大掺量矿物掺合料混凝土碳化行为研究进展

在国家积极推进碳达峰、碳中和目标背景下,水泥行业减少碳排放势在必行。大掺量矿物掺合料混凝土使用了大量矿物掺合料,大幅减少了水泥用量,因此受到较大关注。本文重点综述了大掺量矿物掺合料混凝土的碳化行为、微观机理研究现状和常用矿物掺合料对混凝土抗碳化性能的影响;总结了混凝土碳化的影响因素,以及碳化行为的测试评价方法和优缺点;最后,提出了碳化可能存在的途径,并指明了进一步的研究方向,这对于改善大掺量矿物掺合料混凝土耐久性和降低建筑行业碳排放具有重要意义。

双膨胀源膨胀剂在大掺量矿物掺合料混凝土应用影响研究

本文研究了混凝土双膨胀源膨胀剂对大掺量矿物掺合料混凝土强度、膨胀性能及抗裂性能的影响.试验结果表明:(1)双膨胀源膨胀剂的掺入会使大掺量矿物掺合料混凝土的强度先升高后降低,在矿物掺合料为50%的胶砂、C30混凝土及C50混凝土中添加胶凝材料总量6%的双膨胀源膨胀剂,抗压强度和抗折强度表现较好.(2)随着双膨胀源膨胀剂添加量的增加,胶砂试件及C30、C50混凝土试件的限制膨胀率均出现上升趋势,且C30混凝土的膨胀比C50混凝土明显.(3)双膨胀源膨胀剂适量添加且做好前期养护可以有效改善混凝土的早期开裂,带模养护7d可以延缓混凝土的开裂,结合双膨胀源膨胀剂对强度的影响,添加量为6%时可以有效提高混凝土的抗裂性能.

混杂纤维对大掺量矿物掺合料混凝土干燥收缩的影响

通过测定混凝土的长期干燥收缩值,研究了单掺聚丙烯(polypropylene,PP)纤维、聚酯纤维和钢纤维及其混杂技巧对大掺量矿物掺合料混凝土干燥收缩的影响。结果表明,大掺量矿物掺合料混凝土的干燥收缩比较大,纤维及混杂技巧有利于降低其干燥收缩,纤维的弹性模量越高,其抑制干燥收缩的效果越好;(0.05%PP纤维+0.05%聚酯纤维)的有机纤维混杂效果优于(0.1%PP纤维+0.7%钢纤维)和(0.1%聚酯纤维+0.7%钢纤维)的有机与无机纤维混杂;混杂纤维对混凝土干燥收缩的抑制效果与纤维之间的搭配有关。综合分析表明,(PP纤维+聚酯纤维)的二元混杂技术具有良好的工程应用价值。

膨胀剂和纤维及其复合对大掺量矿物掺合料混凝土干燥收缩的影响

通过测定混凝土的长期干燥收缩值,研究了单掺膨胀剂、钢纤维、聚丙烯纤维和聚酯纤维及其复合技术对大掺量矿物掺合料混凝土干燥收缩的影响。结果表明,大掺量矿物掺合料混凝土的干燥收缩比较大,掺加膨胀剂和纤维有利于降低其干燥收缩;在相同条件下,复合掺加膨胀剂与聚丙烯纤维时抑制干燥收缩的效果明显优于膨胀剂与钢纤维或聚酯纤维的复合效果,有良好的工程应用价值。

纤维与膨胀剂对大掺量矿物掺合料混凝土塑性收缩开裂的影响

采用平板限制收缩试验法,研究了聚丙烯纤维、钢纤维与膨胀剂及其复合技术对大掺量矿物掺合料混凝土早期塑性收缩开裂的影响。结果表明,大掺量矿物掺合料混凝土的早期抗裂性大小顺序为:纤维增强高性能膨胀混凝土>纤维增强高性能混凝土>混杂纤维增强高性能混凝土>混杂纤维增强高性能膨胀混凝土>高性能膨胀混凝土。因此,采用膨胀剂与钢纤维的复合技术是防止混凝土发生塑性收缩开裂的比较理想的技术措施。

