碱式硫酸镁水泥珊瑚混凝土的抗压强度及其影响因素

本研究探究了水泥总量、珊瑚砂率、减水剂掺量对C30强度等级的碱式硫酸镁水泥珊瑚混凝土(BMSC-CAC)立方体抗压强度(f_(cu))的影响。研究结果表明:BMSC-CAC的f_(cu)值与水泥总量、萘系减水剂掺量和珊瑚砂率有关,水泥总量的影响最大,f_(cu)的变化幅度达到14.4%,当水泥总量为600kg/m^(3)、萘系减水剂掺量为3%、珊瑚砂率为40%时,其f_(cu)值能够达到35MPa。

泵送碱式硫酸镁水泥混凝土的制备和性能

碱式硫酸镁水泥混凝土是新开发出来不久的混凝土材料,具有高抗拉强度、抗冲击和耐腐蚀等优点,但由于其较小的塌落度,限制了其工程应用。本文试验研究了不同掺量萘系减水剂对泵送碱式硫酸镁水泥混凝土塌落度和强度的影响,确定强度等级C30、C40、C50和C60的萘系高效减水剂适宜掺量分别为2.0%、1.2%、1.5%和1.8%。分别研究了掺粉煤灰型和矿渣型泵送碱式硫酸镁水泥混凝土基本力学性能及在海水浸泡、淡水浸泡1280 d后的强度保留率并进行机理分析,发现粉煤灰型泵送碱式硫酸镁水泥混凝土抗海水腐蚀性较好,适合东部沿海地区应用;随着海水暴露时间的延长,泵送碱式硫酸镁水泥混凝土的Df值呈现幂函数的降低关系。本文还对大气中暴露2400 d的钢筋泵送碱式硫酸镁水泥混凝土小梁进行观测,未有锈涨现象。本文为碱式硫酸镁水泥混凝土在工程领域的应用具有重大意义。

碱式硫酸镁水泥混凝土力学性能试验研究

为了研究碱式硫酸镁水泥混凝土的基本力学性能,通过实验系统测定了强度等级C20-C60的碱式硫酸镁水泥混凝土的基本力学性能,建立了其轴心抗压强度（f（c,m））、劈裂抗拉强度（f（sp,m））、抗折强度（f（t,m））与立方体抗压强度（f（cu,m））之间的线性关系,弹性模量（Ec）与立方体抗压强度（f（cu,m））之间的双曲线关系及其回归计算公式,比较其与普通混凝土的差异。结果表明：在强度等级C20-C60的范围内,碱式硫酸镁水泥混凝土的f（c,m）和f（sp,m）值分别比普通混凝土相应强度高出22%-27%和27%-66%;在较低强度等级C20与C30,碱式硫酸镁水泥混凝土的Ec值比普通混凝土分别降低了17%和3%,当强度等级为C40-C60时其Ec值反而比普通混凝土高出9%-27%,而且随着强度等级的提高,两种混凝土之间的差距在扩大;碱式硫酸镁水泥混凝土与普通混凝土的f（t,m）值之间的差异规律与强度等级有关,在强度等级C20-C50的范围内其f（t,m）值比普通混凝土高出38%-1%,且随着强度等级的提高,提高的幅度在减小,对于高强度等级C60的碱式硫酸镁水泥混凝土,其f（t,m）值比普通混凝土反而降低了5%。

外加剂和粉煤灰对碱式硫酸镁水泥混凝土性能影响研究

利用碱式硫酸镁水泥制备了不同外加剂和粉煤灰掺量的碱式硫酸镁水泥(BMSC)混凝土。研究了外加剂和粉煤灰对BMSC混凝土抗压强度以及抗硫酸盐腐蚀性能的影响,并对BMSC混凝土物相组成和微观形貌进行了分析。结果表明:掺加外加剂后混凝土的强度有大幅度地提高。当外加剂掺量为水泥质量的0.5%时,混凝土的强度达到最大值;继续增加外加剂掺量,对混凝土的强度影响不大。掺加粉煤灰后,混凝土的强度有所下降。且水灰比一定时,粉煤灰掺量越多,对混凝土的强度越不利。掺加外加剂和粉煤灰后,混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能得到了明显的改善;且同等条件下,碱式硫酸镁水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀性能优于普通硅酸盐水泥混凝土。

