Anti-Crack Performance of Low-Heat Portland Cement Concrete

The properties of low-heat Portland cement concrete（LHC） were studied in detail. The experimental results show that the LHC concrete has characteristics of a higher physical mechanical behavior, deformation and durability. Compared with moderate-heat Portland cement（MHC）, the average hydration heat of LHC concrete is reduced by about 17.5%. Under same mixing proportion, the adiabatic temperature rise of LHC concrete was reduced by 2 ℃-3 ℃,and the limits tension of LHC concrete was increased by 10× 10^-6-15×10^-6 than that of MHC. Moreover, it is indicated that LHC concrete has a better anti-crack behavior than MHC concrete.

低压养护下低热水泥混凝土的性能研究

研究了不同养护(低压养护、标准养护)条件下掺不同品种水泥(普通硅酸盐水泥OPC、低热水泥LHPC)混凝土的性能,分析了LHPC混凝土的孔结构对其性能的影响。结果表明:相同养护条件下,LHPC混凝土的后期抗压强度高于OPC混凝土;低压养护条件下,LHPC的放热量远低于OPC,LHPC可以持续进行水化,对低压环境的适应性更好,LHPC混凝土的孔结构更加致密,LHPC混凝土的耐久性能更好;混凝土的耐久性能与孔结构呈线性关系,且耐久性能随着孔结构的劣化而降低。

硫酸盐侵蚀作用下低热水泥浆体退化行为研究

低热水泥广泛应用于水工混凝土,抗硫酸盐侵蚀是其耐久性设计的重要指标之一。采用硫酸钠溶液全浸泡试验法,对比研究了低热水泥基净浆试件与普通水泥净浆试件孔隙率、硫酸根离子分布、膨胀率、抗压强度和维氏硬度等物理、力学性能演化规律,对其侵蚀退化行为和损伤机理进行了分析。结果表明:硫酸钠溶液环境下低热水泥浆体的抗侵蚀性能优于普通硅酸盐水泥,掺入30%粉煤灰可提升其抗侵蚀能力。低热水泥浆体沿其侵蚀方向可由表及里分为损伤区、增强区、侵入区和完好区,维氏硬度指标能够较好地表征水泥石损伤时变行为。

低热硅酸盐水泥水工衬砌混凝土抗裂性文献综述

对低热硅酸盐水泥的技术要求进行阐述,综述了前人对低热水泥进行的宏观微观抗裂性试验,对低热水泥抗裂性方面的研究成果文献进行归纳和总结,对国内外低热水泥在水利工程中的应用和研究现状进行回顾,指出低热水泥在水工衬砌混凝土抗裂性上研究不足,展望未来低热水泥在水工衬砌混凝土中的应用研究前景。

低热水泥与减水剂的相容性研究

本文研究了低热水泥与聚羧酸减水剂和萘系减水剂相容性的差异,并以普通硅酸盐水泥作为基准,通过流动度以及经时损失和流变性能评价了水泥与减水剂的相容性。结果表明:在低热浆体中,萘系减水剂的饱和掺量点大于聚羧酸减水剂;低热水泥展现出不弱于普通硅酸盐水泥的良好相容性,并且低热水泥与聚羧酸减水剂的适应性要好于萘系减水剂;含减水剂的低热水泥净浆的流变特性符合Bingham模型,掺入聚羧酸减水剂的低热水泥浆体呈现为典型的牛顿流体,而掺入萘系减水剂的低热水泥浆体呈现为剪切稀化流体。

低热微膨胀水泥制备高强砂浆研究

低热微膨胀水泥(LHEC)具有低水化热和微膨胀等特性,也是一种低碳型水泥。分别以低热微膨胀水泥和矿渣硅酸盐水泥(PS)制备高强砂浆,设置20、45、70℃三种水养护条件,比较研究了2种水泥砂浆在不同水养护温度下的强度和膨胀率,并结合XRD和SEM分析,对相关机制进行了探讨。结果表明:LHEC高强砂浆与PS高强砂浆相比,具有更高的抗折强度、折压比和膨胀率;前者抗折、抗压强度和膨胀率在45℃时最高,而后者抗折、抗压强度在70℃时最高,膨胀率随温度变化不明显。其原因为LHEC高强砂浆中引入了较多的钙矾石相(AFt),水养护温度促进了矿渣的水化及AFt形成,但过高的水养护温度会使AFt向单硫型水化硫铝酸钙相(AFm)转变。