膨胀剂对大掺量矿物掺合料混凝土水化和收缩性能的影响

用膨胀剂等量替代基准混凝土中的部分粉煤灰,研究不同养护条件下,膨胀剂对大掺量矿物掺合料混凝土强度、水化和收缩性能的影响。结果表明:掺加UEA膨胀剂可使混凝土抗压强度有所降低,使胶凝材料的水化速率增大、水化温升提高、最高温耗时缩短和水化放热量增大。掺加UEA膨胀剂不能有效改善混凝土的干燥收缩和限制膨胀率。膨胀剂种类和掺量对混凝土自生体积变形的影响较大,同掺量的氧化镁复合膨胀剂好于UEA膨胀剂。

大掺量矿物掺合料混凝土抗盐冻性能研究

开展了普通混凝土、复掺粉煤灰和矿粉的大掺量矿物掺和料混凝土(HVMAC)分别在清水、5% MgSO_4溶液、10% NaCl溶液、5%Na_2SO_4+5%MgCl_2复合溶液中的快速冻融试验,以试件的质量、动弹性模量及抗压强度变化表征混凝土在盐冻作用下的抗冻性能。结果表明,两种混凝土试件在清水中的冻融破坏比盐溶液中严重,普通混凝土在MgSO_4溶液中形成致密结构,破坏较小,在NaCl溶液中,HVMAC对溶液的吸收较小,其破坏程度较轻,混凝土在5%Na_2SO_4+5%MgCl_2复合溶液中几乎没有劣化,综合考虑,HVMAC的抗盐冻性最好。

夏季施工缓凝剂对大掺量矿物掺合料混凝土影响研究

大掺量矿物掺合料混凝土中,掺加高效减水剂,复合不同品种、不同掺量的缓凝剂,研究其对混凝土和易性、凝结时间、不同龄期强度的影响。试验表明:掺加不同品种、一定掺量的缓凝剂,可改善混凝土的和易性,延长混凝土的凝结时间,提高混凝土后期强度。

温度匹配养护对大掺量矿物掺合料混凝土抗压强度及早期水化性能的影响

大体积混凝土由于胶凝材料水化放热,其内部温升对混凝土强度发展规律有很大影响。采用温度匹配养护和标准养护两种不同的养护方式,研究了单掺40%粉煤灰、单掺50%矿粉以及复掺30%粉煤灰和20%矿粉三种大掺量矿物掺合料混凝土与纯水泥、单掺20%粉煤灰两种普通混凝土在不同温度养护条件下的抗压强度差异,并对胶凝材料水化早期的浆体进行了扫描电镜和化学结合水测试。结果表明:与纯水泥混凝土相比,温度匹配养护对大掺量矿物掺合料混凝土早期强度发展的促进作用要显著得多,且大掺量矿物掺合料混凝土温度匹配养护方式下的各龄期强度均比标准养护方式下的要高,然而纯水泥混凝土温度匹配养护条件下的后期强度却要低于标准养护条件下的后期强度。温度匹配养护方式下较高的早期水化温度显著加速了大掺量矿物掺合料混凝土的水化反应进程,从而使大掺量矿物掺合料混凝土的早期强度提高。

温度匹配养护对大掺量矿物掺合料混凝土抗压强度及早期水化性能的影响

通过本次研究结果表明,温度匹配养护和纯水泥混凝土相比较而言,前者能够有效的促进大掺量矿物掺合料混凝土其早期的强度提升,而且温度匹配养护方式和标准养护方式相比较而言,大掺量矿物掺和料混凝土的强度在各个阶段都要高于后者,但是,纯水泥混凝土要是采用温度匹配养护的方式,那么其后期的强度就会低于标准养护方式的混凝土强度。采用温度匹配养护方式能够加快混凝土当中的水化反应,这主要是因为早期的水化温度导致的,所以,导致混凝土的早期强度会更高。

