混凝土粉煤灰砖试制研究

介绍了混凝土粉煤灰砖的制作原理、注意事项和产品特点,并通过实践证明该产品的生产前景十分广阔。

隧道衬砌混凝土中粉煤灰含量对排水管化学结晶的影响分析

通过采集多个隧道的地下水和管道结晶样本,进行了微观和化学成分分析。建立了一个模拟隧道排水管道系统的实验装置,研究了不同粉煤灰掺量对混凝土的影响,包括实验溶液的总碱度、管道结晶质量和微观形态。研究发现,隧道结晶样本主要由高纯度碳酸钙组成,镁元素的含量影响结晶形状,高镁含量导致不规则结晶,低镁含量则形成更稳定的斜六方晶系结晶。实验中,当粉煤灰掺量增加,实验溶液的总碱度上升,结晶累积量呈先降低后升高的变化趋势;10%掺量组的结晶累积速度最快,15%掺量组的最慢,两者累积量差距显著。实验装置中结晶物的微观形态与样本相似,主要为斜六方晶系的方解石碳酸钙晶体,粉煤灰掺量对结晶物微观形貌和表面特征无显著影响。

不同养护制度下粉煤灰混凝土压缩冻融损伤演化

为研究不同养护制度下混凝土冻损受压损伤演化规律,开展粉煤灰混凝土冻融循环试验和单轴压缩—声发射试验。结果表明,蒸养混凝土冻损受压行为呈明显“三阶段”分布特征,即瞬时变形期(Ⅰ阶段)、变形发展期(Ⅱ阶段)及变形陡增期(Ⅲ阶段);随着冻融循环次数的递增,变形发展期与变形陡增期的分界点在时间横轴上后移,累计事件数峰值呈先增后减变化趋势;蒸汽养护温度过高对混凝土抗冻性不利。

粉煤灰再生混凝土配筋梁的受弯性能研究

研究了再生粗骨料取代率(0、30%、60%、100%)对粉煤灰混凝土基本力学性能的影响,并设计制作了4根相同配筋率的试验梁,分析了其受弯破坏情况。结果表明:随着再生粗骨料取代率的增加,粉煤灰混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、轴心抗压强度和弹性模量均先增大后减小;粉煤灰再生混凝土试验梁的正截面应变服从平截面假定,随着再生粗骨料取代率的增加,试验梁的延性和开裂荷载基本呈降低趋势,裂缝数量、裂缝最大宽度和屈服荷载均先增大后减小,极限荷载呈先增大后减小再增大的趋势。

纳米SiO_(2)改性粉煤灰混凝土力学性能及吸水特性研究

为了探索粉煤灰混凝土的高性能,开展了纳米SiO_(2)改性粉煤灰混凝土的力学和吸水试验,研究了粉煤灰取代率和纳米SiO_(2)掺量对混凝土力学性能(抗压强度、劈拉强度、动弹性模量)和吸水特性的影响。结果表明:粉煤灰混凝土的力学性能指标均随纳米SiO_(2)掺量的增加先增大后减小;当纳米SiO_(2)掺量从0%增加至2%时,粉煤灰混凝土28 d抗压强度、劈拉强度和动弹性模量分别提高了12.90%、7.53%和5.85%,可见纳米SiO_(2)对抗压强度影响更显著;当粉煤灰取代率从10%增加至30%时,混凝土28 d抗压强度、劈拉强度和动弹性模量分别降低了7.24%、2.61%和9.87%,可见粉煤灰对动弹性模量影响更显著;随纳米SiO_(2)掺量增加,粉煤灰混凝土的毛细吸水系数呈现出先下降后上升的趋势;随粉煤灰取代率增加,混凝土毛细吸水系数增大,且纳米SiO_(2)对混凝土毛细吸水系数影响也越显著;粉煤灰取代率和纳米SiO_(2)掺量对混凝土力学性能与毛细吸水系数之间的相关性无显著影响,混凝土抗压强度、劈拉强度以及动弹性模量与毛细吸水系数均呈现负相关性,其中抗压强度与毛细吸水系数相关性最好。

粉煤灰再生混凝土力学性能试验研究

利用试验检测机构废弃的混凝土试块作为再生粗骨料的原材料,配制不同粗骨料取代率的混凝土,再加入适量粉煤灰,制成试件(取代率分别为0、30%、60%和100%),用于混凝土立方体抗压、劈裂抗拉、轴心抗压和弹性模量试验,通过观察其破坏过程和破坏形态,获取荷载-位移全过程曲线,研究并提出了本构方程。试验结果表明,粉煤灰再生骨料混凝土与天然骨料混凝土相比,各项力学指标随着再生骨料取代率的增大先是呈现增长趋势,当达到峰值后,各项力学指标均下降;两者的应力-应变曲线具有相似的形状,在上升阶段,再生混凝土与天然混凝土的应力-应变曲线变化不大,但在下降段再生混凝土的应力-应变曲线急剧下降。

