不同岩性机制砂对混凝土性能的影响

为探究机制砂岩性对混凝土性能的影响,以C40混凝土为基准,研究了石灰石和花岗岩两种机制砂对混凝土力学性能和抗氯离子渗透性能的影响。得出以下结论:石灰石机制砂混凝土抗压强度在机制砂掺量增加的情况下呈现增大的趋势,机制砂掺量对强度提升效果逐渐降低,而花岗岩机制砂的抗压强度则呈现出先增加后减少的变化趋势;随着石灰石机制砂掺量的增加,抗氯离子渗透性能呈现出先升高后降低的趋势,整体抗氯离子渗透性能强于基准组;而随着花岗岩机制砂掺量的增加,抗氯离子渗透性能则先降低后升高,整体抗氯离子渗透性能弱于基准组。

机制砂对隧道衬砌混凝土收缩性能的影响

使用机制砂制备铁路隧道衬砌混凝土是未来发展趋势,衬砌混凝土是隧道工程的重要组成部分,而由于混凝土收缩导致的环向裂缝是其常见缺陷,因此,研究采用机制砂后的衬砌混凝土收缩性能对保障隧道工程质量有重要意义。本研究对强度等级为C40的花岗岩机制砂混凝土(GSC)、凝灰岩机制砂混凝土(TSC)和河砂混凝土(RSC)的工作性能、抗压强度、收缩性能、早期抗裂性能进行了对比试验研究,并结合水分蒸发量和孔结构进行了内在机理分析。研究结果表明:在相同外加剂掺量下,两种机制砂混凝土的工作性能与河砂混凝土相近,较河砂混凝土具有更好的保坍性;机制砂混凝土的抗压强度可以满足设计要求,且凝灰岩机制砂混凝土在各龄期均较河砂混凝土表现出更高的抗压强度;若早期良好养护,机制砂不会增加混凝土的收缩,花岗岩机制砂还能显著降低收缩;若早期缺乏良好养护,两种机制砂均会增加混凝土早期收缩,早期抗裂性能也下降,增加衬砌混凝土环向开裂风险。

煤矸石机制砂C20混凝土力学性能研究

为探究煤矸石机制砂对低强度等级C20混凝土力学性能的影响,调控煤矸石机制砂掺量和水灰比浇筑混凝土试块,开展抗压和抗折强度试验。结果表明:相同水灰比下,随煤矸石机制砂掺量增加,混凝土的抗压强度先增强后降低;相同取代率下,混凝土的抗压和抗折强度随水灰比增大而降低。相较于煤矸石机制砂取代率,水灰比对混凝土抗折强度的影响更大。取代率不超过30%时,对混凝土的抗压和抗折强度均有利,水灰比为0.55、取代率为25%时,混凝土抗压和抗折强度提高最多。

机制砂再生粗骨料混凝土抗压强度试验研究

为探究机制砂原料种类和机制砂级配对机制砂再生混凝土抗压强度的影响,以细骨料类型(天然砂、石灰石机制砂、卵石机制砂)细骨料级配、水灰比为变量制作了30组机制砂再生混凝土立方体试块和15组天然砂再生混凝土立方体试块。结果表明:在石粉掺量10%时,机制砂再生混凝土抗压强度高于天然砂再生混凝土,且机制砂原料为石灰石的抗压强度高于卵石;机制砂各筛孔量占比分别为5%、7%、18%、25%、26%和14%时,机制砂再生粗骨料混凝土的抗压强度最高。研究表明:严格控制水灰比、颗粒级配可使机制砂再生混凝土达到设计强度、满足生产应用要求,采用机制砂替代天然砂制备再生骨料混凝土更有优势,是缓解天然砂资源短缺的可行途径之一。

