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。

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。

复合石灰石粉-粉煤灰-矿渣混凝土抗冻融性能研究

为探究复合石灰石粉-粉煤灰-矿渣混凝土的抗冻融性能,对三种胶凝材料体系的混凝土,在四种不同水胶比下,进行快速冻融试验与压汞试验。从外观损伤、质量损失、相对动弹性模量及孔隙结构等方面研究其抗冻融性能退化规律。结果表明:在相同条件下,适当降低水胶比可以提高混凝土的抗冻融性能;与普通混凝土相比,由石灰石粉、矿渣和粉煤灰等矿物掺合料与水泥组成的复合胶凝材料体系,提高了混凝土抗冻融性能;因矿渣活性高于粉煤灰,“20%(质量分数,下同)石灰石粉+15%粉煤灰+15%矿渣”混凝土抗冻融性能弱于“20%石灰石粉+30%矿渣”混凝土;矿物掺合料能细化混凝土孔径,提升抗冻融性能。通过理论分析与试验数据回归,建立了不同胶凝材料体系下复合石灰石粉-粉煤灰-矿渣混凝土冻融损伤模型。

冻融-干湿循环作用下粉煤灰建筑混凝土抗碳化性能研究

文中对不同循环条件下(干湿、冻融、干湿-冻融)粉煤灰混凝土的抗碳化性能与粉煤灰掺量的演变规律进行研究。结果表明,单一干湿和冻融循环条件下,短期碳化时间时,粉煤灰混凝土碳化深度与粉煤灰掺量呈现先负相关后正相关的关系;长期碳化时间时,掺入粉煤灰后,粉煤灰混凝土的碳化深度与粉煤灰掺量呈现正相关关系。干湿-冻融耦合循环条件下,不管何种碳化时间(7、21、28 d)条件下,粉煤灰混凝土碳化深度与粉煤灰掺量均呈现正相关的关系。

粉煤灰-矿渣复合超细粉蒸养混凝土力学性能

研究了在蒸汽养护和标准养护条件下掺粉煤灰 -矿渣复合超细粉混凝土的力学性能 .试验结果表明 :粉煤灰 -矿渣复合超细粉的掺入改善了蒸养混凝土的力学性能 ,并使蒸养混凝土具有较大的后期强度增长率 ;与空白对比组的混凝土相比 ,掺粉煤灰

大掺量粉煤灰混凝土应力-应变关系

为研究大掺量粉煤灰混凝土后期力学关系,通过3种配合比的粉煤灰混凝土90 d及365 d的单向轴向加载试验,探讨其轴向和横向应力应变的力学特性以及耗能等。同时,采用我国规范公式以及国外具有代表性的公式进行应力应变计算并与试验结果相比较。研究表明:随着粉煤灰掺量和龄期的增加,混凝土抗压强度以及抗压强度对应的应变及弹性模量均能有效增大,但横向变形能力降低;中国规范公式和日本公式与试验数据吻合程度较高,尤其龄期为365 d时基本一致。因此,中国规范普通硅酸盐混凝土公式和日本常用普通硅酸盐混凝土公式能够较好的评价粉煤灰混凝土后期应力应变关系。

粉煤灰再生混凝土在干湿循环-抗硫酸盐侵蚀耦合条件下的耐久性研究

为了提高再生骨料、粉煤灰的利用率,提高再生混凝土在硫酸盐-干湿循环耦合环境下的耐久性,试验设计了不同取代率下的粉煤灰再生混凝土,采用5%的硫酸钠溶液,在干湿循环机里进行硫酸盐干湿循环试验。试验过程中分别检测混凝土质量损失率、相对动弹模量以及抗压强度损失率,通过3个衡量指标评判出最优配合比。采用MATLAB分别建立最优配合比抗压强度损失率与相对动弹性模量与质量损失率的对数函数平面拟合模型。利用两参数Weibull函数建立寿命预测模型,以此来反映最优配合比试件的剩余寿命。结果表明:在硫酸盐-干湿循环试验中,各组试件的动弹性模量,质量和抗压强度均呈现先上升后下降的趋势。当粉煤灰的替代率为15%时,试件在耦合环境下的耐久性最强,通过预测试件最多经受98次硫酸盐-干湿循环后才会失效。

