径对高强混凝土性能的影响。选取掺加5%、15%和25%针片状颗粒含量的粗骨料配制混凝土,对混凝土的工作性能、力学性能和耐久性能进行试验研究;选取5~10 mm、10~16 mm和16~20 mm共三种粒径区间的针片状颗粒,探究粒径大小对混凝土性能的影响规律。结果表明:针片状颗粒含量增加,高强混凝土和易性和泵送性能变差,混凝土抗压强度降低,混凝土收缩增大,且对高强混凝土耐久性能不利;混凝土拌合物坍落度和扩展度、硬化混凝土各龄期抗压强度均随着粗骨料中针片状颗粒粒径增大而降低;综合考虑针片状颗粒对高强混凝土性能影响规律,建议控制针片状颗粒含量不超过5%;同时,在计算针片状颗粒含量时,需在标准计算方法基础上按不同粒径针片状颗粒分别乘以其对应的影响系数进行修正,以实现对粗骨料粒形更好的控制。

石材固废机制砂及其混凝土性能研究

在国家大规模基础设施建设需要巨量砂石骨料的大背景下,国家鼓励利用隧道洞渣、石材废石等加工生产机制砂石。由于每个废石存储点存量大多较少,多选择短线生产和移动式破碎加工,但这样的生产工艺可能会影响砂石骨料的产品质量,所以针对移动破碎装备生产的石材固废机制砂质量及其混凝土性能进行了试验和研究。结果表明:石材固废机制砂满足标准要求,可以作为混凝土用粗骨料,其所制备的混凝土显示出较好的和易性和抗压强度,收缩以及抗裂性能方面性能没有明显降低,具有技术可行性。

粗骨料空隙率对低砂率高性能混凝土工作性能的影响

为了明确粗骨料空隙率对低砂率高性能混凝土工作性能的影响,本文通过选择不同空隙率的粗骨料,研究其对高性能混凝土(HPC)工作性能的影响。结果表明:混凝土的坍落度和扩展度随着砂率的降低而下降,使用空隙率为40.7%的粗骨料比使用空隙率为45.8%的粗骨料制备的低砂率混凝土的坍落度和扩展度有明显提高,说明粗骨料空隙率较低时,混凝土的工作性能显著提高,为研究高石低砂混凝土技术及相关工程应用提供了参考。

非活性掺合料对大体积混凝土性能的影响

大体积混凝土结构体量大,水化温升较高,在温度应力作用下极易形成裂缝对结构产生严重的危害。研究大掺量非活性掺合料对于降低混凝土水化热、推迟水化热温度峰值的出现时间和减少裂缝危害的技术效果。测试了3种非活性掺合料(白云石粉、石灰石粉和尾矿微粉)的相关技术指标,与50%掺量的粉煤灰混凝土对比,研究和分析了同掺量下3种非活性掺合料对大体积混凝土的绝热温升、力学性能和耐久性能的影响,同时通过超景深显微镜对其混凝土细观结构进行了观测。研究结果表明:大掺量非活性掺合料降低胶凝体系水化热的程度与粉煤灰相当,其配制的混凝土工作性能和耐久性能良好,各龄期混凝土强度稳定发展,可以有效控制大体积混凝土结构的裂缝产生,具有替代粉煤灰的应用前景。

超高性能混凝土收缩研究进展

收缩是超高性能混凝土(UHPC)早期开裂的主要诱因,主要综述了UHPC收缩的发展规律、测试方法、调控手段及其收缩机理。结果表明:UHPC的收缩主要由自收缩和干燥收缩组成,而自收缩通常占总收缩的78.6%~90.0%,且主要集中在早期,后期收缩基本趋于稳定;热养护和组合养护可促进水泥水化以及掺合料的火山灰反应,改善孔结构,有利于消除后期UHPC收缩应变;毛细管张力理论可以很好地从相对湿度、孔隙结构、自应力、界面结构、水合程度来解释UHPC自收缩机理;当前UHPC收缩的测试方法主要侧重于实验室内,需要开发出一种实际工程应用中UHPC的收缩变形测量技术,实现可长期监测、数据实时传输、开裂的预报预警,对于大型工程UHPC结构的实时养护和工程防裂指导十分重要。

《混凝土材料学》课程建设的改革与实践

《混凝土材料学》的教学不仅直接关系到未来行业人才对现代混凝土的认知、应用和创新能力,也涉及基础设施建设领域的高质量发展、低碳混凝土技术的广泛应用以及美丽中国建设使命的担当与实现。本文从课程建设理念、目标、发展沿革、课程与教学改革要解决的重点问题、课程教学设计、课程内容与资源建设及应用、教学方法改革、课程教学内容及组织实施、课程评价及改革成效、课程特色与创新等方面系统分享了北京建筑大学《混凝土材料学》课程建设的思路、做法和成果。本课程建设总体上体现了现代工科教育的理念和方法,具有线上线下混合式教学、专题研讨、思政激励、赛教融合的特色。

