矿物掺合料对高强混凝土塑性开裂影响的研究

采用自行改进的集中约束平板法测试系统,研究了粉煤灰、矿渣微粉及硅灰等矿物掺合料对低水胶比高强混凝土出现塑性裂缝的初始开裂时间、24h内最大裂缝宽度和裂缝总面积的影响。结果表明:粉煤灰的掺入能有效抑制低水胶比高强混凝土的塑性开裂,推迟裂缝出现的初始开裂时间,减小最大裂缝宽度和裂缝总面积;矿渣微粉的掺入在低掺量下对低水胶比高强混凝土的塑性开裂有一定的抑制作用,但在高掺量下有增大低水胶比高强混凝土塑性开裂的趋势;硅灰的掺入加剧了低水胶比高强混凝土的塑性开裂,表现为出现塑性裂缝的初始开裂时间提前和裂缝总面积的增大。

养护方式对水泥砂浆力学性能的影响

研究了养护温度(20、40、60℃)、养护湿度(饱水养护、密封养护)和约束程度(无约束状态、约束状态)对水泥砂浆抗压强度的影响规律,并探讨了不同养护方式对水泥砂浆强度影响的作用机理。结果表明:养护温度对砂浆早期强度影响较大,对砂浆后期强度影响较小;养护湿度对砂浆早期强度影响较小,对后期强度影响较大;在养护温度和养护湿度相同的情况下,约束状态下的砂浆试件比无约束状态下的砂浆试件具有更好的力学性能。

轻烧氧化镁膨胀剂对水泥浆体干缩性能的影响

研究了轻烧氧化镁膨胀剂和粉煤灰用于水泥浆体的干缩变形;探讨了轻烧氧化镁膨胀剂和粉煤灰复合作用下对水泥浆体的抗干缩能力。结果表明:轻烧氧化镁和粉煤灰单掺时均能减小浆体的干燥收缩,二者复合双掺后对水泥浆体的干燥收缩减小的幅度更大,表现出更好的抗干缩能力。

轻烧氧化镁膨胀剂对水泥浆体自收缩的影响

研究了轻烧氧化镁膨胀剂(0、3%、5%)和粉煤灰(0、30%、45%)对水胶比为0.35的水泥浆体自收缩性能的影响规律,并探讨了轻烧氧化镁膨胀剂和粉煤灰复合作用下对低水胶比水泥浆体自收缩联合补偿的减缩协同效应。结果表明:轻烧氧化镁和粉煤灰单独掺加时均能抑制水泥浆体的自收缩,二者复合双掺后对水泥浆体的自收缩抑制的幅度更大,表现出较好的减缩协同效应。

不同强度等级混凝土的变形特性

以实际工程中常用的C30、C40、C50强度等级的混凝土为研究对象,系统研究了不同强度等级混凝土在不同养护方式下的变形特性。结果表明:不同强度等级的混凝土变形特性有较大的区别,强度等级越高,饱水养护条件下的膨胀变形越小;密封养护条件下的自收缩变形越大。采用GB/T 50082—2009中规定的试验方法测试时,不同强度等级混凝土的干燥收缩值差异很小,当扣除自收缩的影响后,强度等级越高的混凝土,其干燥收缩值越小。

新型膨胀剂在不同强度等级混凝土中膨胀性能的研究

以实际工程中常用的C30、C40、C50三种强度等级的混凝土为研究对象,系统研究了新型膨胀剂HME在不同强度等级混凝土中的膨胀性能,并探讨了膨胀剂HME在不同强度等级混凝土中的膨胀机理。结果表明,未扣除基准混凝土试件膨胀变形时,混凝土强度等级越高,掺膨胀剂HME的混凝土试件膨胀变形越小。扣除基准混凝土试件膨胀变形后,膨胀剂HME在低强度等级混凝土中的早期膨胀较大、后期膨胀较小;在高强度等级混凝土中的早期膨胀减少、后期膨胀增多,强度等级越高,HME早期膨胀降低的幅度越大,后期膨胀增大的幅度越高。

新型膨胀剂对水泥基材料干燥收缩的补偿

研究了掺与不掺膨胀剂HME的水泥净浆、砂浆和混凝土在直接干空养护条件下的收缩变形,分析了膨胀剂HME对水泥净浆、砂浆以及混凝土的干燥收缩影响规律,并探讨了膨胀剂HME在干空养护条件下的减缩作用机理。结果表明,膨胀剂HME在干空养护条件下仍然具有水化反应能力,产生有效膨胀,可以完全消除水泥净浆、砂浆以及混凝土的早期干燥收缩,并对其中后期干燥收缩也有较好的补偿作用。

氧化镁复合膨胀剂对高性能混凝土变形特性的影响

从氧化镁复合膨胀剂对高性能混凝土安定性能和力学性能的影响规律出发,系统研究了该新型氧化镁复合膨胀剂在不同养护方式下对高性能混凝土变形特性的影响规律.结果表明:在确保安定性的前提下,氧化镁复合膨胀剂在高性能混凝土适宜掺量为不超过8%.内掺8%的氧化镁复合膨胀剂对高性能混凝土力学性能影响不大,但对高性能混凝土的变形特性有显著影响.在饱水养护条件下,氧化镁复合膨胀剂既具有较大的早期膨胀性能,又具有一定的持续微膨胀性能;在密封养护条件下,氧化镁复合膨胀剂的掺入能完全消除高性能混凝土的早期自收缩,产生自膨胀;在干燥养护条件下,氧化镁复合膨胀剂的掺入对高性能混凝土的干燥收缩也表现出明显的抑制效果,至120d测试龄期时干燥收缩的减缩率仍然高达50.2%.

