铁尾矿制备陶粒及在轻骨料混凝土中的应用研究

为拓展梅山铁矿尾矿应用范围,以梅山铁矿尾矿为主要原料,采用碳化硅发泡法制备了轻质闭孔陶粒,并应用于陶粒混凝土。借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线计算断层扫描技术研究了碳化硅加入量和烧成温度对轻质陶粒结构和性能的影响,以及混凝土配料对轻骨料混凝土结构和性能的影响。试验结果表明:(1)以梅山铁矿尾矿为主要原料,采用碳化硅发泡法可以制备出900,800,700 kg/cm^(3)轻质闭孔陶粒,铁矿尾矿加入量高于80%;(2)在碳化硅加入量一定的情况下,随着烧成温度的升高,陶粒堆积密度降低,筒压强度降低,承载能力下降,可得到3种不同结构的陶粒;(3)利用700 kg/cm^(3)铁矿尾矿陶粒可以配制出满足国标要求的L15~L30轻质陶粒混凝土,陶粒混凝土的高强度源于水泥浆体与陶粒、粉煤灰以及砂粒之间的紧密结合。

不同纤维对高强轻骨料混凝土力学性能影响及微观机理研究

为改善高强轻骨料混凝土的力学性能和弯曲韧性,研究了玄武岩纤维、细聚乙烯醇纤维、仿钢纤维、聚丙烯纤维和粗聚乙烯醇纤维的掺入对高强轻骨料混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗弯强度的影响规律。通过4点弯曲试验获取荷载-挠度曲线,基于韧性指标对比分析了5种纤维对高强轻骨料混凝土弯曲韧性的影响。通过扫描电子显微镜观察纤维破坏前后的表面微观形貌,阐释了不同纤维的增强增韧机理。研究结果表明:掺入纤维对高强轻骨料混凝土的力学性能均有提升,主要提升高强轻骨料混凝土的抗拉性能和弯曲韧性。粗聚乙烯醇纤维提升劈裂抗拉强度和抗弯强度程度最大,分别提高了83%和220%,使高强轻骨料混凝土破坏由脆性转为高延性。纤维对高强轻骨料混凝土抗拉性能和韧性的提升与纤维表面损伤程度成正比。

预置轻骨料混凝土与普通轻骨料混凝土的性能对比

研究了相近强度等级(LC40)下预置轻骨料混凝土与普通轻骨料混凝土的物理性能与耐久性能。结果表明:相同强度等级下,预置轻骨料混凝土密度较普通轻骨料混凝土降低约200 kg/m^(3);同时具有更好的匀质性(上下质量差仅为0.14%,普通轻骨料混凝土为1.68%)与体积稳定性(干缩为普通轻骨料混凝土的1/3)。但由于轻骨料自身强度与弹性模量低,相同强度等级预置轻骨料混凝土的脆性增大,抗折强度与弹性模量降低;并且大量轻骨料堆积提供水分与离子传输通道,抗氯离子扩散性能以及抗冻性能也会降低。

废弃黏土砖骨料轻质混凝土正交试验研究

将废弃黏土砖骨料应用于轻质混凝土中,可实现建筑垃圾再利用,同步节省建筑材料,改善轻质混凝土性能。以废弃黏土砖颗粒为骨料,开展轻质混凝土制备试验,研究不同水灰比、泡沫掺量、纤维掺量对废弃黏土砖骨料轻质混凝土的物理力学性能影响。结果表明:水灰比对吸水率影响显著,随着水灰比的增大,吸水率增加了27.03%,泡沫掺量对干密度、抗压强度和劈裂抗拉强度影响显著,随泡沫掺量的增加,干密度、抗压强度和劈裂抗拉强度减小了17.78%、52.52%和34.83%,并建立了抗压强度与干密度、劈裂抗拉强度之间的对应关系式。

废黏土砖骨料轻质混凝土物理力学性能试验研究

将废弃黏土砖破碎成骨料用于制备轻质混凝土,可同步达到资源再利用、降低环境污染、节省天然骨料的目的。为揭示废弃黏土砖骨料轻质混凝土的性能,通过室内试验对废砖骨料级配、废砖骨料体积率、水灰比、泡沫掺量等因素影响轻质混凝土的干密度、吸水率、抗压强度性能进行试验研究,结果表明:泡沫掺量对干密度和抗压强度影响显著,泡沫掺量由2%增加到5%时,干密度由1407kg/m^(3)减小到1128kg/m^(3),抗压强度由13.39MPa减小到4.66MPa,废砖骨料级配对吸水率影响显著,骨料级配从A组到C组级配时,吸水率由11.3%减小到5.7%。

