花岗斑岩石粉高韧性水泥基复合材料性能研究

高韧性水泥基复合材料(ECC)具有优异的力学性能和裂缝控制能力,已应用在大尺寸的板梁结构中,但因造价过高限制了其进一步的推广应用。机制砂在生产过程中会产生大量的石粉,如处理不当则会严重污染环境。为达到降低ECC造价及保护环境的双重目标,本文以花岗斑岩石粉代替河砂来配制花岗斑岩石粉高韧性水泥基复合材料(GP-ECC),研究了其各项性能,并建立了GP-ECC自收缩预测模型。研究表明,GP-ECC试件均表现出多缝开裂与应变硬化的特征,其抗压强度和抗折强度均随石粉取代率的增加而先减小后增大,完全取代时性能最优,其28 d拉伸峰值应力达4.4 MPa,极限应变超4.2%,抗压强度均超50 MPa,抗折强度超18 MPa。GP-ECC试件的早期自收缩值随石粉取代率的增加而增加,其中石粉完全取代河砂时的自收缩值为3 133.3μm/m,较基准试件增加了117.3%,故抑制GP-ECC的自收缩很有必要。同时,本文提出的自收缩预测模型能够有效预测GP-ECC的自收缩变化情况。SEM测试结果表明,PVA纤维在花岗斑岩石粉水泥基体中分散均匀,能协同工作。

高吸附性石粉含量对水泥砂浆力学性能及微观结构的影响

为研究高吸附性的花岗斑岩石粉含量对机制砂水泥砂浆性能的影响,对5组不同石粉含量的砂浆流动度、抗折和抗压强度进行了测试,并通过MIP,XRD,SEM试验,研究了不同石粉含量的机制砂水泥砂浆微观结构性能。试验结果表明:对于该高吸附性的花岗斑岩石粉而言,当其含量小于12%时,砂浆和易性随石粉含量的增加而得到改善,砂浆孔隙率随石粉含量的增加而降低,砂浆的强度与微观结构性能随石粉含量增加而提高,并在石粉含量达到12%时强度达到最大;当其含量超过12%后,砂浆需水量较高,和易性变差而密实度降低,砂浆孔隙率增大,且石粉与水化产物的微观结构不利于砂浆强度的发展,砂浆强度随石粉含量的增加而降低。其原因为,当石粉含量不高于12%时,以填充作用、成核作用为主,水化产物和惰性石粉共同填充了砂浆体系的孔隙,砂浆孔隙率随石粉含量的增加而降低,砂浆的强度与微观结构性能随石粉含量增加而提高;但石粉含量超过12%后,“游离”石粉会影响水泥水化产物形态的发展,且其比表面积的影响导致砂浆需水量增大,水泥砂浆和易性变差而不易振捣密实,砂浆孔隙率增大,抗折、抗压强度降低。