矿物掺合料的掺入对混凝土抗氯离子渗透性能影响的评价与研究

采用ASTM C1202及RCM氯离子扩散系数方法,对不同矿物掺合料混凝土和普通混凝土进行抗氯离子渗透性能的研究,并探讨了电通量与初始电流、氯离子扩散系数与初始电流及电通量与氯离子扩散系数之间的相关性。结果表明:掺入矿物掺合料能有效降低混凝土的抗氯离子渗透性能,在一定龄期范围内,电通量与初始电流、氯离子扩散系数与初始电流及电通量与氯离子扩散系数之间均表现出较好的相关性。

轻烧氧化镁膨胀剂膨胀性能的温度敏感性及其机理分析

为了考察温度对轻烧氧化镁膨胀剂膨胀性能的影响,选取了2种典型煅烧活性的轻烧氧化镁,研究了氧化镁水化速率及掺加氧化镁浆体变形性能的温度敏感性,并从氧化镁水化动力学角度对其机理进行分析.试验结果表明:低活性轻烧氧化镁的水化及膨胀速率显著依赖反应温度,表现出较强的温度敏感性;轻烧氧化镁的水化过程同样可以划分为和硅酸盐水泥相近的5个阶段,试验所采用的2种氧化镁在水化反应诱导期及加速期的活化能(分别为75.9和149.8 kJ/mol)差异最为显著.氧化镁膨胀剂自身膨胀效能及水化反应动力学参数的差异是造成温度敏感性差异的主要原因.

基于温度场和膨胀历程双重调控的侧墙结构防裂技术

地下室侧墙混凝土裂缝是建筑结构工程裂缝控制的关键和难点。本文基于工程实体结构的调研与监测数据,分析了地下室侧墙结构开裂机制。采用新型的水泥水化放热速率调控化学外加剂,一方面降低水泥水化加速期的放热速率,为结构散热赢得时间,削弱温峰;另一方面与膨胀剂复合时,延缓结构升温速度有助于调控膨胀剂的膨胀历程,建立更加有效的膨胀预压应力,提高膨胀剂的补偿收缩能力。通过结构温度场和膨胀历程双重调控技术,有效解决了地下室工程侧墙混凝土开裂问题。

聚羧酸系超塑化剂对水泥净浆性能的影响

采用萘系(JM)和聚羧酸系(PCA)超塑化剂添加到水泥净浆中,分别测量水泥净浆的流动度、流动度损失、外加剂在水泥颗粒表面的吸附率以及Zeta电位,并说明它们之间的关系。结果表明:萘系减水剂掺入到水泥净浆中5min的吸附率达到79.87%;而聚羧酸系超塑化剂5min吸附率只有28.27%,最大达到45%左右。但聚羧酸系超塑化剂吸附率随时间延长而增加,而萘系减水剂吸附率基本没有变化。掺聚羧酸系超塑化剂水泥颗粒表面Zeta电位为正值,并随时间延长而增加;而掺萘系Zeta电位为负值,且绝对值随时间延长而减小。

氧化钙膨胀熟料的水化动力学

通过对氧化钙膨胀熟料的水化动力学研究,探讨了水化程度与水化时间、水化反应温度的关系;利用Avrami结晶反应动力学模型对试验结果进行拟合,得出了不同水化反应温度下的水化反应速率常数和反应活化能等动力学参数.结果表明:氧化钙膨胀熟料具有较快的水化反应速率,其早期水化程度随水化反应温度的增加而增长明显,水化时间不断减少;此后的水化反应程度逐渐趋缓.通过计算可得到氧化钙膨胀熟料的水化反应表观活化能E_a为24.14 kJ/mol.

补偿收缩混凝土应用技术研究

介绍了补偿收缩混凝土补偿收缩的原理,并对某大面积补偿收缩混凝土底板施工全过程进行了实时连续监测,给出了补偿收缩混凝土温度、应变的基本变化规律,研究了温度变化对应变的影响,并对底板应力进行了分析。结果表明:现场浇筑两个月后未发现任何裂缝,补偿收缩混凝土能有效降低结构的开裂风险。同时监测结果将为混凝土结构早期裂缝控制和耐久性研究提供有益参考,为补偿收缩混凝土进一步应用提供依据,也可供今后类似工程及研究参考借鉴。

民用建筑用轻烧MgO膨胀剂的制备与性能

针对民用建筑混凝土收缩开裂的特点,以菱镁矿为原材料,制备了民用建筑用轻烧MgO膨胀剂(UMEA),研究了掺UMEA水泥净浆的变形性能,包括压蒸安定性能、水养(20℃)膨胀性能、自收缩性能以及干燥收缩性能.结果表明:UMEA既具有较大的早期膨胀、又具有持续的后期微膨胀,对水泥净浆自收缩和干燥收缩均具有较好的补偿作用;掺UMEA水泥净浆在压蒸条件(216℃,2.0 MPa)下表现出良好的体积稳定性,即使UMEA掺量为12%(质量分数)时水泥净浆的压蒸安定性仍然合格,因此UMEA作为民用建筑类膨胀剂具有广阔的发展前景.