双掺陶粒轻质高强混凝土的力学及耐久性能试验研究

通过在混凝土中掺入黏土陶粒和页岩陶粒,使其具备较高强度的同时具有较低的干表观密度和较好的耐久性能,旨在探索制备28 d干表观密度不大于1950 kg/m3、28 d强度不小于50 MPa的轻质高强混凝土(Lightweight High-Strength Concrete,缩写:LWHSC)的方法。同时研究了黏土陶粒和页岩陶粒双掺对轻质高强混凝土抗压强度、干表观密度和耐久性的影响。结果表明,所制备的LWHSC的抗压强度试件破坏形态无异于普通混凝土,但使用黏土陶粒部分替代页岩陶粒可有效降低LWHSC干表观密度;适当增加胶凝材料用量并辅以优化陶粒的双掺比例,对除抗冻性以外的其它耐久性能具有一定的改善作用。研究成果可为认识、优化和开发页岩陶粒和黏土陶粒双掺LWHSC及其在工程中的应用提供参考。

机制砂混凝土中轻质骨料成分的分析

近年来,人们对建筑结构功能的要求越来越高,使得工程复杂程度也不断提高,功能性、特种性混凝土使用量随之不断增加,其中机制砂轻骨料混凝土作为功能性混凝土也逐渐受到行业的重视。机制砂轻骨料混凝土通常用于增强建筑结构的表达或构造,对于建筑物而言通常用于悬臂式地板、富有表现力的屋顶设计、超高的建筑或额外的楼层结构中;对于桥梁,一般用于在现有桥面上结构支撑上铺设更宽的桥面(额外车道),且由于可施工性的提高,也可用于悬臂桥中跨度更长的桥墩一侧施工;当储存热水、石油或建筑隔热等热敏应用对隔热要求更高时,亦可首选机制砂轻骨料混凝土。基于现有新建构筑物对结构不断提高的要求,机制砂轻骨料混凝土的应用越来越广泛,本文对机制砂混凝土中轻质骨料成分进行多方面分析。

火山渣粒径和DPS掺量对轻骨料混凝土性能的影响

以火山渣作为粗骨料制备了轻骨料混凝土,研究了火山渣粒径(4.75~9.50、4.75~19.00、4.75~26.00 mm)对轻骨料混凝土坍落度、吸水率和抗压强度的影响,优选出了最佳火山渣粒径。在此基础上,研究了渗透结晶型无机防水剂(DPS)的掺量(0、0.6%、0.8%、1.0%)对轻骨料混凝土性能的影响,并分析了其作用机理。结果表明:随着火山渣粒径的增大,轻骨料混凝土的坍落度降低,吸水率增大,抗压强度先增大后减小,最佳火山渣粒径为4.75~19.00 mm;随着DPS掺量的增加,轻骨料混凝土的坍落度和吸水率降低,抗压强度增大;掺入适量DPS可以有效提高混凝土基体的密实度,从而改善混凝土的性能。

轻骨料混凝土的研究进展与应用前景

介绍了轻骨料混凝土的特性,分析了轻骨料配合比设计方法,综述了国内外近年来不同轻骨料混凝土受各因素影响的性能研究进展,探究了轻骨料混凝土的微观表象,指出了轻骨料混凝土存在的如工作性较差、可泵送性易受阻等缺陷不足,给出了合理建议,对轻骨料混凝土的未来发展方向和应用前景做出了展望。

碳纤维轻骨料混凝土高温后动态压缩性能研究

目前针对碳纤维轻骨料混凝土在高温作用后的力学性能研究匮乏,考虑到火灾伴随的冲击和爆炸荷载对结构的破坏,采用直径74 mm的分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对轻骨料混凝土(LWAC)进行了动态压缩试验,研究了温度和碳纤维含量对LWAC动态压缩性能的影响,并通过SEM扫描电镜揭示了高温对LWAC微观结构的影响。结果表明:碳纤维掺量的增加提高了LWAC的静态抗压强度,而高温对其静态抗压强度具有劣化作用,纤维的掺入能够在一定程度上阻止高温强度劣化。LWAC的应力-应变曲线随着温度的升高趋于扁平,动态抗压强度降低而峰值应变和极限应变增大,动态抗压强度、峰值应变和极限应变随着碳纤维掺量的增加均出现先增大后减小的趋势。不同温度作用和碳纤维掺量下LWAC试样的DIF随应变率的增加呈线性增加,普通LWAC试件比碳纤维LWAC试样的速率敏感性更高。高温最初改善了LWAC的内部微观结构,但随着温度持续升高,试样内部微观结构严重劣化。