硫酸盐-冻融耦合环境下粉煤灰再生混凝土的耐久性研究

研究了不同粉煤灰取代率的再生混凝土在硫酸盐-冻融耦合环境下的质量损失率和相对动弹性模量的变化规律,并采用两参数Weibull函数建立了寿命预测模型。结果表明,在硫酸盐-冻融耦合环境下,随着冻融次数的增加,各组试件的相对动弹性模量和质量均呈现先上升后下降的趋势;当粉煤灰取代率为30%时,试件在硫酸盐-冻融耦合环境下的耐久性最优,最多可经受362次硫酸盐-冻融循环后才会失效。

矿渣-粉煤灰混凝土多孔砖性能试验研究

用尾矿(高炉水渣)和粉煤灰取代部分细骨料和水泥制作混凝土多孔砖,采用试验测试和极差分析方法分析孔径、水灰比、尾矿取代率、激发剂、成型加压方式、拌合时间及养护条件对多孔砖性能的影响及作用机理。结果表明:不同因素对多孔砖性能影响程度不尽相同,存在最优制备条件和最佳配合比;加压限值20 kN、加压速率0.2 kN/s、拌合时间3 min、混合养护,水灰比0.65、孔径18 mm、尾矿取代率40%(干燥环境)或20%(潮湿环境)、激发剂质量分数6.2%NaOH和质量分数3%CaO的混合液时,多孔砖的强度等级符合MU15技术指标;实际工程中应依据环境类别选用最优制备条件和配合比制备矿渣-粉煤灰混凝土多孔砖。

风积沙与粉煤灰掺量对混凝土力学性能的影响

为了研究风积沙和粉煤灰掺量对混凝土力学性能的影响规律,通过风积沙内掺替代相同质量的河砂,替代率为0%、10%、20%、30%和40%,内掺粉煤灰为10%、20%情况下配制混凝土。对风积沙混凝土立方体抗压强度和劈裂抗拉强度进行试验研究,并采用扫描电镜(SEM)对混凝土微观结构形貌进行分析。结果表明:风积沙的掺入可以提高混凝土的抗压强度与抗拉强度,尤其对混凝土早期强度的贡献比较大;粉煤灰在风积沙混凝土后期抗压强度中发挥重要作用,对28 d抗拉强度影响较大,因此要控制其掺量;风积沙替代率20%,粉煤灰掺量10%,混凝土的力学性能表现最优。最后,建立了风积沙混凝土抗拉强度与抗压强度之间的演化方程。

寒旱-盐渍土环境下风积沙混凝土的制备及性能研究

针对沙漠腹地与近沙漠区农业工程、基础设施建设原材料短缺、服役环境差、混凝土耐久性能差等问题,采用西部寒旱-盐渍地区的风积沙为原材料制备了C25风积沙混凝土(ASC),得到了最优配合比,并基于微观分析研究了盐冻、干湿循环耦合作用下ASC的耐久性能。结果表明:随着风积沙掺量从0增加到100%,ASC的损伤速度越慢,其抗盐冻、干湿循环耦合作用的能力也越好;高掺量(≥60%)ASC试件抗盐冻、干湿循环耦合作用的性能良好;高掺量ASC在寒旱-盐渍土地区道路与水利工程中具有较好的适用性。

粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土不同龄期动态力学性能

为探究冲击荷载条件下粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土的动态力学响应特征,考察不同养护龄期和应变率对粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土动态力学特性的影响,利用Φ100 mm分离式霍普金森压杆(SHPB)装置分别对3 d、7 d、28 d龄期的粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土进行了不同应变速率下的冲击压缩试验。结果表明:在各个龄期下,粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土均表现出显著的应变率敏感性,动态抗压强度和比能量吸收随应变率的增加而增大,其中动态抗压强度随应变率增加呈现指数函数增长趋势;随着龄期的增长,粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土的动态抗压强度和比能量吸收均增大,应变率敏感性逐渐增强。在对比了多个应变率增长因子(DIF)计算公式之后,提出了拟合程度更高的地聚物混凝土DIF计算模型,在应变率基础上,重点考虑养护龄期对动态强度增强效应的影响,计算结果与试验值吻合效果良好,可为粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土的实际应用提供参考。

Ca(OH)_(2)-Na_(2)CO_(3)激发矿渣-粉煤灰混凝土的抗裂性能分析

采用Ca(OH)_(2)和Na_(2)CO_(3)(摩尔比1∶1)为激发剂制备碱矿渣-粉煤灰混凝土,分别研究碱当量和粉煤灰掺量对ASFC抗压强度、劈裂抗拉强度、内钢环应变、环向拉应力和抗裂性能的影响,并通过开裂系数ζ_(t)(t)和抗裂性能评价指标A_(cr)(t)表征ASFC的抗裂性能.研究结果表明:随着碱当量的增加,ASFC的抗压强度和劈裂抗拉强度先增大后减小;当碱当量较小时(4%和6%,除特殊说明外,文中均为质量分数),ζ_(t)(t)和A_(cr)(t)基本不变,继续增大至8%和10%时,二者明显增大,抗裂性能明显降低;随着粉煤灰掺量的增加,ASFC的抗压强度和劈裂抗拉强度先增大后减小;粉煤灰掺量为20%时,ζ_(t)(t)和A_(cr)(t)明显下降,抗裂性能提高;继续增大粉煤灰掺量至40%,ζ_(t)(t)和A_(cr)(t)变化不大,抗裂性能没有明显提升.碱当量为6%,粉煤灰掺量为20%时,力学性能和抗裂性能最优.

粉煤灰对改善混凝土碱-骨料反应的试验研究

碱-骨料可导致混凝土开裂甚至损毁,这是水利工程常见的破坏现象。文章采用岩相法、砂浆棒快速法研究了粉煤灰对改善混凝土碱-骨料反应的性能。结果表明:23组粗细骨料中有8组存在潜在碱活性危害,不掺粉煤灰的试件,碱-骨料反应明显,混凝土膨胀率呈指数型变化,掺20%粉煤灰试件膨胀率变化较小,粉煤灰对骨料的碱活性具有明显的抑制作用。为防止混凝土建筑物遭受碱-骨料反应破坏,建议在工程中使用碱含量较低的水泥,同时,在保证强度和耐久性的前提下掺入20%及以上的粉煤灰能够有效控制混凝土发生碱-骨料反应。

粉煤灰-矿粉-水泥三元胶凝材料对混凝土抗压强度的影响

为研究粉煤灰-矿粉-水泥三元胶凝材料对混凝土抗压强度的影响,测试混凝土标准养护3、7、14、28和56 d龄期的抗压强度,分析凝土抗压强度与胶凝材料各组分的关系。实验结果表明,混凝土抗压强度与粉煤灰-矿粉-水泥三元体系组分的掺量比例有密切关系。粉煤灰和矿粉双掺时,由于粒径不同会相互填充,从而产生超叠加效应,使掺加粉煤灰和矿粉的混凝土抗压强度得到明显改善。水泥、矿粉、水泥及粉煤灰的组合、粉煤灰和矿粉的组合对混凝土的抗压强度有增强作用,其中粉煤灰和矿粉的协同效应对混凝土抗压强度增强最为明显。随着龄期增加,粉煤灰和矿粉的协同效应对混凝土抗压强度的增强作用逐渐减弱,与28 d抗压强度相比,其对56 d抗压强度贡献降低了55.9%;粉煤灰及水泥-粉煤灰-矿粉的三元组合对混凝土抗压强度的影响逐渐降低,与28 d抗压强度相比,粉煤灰及水泥-粉煤灰-矿粉的三元组合对56 d抗压强度的降低效应分别减少了40.9%和67.3%。

粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土抗盐冻性能试验研究

对1.0、1.5、2.0三种激发剂模数和0、10%、20%、30%四种矿渣替代率下的粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土在盐冻融循环损伤作用下的力学性能进行了试验研究。结果表明:粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土的质量损失率呈先减小后增大的变化特征,当激发剂模数为1.0,抗盐冻整体性能最佳;矿渣对地聚物混凝土的抗盐冻性能有较大幅度提升,随着矿渣替代率增大,粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土的质量损失率和吸水率等均呈先减小后增大的变化特征,相对弹性模量和相对抗压强度呈先增大后减小的变化特征,当矿渣替代率为20%时,抗盐冻整体性能最佳;在试验数据基础上,基于Lemaitre等效应变原理,建立冻融损伤模型,该模型可以较好描述不同矿渣替代率下粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土随盐冻融循环次数的损伤发展趋势。

粉煤灰-矿渣复合超细粉蒸养混凝土的氯离子渗透性能

粉煤灰-矿渣复合超细粉蒸养混凝土氯离子渗透性能研究表明:随着矿物掺合料的加入,蒸养混凝土的氯离子渗透系数明显降低;掺加复合超细粉的混凝土经标准养护或蒸气养护后,其抗氯离子渗透性都有显著的增强。

泵送粉煤灰-矿碴粉混凝土施工的质量控制——以南水北调中线一期天津干线工程为例

在南水北调中线一期天津干线工程中,输水箱涵采用粉煤灰-矿碴粉混凝土,用泵送的方法施工。对原材料的质量、混凝土的配合比、混凝土拌和物的质量、混凝土现场浇筑和养护等实行严格控制,取得了较好的施工质量。

掺膨胀剂粉煤灰混凝土的碳化性能与微观机理

混凝土的抗碳化性能是其耐久性研究的重要内容。研究了复掺膨胀剂和粉煤灰对混凝土抗碳化能力的影响规律,并通过压汞分析、热重-差示扫描量热(TG-DSC)分析等微观分析方法研究碳化反应前后混凝土微结构的改变。研究结果表明:大掺量粉煤灰将降低混凝土内部Ca(OH)2含量,加速混凝土的碳化,掺入膨胀剂加速粉煤灰混凝土的碳化速率。掺入粉煤灰能减小混凝土大孔的分布,转化成为小孔,对混凝土的孔结构分布具有明显的改善作用。膨胀剂的掺入会增加粉煤灰混凝土的孔隙率及大孔分布,并加速碳化速率。混凝土的Ca(OH)2含量是影响粉煤灰混凝土碳化速率的主要因素。膨胀剂引起粉煤灰混凝土的孔结构改变,进而影响其抗碳化性能。

砖粒及粉煤灰掺量对再生混凝土抗冻性能的影响

利用含砖粒建筑垃圾再生粗骨料制备再生混凝土,并在工程中推广应用;其强度和抗冻性能是亟待解决的关键性问题。以粉煤灰及砖粒掺量作为分析参数,制作粉煤灰取代率分别为0、10%、15%和20%,砖粒含量分别为0、10%、30%和50%的再生混凝土立方体试件和棱柱体试件;并通过抗压和气冻-气融循环试验,研究粉煤灰取代率及砖粒含量对再生混凝土的强度及抗冻性能的影响规律。研究结果表明:(1)在无粉煤灰掺入条件下,砖粒掺量不超过30%时,再生混凝土的抗压强度和抗冻性能均没有明显下降;当砖粒掺量为50%时,再生混凝土的抗压强度和抗冻性能均有显著下降。(2)在砖粒掺量分别为30%和50%情况下,对再生混凝土抗压强度和抗冻性来说,粉煤灰取代率分别为15%和10%时的最优。