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。

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。

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。

玄武岩机制砂混凝土应力-应变关系研究

以云南某隧道废弃玄武岩生产的机制砂为骨料,制备标准棱柱体和立方体试件分别进行单轴抗压试验,分析其受力变形及破坏特性,得到其单轴受压状态下的抗压强度和应力-应变全过程曲线,并结合过镇海模型建立应力-应变关系和模量计算方法,通过开展数值模拟研究验证该应力-应变关系的准确性。结果表明:由于机制砂棱角较为明显,故断裂面或裂缝均出现在骨料和水泥砂浆交界处,破坏时混凝土试件两侧边缘位移较大,出现剥落现象,即呈现X型破坏;与常规河砂混凝土相比,受压破坏时玄武岩机制砂混凝土裂缝较多;随着玄武岩机制砂混凝土强度的增大,其脆性也逐渐增大;玄武岩机制砂混凝土立方体抗压强度试验和轴心抗压强度换算系数建议取0.76;结合过镇海模型建立的玄武岩机制砂混凝土应力-应变关系计算方法能够较好地反映其受力变形特性;拟合值和数值模拟结果较为接近,误差较小,计算结果较为合理。

机制砂混凝土的力学性能及体积变形试验研究

对比研究了相同配合比条件下,机制砂和天然砂对C35混凝土的力学性能及体积变形的影响。结果表明:机制砂混凝土的力学性能明显优于天然砂混凝土;180 d时,机制砂混凝土的抗压强度较天然砂混凝土提高了15.3%,劈裂抗拉强度提高了4.3%;90 d时,机制砂混凝土的静弹性模量较天然砂混凝土提高了5.8%;机制砂混凝土的体积变形明显大于天然砂混凝土,180 d时,机制砂混凝土较天然砂混凝土的自收缩增大了约16.4%;机制砂中石粉掺量不宜过大,否则会显著增大混凝土的收缩开裂。

石粉含量对C60机制砂混凝土徐变的影响

研究了不同石粉含量对C60机制砂混凝土徐变的影响,并对现有徐变预测模型进行了对比分析。结果表明:当机制砂石粉含量不超过15%时,各组试件的抗压强度均可满足C60强度等级的要求,各组试件120 d的徐变应变约为(180~230)×10-6,徐变系数在0.41~0.56之间;随着石粉含量的增加,各组试件的徐变应变呈现先减小后增大的趋势,徐变系数呈先增大后减小的趋势;石粉含量对C60机制砂混凝土徐变的影响不显著;现有徐变模型对徐变系数的计算结果均大于实测结果;相比较之下,fib MC 2010模型更适用于高强机制砂混凝土的徐变预测。

水灰比对机制砂混凝土性能影响的试验研究

通过测试不同水灰比下C35、C40、C50花岗岩机制砂混凝土的工作性及力学性能,分析了水灰比对机制砂混凝土性能的影响,得到了机制砂混凝土的最佳配合比。结果表明:水灰比对机制砂混凝土的工作性有直接影响,也会间接影响机制砂混凝土的力学性能;在不同水灰比条件下,3种不同强度等级的机制砂混凝土力学性能的变化规律均相同;综合考虑机制砂混凝土的工作性和力学性能,确定了C35、C40、C50花岗岩机制砂混凝土的最佳水灰比分别为0.39、0.34、0.32。

机制砂混凝土研究进展

母材岩性、粒度、颗粒形状和石粉等特属于机制砂的性质使得机制砂区别于天然砂,机制砂使混凝土性能受到一定的影响。机制砂是粒度小于4.75 mm,由石灰石、花岗岩、玄武岩、片麻岩、砂岩和其他石块通过破碎、研磨和筛分工艺制成,由于不含有软质、风蚀性的岩石粒,它属于在机械外力的破坏作用下的自然产物。而天然河砂则属于自然界的天然物质,所以二者在物理性能方面存在着很大的区别,也由此使得砂浆混凝土的各种特性存在着差别,从而影响了机制砂在水泥混凝土中的大量使用。为此,就机制砂水泥的工作特性、力学性能以及耐久性能方面展开研究,并根据机制砂的施工特点,对机制砂在水泥混凝土中的使用特点以及各种特性因素进行研究,以便为机制砂的生产工艺改进和机制砂水泥混凝土的大规模利用提供依据。