预置轻骨料混凝土中灌浆料与轻骨料的匹配机制研究

本文制备了不同强度等级(60、75、90、100、110、120 MPa)的轻质高强灌浆料,通过与不同类型、强度的轻骨料(高强球形粉煤灰陶粒、低强球形粉煤灰陶粒、碎石形页岩陶粒)复合,研究了预置轻骨料混凝土中灌浆料与轻骨料之间的匹配机制。结果表明,预置轻骨料混凝土强度与灌浆料强度存在分段线性关系,拟合曲线斜率可近似反映对灌浆料强度的利用效率。随着灌浆料强度等级提高,所配制混凝土对灌浆料强度的利用率下降。骨料的筒压强度与粒形也会影响灌浆料强度的利用率。由于嵌锁效应,碎石形页岩陶粒制备的轻骨料混凝土强度显著高于相近筒压强度球形粉煤灰骨料制备的混凝土。采用高强球形粉煤灰陶粒与碎石形页岩陶粒可分别制备出抗压强度为81.2 MPa、干表观密度为1 735 kg/m^(3)与抗压强度为68.2 MPa、干表观密度为1 520 kg/m^(3)的预置轻骨料混凝土。

粉煤灰陶粒轻质混凝土声屏障性能试验研究

混凝土是一种应用广泛、可使用多种固废制备的建筑材料。本研究将粉煤灰陶粒作为轻骨料,水泥-粉煤灰-硅灰-煤系偏高岭土作为复合胶凝材料,制备用作声屏障的粉煤灰陶粒轻质混凝土,并对其力学性能、吸声性能和抗碳化性能进行试验研究。结果表明:当粉煤灰-硅灰-煤系偏高岭土总掺量为胶凝材料总质量的10%时,试样的力学性能、抗碳化性能有所提高,吸声性能有所降低;随着粉煤灰-硅灰-煤系偏高岭土掺量进一步增加,试样的力学性能、抗碳化性能有所降低,吸声性能有所提高。1500 Hz及以下频率吸声系数变化幅度较小,2000 Hz时吸声效果最好,试样的平均吸声系数在0.44~0.58,降噪系数在0.74~0.89。

不同纤维掺量再生混凝土骨料轻质混凝土性能研究

为了研究聚丙烯(PP)纤维增强再生混凝土骨料轻质混凝土的性能,以普通硅酸盐水泥、再生废弃混凝土粗骨料、聚丙烯纤维、泡沫为主要材料,选取PP纤维掺量为变量,对试样进行室内试验研究。结果表明:随PP纤维掺量增加,浆体流动度呈下降趋势;当采用再生粗骨料级配(即粒径为9.5~16 mm、16~19 mm、19~26.5 mm、26.5~31.5 mm、31.5~37.5 mm的5类骨料的质量比)为2∶4∶8∶3∶3和30%体积率时,建议浆体流动度大于210 mm;试件抗压强度和劈裂抗拉强度随PP纤维掺量的增加均呈先增大后减小趋势,说明PP纤维对再生混凝土骨料轻质混凝土性能提升效果有限;PP纤维的掺入会使再生混凝土骨料轻质混凝土材料早期抗压强度和劈裂抗拉强度形成速度降低;当纤维掺量由0增大为0.2%时,增加了孔隙率,降低了平均孔径。

混杂纤维高强轻骨料混凝土单轴受压试验研究

为了改善高强轻骨料混凝土(HSLC)的脆性破坏特征,采用钢纤维(SF)和聚丙烯纤维(PF)对HSLC进行增强,通过单轴受压试验研究两种纤维对HSLC单轴受压性能的影响。结果表明:SF和PF的体积掺量分别为2.0%和0.2%时具有最优的混杂效应,应力-应变曲线拐点处应力和收敛点处应变较单掺SF时分别提高了10.0%和56.5%,较单掺PF时分别提高了99.1%和150%;混杂纤维使HSLC的峰值应力、峰值应变和弹性模量最高分别提升了19.0%、1.20%和16.9%。最后,基于试验数据,提出了考虑两种纤维混杂效应的峰值应力、峰值应变和弹性模量的计算公式,建立了双参数混杂纤维增强HSLC的单轴受压本构模型,并且其与试验曲线吻合较好。该研究结果可为纤维增强HSLC的结构设计提供理论参考。