碱式硫酸镁水泥钢筋混凝土梁静力荷载和疲劳性能试验研究

为了研究碱式硫酸镁水泥钢筋混凝土梁的静力和疲劳性能,分别制备了C30、C40和C50三种强度等级的碱式硫酸镁水泥(BMSC)和普通硅酸盐水泥(PO·C)钢筋混凝土梁试件。试验结果表明,钢筋混凝土梁试件跨中挠度随着静力荷载的增加而增加。C40_((BMSC))和C50_((BMSC))的极限承载力分别为33 k N和38 k N,相比C40_((PO·C))、C50_((PO·C))的19 k N和21 k N分别提高了73.7%和81%。说明,高强度等级的BMSC试件具有较高的承载能力。在疲劳荷载的作用下,试件挠度值随着疲劳次数的增加呈下降趋势。高强度等级的BMSC试件疲劳循环寿命要多于PO·C试件,且强度等级越高,越为明显。此外,BMSC试件跨中挠度小于PO·C试件。说明,BMSC试件的刚度较大,抵抗变形的能力好。BMSC试件裂缝宽度发展包括三个阶段:快速发展阶段、稳定阶段和破坏阶段。碱式硫酸镁水泥完全能够用于制作钢筋混凝土构件,且性能更加优异,本文为碱式硫酸镁水泥混凝土能够大规模应用于结构工程提供了重要理论依据。

碱式硫酸镁水泥混凝土在硫酸盐溶液中的损伤过程研究

采用干湿循环的试验方法研究碱式硫酸镁水泥(BMSC)混凝土抗硫酸盐腐蚀性能。以质量变化和相对动弹模量作为评价指标,研究了不掺加矿物掺合料(BMSC)、掺加30%粉煤灰(BMSC-F)碱式硫酸镁水泥和普通硅酸盐水泥(POC)混凝土抗硫酸盐腐蚀性能。结果表明:干湿循环前期,混凝土的质量缓慢增加;后期,混凝土的质量损失比较明显。在干湿循环的环境下,BMSC混凝土的E_(rd)变化包括以下4阶段:上升段,缓慢下降段,线性上升段,加速下降段;POC混凝土的E_(rd)随着干湿循环次数的增加,呈现先升高后下降的趋势。同等条件下,BMSC混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能优于POC混凝土;掺加粉煤灰有利于提高BMSC混凝土的抗硫酸盐腐蚀能力。

钢筋碱式硫酸镁水泥混凝土梁抗弯性能试验研究

为了探讨碱式硫酸镁水泥混凝土梁受弯状态下的力学性能与普通混凝土梁的异同,本文通过对16根不同配筋率、不同强度等级的碱式硫酸镁水泥混凝土梁进行抗弯试验,研究其正截面受力全过程和破坏形态。试验结果表明:平截面假定仍然适用;碱式硫酸镁水泥混凝土梁的破坏形态及承载力-挠度曲线与普通硅酸盐混凝土梁相似;碱式硫酸镁水泥混凝土梁开裂弯矩比普通混凝土梁高约20%;本文的碱式硫酸镁水泥混凝土梁抗弯承载力计算模型,考虑了受拉区混凝土的贡献,按构件整体截面在受荷过程中抗弯性能的降低来考虑梁的承载力;最大裂缝宽度计算公式需将现行计算公式乘以修正系数1. 5,挠度计算公式应乘以1. 1的修正系数。碱式硫酸镁水泥混凝土可代替普通混凝土用于梁正截面抗弯。

超声回弹综合法研究碱式硫酸镁混凝土抗压强度

碱式硫酸镁混凝土(BMSC)的主要水化产物为5·1·7相,该相具有自形成、自分散、自增强和自增韧作用,故BMSC具有较高的抗拉强度。同时,BMSC具有不碳化、早强、内部致密、早期水化完成后内部结构变化小等特点,如使用普通混凝土无损检测的测强曲线,检测结果误差较大。本工作采用超声-回弹综合法测试了BMSC试块(100 mm×100 mm×100 mm,标准养护28 d)的抗压强度,与单参数法及超声-回弹两参数相比,综合法得到的测强曲线误差最小(平均相对误差δ=12.3%,相对标准差e_(r)=16.9%)。根据BMSC试块的超声波传播速度与表面回弹值,建立了推定BMSC强度的超声波-回弹综合法的专用测强计算公式,推定了在沈阳室外自然暴露2年后的BMSC构件的混凝土抗压强度。该法可以用于BMSC材料检测和耐久性评估。