正负温交变环境对低热水泥性能的影响

在大体积混凝土工程中,低热水泥因其低水化热和高后期强度的特性而受到广泛关注和应用。考虑到西部高原地区复杂的环境服役条件,该研究选取低热水泥与普通水泥作为对比样本,系统分析正负温交变环境对水泥砂浆强度发展、孔隙结构演变和微观形貌的影响。结果表明:正负温度交变环境会导致水泥砂浆的抗压强度降低。然而,低热水泥砂浆在强度表现上相较于普通水泥砂浆展现出优越性:在水中养护条件下,低热水泥砂浆的强度较普通水泥砂浆高出5%,在正负温度交变环境中高出4%,表明低热水泥对正负温度变化的耐受性更强。微观结构分析进一步证实了低热水泥在孔结构方面的优越性。低热水泥的孔隙率、平均孔径和最可几孔径均低于普通水泥,这表明其结构更为致密,从而在正负温度交变环境下具有更好的耐久性。尽管正负温度交变环境会在两种水泥中引起孔隙裂缝的增大,但低热水泥显示出更强的耐受力。该研究的发现为低热水泥在极端气候条件下的应用提供了科学依据,尤其是在西部高原等环境复杂的地区,低热水泥因其出色的性能而展现出广泛的应用潜力。

关于海工低热硅酸盐水泥的几点思考

本文简述了海水对混凝土的腐蚀机理,从提高混凝土抵抗海水腐蚀能力方面,提出了相应的方法,继而对海工低热硅酸盐水泥的性能指标要求进行了探讨,并对如何配制海工低热硅酸盐水泥,提出了看法,以供同行参考指正。

不同强度等级低热水泥混凝土的碳化行为研究

通过碳化深度和抗压强度的变化研究了三种强度等级下低热水泥混凝土碳化行为的差异,并以普通硅酸盐水泥混凝土作对比。结果表明:混凝土强度等级越低,则水灰比和碳化速率越大,其碳化深度也越深;相同强度等级的低热水泥混凝土比普通硅酸盐水泥混凝土的碳化深度略深;普通硅酸盐水泥混凝土和低热水泥混凝土在碳化28 d后的抗压强度均高于同水化龄期而未碳化的混凝土抗压强度;碳化对普通硅酸盐水泥混凝土的抗压强度提升的影响大于低热水泥混凝土。

碳化低热水泥混凝土孔隙溶液组成及碱度研究

本文通过压滤法制备了混凝土孔隙溶液,使用电感耦合等离子体光谱仪(ICP)和pH计分别测定低热水泥混凝土孔隙溶液的离子浓度和pH值,揭示了碳化前后低热水泥混凝土孔隙溶液的离子浓度和pH值的差异。结果表明:混凝土孔隙溶液中的元素Ca、K、Na、S在碳化前后均有改变,而Al、Fe、Si这3种元素并无变化;经碳化后,低热水泥混凝土孔隙溶液中元素Ca下降率为84%,高于硅酸盐水泥混凝土的78%;低热水泥混凝土孔隙溶液的pH值小于硅酸盐水泥混凝土,经碳化后,硅酸盐水泥混凝土孔隙溶液的pH值下降率为10%,低于低热水泥混凝土的14%。

基于电阻率和ζ-电位法的低热硅酸盐水泥早期水化特性

为研究低热硅酸盐水泥早期水化特性,采用电阻率测试仪和电声法ζ-电位分析仪分别对低热水泥和普通硅酸盐水泥水化的电阻率和ζ-电位进行测试。结果表明:电阻率和ζ-电位曲线在表征水泥浆体阶段的水化过程上具有较好的一致性。在水化20 min内,低热水泥浆体的ζ-电位与Ca^(2+)浓度成正比,ζ-电位的急剧上升与{Ca 6[Al(OH)_(6)]_(2)·24H_(2)O}^(6+)浓度有关;水化20 min后,浆体中开始形成AFt和CSH,ζ-电位的变化受SO_(4)^(2-)与{Ca 6[Al(OH)6]_(2)·24H 2O}^(6+)、Ca^(2+)与HSiO_(3)-反应速率控制。与普通水泥相比,低热水泥在水化20 min内Ca^(2+)溶出速率更快,浆体中AFt形成时间更早;其诱导期持续时间短,主要受Ca(OH)_(2)晶体成核生长速率及渗透压作用控制;在减速期,低热水泥水化的电阻率时间对数曲线的斜率K m值略小,说明低热水泥石在加速期水化速率加快,水化产物填充孔隙,这导致在减速期孔隙间距缩短速率加快,结构密实速率略慢。

