浆膜层厚度与机制砂混凝土性能相关性研究

随着天然砂开采的限制,机制砂混凝土必将成为未来建筑业主要材料。然而,机制砂混凝土配合比的设计仍未得到有效解决,因此,文章通过水泥用量的变化调整浆体含量并计算了不同组混凝土骨料表层浆膜层厚度。同时,通过坍落度、扩展度及抗压强度试验,研究了浆膜层厚度对混凝土工作性能与力学性能的影响。利用Origin软件拟合分析,探究了浆膜层厚度与混凝土工作性能的相关性,从而为浆膜层厚度在机制砂混凝土配合比设计中的应用提供理论依据。试验结果表明:水泥用量降低幅度相同时,浆膜层厚度变化幅度存在较大差异;随着浆膜层厚度的降低,混凝土工作性能与力学性能被严重劣化,且当浆膜层厚度小于2.123 μm时,混凝土无法应用于实际工程;浆膜层厚度与坍落度和扩展度关系分别呈一元三次曲线和一元四次曲线变化规律。

浆膜层和水膜层厚度对新拌混凝土流动性的影响

通过改变石粉含量、砂率以及砂级配得到不同浆膜层厚度(PFT)和水膜层厚度(WFT)的混凝土拌合物,通过混凝土扩展度以及T_(500)试验,研究了PFT与WFT对新拌混凝土流动性的影响。结果表明:当WFT>1.40μm时,混凝土的扩展度及T_(500)随PFT同步变化;当WFT<1.40μm时,混凝土的扩展度及T_(500)随WFT同步变化;当PFT与WFT同时增加时,混凝土的扩展度增加,T_(500)降低;当PFT与WFT同时降低时,PFT与WFT的降幅不同,混凝土的扩展度及T_(500)变化也有所差异。

UHPC浆体的工作性和流变性与颗粒膜层厚度的关系

建立超高性能混凝土(UHPC)浆体的工作性和流变性之间的关系可从理论上研究其工作性变化规律。本文以颗粒膜层厚度为UHPC浆体的工作性的综合衡量指标,设计了正交试验,研究水胶比、超细粉煤灰替代率和硅灰掺量对UHPC浆体的工作性与流变性的影响。根据流动度和流变性测试结果,分析了水胶比和超细粉煤灰替代率的共同作用对UHPC浆体的工作性与流变性的影响,探究了UHPC的净浆与砂浆的工作性关系,基于浆膜层厚度给出了UHPC砂浆的工作性与流变性的关系式。研究结果表明:水胶比是UHPC浆体的工作性与流变性的最主要影响因素,水胶比、超细粉煤灰替代率和硅灰掺量提高均造成UHPC浆体的颗粒表面膜层厚度增大;水胶比和超细粉煤灰替代率的共同作用下,UHPC浆体的流动度和黏度系数具有相关性。

砂率及机制砂特性对混凝土流动性与颗粒膜层厚度的影响

在保持混凝土胶材总量、水胶比不变情况下,设计了不同砂率、不同种类砂搭配的混凝土配合比,通过测试混凝土扩展度、扩展时间(T_(500)),结合浆膜层厚度(PFT)、水膜层厚度(WFT)计算,详细分析了PFT、WFT与新拌混凝土流动性的关系。结果表明,混凝土流动性受PFT和WFT的影响较大,且不同种类砂搭配制备混凝土的流动性、PFT、WFT均存在较大差异。混凝土扩展度随PFT、WFT的增加而增加,且关联度较高,T_(500)随PFT、WFT的增加而减少,但相关性较差。PFT、WFT的变化主要源于机制砂石粉含量、细度模数以及骨料空隙率的变化,当石粉含量过高时,虽然会引入更多浆体使PFT增加,但同时也会引起体积水胶比减小,比表面积增大,导致WFT变小,混凝土流动性反而变差。

机制砂石粉含量对新拌混凝土流动性能的影响

通过改变石粉含量得到不同浆膜层厚度(PFT)和水膜层厚度(WFT)的混凝土拌合物。通过混凝土扩展度以及T500试验,研究了石粉含量变化对PFT、WFT及新拌混凝土流动性能的影响。结果表明:机制砂石粉含量最佳值为2%,当石粉含量由0%增加到2%时,对应混凝土流动性能明显改善;当石粉含量超过2%时,对应混凝土流动性能下降。石粉对新拌混凝土流动性能产生影响的内在原因是因为石粉改变了混凝土的PFT和WFT,新拌混凝土流动性主要受到PFT/WFT的共同影响,其中WFT是关键影响因素。当WFT在1.4μm以上时,无论WFT如何变化,此时混凝土扩展度以及T500随PFT改变而改变。当石粉含量在2%以内增加时,此时对应混凝土WFT均在1.4μm以上,而PFT则不断增加;当WFT在1.4μm以下时,无论PFT如何变化,此时混凝土扩展度以及T500随WFT改变而改变。当石粉含量超过2%且增加时,此时对应混凝土WFT均在1.4μm以下且随石粉含量增加而降低。