掺石粉的机制砂混凝土热力学性能研究

机制砂混凝土的热力学性能对石粉掺量的变化非常敏感,石粉掺量改变会影响甚至削弱混凝土的热力学性能,进而降低混凝土强度、抗裂性能和耐久性。为探究石粉掺量对机制砂混凝土热力学性能影响规律,文章设置了不同石粉掺量的机制砂混凝土试验组,进行混凝土热力学试验。结果表明,10%的石粉掺量对机制砂混凝土的力学性能提升最大,热学性能也与天然砂混凝土基本持平。研究成果可为机制砂混凝土广泛应用于工程提供理论依据。

橡胶掺量对机制砂混凝土力学性能影响研究

橡胶混凝土作为一种新型建筑材料,被广泛地应用于道路工程中。机制砂作为可以代替河砂的主要材料,从绿色低碳节能环保建筑产业的角度出发,研究橡胶颗粒掺量对机制砂混凝土力学性能影响很有必要。文章通过使用改性橡胶颗粒等体积替换混凝土中的机制砂,控制橡胶颗粒体积占机制砂体积的0%、5%、10%、15%、20%;分析不同橡胶掺量对机制砂混凝土力学性能的影响。结果表明:橡胶掺入可以改善机制砂混凝土的保水性和黏聚性,但会降低混凝土的流动性。低掺量的橡胶颗粒对机制砂混凝土劈裂抗拉强度、抗折强度影响不明显,但对抗压强度降低明显。当橡胶掺量超过10%时,机制砂混凝土力学性能明显降低。总体来看,橡胶掺量增加可以降低混凝土的力学性能。

基于BP神经网络的机制砂混凝土抗压强度预测

机制砂混凝土抗压强度受多种因素影响,为了提高混凝土品质,需要对其强度特性进行分析。针对传统的机制砂混凝土抗压强度检测方法,利用具有非线性特性、学习能力和自适应能力的BP神经网络进行分析。将石粉含量、水泥、粉煤灰、水、机制砂、碎石和养护龄期作为输入参数,抗压强度作为输出参数,构建了一个包含6个隐含层节点的BP神经网络模型。通过仿真结果表明,平均相对误差为3.47%,线性相关系数大于0.99,该模型具有良好的预测性。

高速铁路无砟道床真空脱水机制砂混凝土抗冻性能

冻融损伤是严寒地区高速铁路无砟道床机制砂混凝土耐久性下降的主要原因,提升无砟道床机制砂混凝土抗冻性对于保障道床板的长期服役性能有重要的意义。采用006、008 MPa的真空度对C40现浇道床机制砂混凝土分别真空脱水1、3、5、10 min,研究真空脱水处理后机制砂混凝土的单面抗冻性,通过真空脱水率、表面回弹值和孔隙结构等方法分析真空脱水处理对机制砂混凝土的影响。结果表明:与未处理的机制砂混凝土相比,真空脱水机制砂混凝土在单面冻融循环12次后单位面积冻融剥落物质量降低258%~955%,单面吸水率降低79%~770%;真空脱水处理降低表层混凝土的实际水胶比,改善表层混凝土的孔隙结构,增加混凝土密实度。以真空度和真空脱水时间作为真空脱水处理指标,建立机制砂混凝土单位面积剥落物质量与真空度、真空脱水时间之间的关系模型。混凝土表层真空脱水技术为严寒地区现浇机制砂混凝土抗冻性能提升提供了技术方案。

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。

矿物掺合料对C55机制砂混凝土性能的影响研究

基于原材料特性、技术要求和实际应用情况,确定了合理的掺合料组成方案,通过正交设计C55机制砂混凝土,研究了混凝土流动性、塑性黏度和抗压强度的变化。结果表明,掺合料影响混凝土的工作性能,其中石粉能明显负向影响混凝土倒筒时间;黏度与工作性能之间存在密切关系。结合多因素线性回归分析提出了基于工作性能的黏度预测方法;不同龄期下掺合料对混凝土抗压强度产生不同程度的影响,矿物掺合料的种类和掺量与混凝土7 d抗压强度有较好的相关性。