机制砂混凝土中轻质骨料成分的分析

近年来,人们对建筑结构功能的要求越来越高,使得工程复杂程度也不断提高,功能性、特种性混凝土使用量随之不断增加,其中机制砂轻骨料混凝土作为功能性混凝土也逐渐受到行业的重视。机制砂轻骨料混凝土通常用于增强建筑结构的表达或构造,对于建筑物而言通常用于悬臂式地板、富有表现力的屋顶设计、超高的建筑或额外的楼层结构中;对于桥梁,一般用于在现有桥面上结构支撑上铺设更宽的桥面(额外车道),且由于可施工性的提高,也可用于悬臂桥中跨度更长的桥墩一侧施工;当储存热水、石油或建筑隔热等热敏应用对隔热要求更高时,亦可首选机制砂轻骨料混凝土。基于现有新建构筑物对结构不断提高的要求,机制砂轻骨料混凝土的应用越来越广泛,本文对机制砂混凝土中轻质骨料成分进行多方面分析。

铁路桥梁建设泥浆废水处理-机制砂生产组合工艺碳排放核算及综合评估

桥梁建设过程中产生的泥浆废水由于高悬浮物(SS)和高pH值较难处理达标,钻孔桩基产生的钻渣可用来生产砂石骨料,但需要大量的水资源。本研究设计了8种近零排放泥浆废水处理与砂石骨料生产组合工艺,基于生命周期理论,构建组合工艺碳排放核算模型和综合评估方法。案例分析结果表明:化学混凝-pH值调节-棒磨机制砂生产组合工艺生命周期碳排放量最大,为2 974.29 tCO_(2e),机械分离-立轴式冲击破碎机制砂生产组合工艺碳排放量最小,约为1 038.75 tCO_(2e)。应用熵权-优劣解距离法(熵权-TOPSIS法)综合评估8种组合工艺,发现机械分离-pH值调节-棒磨机制砂生产组合工艺与最优工艺贴近度最高。该研究结果支持铁路桥梁建造泥浆废水处理和钻渣综合利用组合工艺设计。

玄武岩机制砂不规则度对混凝土流动和力学性能影响研究

为深入探究机制砂不规则颗粒含量对混凝土流动和力学性能的影响,引入了机制砂不规则度概念。采用室内试验方法,对比研究了各材料配比下玄武岩机制砂不规则度对混凝土流动特性和力学性能的影响。研究结果表明:不同材料配比下,玄武岩机制砂混凝土的坍落度、抗折强度和抗压强度等指标均随机制砂不规则度的增加而不断降低,且高强度混凝土配比方案比低强度混凝土配比方案的降低幅度更大;当机制砂不规则颗粒含量超过30%时,不规则度对任何材料配比的混凝土力学性能和流动性能均有较大的影响;机制砂不规则度对混凝土抗折强度的影响大于对抗压强度的影响。

振动台试验饱和机制砂模型土动力特性研究

根据饱和砂土-结构相互作用振动台试验的相似性要求,对饱和砂土的相似性要求进行探讨,提出以机制砂作为通用的饱和砂土模型材料。通过动力三轴分级循环加载试验,研究饱和机制砂模型土的最大动剪切模量Gmax、动剪切模量比G/Gmax-γ曲线、阻尼比λ-γ曲线、孔压比ru-ΔW曲线的变化范围,得到其动力本构模型参数随有效粒径d10、不均匀系数Cu、曲率系数Cc和相对密度Dr的变化规律和拟合公式,并根据相似要求和拟合公式分不同情况给出饱和机制砂模型土的配制方法。与文献中多种原型砂土的相似性分析表明,饱和机制砂模型土可以对大部分原型砂土有效实现动力特性相似和液化特性相似,证明其广泛适用性。

