基于随机骨料模型的EPS颗粒混凝土蒸养损伤及微观分析

为研究掺入废弃塑料对缓解混凝土蒸汽引起的热损伤机理,开展了不同聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)颗粒掺量混凝土的抗压强度试验,建立了考虑界面过渡区效应的随机骨料模型,模拟了蒸养环境下混凝土内部的热应力分布,并通过压汞试验和扫描电子显微镜照片揭示了EPS颗粒掺入对蒸养试件孔结构特征和微观演化规律的影响。结果表明,随EPS颗粒掺量的增加,蒸养试件强度略有升高,EPS颗粒掺入有利于蒸养混凝土后期强度的发展;蒸养引起的热应力得到显著缓解,微裂缝和贯通裂缝数量降低,有效抑制蒸养引起的热损伤;掺入EPS颗粒细化了蒸养混凝土孔结构,缩小了EPS颗粒⁃水泥基体界面的裂隙宽度。

蒸养条件下机制砂混凝土的力学性能及干缩性能

为推动机制砂在预制混凝土构件中的应用,实现机制砂在建筑行业的更广阔应用,进而有效减缓天然砂资源短缺的问题,通过混凝土抗压强度、动弹性模量和干燥收缩试验等宏观性能测试和扫描电镜测试、压汞测试及显微硬度测试等微观测试方法,探讨养护条件和砂型对混凝土力学性能及干缩性能的影响规律及相应机理。试验结果表明:无论采用河砂还是机制砂,蒸养混凝土相较标养混凝土具有更高的早期力学性能和更低的干燥收缩,但高温导致水化产物分布不均,阻碍了后续的水化反应,使其后期力学性能出现不同程度的劣化。结合微观测试结果可知,孔径粗化、界面过渡区间隙增大和水化产物结构疏松是造成蒸养混凝土后期性能劣化的主要原因,但采用机制砂替代河砂能有效减弱蒸养热伤损效应产生的劣化影响。此外,蒸养机制砂混凝土相较蒸养河砂混凝土具有更高的力学性能和更优的微观结构,具体表现为:蒸养机制砂混凝土孔结构更加细化,界面过渡区间隙更小,同时基体显微硬度均值更高,整体密实度更高。但小于50 nm毛细孔增加将导致蒸养机制砂混凝土干缩变形增大。基于GL 2000收缩模型,通过引入考虑机制砂的影响因子,建立了蒸养机制砂混凝土干燥收缩预测模型,可较准确且有效地进行蒸养机制砂混凝土的干燥收缩预测。

高耐久性大管桩混凝土配制与蒸养制度的研究与应用

针对大管桩混凝土耐久性的技术问题,开展了高耐久性大管桩混凝土配制与蒸养制度的试验研究与应用。试验结果表明,单掺矿渣粉将明显改善大管桩混凝土耐久性,但会导致大管桩脱模强度降低和脱模时发生粘皮现象;采用提高蒸养恒温温度后,大管桩混凝土脱模强度明显提升,并具有良好的耐久性。采用研制的大管桩混凝土配合比与蒸汽养护制度,开展了大管桩管节生产试验,脱模后的大管桩管节外观质量良好,28d混凝土抗压强度达到C70,56d电通量小于800C,具有较高的耐久性,可有效提升大管桩耐久性。

不同加载速率下蒸养混凝土单轴压缩声发射特性研究

为研究加载速率对蒸养混凝土受压破坏过程中声发射特性的影响,针对蒸养混凝土试件开展3种加载速率工况单轴压缩试验,并利用声发射技术对试验全过程进行动态监测,分析了不同加载速率下蒸养混凝土内部声发射特征参数的变化特征。结果表明:不同加载速率下蒸养混凝土受压破坏过程的声发射振铃计数变化呈现接触期、平静期、陡增期的三阶段变化规律,随加载速率增加,振铃计数率和能量计数率峰值逐渐增大,累计振铃计数和累计能量计数逐渐减小。低加载速率下,声发射幅度分布较为稀疏,内部损伤信号多而分散;高加载速率下,声发射幅度分布较为密集,内部损伤信号少而集中。声发射Ib值随加载进程呈现上升、波动和下降的演化过程,随加载速率的增加,混凝土试件破裂模式由剪切破坏向拉伸破坏的趋势演变。