粉煤灰对低热水泥与普硅水泥早期水化影响对比研究

为探究粉煤灰掺量对低热水泥与普硅水泥早期水化差异的影响,采用电阻率测试仪、电感耦合等离子体发射光谱仪及Zeta电位分析仪分别对粉煤灰掺量下的低热水泥和普硅水泥水化的电阻率、孔溶液离子浓度及Zeta电位进行测试。结果表明:在溶解期70 min内,LHP与OPCF20试样的水化速率相当,但在125 min内,LHPF40试样的水化速率接近停滞状态;在诱导期100~720 min内,两种水泥基材料中均存在大量AFt、CSH等生成,但与OPCF20试样相比,LHP试样中大量AFt、CSH等产物生成的时间延迟约51 min;在加速期,当粉煤灰掺量大于或等于30%时,低热水泥试样中AFt向AFm的相转化过程消失,但普硅水泥试样却与之相反。

冲磨作用下低热水泥混凝土时变行为及其影响因素研究

低热水泥被广泛应用于水工混凝土,抗冲磨性能是其耐久性设计的重要指标之一。本工作通过水下钢球法试验,研究了低热水泥混凝土磨蚀质量损失、抗冲磨强度、磨蚀深度、体积损失和分形维数等指标随冲磨时间的演化规律,分析了混凝土磨蚀形貌经时变化过程,探明了水泥水化产物组成以及C-S-H凝胶结构对其抗冲磨性能的影响。结果表明:低热水泥浆体中Ca(OH)_(2)含量低,C-S-H凝胶平均链长和聚合度较高,其混凝土抗冲磨性能优于普通水泥混凝土,掺入粉煤灰后抗冲磨强度明显降低,复掺矿渣粉和硅粉对其抗冲磨性能无明显改善。混凝土磨蚀速率与其磨蚀面不规则性有关,表面分形维数随冲磨时间的延长而增大,增至2.6左右渐趋稳定,该指标可较好地表征混凝土早期磨蚀损伤程度。

冻融作用下低热水泥混凝土抗冲磨性能评价

冻融损伤与冲磨破坏是寒冷地区水工混凝土的常见病害类型,为了科学评价冻融混凝土的磨蚀性能,以低热水泥混凝土为研究对象,采用快冻法将其冻至不同损伤程度后进行水下钢球法冲磨试验,研究了维氏硬度、损伤层厚度、磨蚀深度、磨蚀形貌和分形维数随冲磨时间的交互变化关系。结果表明:混凝土冻融破坏是一个由表及里损伤与整体劣化共同作用的连续且不同步过程,磨蚀是由过流面向其内部逐层发生的物理性破坏;随着冻融次数的增加,混凝土整体维氏硬度下降、损伤层厚度增加,相同冲磨时间下的磨蚀深度和表面分形维数增大;72 h冲磨周期内,经50、100和200次冻融循环的混凝土平均磨蚀深度均小于其损伤层厚度。研究所得冻融和冲磨共同作用下混凝土性能演化规律可为多因素作用下混凝土材料的损伤评价提供参考。

碾压混凝土坝分层浇筑施工风险及其控制措施研究

坝区高温低湿、大风等极端天气会使分层浇筑混凝土层间结合性能发生劣化。通过测定极端天气环境(如:高温低湿、大风)下混凝土的层面状态(含水量、贯入阻力)和层间劈裂抗拉强度,对3种施工措施(如表面不处理、覆盖保温被和界面凹槽)进行了研究。结果表明:碾压混凝土坝在极端环境下浇筑存在施工风险。在高温低湿条件下覆盖保温被并不能有效避免层间结合质量的下降,界面凹槽可以小幅度地提高坯层间结合强度;在大风条件下坯层表面覆盖保温被及采用界面凹槽处理是比较可行的措施,可以保证坯层间结合质量满足要求。在大风条件下覆盖保温被,一方面防止了水分的散失,另一方面延缓了混凝土的凝结速率,使得层间劈拉强度得到保证。