机制砂混凝土的力学性能与声发射特征研究

基于数字图像处理技术,测定了机制砂的形状参数。结合数值建模方法,重构了不同细观特征的机制砂混凝土模型,并通过离散元分析软件,定量化地研究了机制砂混凝土的力学与声发射规律。研究结论如下:(1)单轴压缩下不同细观特征机制砂混凝土呈现出同样的应力应变规律,可分为弹性阶段,屈服阶段和软化阶段。(2)机制砂圆润度越高,机制砂混凝土峰值应力越大,同时塑性承载能力越强,其整体力学性能越好。(3)机制砂混凝土模型声发射和能量演化可分为平静期,缓增期和活跃期3个时期;声发射事件带预示着试样内宏观裂纹的扩展路径;试样内部声发射事件数密集或高能量释放区域更容易产生张开型裂隙。

矿物掺合料对全机制砂灌浆料的影响研究

试验采用普通硅酸盐水泥与快硬硫铝酸盐水泥的复合胶凝体系,选用石灰石机制砂作为细集料,制备全机制砂灌浆料。选用硅灰、粉煤灰与石粉作为矿物掺合料,研究矿物掺合料对全机制砂灌浆料流动度、抗压强度与竖向膨胀率的影响,并利用SEM电镜对全机制砂灌浆料进行微观机理分析。研究结果表明:矿物掺合料复掺有利于提高灌浆料的流动性能与力学性能,改善灌浆料的界面过渡区,通过正交试验优化机制砂灌浆料配方,得到的最优矿物掺合料掺量为硅灰5%、粉煤灰6%、矿粉8%。

机制砂片状颗粒含量检测方法研究

为了探究机制砂片状颗粒的定义及其条形筛筛孔宽度是否有优化的可能性,通过改变条形筛筛孔宽度的条形筛与国标条形筛(0.45倍筛)对比,研究0.55倍、0.60倍条形筛的片状颗粒检出率;条形筛筛除片状颗粒后,规则颗粒对胶砂性能的影响;明确最合适的条形筛筛孔宽度。结果表明:筛孔宽度为机制砂颗粒所属粒径范围平均粒径0.55倍的条形筛(0.55倍筛)相比于国标条形孔筛(0.45倍筛)筛分效率高,片状颗粒评价更合理,其规则颗粒对胶砂和混凝土性能最有利;相应Ⅰ类机制砂的片状颗粒含量宜控制在20%以内。

凝灰岩机制砂混凝土工作性的流变学分析

机制砂的生产与应用是我国混凝土行业走向低碳发展的良好契机,但机制砂的复杂特性导致混凝土工作性较差且难以预测。为研究基于流变学特性的机制砂混凝土工作性的影响因素及变化规律,从机制砂特性及混凝土配合比参数两个角度展开,建立了流变学特性与工作性的二维、三维关系模型,并采用灰色关联度分析法,对基于流变学分析的凝灰岩机制砂混凝土工作性影响机制进行因素显著性分析。结果表明,动态屈服应力和塑性黏度与混凝土的工作性关系密切,随着石粉含量、机制砂取代率和砂率的增加,动态屈服应力呈先减小后增大的趋势,机制砂特性与混凝土各项流变性能之间的关联度在强相关的区间内,通过合理调配各因素的水平可以达到实际工程所需要的最佳工作性。

立磨机制砂生产工艺系统浅析

结合2017~2022年中国砂石年产量趋势和供应多、面广的特点,分析现存的三种机制砂生产工艺的特点,在此基础上探讨一种新型制砂工艺发展趋势。该工艺由立磨替代制砂机进行制砂,成品砂的筛选包括振动筛+组合式选粉机进行筛选和振动筛+组合式多分离梯级选粉机进行筛选两种方法,解决了传统制砂生产线400 t/h以上产能受制砂机能力限制的技术瓶颈。立磨机制砂生产工艺系统必然成为今后机制砂规模化应用主流工艺之一。