碳纤维掺量对轻骨料混凝土抗压强度的影响

为探究轻骨料混凝土掺入不同量碳纤维后的抗压强度变化,取不同量碳纤维制备轻骨料混凝土并根据相关试验规范分别制作棱柱体试件和立方体试件,测定各组试件的抗压强度,分析各组试件抗压强度随碳纤维掺量的变化规律。试验结果表明:掺加适量碳纤维能够强化轻骨料混凝土抗压强度,但掺量过大反而会导致结构强度下降,其中碳纤维质量分数取0.1%时性能达到较高值;立方体试件相较棱柱试件具有更优良的强度性能,但工程实践中所用混凝土结构通常为近似棱柱体形状,建议后续进一步研究棱柱体混凝土强度性能的主要影响因素。

聚丙烯纤维和硅灰对轻骨料混凝土性能的影响

研究了聚丙烯纤维(PF)掺量(0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 kg/m^(3))与硅灰掺量(0、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%)对轻骨料混凝土(LAC)抗压、抗折强度和抗冻性能的影响。结果表明:同时掺入适量的PF和硅灰有效提高了LAC的抗压、抗折强度,其中,对于抗压强度,最佳PF和硅灰的掺量分别为0.8 kg/m^(3)和5%;对于抗折强度,最佳PF和硅灰的掺量分别为1.0 kg/m^(3)和5%;当PF和硅灰的掺量分别为1.0 kg/m^(3)和5%时,LAC试件的抗冻性能相对最优。

轻骨料混凝土泵送稳定性测试与评价方法研究

文中针对当前用于泵送压力作用下轻骨料混凝土工作性能稳定性的测试与评价方法存在的局限,提出了一种操作简便、可量化表征的轻骨料混凝土泵送稳定性测试与评价方法,通过大量轻骨料混凝土生产数据的采集、跟踪与分析,验证了所提出方法的准确性与可靠性。结果表明,该方法可用于轻骨料混凝土泵送施工性能的表征。

不同种类轻骨料混凝土力学性能和耐久性研究进展

概述了国内外煤矸石、浮石和陶粒轻骨料混凝土的力学性能和耐久性的研究进展。介绍了不同轻骨料种类、粒径大小形状以及替代率、水灰比、外掺料和骨料活化等因素对混凝土力学性能和耐久性的影响,并对新型绿色环保轻骨料混凝土的力学和耐久性能进行初步探索。讨论了轻骨料混凝土在保持轻质特性基础上的高强高性能技术途径。展望了轻骨料混凝土在工程中的应用前景。

输电线路装配式基础用轻骨料混凝土试验研究

针对输电线路装配式基础预制构件自重和工作环境服役的使用要求,开展了人造页岩陶粒、天然浮石两种粗骨料类别的轻骨料混凝土力学和耐久性能试验研究。室内试验结果表明轻骨料混凝土的力学和耐久性能指标良好,可以在输电线路装配式基础中进行试点应用;与浮石轻骨料混凝土相比,陶粒轻骨料混凝土的耐久性能优势更加明显。

轻骨料混凝土锚固化学锚栓拔出承载能力试验研究

我国《混凝土结构后锚固技术规程》(JGJ 145-2013)并未对化学锚栓在轻骨料混凝土中的使用做出规定,国内外也缺少相关研究,制约了化学锚栓的应用。为研究拔出破坏模式下轻骨料混凝土锚固化学锚栓的抗拉性能,本文采用通丝及倒锥形化学锚栓,设计并进行了11组静力约束抗拉试验,分析化学锚栓直径、锚固深度、化学锚栓类型等因素对轻骨料混凝土中化学锚栓抗拉性能的影响。通过试验结果可以发现,后锚固化学锚栓的破坏模式包括胶-混界面破坏、胶-筋界面破坏、锚栓钢材破坏和劈裂破坏;倒锥形化学锚栓的承载力较通丝化学锚栓低,易发生胶-筋界面破坏,而通丝化学锚栓易发生胶-混界面破坏;通丝化学锚栓的平均粘结强度随锚固深度增大而增大,与化学锚栓的直径相关性不大,抗拉承载力均随锚固深度和直径的增加而增大。