基于响应面法的机制砂混凝土抗压强度影响因素研究

通过采用响应面法,建立Box-Behnken试验模型,分析研究石粉、粉煤灰和硅灰掺量对机制砂混凝土抗压强度的影响。采用多元回归分析方法,以石粉、粉煤灰和硅灰含量为因素,抗压强度为响应值建立机制砂混凝土抗压强度的预测模型,并采用响应面和等高线进行交互作用分析。研究表明:对于单因素来说,粉煤灰对机制砂混凝土抗压强度影响最大,硅灰影响次之,石粉影响最小;此外,两两因素之间的交互作用均是显著的。

振动拌合及养护方式对机制砂混凝土性能的影响

机制砂混凝土的性能与拌合方式密切相关。探究了振动拌合和普通强制拌合方式对机制砂混凝土工作性能、力学性能、含气量以及抗氯离子渗透特性的影响。结果表明:振动拌合一定程度上提高了机制砂混凝土的均质性,使得内部骨料颗粒分布更加均匀,从而使得机制砂混凝土工作性得到提高;振动拌合能稳定提高普通混凝土的抗压强度。机制砂中夹杂的少量石粉在振动作用下提高了混凝土内部微观孔隙结构的致密度,从而提高抗压强度;由于振动作用下水泥颗粒相较普通拌合分散程度更高,从而提高了机制砂混凝土的含气量。除此之外,机制砂混凝土的密实度在振动拌合作用下得到提高,一定程度上阻碍了混凝土内部的毛细孔道,提高了机制砂混凝土的抗氯离子渗透特性。采取振动拌合技术相比普通拌合技术将更加有助于提高机制砂高性能混凝土的性能、耐久性与使用寿命。

高标号机制砂混凝土的优化设计及试验

对岳圩口岸联线公路施工所采用的机制砂混凝土配比进行分析,拟加入粉煤灰来对混凝土的性能进行改善。同时,采用正交试验对机制砂混凝土的配比进行优化处理,并对混凝土的耐久性进行模拟试验。通过大量的试验发现,在混凝土搅拌过程中,掺加一定剂量的粉煤灰能够有效提升混凝土的使用性能。

矿物掺合料对机制砂混凝土性能影响

设计5%~20%的四个单掺掺量,探讨矿渣粉、钢渣粉和石灰石粉等矿物掺合料对机制砂混凝土工作性能和力学性能的影响规律。试验表明:⑴适量矿物掺合料替代水泥可以明显改善其拌合物的工作性能,提升拌合物的抗离析能力,矿渣粉对拌合物流动性的提升效果最为显著,而钢渣粉在提高拌合物粘聚性和保水性方面表现最佳,但对流动性有负面影响。石灰石粉能改善流动性、粘聚性和保水性能。⑵三种矿物掺合料对机制砂混凝土的早期强度有不利影响,但在适当的掺量下,均能提升机制砂混凝土的中后期力学性能。

水胶比和砂率对机制砂混凝土性能的影响分析

通过对机制砂特征的分析,以及对性能测试方法的阐述,包括材料选择、测试方法和配合比设定,深入研究水胶比和砂率对机制砂混凝土力学性能、工程性能和耐久性方面的影响。旨在为混凝土搅拌站在实际生产中优化配合比,提高机制砂混凝土的性能提供理论依据和实践指导。

不同细度玄武岩石粉对机制砂混凝土的影响

将玄武岩粉磨为45μm筛余7.6%~36.8%的玄武岩石粉,并将其分别以掺量15%、20%和25%掺入至C30混凝土中,研究不同细度玄武岩石粉对机制砂混凝土的影响,并对玄武岩石粉进行形貌分析。试验结果表明:采用球磨方式研磨的玄武岩石粉,其形貌呈棱角分明的颗粒形态。玄武岩石粉在不同细度和不同掺量下,其掺入混凝土中对拌合物工作性能影响不大;玄武岩石粉细度对混凝土抗压强度影响效果不显著;当掺量超过20%时,混凝土28d抗压强度下降较为明显,为了达到粉煤灰混凝土的同等强度,建议C30混凝土单独掺入玄武岩石粉不超过20%。