大掺量矿物掺合料对桥梁工程混凝土性能及施工的影响

矿物掺合料作为一种新型混凝土掺合料,可以有效提高混凝土的抗压强度、抗渗性和耐久性,降低混凝土的收缩变形和裂缝宽度,同时还可以减少水泥的使用量,降低混凝土的碳排放量,具有显著的环保和节能效果,因此在桥梁工程中得到了大量应用。文章对大掺量矿物掺合料的特性和种类进行了介绍,进一步探讨其对混凝土性能及施工的影响。研究结果表明,采用大掺量矿物掺合料可以有效提高桥梁工程混凝土的力学性能和耐久性能,延长桥梁的使用寿命,降低桥梁的维护成本。通过对大掺量矿物掺合料在桥梁工程中的应用进行研究,探讨其对混凝土材料性能及施工的影响,促进其发展,能够为桥梁工程的建设提供一定的参考。

复掺矿物掺合料对高性能混凝土抗压强度的影响研究

文章利用粉煤灰和铁尾矿粉单掺与复掺的方法,分别探索高性能混凝土在7 d、28 d的抗压强度的发展规律。试验结果表明,单掺粉煤灰对混凝土7d抗压强度的影响呈现的是下降趋势,而单掺粉煤灰对混凝土28 d抗压强度的提高较明显;单掺铁尾矿粉对混凝土7 d和28 d抗压强度的提高均较明显;复掺粉煤灰和铁尾矿粉比例为1∶1时,混凝土7 d和28 d的抗压强度达到最高,分别为基准混凝土抗压强度的1.08倍和1.02倍。这为提升高性能混凝土抗压强度提供了研究价值。

不同种类矿物掺合料对水泥混凝土性能的影响

随着建筑行业飞速发展,各种建筑材料被广泛应用到工程建设施工中,建筑材料的质量、掺和比例等都将影响到材料质量,从而影响到建筑工程安全。为了达到节能降耗环保的目标,多种矿物掺合料被应用于水泥与混凝土施工材料中。矿物掺合料的掺入量与掺合料自身的性质等都将极大地影响到水泥与混凝土的抗压强度、抗折强度与工作性能等。基于此,该文简要介绍矿物掺合料的分类以及实验分析了六种矿物掺合料的使用量对水泥性能的影响。

矿物掺合料对复合胶凝材料浆体静态屈服应力的影响

复合胶凝材料浆体的静态屈服应力可用于表征浆体内部微观结构建立的特性,且对新拌水泥基材料的施工与3D打印过程有很大影响。本文研究了矿物掺合料的种类和掺量对复合胶凝材料浆体静态屈服应力变化规律的影响。研究发现,矿物掺合料的细度增大使颗粒表面的水膜层厚度减小,导致浆体的静态屈服应力增大。复合胶凝材料浆体的静态屈服应力在加水搅拌后的一段时间内缓慢增加,浆体结构建立速率较小。在加水搅拌后大约1.5 h,复合胶凝材料浆体的静态屈服应力迅速增大,表明浆体内部结构的连接程度已接近不可破坏的程度,浆体开始凝结,向固体状态转变。

矿渣粉掺合料对C50高性能混凝土综合性能的影响

矿渣粉通常被用作矿物掺合料来制备高性能混凝土,以S95级矿渣粉和C50高性能混凝土为研究对象,评价了不同矿渣粉掺量对C50高性能混凝土综合性能的影响。试验结果表明:随着S95级矿渣粉掺量的不断增大,C50高性能混凝土的抗氯离子渗透性能、抗开裂性能、抗水渗透性能、抗收缩性能、抗冻性能和抗碳化能力均呈现出“先增强后减弱”的趋势,存在一个最佳的掺量使C50高性能混凝土的综合性能达到最佳,在文中所述的试验条件下,推荐S95级矿渣粉的最佳掺量为20%,此时C50高性能混凝土综合性能最佳。研究结果认为,S95级矿渣粉可以用作C50高性能混凝土的掺合料,合适掺量的矿渣粉不但能够有效降低混凝土中水泥的用量,还能有效提高混凝土的综合性能。