干湿循环硫酸盐侵蚀粉煤灰混凝土耐久性分析及抗蚀等级预测

针对云南楚雄州地区含盐地质环境及公路隧道衬砌混凝土所面临的耐久性问题,探究粉煤灰对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,采用干湿循环和硫酸盐侵蚀耦合的试验方法,根据混凝土表观形貌与质量损失率分析其劣化机制,并建立基于Weibull函数的混凝土侵蚀损伤模型与试验结果进行对比。结果表明:1)侵蚀初期钙矾石和石膏填充于孔隙之间,试件质量增加;侵蚀后期,侵蚀产物膨胀应力超过混凝土结构内应力时,裂缝开始形成和扩展,混凝土受损严重,试件质量减小。2)适量粉煤灰提升了混凝土的抗蚀等级,其中以掺入20%粉煤灰提升效果最优;当粉煤灰掺入过量(25%)时,混凝土抗蚀等级下降。3)以耐蚀系数为损伤度建立Weibull分布函数抗蚀等级预测模型,能够较好地反映粉煤灰混凝土受侵蚀损伤劣化规律,各组模型相关度R2均在0.95以上,模型预测与试验数据误差率在15%以内,精度较高。

基于网格搜索与支持向量回归的粉煤灰混凝土抗压强度预测研究

支持向量回归(support vector regression,SVR)已被应用于混凝土力学性能的预测,但其超参数的选择一直是影响预测精度的关键因素.本研究提出一种结合网格搜索方法(grid search,GS)和支持向量回归模型的混合机器学习,即GS-SVR模型,用于混凝土抗压强度预测和敏感性分析.该混合模型在从文献中检索到的98个数据集上进行了训练和测试,并在相同的数据集下将模型与原始SVR模型进行性能比较.所获得R为0.981,MSE为3.44,RMSE为1.85,MAE为1.17,MAPE为0.05.研究结果表明:所提出的GS-SVR模型可以作为后续相关研究中抗压强度预测的一个候选方法.此外,还开发了一个图形用户界面(GUI),以便在进行大量的实验室或现场工作之前,能够提供一些初步的估计结果.最后,分析了随机环境下各变量对抗压强度的影响.

基于一维卷积神经网络的粉煤灰混凝土氯离子质量分数预测

为研究深度学习方法在氯离子质量分数预测中的应用,基于自然潮差环境下粉煤灰混凝土长期暴露试验获取了3150组自由氯离子质量分数数据,建立一维卷积神经网络(One-dimensional convolutional neural network,1D-CNN)模型用于预测粉煤灰混凝土氯离子质量分数。该模型分析了核函数和卷积层对1D-CNN预测精度的影响,研究了水灰比、暴露时间、粉煤灰掺量和渗透深度4个输入参数对粉煤灰混凝土自由氯离子质量分数预测结果的影响。实验结果表明:采用12个3×1卷积核及两层卷积层构建1D-CNN模型时,自由氯离子质量分数的预测结果最优;同时,应用最优的1D-CNN模型开展基于未测参数的自由氯离子质量分数预测,预测结果较为准确。因此,1D-CNN模型具有精度高和适用范围广泛的特点,能够为氯盐环境下混凝土中自由氯离子质量分数预测提供新的方法。

干燥环境下粉煤灰混凝土表面假性碳化研究

回弹法检测混凝土强度需要测量混凝土表面的碳化深度,混凝土表面的碳化深度测量在干燥环境下将受到一定的影响。该文通过设置烘干组、干燥组、标养组试块及墩柱A、墩柱B进行回弹法试验。从试验中发现,干燥环境下混凝土的碳化,在喷上酚酞时出现明显分界线,随着时间推移,碳化区颜色变粉再变红,碳化分界线往混凝土表面移动。干燥环境下粉煤灰混凝土的碳化受三方面影响,一是由于水泥熟料占比减少,产生的Ca(OH)2减少;二是由于粉煤灰的二次水化消耗Ca(OH)2;三是干燥环境会进一步影响水泥的水化反应及碳化,导致Ca(OH)2结晶析出。