碱式硫酸镁水泥混凝土基本力学性能研究

为了研究碱式硫酸镁水泥混凝土的基本力学性能,利用普通混凝土力学性能试验方法,研究了混凝土立方体抗压强度(f_(cu))、轴心抗压强度(f_c)、劈裂抗拉强度(f_(sp))以及弹性模量(E_c)等基本力学参数。结果表明:(1)在一定范围内,碱式硫酸镁水泥混凝土立方体抗压强度随水灰比的降低而提高。(2)碱式硫酸镁水泥混凝土立方体抗压和劈裂抗拉强度、轴心抗压强度存在着线性关系。(3)碱式硫酸镁水泥混凝土具有更高的劈裂抗拉强度和轴心抗压强度,抗裂性能优异。(4)在C30~C60,碱式硫酸镁水泥混凝土的弹性模量随着抗压强度的增长而增长。高强时,弹性模量明显高于普通硅酸盐混凝土。碱式硫酸镁水泥混凝土在结构设计方面优于普通硅酸盐混凝土。

基于碱式硫酸镁水泥的新型泡沫混凝土的制备及性能研究

以轻烧氧化镁粉、七水硫酸镁为水泥主要原材料,利用化学发泡法制备了容重为100~500 kg/m^3的碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土(BMSCFC),研究了容重、外掺粉煤灰等对BMSCFC物理性能的影响,并且比较了相同容重下的改性氯氧镁泡沫混凝土。结果表明:随着BMSCFC容重的增大,其体积吸水率减小、导热系数和抗压强度增大;外掺粉煤灰增强了BMSCFC抗压强度的同时降低了其保温性能,外掺粉煤灰量为轻烧氧化镁粉质量的150%时,容重为402 kg/m^3,抗压强度为2.22 MPa,导热系数为0.138896 W/(m·K);与改性氯氧镁发泡混凝土相比,碱式硫酸镁发泡混凝土具有更好的抗压强度和保温性能。

碱式硫酸镁水泥混凝土梁剪切破坏的试验研究

为了探索碱式硫酸镁水泥混凝土在结构工程中的应用,本文进行了14根碱式硫酸镁水泥混凝土梁的抗剪性能试验,测试了静载下梁的挠度、承载力、裂缝扩展、箍筋和混凝土的应变等。试验结果表明:两种材料梁的破坏模式有一定差异;对比普通混凝土梁,碱式硫酸镁水泥混凝土梁在开裂荷载等方面具有一定优势(开裂弯矩大约10%);随着碱式硫酸镁水泥混凝土强度的提高,梁的抗裂、抗剪承载力提高,变形变小,但延性降低。现行的普通混凝土梁剪切刚度、挠度计算等公式适用于碱式硫酸镁水泥混凝土梁,但承载力和裂缝宽度计算公式需要修正。试验结果表明碱式硫酸镁水泥混凝土可应用于钢筋混凝土斜截面破坏梁。

碱式硫酸镁水泥混凝土性能影响因素研究

针对碱式硫酸镁水泥混凝土的基本性能,本文主要从如下两个方面进行开展研究,水灰比对混凝土工作性能的影响,水胶比对混凝土抗压性能的影响。通过探究原材料以及配合比参数对工作性能和抗压强度的影响规律,为配制碱式硫酸镁水泥混凝土取得良好的质量效果提供参考。

纤维对碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土性能影响

采用化学发泡法制备了碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土(MOSFC),研究了不同掺量的玻璃纤维(GF)和聚丙烯纤维(PP)对MOSFC干密度、导热系数、孔隙率、体积吸水率、软化系数和力学性能的影响,并结合XRD、SEM方法分析了其作用机理。结果表明,GF和PP的加入能够提高MOSFC的强度,且二者的最佳掺量分别为0.5%和1.5%;GF和PP在改善MOSFC力学性能的同时增大了干密度和导热系数,降低了保温性能;掺加1.0%的GF能有效改善MOSFC的抗水性能,但PP对MOSFC的抗水性能不利。

碱式硫酸镁水泥混凝土的冲击力学性能试验研究

制作C30、C50两种典型强度等级的碱式硫酸镁水泥混凝土与普通混凝土试件,通过分离式霍普金森压杆试验,系统地研究两种混凝土的动态力学性能,并利用回归分析加以对比。试验表明,碱式硫酸镁水泥混凝土与普通混凝土试件在冲击过程中,其冲击压缩强度、弹性模量、韧性等表现出明显的应变率硬化效应,并且两种混凝土的弹性模量、韧性指数与峰值应力均呈现非常显著的线性增长关系;在相同条件下,碱式硫酸镁水泥混凝土的韧性指数及韧性增长速率要高于普通混凝土,因此,碱式硫酸镁水泥混凝土的抗冲击性能要远优于普通混凝土。