工业废渣在复合水泥中的应用研究

试验利用矿渣、钢渣等工业废渣作为配制复合水泥的辅助性胶凝材料,研究了矿渣、钢渣细度和复合比例对复合水泥力学性能的影响,并从颗粒堆积和复合胶凝效应的角度探讨了工业废渣在复合水泥中的作用机理。试验结果表明:在矿渣与钢渣组成的复合体系中,矿渣细度决定了复合水泥的强度,矿渣越细,复合水泥强度越高;在辅助性胶凝材料掺量一定的情况下,矿渣占的比例越多,复合水泥的强度越高;在适宜的复合比例下,用矿渣和钢渣混合配制的复合水泥28 d抗压强度高于纯水泥的28 d抗压强度。

水胶比和温度对掺CaO膨胀熟料的水泥胶凝材料性能的影响

通过对掺CaO膨胀熟料的水泥胶凝材料在不同水胶比和养护温度下的研究,探索其自由线膨胀和强度发展的规律。利用Avrami结晶反应动力学模型对不同温度下CaO膨胀熟料水化反应的水化程度进行拟合,得出不同水化反应温度下的水化反应速率常数。试验结果表明,在相同水胶比条件下,养护温度高,自由线膨胀率大,前期水化反应速率、水化程度大,抗压强度在14d之前随养护温度增大有所增大,后期强度随养护温度增大而减小;在温度一定的条件下,自由线膨胀率随水胶比增大而减小,抗压强度也表现出相同的规律。通过计算可得到30℃、40℃、60℃条件下水化反应速率常数分别为0.5989、0.8959、0.9735。

辅助性胶凝材料对混凝土力学性能的影响

通过不同细度矿渣-钢渣、矿渣-粉煤灰、粉煤灰-钢渣的复合,制备出不同粒度分布的复合辅助性胶凝材料,研究了复合辅助性胶凝材料的掺入对混凝土工作性能和力学性能的影响。试验结果表明:矿渣细度对混凝土早期强度影响较大,矿渣越细,混凝土早期强度越高;含有粉煤灰的复合体系中,粉煤灰具有较好的形态减水效应;同时还发现简单的将最细矿渣、最细钢渣、最细粉煤灰进行混合并不能十分有效地发挥辅助性胶凝材料的各种效应,而采用"级配优化"的方法能配制出性能优异的复合辅助性胶凝材料。

复合膨胀剂对高性能混凝土力学行为和收缩开裂行为的影响

选取了两种钙镁复合膨胀剂，分别考察了其对C30和C50高性能混凝土力学行为和变肜行为的影响规律，结果表明：膨胀剂外掺时町提高混凝土抗压强度，28d抗压强度增幅为2％～5％；SBTJM-MC（Ⅱ）膨胀剂的湿度敏感性更小，对低水胶比混凝上的干燥收缩补偿效果更优，更适合在高性能混凝土中使用；掺加SBTJM-MC（Ⅱ）复合膨胀剂后混凝上开裂时间显著延长，且初裂宽度显著减小。

粉煤灰、矿粉对掺硫铝酸盐膨胀剂水泥基材料膨胀性能的影响

研究了粉煤灰、矿粉对掺硫铝酸盐膨胀剂(CSA)试件在不同养护条件下的膨胀率、自生体积变形率和干燥收缩的影响。结果表明:粉煤灰对CSA的膨胀性能起正效应,粉煤灰的掺入增大了试件在饱水养护下的早期膨胀率,与3%CSA组试件相比,3%CSA15%FA、3%CSA30%FA和3%CSA45%FA组试件的7 d膨胀率分别增大了11.4%、31.3%和68.0%;粉煤灰的掺入显著提高了试件在绝湿养护下的自膨胀,3%CSA15%FA、3%CSA30%FA和3%CSA45%FA组试件的180 d自膨胀变形率分别为226×10^(-6)、771×10^(-6)和2121×10^(-6);粉煤灰的掺入有效改善了试件在干燥养护条件下的干燥收缩,与3%CSA组试件相比,3%CSA15%FA、3%CSA30%FA和3%CSA45%FA组试件的180 d干燥收缩从-2980×10^(-6)分别降低为-2513×10^(-6)、-2269×10^(-6)和-1709×10^(-6);矿粉对CSA的膨胀性能起负效应,不同养护条件下,矿粉的掺入均明显抑制了CSA膨胀性能的发挥。实际工程使用CSA配制补偿收缩混凝土时,应减少矿粉用量,适当增大粉煤灰用量。