角闪岩弃碴机制砂和石粉掺量对混凝土性能的影响机理

为探明角闪岩弃碴制砂过程中石粉对混凝土性能的影响,以冀环京津6个地区的角闪岩弃碴为对象,通过开展力学测试、坍落度试验和Zeta电位分析,并结合SEM、FTIR等测试探讨了角闪岩弃碴机制砂和石粉掺量对混凝土工作性能、力学性能及微观结构的影响机理。研究表明:除鑫鑫地区外,其他地区的角闪岩弃碴机制砂均可提升混凝土的抗压强度,其中承德和小石匣地区的角闪岩弃碴机制砂对混凝土增强效果较优,与天然砂制备的混凝土相比,这两种弃碴机制砂制备的C30混凝土7 d抗压强度分别提升了20.51%和11.11%,28 d抗压强度分别提升了10.79%和6.58%;C50混凝土7 d抗压强度分别提升了15.14%和12.57%,28 d抗压强度分别提升了14.55%和16.55%。承德、鑫鑫、冀恒和小石匣地区石粉最佳掺量一般可达胶凝材料质量的8%~15%,而平山地区最佳掺量仅为5%。其中承德和小石匣地区石粉取代胶凝材料用量最高,原因在于这两个地区石粉的颗粒粒度较小,SEM表明在碱性条件下石粉呈明显侵蚀破坏形貌,在骨料界面处形成较多胶凝产物,提升了骨料颗粒之间的胶结程度。此外,适量石粉的加入对丰宁地区较粗机制砂混凝土有一定填充作用,能提升混凝土力学性能。FTIR和Zeta电位测试结果表明,角闪岩弃碴石粉能吸附聚羧酸减水剂并发生反应生成离子化合物,聚羧酸减水剂提升了石粉、水泥和聚羧酸溶液体系稳定性。本研究可为角闪岩弃碴机制砂在普通混凝土中应用及石粉在混凝土中取代不同胶凝材料用量配比设计提供参考。

干湿循环对机制砂改良膨胀土力学与变形特性影响

在膨胀土中加入不同掺量的机制砂进行物理改良,对土样开展0~5次的干湿循环试验以分析土样的裂隙发育规律,并将干湿循环1、3、5次后的土样进行直接剪切试验及收缩和膨胀试验,探究经过干湿循环后土样的强度衰减和收缩膨胀特性。结果表明:机制砂可有效抑制膨胀土的裂隙发育,在机制砂掺量为10%时抑制效果最好,能较好抑制改良土裂隙集中发育,且在10%掺量下改良土的抗剪强度衰减幅度最小,收缩和膨胀特性方面也表现最佳。本试验验证了机制砂可延缓膨胀土在干湿循环过程中的裂隙发育和抗剪强度衰减,并且能改良土样的收缩膨胀变形特性,改良效果受机制砂掺量影响,综合考虑各项因素,机制砂掺量应控制在10%以内。

蒸养条件下机制砂混凝土的力学性能及干缩性能

为推动机制砂在预制混凝土构件中的应用,实现机制砂在建筑行业的更广阔应用,进而有效减缓天然砂资源短缺的问题,通过混凝土抗压强度、动弹性模量和干燥收缩试验等宏观性能测试和扫描电镜测试、压汞测试及显微硬度测试等微观测试方法,探讨养护条件和砂型对混凝土力学性能及干缩性能的影响规律及相应机理。试验结果表明:无论采用河砂还是机制砂,蒸养混凝土相较标养混凝土具有更高的早期力学性能和更低的干燥收缩,但高温导致水化产物分布不均,阻碍了后续的水化反应,使其后期力学性能出现不同程度的劣化。结合微观测试结果可知,孔径粗化、界面过渡区间隙增大和水化产物结构疏松是造成蒸养混凝土后期性能劣化的主要原因,但采用机制砂替代河砂能有效减弱蒸养热伤损效应产生的劣化影响。此外,蒸养机制砂混凝土相较蒸养河砂混凝土具有更高的力学性能和更优的微观结构,具体表现为:蒸养机制砂混凝土孔结构更加细化,界面过渡区间隙更小,同时基体显微硬度均值更高,整体密实度更高。但小于50 nm毛细孔增加将导致蒸养机制砂混凝土干缩变形增大。基于GL 2000收缩模型,通过引入考虑机制砂的影响因子,建立了蒸养机制砂混凝土干燥收缩预测模型,可较准确且有效地进行蒸养机制砂混凝土的干燥收缩预测。

