Form and Mechanism of Sulfate Attack on Cement-based Material Made of Limestone Powder at Low Water-binder Ratio under Low Temperature Conditions

The development of strength and the form of attack of cement-based material made of limestone powder at low water-binder ratio under low-temperature sulfate environment were studied. The results indicate that when water-binder ratio is lower than 0.40, the cement-based material with limestone powder has insignificant change in appearance after being soaked in 10% magnesium sulfate solution at low temperature for 120 d, and has significant change in appearance after being soaked at the age of 200 d. Expansion damage and exfoliation occur on the surface of concrete test cube at different levels. When limestone powder accounts for about 28 percent of cementitious material, with the decrease of water-binder ratio, the compressive strength loss has gradually decreased after the material is soaked in the magnesium sulfate solution at low temperature at the age of 200 d. After the specimen with the water-binder ratio of less than 0.4 and the limestone powder volume of greater than 20% is soaked in 10% magnesium sulfate solution at low temperature at the age of 200 d, gypsum attack-led destruction is caused to the concrete test cube, without thaumasite sulfate attack.

CFB飞灰压浆料的制备及高强微膨胀机理研究

利用循环流化床燃煤固硫灰(CFB飞灰)的活性与膨胀性制备压浆料,研究了CFB飞灰掺量和水胶比对压浆料工作性能、强度和膨胀率的影响;CFB飞灰与矿粉以不同比例复配,对比研究了CFB飞灰压浆料的高强微膨胀特性,并采用XRD与SEM分析验证。结果表明,随CFB飞灰替代水泥掺量的增加,压浆料的需水性增强,抗压强度降低,20%(质量分数)CFB飞灰的试样28 d抗压强度与基样接近,可达85.8 MPa,而抗折强度先升高后降低,膨胀率一直升高。随用水量的增加,压浆料的膨胀率降低但均为正值。随CFB飞灰取代矿粉率的提高,压浆料的工作性能降低,28 d抗压强度先升高后降低,其中20%(质量分数)CFB飞灰、10%(质量分数)矿粉复合的试样28 d抗压强度最高,为99.8 MPa,膨胀率一直升高。通过CFB飞灰与矿粉复合配制了各项性能均满足铁标要求的压浆料。CFB飞灰不仅自身水化产生膨胀,还能激活矿粉活性,产生复合增强作用。

转体PC斜拉桥混凝土构件的力学性能研究

为了提高PC斜拉桥混凝土构件的力学性能,共设计了18组替代率及水灰比不尽相同再生砖粉浆体的混凝土试件,研究了水灰比和再生砖粉浆体替代率对混凝土试件破坏特征、应力-应变曲线和单轴抗压强度的影响。结果表明,再生砖粉主要由SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3)和CaO组成,经过过筛后呈不规则形状。低水灰比条件下,再生砖粉混凝土试件呈现脆性破坏特征,在较高的水灰比条件下,再生砖粉混凝土试件呈韧性断裂特征。在相同水灰比条件下,再生砖粉浆体替代率的升高会增加28 d单轴抗压强度。再生砖粉浆体的添加,可以在混凝土制备过程中与水泥等发生水化反应而形成C-S-H等用于填充混凝土的间隙,且再生砖粉浆体替代率的增加,密实度提高的同时可以抵抗更大的外加应力。

机制砂全再生粗骨料混凝土的力学性能

为探究骨料类型、水灰比与石粉含量对机制砂全再生粗骨料混凝土力学性能的影响,制备了不同石粉质量分数(5%、10%和15%)和不同水灰比(0.50、0.37和0.32)的全再生骨料混凝土试件.以72个立方体试件用于抗压强度试验,72个圆柱体试件用于弹性模量试验.结果表明,合理的石粉含量能有效提高再生骨料混凝土的力学性能,但在不同的水灰比下,最佳石粉含量存在差异;当水灰比和石粉含量双因素交互作用时,水灰比为0.32、石粉质量分数为15%的再生混凝土力学性能达到最优.构建了机制砂再生粗骨料混凝土抗压强度、弹性模量与水灰比、石粉含量的关系模型,计算结果的标准差与离散系数均不超过5%,模型精度良好.研究成果可为提高再生骨料混凝土力学性能及其工程应用提供理论依据.

复合石灰石粉混凝土耐久性能试验研究

为探究不同水胶比及石灰石粉等矿物掺合料对复合石灰石粉混凝土耐久性能的影响,对普通混凝土、石灰石粉-矿渣混凝土以及石灰石粉-矿渣-粉煤灰混凝土的抗碳化、抗冻融、抗氯离子侵蚀等耐久性能展开试验研究。结果表明:在矿物掺合料总掺量固定为50%情况下,(1)降低水胶比可以提高复合石灰石粉混凝土的抗碳化、抗冻融、抗氯离子侵蚀性能;(2)加入石灰石粉可以优化复合石灰石粉混凝土胶凝材料体系的颗粒级配,从而改善了抗冻融和抗氯离子侵蚀性能;(3)矿渣因火山灰效应引起二次水化,一方面降低了复合石灰石粉混凝土的碱性,弱化了抗碳化性能,另一方面水化胶凝产物提高了复合石灰石粉混凝土的密实性,改善了抗冻融和抗氯离子侵蚀性能;(4)粉煤灰等比例代替部分矿渣,对复合石灰石粉混凝土早期的抗碳化、抗冻融和抗氯离子侵蚀等耐久性能不利。