碱式硫酸镁水泥基树脂透光混凝土界面特性的研究

采用界面破坏模型分析法和斜剪黏结强度法对比研究了碱式硫酸镁水泥基与硅酸盐水泥的树脂透光混凝土的强度损失率。研究结果表明,碱式硫酸镁水泥基树脂透光混凝土的28 d抗压强度损失率为19.9%,水泥砂浆与树脂界面7 d斜剪试验强度为6.8 MPa;硅酸盐水泥基透光混凝土的28 d抗压强度损失率为41.3%,水泥砂浆与树脂界面7 d斜剪试验强度为6.1 MPa。碱式硫酸镁水泥在界面结合方面表现更优。

碱式硫酸镁水泥应用于混凝土结构设计探索

为探索碱式硫酸镁水泥在土木建筑中的应用,依据文献测试的碱式硫酸镁水泥混凝土力学性能试验资料,以GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》为依据,对碱式硫酸镁水泥混凝土基梁构件进行配筋、截面面积计算以及成本分析。研究结果表明:在同等立方体强度等级下,碱式硫酸镁水泥混凝土基梁与硅酸盐水泥混凝土基梁相比可以节约钢筋用量最高达12.74%(受力纵向钢筋)、节约构件截面面积最高达31.01%、节约构件成本最高达11.37%。碱式硫酸镁水泥的高折压比特性(相比于硅酸盐水泥)如果能在土木结构中得到有效应用,可以起到节省建筑物建造成本的作用。

碱式硫酸镁水泥混凝土的冲击压缩性能

采用∅75 mm分离式霍普金森压杆测试了碱式硫酸镁水泥混凝土(BMSCC)的力学性能,并借助Ls-Dyna软件和Holmquist-Johnson-Cook(HJC)模型,模拟了BMSCC的动态冲击力学响应.结果表明:BMSCC是典型的率相关性材料,具有明显的应变率增强效应,其冲击压缩强度随着应变率的提高而增大,动态增强因子与应变率的对数呈线性关系.通过数值模拟确定了HJC模型的21个参数,其中冲击压缩强度和峰值应变的模拟相对误差分别为-3.9%~0.9%和-10.0%~3.2%,模拟效果较好.

碱式硫酸镁水泥混凝土耐水性评价研究

为了解决混凝土耐久性评价指标较多且评价结果不统一的问题,设计了碱式硫酸镁水泥混凝土(BMSCC)耐水性试验。经过与传统耐水性评价参数的对比,验证了相对质量评价参数、相对动弹性模量评价参数和双指标耐水性评价参数作为BMSCC耐水性评价指标的合理性,并对其进行了修正。基于修正后的评价参数,提出了一种综合耐水性评价参数。结果表明:修正前BMSCC相对质量评价参数、相对动弹性模量评价参数和双指标耐水性评价参数等评价结果与传统耐水性评价参数评价结果存在偏差,修正后各评价参数可以作为BMSCC耐水性评价参数。综合耐水性评价参数能够较准确地评价BMSCC的耐水性,为BMSCC及新型混凝土耐久性评价提供了理论参考和研究方法。

PVA—UPE混掺纤维对碱式硫酸镁水泥混凝土的强度影响规律分析

为实现碱式硫酸镁水泥混凝土添加复合纤维的工程应用,采用PVA纤维和UPE纤维按体积含量比1:1混合,分析不同纤维含量和不同纤维长度下混合纤维碱式硫酸镁水泥混凝土的强度变化规律,结果表明:纤维混凝土的施工工艺很重要,纤维的离散性会降低纤维混凝土的强度;对于12 mm长度纤维,掺加0.2%混合纤维的试样抗压强度和抗折强度相对最高;混合纤维掺量0.2%时,12 mm长度纤维混凝土抗压抗折强度最高,而6 mm长度纤维混凝土折压比最高。混合纤维体积掺量0.2%的混凝土综合力学性能较好,建议采用掺量0.2%的12 mm长混合纤维进行工程应用。

全珊瑚海水混凝土的表面自由氯离子浓度和表观氯离子扩散系数

采用不同种类水泥制备出不同强度等级的全珊瑚海水混凝土(CSC),研究其在海水浸泡环境下不同暴露时间的自由氯离子含量的分布规律,计算了CSC的表面自由氯离子含量和表观氯离子扩散系数,并探讨了暴露时间对这2个参数的影响规律.结果表明:在相同的暴露时间下,碱式硫酸镁水泥的抗Cl^-扩散渗透能力优于普通硅酸盐水泥;CSC的表面自由氯离子含量随着暴露时间的延长而呈指数型增加,且增长速率远低于普通混凝土;CSC的表观氯离子扩散系数随着暴露时间的延长而呈幂函数型递减.因此,对于实际海洋环境下的CSC结构,建议采用碱式硫酸镁水泥,从而有利于提高抗Cl^-扩散渗透能力,减缓Cl^-的侵入速度,以达到延长结构服役寿命的目的.