河砂与石英砂对蒸养超高性能混凝土(UHPC)性能的影响及机理

本研究分别选用颗粒粒径分布相近的河砂与石英砂制备了不同胶砂比的超高性能混凝土(UHPC),探究了两种细集料对不同胶砂比情况下UHPC性能的影响。结果表明:(1)采用河砂制备的UHPC的扩展度稍大于采用石英砂者;(2)采用河砂制备的胶砂比为1.0的UHPC的抗压强度和抗拉强度最高,表现出明显的应变硬化现象,采用石英砂所制备的胶砂比为0.8的UHPC的抗拉强度最低,几乎无应变硬化现象;(3)细集料种类及胶砂比对水泥水化反应和掺合料火山灰反应的影响有限,蒸养条件下,硬化浆体中几乎无Ca(OH)_2存在;(4)UHPC内孔隙的直径大多小于1μm,胶砂比相同时,采用石英砂制备的UHPC所含孔径小于1μm孔的数量多于采用河砂者;(5)与石英砂相比,河砂与硬化浆体的界面过渡区较为致密,且采用河砂制备的UHPC中浆体对纤维的包裹性也较好。

低收缩免蒸养UHPC桥面铺装材料性能及构造设计

为减少超高性能混凝土(UHPC)的收缩变形并降低养护成本,以多孔烧结铝矾石(CB)骨料作为内养护剂,研发了一种低收缩免蒸养的UHPC。通过室内试验,对自研UHPC的力学和变形性能进行了测试与评估。通过有限元数值模拟,分析了UHPC桥面铺装层的早期温湿度应力演化规律。结果表明,自研UHPC在免蒸养条件下仍然具有超高强度,28 d抗压强度达154 MPa,28 d劈裂抗拉强度达19.3 MPa;含CB骨料UHPC的28 d自收缩变形仅为160μm/m,可有效降低UHPC铺装层发生翘曲、与下层混凝土发生脱粘的风险;UHPC的耐磨耗和抗冲击性能远优于普通混凝土,可延长桥面铺装层的使用寿命。数值计算结果表明,UHPC铺装层的最大拉应力受铺装层厚度和长度影响不大,因此不需要切缝。为增强UHPC铺装层与基层之间的黏结性能,基层混凝土表面应做粗糙化处理(露石表面),基层与UHPC铺装层之间按设计进行植筋。通过上述研究,验证了采用自研UHPC作为混凝土桥面铺装层的可行性。

普通蒸养配制高性能材料在桩基防护层中的应用探索

跨河桥梁墩柱桩基因需要防止河水及其漂浮物的冲击磨蚀,需要设置防护层。受作业面、运输条件等现场实际情况限制,部分墩柱桩基保护层难以预制或者现场高温蒸养。对采用现场普通养护方式制备超高性能混凝土制作墩柱防护层的工艺进行了探索,并对现场制备的试验组进行了力学性能测试。试验结果表明,制备的试件力学性能基本满足设计要求,该探索结果可为类似墩柱耐磨层防护施作提供技术参考。

蒸养制度对掺磷渣粉混凝土强度及氯离子渗透性的影响

选取了两种强度等级的混凝土,研究了不同蒸养温度和蒸养时间对掺磷渣粉混凝土拆模强度、强度发展及氯离子渗透性的影响,并测试了拆模龄期硬化浆体的化学结合水含量。试验结果表明:随着磷渣粉掺量的增加,混凝土的拆模强度和硬化浆体的化学结合水含量逐渐降低。延长恒温蒸养时间和提高蒸养温度均能够显著提高水泥-磷渣粉复合胶凝材料硬化浆体拆模龄期的化学结合水含量,并提高掺磷渣粉混凝土的拆模强度。然而,提高蒸养温度不利于掺磷渣粉混凝土的强度发展及后期的抗氯离子渗透性。延长恒温蒸养时间后,掺磷渣粉混凝土后期能够取得良好的抗压强度和抗氯离子渗透性。