粉煤灰基地聚物混凝土的抗氯盐侵蚀性能研究

对比研究了氯盐侵蚀0~360 d内,粉煤灰基地聚物混凝土(以下简称FABGC)与普通混凝土(以下简称OPC)的抗压强度、质量损失率、氯离子含量、氯离子扩散系数、微观结构。结果表明:各侵蚀龄期下,OPC的抗压强度、质量损失率、氯离子含量基本均高于FABGC;随着侵蚀龄期的增加,FABGC和OPC的抗压强度、氯离子扩散系数基本呈下降趋势,质量损失率、氯离子含量呈增大趋势;当侵蚀龄期达到60 d后,OPC的抗压强度损失率、质量损失率和氯离子扩散系数均明显高于FABGC;随着侵蚀深度的增加,FABGC与OPC氯离子含量逐渐降低;与FABGC相比,未受氯盐侵蚀时,OPC的微观结构更致密,但受氯盐侵蚀后,OPC的微观结构劣化速率较快。

多壁碳纳米管对粉煤灰混凝土的力学和耐久性能的影响

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为分散剂,结合超声工艺对多壁碳纳米管(MWCNTs)进行分散处理,配置出MWCNTs水性分散液,并将其作为掺杂相制备了粉煤灰混凝土,通过TEM、XRD、SEM、FT-IR、力学性能测试和快速冻融实验等方式研究了多壁碳纳米管掺量对粉煤灰混凝土的力学和耐久性能的影响。结果表明,PVP结合超声工艺能够有效分散MWCNTs,粉煤灰混凝土中加入MWCNTs能够加速水泥水化反应的进行,提高C-S-H和Ca(OH)2等水化产物的生成量。适量的MWCNTs掺杂后能够细化水泥内部孔结构,减少裂纹和大尺寸孔洞的数量,使粉煤灰混凝土的破坏形式由脆性断裂转变为韧性断裂。MWCNTs-0.3%试样的载荷峰值和形变量达到最大值,分别为41.6 kN和2.92 mm;抗压强度和抗折强度达到最大值,分别为60.5和11.2 MPa。经过100次快速冻融循环后,MWCNTs-0.3%试样的质量损失率为最低值0.271%,相对动弹性模量最大为84.34%,抗冻性能提升显著。

盐侵冻融作用下非饱和掺碱粉煤灰混凝土损伤研究

为了让碱激发粉煤灰混凝土在工程中应用更为广泛,研究了碱性激发剂对粉煤灰混凝土耐久性的影响,以及碱激发粉煤灰混凝土在不同饱和度(30%,60%,100%)与不同硫酸盐溶液浓度(0%,5%,10%)耦合作用下的耐久性变化。从碱激发粉煤灰混凝土的外观损伤、质量损失、抗压强度损失、动弹性模量损失方面来评价试件损伤情况,并结合电子显微扫描技术分析试件在硫酸盐侵蚀-冻融耦合作用下的损伤机理。结果表明:100%饱和度的试件在浓度10%的硫酸钠溶液中抗冻性最差;碱激发粉煤灰混凝土的抗压强度损失和动弹性模量损失呈现为平稳下降和加速下降两个阶段;非饱和试件的劣化程度随试件饱和度降低而减少,因此非饱和条件下耐久性更好。最后通过理论分析和室内试验建立了精度较高的不同饱和度碱激发粉煤灰混凝土在硫酸盐侵蚀-冻融耦合作用下的损伤模型。

纳米早强剂对免蒸养粉煤灰混凝土强度的影响

采用新型纳米早强剂——CSH纳米晶核(NCSH)解决大掺量粉煤灰混凝土早期强度发展不足的问题,同时与传统早强剂硫酸钠(SS)进行对比,分析二者对粉煤灰混凝土早期抗压强度发展的影响。结果表明:掺入SS的粉煤灰混凝土12 h最高抗压强度仅为12.9 MPa,不能满足脱模要求,28 d抗压强度出现倒缩,且SS掺量越大抗压强度降幅越大;而掺入NCSH的粉煤灰混凝土12 h抗压强度已达到脱模强度,且28 d抗压强度无倒缩,NCSH掺量为1.0%时,12 h、28 d抗压强度较基准组分别提高了97.5%、10.6%。