粗骨料取代率对机制砂再生混凝土高温性能的影响

为探究不同粗骨料取代率对机制砂再生混凝土(RCM)高温性能的影响,以不同粗骨料取代率(0%、20%、40%、60%、80%、100%,质量分数)制备RCM并研究其单面受高温后的表面形貌、质量损失率、抗压强度、荷载变形曲线及微观形貌。结果表明,粗骨料取代率在40%~60%时,在低于600℃的高温试验下RCM表现良好。当温度在200℃时,各组试块表面形貌变化不大,质量损失率较小,抗压强度略微上升;当温度在400℃时,各组试块表面开始出现裂缝,质量损失率为4.35%~6.47%,抗压强度开始下降,此时粗骨料取代率影响不大;当温度达到600℃时,表面形貌变化明显,质量损失率上升到6.42%~8.70%,抗压强度最终降低到基准强度的80%左右,此时粗骨料取代率在40%~60%的试块表现良好;当温度达到800℃时,各组试块表面形貌变化进一步加剧,粗骨料取代率大于60%的试块受影响非常明显,同时各类性能参数表明混凝土已完全丧失工作性能。

石灰石粉作为矿物掺合料对机制砂混凝土力学性能及耐久性的影响

石灰石粉可作为机制砂细粉料或矿物掺合料两种途径掺入混凝土中,然而两种不同掺入途径对混凝土的配合比设计及其性能影响截然不同。基于我国某桥梁工程机制砂混凝土的实际应用需求与服役环境特征,通过测试不同石灰石粉掺量下的机制砂混凝土工作性、抗压强度与氯离子扩散系数,对石灰石粉作为单一矿物掺合料制备承台、挡土墙和索塔用机制砂混凝土的可行性进行了分析。研究结果表明:随着石粉掺量增加,机制砂混凝土的抗压强度性能呈现下降趋势,可降低水胶比以保障混凝土强度;石粉会提高C30机制砂混凝土的氯离子迁移系数,但对C50机制砂混凝土的氯离子迁移系数影响较小。初步认为石粉作为矿物掺合料用于不同类型机制砂混凝土具有可行性,更高掺量的石粉对机制砂混凝土耐久性的影响有待进一步探究。

玻璃纤维增强机制砂混凝土力学性能及收缩性能研究

为了解决机制砂性能不稳定、易收缩开裂的问题,提出了一种增强机制砂混凝土性能的方法,即采用耐腐蚀的玻璃纤维进行加固。以不同配合比的玻璃纤维增强机制砂混凝土为研究对象,制作试件共计180个,分别进行了坍落度测试、轴心抗压强度试验、抗折强度试验及收缩试验。通过对比机制砂对替代率和玻璃纤维掺量两个重要因素对玻璃纤维增强机制砂混凝土工作性能、力学性能及收缩性能的影响规律和作用原理,进一步确定机制砂对天然砂的最佳替代率和玻璃纤维最佳掺量,以推动机制砂玻璃纤维混凝土的发展与应用。

花岗岩机制砂混凝土性能的研究

探讨了花岗岩机制砂混凝土配比中的应用效果。通过调整不同参量的花岗岩机制砂替代率进行替代天然砂,分析了其对混凝土工作性能的影响,结果表明在合适的配比下,花岗岩机制砂能够显著提高混凝土的流动性、同时能减少减水剂的添加,但当花岗岩机制砂参量过大时,混凝土坍落度呈现下降趋势。并通过SEM扫描电镜从微观角度解释混凝土力学性能变化的原因结果。