箱梁蒸养参数研究与水化热分析

为探究蒸汽养护条件对30 m跨度箱梁C50混凝土力学性能以及水化热效应的影响,开展蒸汽养护试验,分别讨论了恒温温度(40、45、50℃)和恒温时间(12、16、24 h)两组参数在2、3、7、28 d龄期时对混凝土抗压强度及弹性模量发展的影响。基于蒸汽养护试验分析结果拟定了试验梁蒸养参数及方案,开展现场试验监测试验梁的水化热温度并测试随梁养护试件的力学性能,验证了养护方案的合理可行,并建立了热传导有限元模型分析箱梁蒸养期间的温度场。结果表明:混凝土的抗压强度和弹性模量均与恒温温度和恒温时间正相关,但过高的恒温温度或过长的恒温时间可能对混凝土后期强度造成不利影响;结合梁场现场试验,建议恒温温度为45℃,恒温时间为16 h,早龄期混凝土抗压强度与弹性模量均满足预应力张拉要求;为避免产生裂缝,蒸养过程中的升温、降温速率均应严格控制,且早龄期混凝土水化热过程中梁体的温度梯度应适当;夏季制梁蒸养升温较易而降温较难,可采用预先升温和提前降温的方式,优化蒸养各阶段的时长分配,促进混凝土水化热温度的平稳过渡。

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%。

蒸养混凝土轨道板劣化机理研究

采用现场调查、取样试验(电镜、能谱、X-衍射以及压汞)分析等方法对某城际铁路少数蒸养混凝土轨道板在使用中出现早期劣化的原因进行研究。结果表明:蒸汽养护对所研究的轨道板混凝土造成了一定的蒸养热伤损,热伤损导致轨道板表层混凝土结构疏松,孔隙率明显大于内部混凝土,且表层混凝土微裂缝增多。混凝土内部膨胀性产物主要为碱-硅酸凝胶和钙矾石。高速列车的长期动荷载作用加快了轨道板混凝土中微裂纹的变化发展,使更多的环境水渗入混凝土内部。混凝土内部骨料碱-硅酸凝胶吸水膨胀反应(ASR)和延迟钙矾石形成(DEF)的共同作用是轨道板开裂的主要原因。

蒸养工艺对路缘石性能的影响

蒸养工艺是干硬性混凝土路缘石制备过程中提高其生产效率的重要技术手段。蒸养工艺的优化对于提高干硬性混凝土路缘石的出窑抗压强度和综合性能至关重要。基于此,通过正交试验设计研究了蒸养工艺中不同静停时间、升温速率、恒温温度、恒温时间以及蒸养湿度对超低水灰比高成型压力条件制备的干硬性混凝土路缘石的出窑抗压强度、28 d抗压强度和吸水率的影响。结果表明,蒸养工艺中不同因素对路缘石出窑抗压强度、28 d抗压强度和吸水率影响程度的重要性不同,对于路缘石出窑抗压强度、28 d抗压强度和吸水率的主次影响因素也存在较大差异。通过对不同因素的重要性和均值、极差分析,根据干硬性混凝土路缘石生产和应用要求,提出了路缘石蒸养工艺的最佳条件为静停时间为4.5~6.5 h、升温速率为10℃/h、恒温时间9 h、恒温温度55℃、蒸养湿度85%~95%。

蒸养灰砂砖的研制

研究了一种蒸养灰砂砖的制备方法。通过掺加10%￣15%的粉煤灰,根据砂的空隙率和石灰的有效CaO含量优化配料比例,调整粉磨和搅拌工艺改善混合料的均匀性,以加速水化反应和确保水化产物的数量,达到减少现有灰砂砖生产中的石灰用量至6%￣10%和用蒸养制度取代蒸压制度,在85￣95℃恒温养护16￣24h制备的灰砂砖性能达到GB11945—1999《蒸压灰砂砖》的要求。

JC/T 2554—2019《蒸养混凝土制品用掺合料》标准解读

简述了建材行业标准JC/T 2554—2019《蒸养混凝土制品用掺合料》的编制背景、编制目的和意义,详细说明了标准条文的具体内容,提出了实施过程中应注意的问题。

不同硅灰掺量对桥面板蒸养混凝土强度影响试验研究

为分析硅灰掺量对桥面板蒸养混凝土强度影响,研究不同硅灰掺量下,桥面板蒸养混凝土强度的变化情况,以P·O 52.5普通硅酸盐水泥和硅灰为主材料,结合其他辅材料制备硅灰掺量分别为0、10%和20%三种混凝土试样,对混凝土混合物的坍落度、凝结时间、渗透性以及混凝土的强度进行测试。试验结果显示:蒸养温度为50℃、恒温养护时间为4 h、硅灰掺量为20%时,混凝土坍落度值为1.19 cm,初凝和终凝的时间降低,分别为422 min和520 min,氯离子扩散系数结果为0.68×10^(-8)cm/s,可提升混凝土的抗渗性能;并且该掺量的混凝土抗折强度、抗压强度和劈裂抗拉强度最高值分别达到12.24 MPa、52.4 MPa、4.37 MPa;应力最高值达到7.34 MPa,可增加混凝土弹性模量。