矿渣-粉煤灰复合材料混凝土抗冻融性能研究

为提高冰冻环境下钢筋混凝土结构的抗冻耐久性,减少混凝土冻融损伤,本文利用F-S代替普通水泥制备混凝土,采用快速冻融试验测量混凝土的损伤过程,评价混凝土氯离子的渗透性和导电特性,并建立了混凝土抗冻耐久性系数与混凝土宏观性能的关系。结果表明:与普通混凝土相比,F-S混凝土的电阻率显著升高,在经过冻融循环后,掺合料混凝土导电性仍然较低。混凝土的抗冻耐久性系数(DF)与冻融循环次数、抗压强度、氯离子扩散系数和电阻率间有显著的相关关系。研究结果可为寒冷混凝土配合比设计提供参考。

高钙粉煤灰和硫酸盐对混凝土力学与耐久性影响研究

针对普通混凝土受硫酸盐侵蚀出现结构性能劣化的问题,提出通过高钙粉煤灰增强混凝土的耐盐性。试验研究了硫酸盐浓度对普通混凝土的影响规律,探究了粉煤灰掺量对混凝土耐盐性的影响。试验结果表明,硫酸钠浓度越大,对混凝土内部结构的破坏越大。在硫酸钠浓度为5%的条件下,10%掺量的粉煤灰混凝土耐久性最佳。经过180 d干湿循环后,试件质量比初始试件质量降低约1.01%,抗压强度约为初始抗压强度的0.79倍,劈裂抗拉强度约为初始劈裂抗拉强度的0.67倍,对混凝土的耐盐性起到很好的改善作用。

基于支持向量机回归的粉煤灰混凝土氯离子质量分数预测

基于自然潮差环境下粉煤灰混凝土长期暴露试验,获取了3150组自由氯离子质量分数数据,建立了基于支持向量机回归方法(Support Vector Regression,SVR)的粉煤灰混凝土中自由氯离子质量分数预测模型。该模型研究了数据预处理方法,核函数以及超参数优化方法对自由氯离子质量分数预测精度的影响,分析了水灰比、粉煤灰掺量、暴露时间和渗透深度4个输入参数对自由氯离子质量分数预测结果的影响大小。同时,开展基于未测参数的自由氯离子质量分数预测。结果表明:当采用归一化的数据预处理方式,并使用径向基核函数及贝叶斯优化算法时,自由氯离子质量分数预测结果最佳。当自由氯离子质量分数小于0.1%时,所构建的SVR模型得到的预测值与实际氯离子质量分数存在较大差距。

养护温度和湿度对大掺量粉煤灰混凝土性能的影响

院基于养护温度和湿度,文章通过不同养护方式,对大掺量粉煤灰混凝土力学性能、电通量及混凝土收缩率进行了测试。结果表明,湿养护条件下,大掺量粉煤灰混凝土28d抗压和抗折强度均随温度升高而增加,但是高温环境下混凝土90d抗压和抗折强度均出现下降,低温环境中混凝土力学性能受养护湿度影响较小;养护水分充足的情况下,混凝土电通量在20℃时最低,干燥养护下温度升高削弱了混凝土抗氯离子侵蚀能力;大掺量粉煤灰混凝土在湿养护下总体收缩率较小,干燥条件下失水过快造成混凝土收缩率加大。研究认为,标准养护对大掺量粉煤灰混凝土性能发展最为有利。

高掺量粉煤灰水泥混凝土的应用研究

高掺量粉煤灰水泥混凝土是目前建筑工程中常见的材料类型,其主要利用粉煤灰替代部分水泥掺入混凝土,以降低混凝土水化热,改善其和易性,在整体上提升混凝土后期强度,从而在实践中取得理想经济效益。基于此,文章围绕高掺量粉煤灰水泥混凝土的应用展开研究,分别阐述了高掺量粉煤灰水泥混凝土的内涵、性能优势及作用机理,并结合已有研究,进一步探讨了高掺量粉煤灰水泥混凝土的应用要点、具体应用策略及注意事项,旨在发挥高掺量粉煤灰水泥混凝土的应用价值,改善传统混凝土的不足之处,满足不同工程建设的实际需要,进而为相关工程项目提供有效参考。

基于耦合水化模型的超高掺粉煤灰混凝土性能研究

为通过数值手段模拟高粉煤灰掺量的水工混凝土的性能演化过程,探讨超高掺粉煤灰混凝土的应用价值,以相关试验成果为基准,采用热-化-力耦合方法模拟粉煤灰掺量为35%,80%的水工混凝土的水化放热过程,建立热力学参数与水化度的关系。在此基础上,引入流固共轭传热方程模拟大坝浇筑及通水冷却过程,并比较了两种混凝土在大岗山高拱坝施工中的温控特性。结果表明:耦合模型可准确模拟混凝土在不同外部环境下的性能演化过程;采用超高掺粉煤灰混凝土可有效降低温控费用和人力成本。