无熟料胶凝材料胶砂与混凝土性能的试验研究

以矿渣、粉煤灰、钢渣、铁尾矿微粉、熟石灰、脱硫石膏等为原材料研究无熟料胶凝材料的制备及其胶砂、混凝土性能。结果表明:无熟料胶凝材料标准稠度用水量在28.5%~30.5%之间,初凝时间均大于150 min,终凝时间在200~460 min之间;不掺加水泥的无熟料胶凝材料,早期钢渣含量较高的通用胶砂抗压强度较高,其专用胶砂抗压强度也较高且56 d时可达50 MPa;掺入不超过胶凝材料5%的P·Ⅰ型硅酸盐水泥的无熟料胶凝材料,钢渣含量较低、石膏含量较高的通用和专用胶砂抗压强度都相对较高,较优组别专用胶砂抗压强度28 d可达35 MPa,56 d达到45 MPa;选用胶砂强度较优的胶凝材料配比进行混凝土试验,无熟料胶凝材料混凝土工作性能良好,28 d抗压强度满足C20~C25混凝土强度要求,56 d满足C25~C30混凝土强度要求。

石灰石粉与低品质粉煤灰复掺对混凝土耐久性能的影响

针对不同比例的超细石灰石粉与低品质粉煤灰复掺后对混凝土耐久性能的影响进行研究。主要通过不同比例超细石灰石粉掺量下混凝土抗氯离子渗透性、抗冻性及抗硫酸盐侵蚀性试验,考察超细石灰石粉与低品质粉煤灰复掺对混凝土耐久性能的影响。试验结果表明,在胶凝材料用量相同时,随着石粉替代量的增加混凝土氯离子渗透系数略有增大,对混凝土抗冻性没有明显影响。当掺入适量石粉时,混凝土抗硫酸盐性能受影响不明显,但石粉掺量过大时会降低混凝土抗硫酸盐侵蚀性能。

大掺量粉煤灰混凝土抵抗碳化和钢筋锈蚀研究

通过在不同胶凝材料用量、不同粉煤灰掺量和不同水胶比下大掺量粉煤灰混凝土碳化和钢筋锈蚀试验,明确了其抵抗碳化和钢筋锈蚀的基本条件。结果显示水胶比是关键条件,只要保证足够低的水胶比,大掺量粉煤灰混凝土具有优异的耐久性。

中低等级大掺量粉煤灰混凝土性能研究

对大掺量粉煤灰混凝土的配合比、力学性能与耐久性能进行研究,结果表明:在低水泥用量和低水胶比条件下,力学性能完全可以满足中低强度等级混凝土的技术要求。更为重要的是氯离子扩散、钢筋锈蚀等试验显示混凝土结构密实、碳化速度得到有效控制,钢筋无锈蚀现象,混凝土具有良好的耐久性,在村镇建设中推广应用具有明显的经济效益和重要的社会意义。

橡胶粉改性的高韧性混凝土研究

本文探讨了橡胶粉对混凝土抗折、抗压强度及抗冲击性能的影响。研究结果表明橡胶粉改性混凝土的抗折、抗压强度较基准混凝土变化不大，冲击荷载则明显提高。采用适当粘结剂可以改善橡胶树与混凝土的界面状况，大幅度提高混凝土的抗冲击性能。

机制骨料技术指标及其对混凝土性能的影响研究

本文以第六届和第七届全国砂石骨料大赛的机制骨料数据为依据,分析其整体质量水平,并参照GB/T 14685—2022《建设用卵石、碎石》和GB/T 14684—2022《建设用砂》的要求进行评价,同时探究机制骨料对混凝土工作性能和抗压强度的影响。结果表明:相较于第六届全国砂石骨料大赛,第七届全国砂石骨料大赛的机制骨料质量有了很大的提升,压碎指标的改善情况最为显著,达到GB/T 14685—2022《建设用卵石、碎石》Ⅰ类要求的比例从54.5%提高到了86.7%;第七届全国砂石骨料大赛机制砂的4项技术指标中,达到GB/T 14684—2022《建设用砂》Ⅰ类要求的比例较第六届有所提高,其中,石粉含量由65.2%提高到了100%,压碎指标达到Ⅰ类要求的比例从69.6%提高到了93.3%,同时第七届的机制砂颗粒级配明显得到改善,整体都达到了Ⅱ类及以上要求;机制骨料对混凝土拌合物的和易性影响较大,其中,G-08组和G-09组石子的粒形好,机制砂吸附性低,且为钙质石粉,颗粒级配好,混凝土拌合物的工作性能好;虽然15组机制骨料的质量水平参差不齐,但对混凝土抗压强度的发展影响并没有对混凝土和易性的影响显著,15组C40混凝土的28 d抗压强度均高于48 MPa,其中,G-14组混凝土的28 d抗压强度最高,达到了77.3 MPa。