干燥环境条件下大掺量矿物掺合料高强混凝土的抗冻性

用快冻法研究了单掺铝酸盐膨胀剂和钢纤维及其复合对大掺量矿物掺合料混凝土抗冻性的影响。结果表明:大掺量矿物掺合料高强混凝土(HSC)具有较好的抗冻性,但是其抗冻性对养护环境相对湿度(RH)非常敏感,干燥养护条件下的冻融寿命仅有标准养护的38%～40%。单掺2%钢纤维在保证其抗冻性不变的基础上,可改善其抗冻性对养护环境RH的敏感性。单掺10%膨胀剂能够降低大掺量矿物掺合料HSC的抗冻性对养护环境湿度的敏感性,但是其冻融寿命降低了34%。此外,在改善大掺量矿物掺合料高强混凝土的抗冻性及其湿度敏感性方面,复合掺加膨胀剂和纤维的效果并不比单掺膨胀剂或纤维的效果更好。

易流型大掺量石灰石粉复合掺合料性能研究

针对甘肃平凉地区大量石灰石粉得不到有效利用的问题,本文将当地的石灰石粉和粉煤灰、矿粉、降粘剂等进行复合,制备出满足JG/T 486—2015《混凝土用复合掺合料》中石灰石粉掺量不低于80%的易流型复合掺合料,研究单掺及大掺量石灰石粉复合掺合料对水泥胶砂性能的影响。结果表明:提升石灰石粉的比表面积,可以改善胶砂的流动性,提高其抗压强度,但强度的提高有限;单掺石灰石粉制备的胶砂性能较差,无法满足JG/T 486—2015《混凝土用复合掺合料》的要求和工程需要,建议和其他矿物掺合料复掺使用;三元复合掺合料的性能优于二元复合掺合料,当石灰石粉掺量为掺合料总量的80%,矿粉和降粘剂掺量均为10%时,复合掺合料的性能最佳,SF2石灰石粉复合掺合料的流动度比达到111%、7 d活性指数为71.38%、28 d活性指数为74.71%。

大掺量矿物掺合料混凝土抗硫酸盐侵蚀特性研究

本文研究不同矿粉和粉煤灰掺量的胶砂和混凝土在长期浸泡或干湿循环条件下的抗硫酸盐侵蚀性能,以及配制的C50大掺量矿物掺合料混凝土在干湿循环条件下的抗硫酸盐侵蚀性能和试块破坏截面特殊的颜色现象。试验结果表明:单掺矿粉易引起膨胀破坏;复掺粉煤灰后配制的混凝土的抗蚀性能较好;大掺量矿物掺合料的C50混凝土可达到KS90级抗硫酸盐侵蚀性能,且其破坏后截面颜色可在一定程度上反映其受侵蚀情况。

大掺量矿物掺合料高性能混凝土在京沪高铁四标段中的应用

以京沪高速铁路为工程背景,试验研究了矿物掺合料(粉煤灰、粉煤灰-矿粉)对混凝土工作性能、力学性能和耐久性能的影响以及大掺量矿物掺合料高性能混凝土的配制技术。结合实际工程,介绍了大掺量矿物掺合料高性能混凝土原材料选择、配合比设计、施工工艺等方面的控制技术。

高强高模聚乙烯纤维对大掺量矿物掺合料高强混凝土抗冻性的影响

用快冻法研究高性能的高强高模聚乙烯(High elasticity module polyethylene,HEMP)纤维对大掺量矿物掺合料高强混凝土(High strength concrete,HSC)抗冻性的影响。结果表明,大掺量矿物掺合料HSC具有较好的抗冻性,但是其抗冻性对养护环境RH非常敏感,干燥养护条件下的冻融寿命仅有标准养护的38%~40%。掺加0.1%HEMP纤维虽然降低了大掺量矿物掺合料HSC的抗冻性,但能够显著改善其抗冻性对养护环境RH的敏感性,在30%RH^50%RH养护条件下的冻融寿命高达标准养护时的81%~90%。