养护温度对低热水泥混凝土早龄期导热系数影响

为研究低热水泥混凝土在实际温度环境下早龄期导热系数的演化规律,设计并开展了不同养护温度和水胶比条件下低热水泥水化热和导热系数试验,根据试验结果分析了养护温度对低热水泥混凝土导热系数的影响机理,并建立了考虑温度效应的导热系数预测模型。结果表明:高温养护提高了低热水泥早龄期水化热及放热速率,标准养护下水化度较高温养护存在“滞后”效应;导热系数随着养护温度增加呈现先增加后降低的趋势,水胶比越大,导热系数越低;提出的预测模型得到了试验验证,并发现不同养护温度下导热系数随着水化度的增加不断降低,当水化度为0.39~0.41时,导热系数出现临界峰值,为1.51~1.45 W/(m·K)。研究成果可为低热水泥混凝土早龄期温度场精确计算以及温控防裂提供参考。

干热岩工况下水泥高温劣化性能的调控措施

干热岩地热井固井中,井底温度常常高达200℃以上。针对干热岩工况下井底高温导致的水泥石强度衰退的问题,从水泥的化学组分入手,通过调控C_(3)S和C_(2)S的比例,并在硅粉的协同作用下复配具有更低钙硅比的低热硅酸盐水泥来改善这一问题。首先对复相C_(3)S-C_(2)S矿物体系的比例调控可知,当C_(3)S∶C_(2)S=1.0时其力学性能最好,结合XRD、TGA、SEM测试可知,钙硅比的降低对有利相硬硅钙石的生成有积极作用。引入具有更低钙硅比的低热水泥增强G级水泥,结果表明:“30%G级水泥+70%低热水泥”复配水泥体系(C_(3)S与C_(2)S的比例为1.07)在40%硅粉的作用下,其抗压强度达27.34 MPa。在实际生产中适当调整水泥中的矿物组分,使C_(3)S与C_(2)S的比例为1.0左右,可从水泥本身大幅度提高水泥石耐高温性能。

渠江风洞子航运工程泄洪冲沙闸底板大体积混凝土结构控裂技术研究

渠江风洞子航运工程泄洪冲沙闸底板需浇筑超4万m3混凝土,因此减小大体积混凝土结构开裂风险成为该工程品控的重要一环。通过前期调研和现场试验得到混凝土材料的热工参数、物理性能及边界条件,使用有限元软件计算泄洪闸冲沙底板在采用不同控裂措施下的温度场,分析结构内部应力情况,并引入抗裂安全系数指标,评价底板结构在不同工况下的开裂风险。结果表明:在泄洪冲沙闸底板合理位置进行分缝浇筑能显著减小底板结构的开裂风险,使各结构层抗裂安全系数均高于临界值;采用低热水泥施工也能对底板结构的开裂风险产生较大的增益效果,各结构层自、外约束抗裂安全系数最大分别可提升65.2%、25.9%。为降低底板大体积混凝土结构整体开裂风险,提出在施工技术条件允许的情况下应合理采用分缝措施;在经济条件允许的前提下,采用低热水泥也应作为控裂措施之一。

低热硅酸盐水泥水化及性能研究现状

低热硅酸盐水泥因水化热低而被大量应用于高等级大体积混凝土工程以降低温度应力给结构带来的开裂风险。此外,高温下强度增长稳定的特点决定其能在高热施工环境发挥作用,优良的体积稳定性有利于解决混凝土结构开裂问题,较高的后期强度和优良的抗侵蚀性能适合用于高性能混凝土的制备。本文从水化、性能等角度出发,分析了低热硅酸盐水泥在水化调控、水化产物及微观结构、性能优化等方面存在的部分问题,总结了低热硅酸盐水泥高温耐受、抗侵蚀、体积稳定等性能特点,提出了低热硅酸盐水泥在严酷环境、高热环境中的应用展望。

C80高强混凝土配合比探讨与制备研究

文章总结了关于C80混凝土制备的相关文献,发现C80混凝土中水泥掺量普遍偏高,不符合混凝土抗裂与低碳化制备要求。文中采用低热水泥、大掺量粉煤灰的方案制备C80混凝土,结果表明:所制备的C80混凝土工作性能良好,混凝土早期强度偏低,但后期强度发展加快并逐渐达到硅酸盐水泥混凝土抗压强度水平,混凝土绝热温升值仅47.5℃,自收缩降低60%,抗裂性能明显提高。