活性粉末混凝土耐久性研究

本文针对掺有硅灰、粉煤灰,并辅以钢纤维等配制的活性粉末混凝土(RPC)的耐久性进行研究。试验结果表明,RPC不仅获得了高强度,又改善了传统高强混凝土收缩大的缺点,具有较小的体积收缩率,并具有优异的抗碳化、抗氯离子渗透、耐腐蚀性等耐久性。本文对于活性粉末混凝土的工程应用具有一定的参考意义。

机制砂片状颗粒含量对水泥胶砂与混凝土性能的影响

机制砂颗粒形状是否良好是评价机制砂品质的重要方面。通过研究不同片状颗粒含量机制砂对水泥胶砂和混凝土流动性、强度、耐久性的影响,提出片状机制砂的定义及检测方法,同时提出片状含量合理控制范围,为今后机制砂相关标准片状颗粒技术指标制定提供参考。研究表明,随着片状机制砂含量的增加,水泥胶砂和混凝土的各项性能随之下降。对于水泥胶砂用机制砂,片状颗粒含量不宜超过10%;对混凝土用机制砂,片状颗粒含量不宜超过20%。片状颗粒对高强度等级混凝土的影响要高于低强度等级混凝土。

铁尾矿微粉矿物掺合料技术性能研究

为确定铁尾矿微粉作为混凝土矿物掺合料的技术控制要点及其混凝土性能。针对铁尾矿微粉的细度和亚甲蓝值这两个技术指标,进行胶砂和混凝土的流动性和强度试验研究。在此基础上优选技术参数,研究不同等级铁尾矿微粉与矿渣双掺混凝土的强度增长规律。试验结果表明:随着铁尾矿微粉颗粒粒径和亚甲蓝值的增大,其各方面性能都呈劣化趋势。当比表面积高于500 m^2/kg,亚甲蓝值控制在不高于0.5时,即可满足胶砂和混凝土拌合物的工作性能,又能够满足混凝土强度要求。长期强度发展规律表明铁尾矿微粉宜与矿渣双掺,对混凝土长期强度增长有利。

铁尾矿微粉对大流态混凝土性能的影响研究

研究了铁尾矿微粉作为混凝土掺合料不同比例替代粉煤灰对大流态混凝土性能的影响。进行了混凝土和易性、强度、耐久性等一系列试验,结果表明:随着铁尾矿微粉替代粉煤灰的比例增加,混凝土的流动性降低,但铁尾矿比例不大于70%时,各组混凝土坍落度均在220 mm以上;混凝土强度随着尾矿微粉替代量的增大下降幅度不大,当铁尾矿微粉替代量为50%时,铁尾矿混凝土强度均与纯粉煤灰组相比下降幅度在5%左右;在耐久性方面,在铁尾矿微粉替代粉煤灰的量不大于70%,混凝土的抗碳化性能增强。铁尾矿混凝土抗氯离子渗透性能在铁尾矿取代粉煤灰量不大于50%之时;SEM分析结果也表明铁尾矿微粉颗粒在不大于50%比例替代粉煤灰时,在混凝土中堆积、填充作用效果较好,混凝土微结构致密。

人工砂高性能混凝土抗渗性与抗冻性研究

通过大量试验,系统研究了人工砂高性能混凝土的耐久性,对抗渗性、抗冻性、氯离子扩散系数等项目进行了测试。在此基础上,探讨了相关机理。试验结果表明,人工砂高性能混凝土具有优异的耐久性,可以替代天然砂生产高性能混凝土。

碎石非常不规则颗粒对混凝土性能的影响

为改善粗骨料粒形,提出粗骨料非常不规则颗粒的概念,研究碎石非常不规则颗粒含量对混凝土流动性、强度、耐久性的影响。研究表明:随碎石非常不规则颗粒含量的增加,混凝土的流动性、强度和耐久性随之下降。因此,为提高混凝士性能,碎石非常不规则颗粒含量应作为一项技术指标进行控制。

人工砂高性能混凝土配制技术研究

采用现代混凝土配合比设计理念,通过试验,研究了人工砂高性能混凝土配合比的设计原则。通过分析粉煤灰、石粉含量对人工砂高性能混凝土在工作性和力学性能上的影响,确定粉煤灰的最佳掺量和石粉含量的范围,结果表明人工砂完全可以替代天然砂配制高性能混凝土。