用鄂西某赤铁矿尾矿制备蒸养砖

以鄂西某赤铁矿尾矿为主要原料,按前期试验所确定的原料配比(尾矿78%,黄砂10%,水泥10%,石膏2%)制备蒸养砖,主要考察了外加剂种类及用量、蒸养制度和自然养护周期对制品性能的影响。试验结果表明,在掺水量为15%,外加剂三乙醇胺与水泥的质量比为0.01%,成型压力为20MPa,蒸养制度为升温2h→40℃恒温6h→降温2h,自然养护周期为28d的条件下,制备的蒸养砖各项性能达到JC/T422—2007对MU15级产品的要求。

硬石膏-矿渣粉复合掺合料蒸养活性表征分析研究

基于活性定量分析理论,提出了表征复合掺合料强度评价的重要技术参数—蒸养比强度系数。文章通过试验研究了硬石膏-矿渣粉复合掺合料替代30%对比水泥,制作胶砂试件,蒸汽养护后测定的胶砂强度。在此基础上,计算了硬石膏-矿渣粉复合掺合料的蒸养比强度系数,分析了不同龄期、不同企业的硬石膏-矿渣粉复合掺合料的蒸养活性变化规律,为不同企业蒸养复合掺合料的选择提供技术依据。结果表明:硬石膏-矿渣粉复合掺合料的蒸养活性与受检胶砂试件和掺合料的掺加比例大小有关;硬石膏-矿渣粉复合掺合料蒸养比强度系数的测定,既可以定性判定掺合料是否合格,还可以定量分析其不同龄期蒸养活性的大小。

高压蒸养与免高压蒸养PHC管桩预应力损失试验研究

针对现有高压蒸养和免高压蒸养两种不同养护工艺生产的PHC管桩,本文开展了PHC管桩的预应力损失试验研究。采用两种不同的测试方法,系统地研究了不同养护工艺的PHC管桩放张、混凝土收缩徐变和钢棒松弛等各阶段的预应力损失,对比分析了养护工艺对PHC管桩预应力损失的影响,为准确计算其极限承载力提供了必要的试验依据,并验证了两种测试方法的准确性和可靠性。

蒸养混凝土的表层伤损效应

通过试验研究蒸养混凝土的毛细吸水性和氯离子扩散性能,分析蒸养混凝土表层与内部微观结构特征的差异,探讨了蒸养混凝土的表层伤损效应及其机理.结果表明:相对于标养混凝土,蒸养混凝土表层位置处(由表及里约10mm范围)的毛细吸水性及氯离子扩散速率均基本较大;蒸养过程会对混凝土表层微观结构造成显著的伤损,且这种伤损主要集中在混凝土由表及里约10mm范围;蒸养混凝土表层区较大的温度梯度及肿胀变形是蒸养混凝土产生表层伤损效应的根本原因;粉煤灰和矿渣掺入可在一定程度上降低蒸养作用对混凝土表层造成的伤损程度,有效提高蒸养混凝土抵抗水及氯离子迁移的能力.

蒸养混凝土的毛细吸水特性研究

采用ISAT(initial surface absorption test)方法,试验研究了蒸养混凝土的毛细吸水特性,调查了胶凝材料组成、养护条件以及蒸养工艺对蒸养混凝土毛细吸附系数的影响,并探索了相应影响机制及降低蒸养混凝土毛细吸水性的技术途径.结果表明:相对于标养条件,蒸养混凝土由表及里不同位置呈现更大的毛细吸水梯度;混凝土暴露表层的蒸养效应是导致其毛细吸水梯度增大的主要原因;采用粉煤灰、矿渣及硅灰复掺技术、对蒸养后的混凝土进行后续水养以及在蒸养过程中对暴露表层进行保湿覆盖处理均能减少蒸养混凝土的毛细吸附系数,降低蒸养混凝土由表及里的毛细吸水梯度.