沸石粉部分替代粉煤灰对混凝土性能的影响研究

为了探究沸石粉替代粉煤灰作辅助胶凝材料制备混凝土的可行性,以沸石粉部分替代粉煤灰来研究不同替代率下掺沸石粉混凝土的工作性能和力学性能,并在适宜替代率基础上,探究不同水胶比对其力学性能的影响。结果表明:随着沸石粉替代率的上升,混凝土的坍落度逐渐下降;沸石粉替代率≤40%时,会导致混凝土早期力学性能受损,但标准养护28 d后,强度可满足使用要求;当沸石粉替代率达60%时,混凝土的28 d力学性能显著下降;沸石粉替代粉煤灰可提高混凝土的早期韧性,但在标准龄期时,替代率>60%会导致拉压比小幅下降;沸石粉取代粉煤灰混凝土的力学性能随着水胶比的增加不断下降,影响程度随龄期增长逐渐减弱。

非饱和橡胶粉土土水特征曲线及颗粒接触状态

将废旧轮胎与土混合作为建筑材料应用于土木工程领域是处理废旧轮胎最有前景的措施之一。为了研究废旧轮胎橡胶颗粒改良粉土的效果,以橡胶颗粒与粉土的混合土为研究对象,采用滤纸法测定橡胶粉土的土水特征曲线,分析含水率、橡胶含量对土水特征曲线的影响。结果表明:同一橡胶含量下,混合土的基质吸力随含水率增大非线性减少,呈现出典型的3阶段特征;在同一含水率下,基质吸力随橡胶颗粒含量呈先增大后减少的趋势,当橡胶含量为20%时,混合土的基质吸力最大;基于Van Genuchten模型建立混合土的土水特征曲线模式;基于颗粒接触理论,考虑颗粒比重不同,建立混合土的接触状态模式,构建骨架孔隙比描述混合土的非饱和特性,混合土的基质吸力随着骨架孔隙比的增加呈先增加后减小的趋势。

不同因素对泡沫混凝土性能的影响

为探索泡沫掺量(质量分数,下同)、砖粉掺量、水料比(质量比,下同)和HPMC(羟丙基甲基纤维素)掺量、冻融循环对掺砖粉泡沫混凝土性能的影响,开展四因素五水平的正交实验,结合功效系数法确定掺砖粉泡沫混凝土最优配合比:泡沫掺量为3%、砖粉掺量为30%、水料比为0.55、HPMC掺量为0.05%。结果表明:掺砖粉泡沫混凝土的抗压强度随泡沫掺量的增加呈下降趋势,随砖粉掺量、水料比和HPMC的增加呈现先上升后下降的趋势,且随着冻融循环次数的增加,掺砖粉泡沫混凝土的强度均不断减小,原因是泡沫混凝土内部的完整气孔充分吸水之后结冰,导致气孔孔壁被挤压产生裂缝,原先密闭的孔洞变为有害孔洞,且随着冻融循环次数的增加,大量微小裂缝会拓展汇集成贯穿裂缝,严重降低泡沫混凝土强度,极大地影响掺砖粉泡沫混凝土的耐久性。

多因素及干湿循环对泡沫混凝土性能的影响

为了探索泡沫掺量(质量分数,下同)、砖粉掺量、水料比(质量比,下同)和羟丙基甲基纤维素(HPMC)掺量、干湿循环对掺砖粉的泡沫混凝土性能的影响,开展四因素五水平的正交实验,并结合功效系数法确定掺砖粉泡沫混凝土的最优配合比。结果表明:泡沫混凝土的最优配合比为泡沫、砖粉、HPMC掺量分别为3%、30%、0.05%、水料比为0.55。泡沫混凝土的抗压强度随泡沫和砖粉掺量的增加呈下降趋势、随水料比和HPMC掺量的增加呈现先上升后下降的趋势;随着干湿循环次数的增加,掺砖粉泡沫混凝土的抗压强度不断减小,原因是泡沫混凝土内部的完整气孔在吸水和脱水之后,周围会产生类似于应力集中的现象,产生微小裂缝,导致原先密闭的孔洞变为有害孔洞,甚至会产生贯穿裂缝,极大地影响掺砖粉泡沫混凝土的耐久性。

机制砂混凝土抗碳化性能研究

为研究水灰比、水泥用量和石粉掺量对机制砂混凝土抗碳化性能的影响,分别制备不同水灰比(0.60、0.52、0.44、0.36)、不同水泥用量(360 kg/m^(3)、400 kg/m^(3)、440 kg/m^(3)、480 kg/m^(3))和不同石粉掺量(0、3%、5%、7%、9%、12%、15%)的机制砂混凝土试件,对其进行为期3 d、7 d、14 d、28 d、56 d、120 d的加速碳化试验,并测定其碳化深度。试验结果表明:在28 d碳化龄期前,机制砂混凝土碳化深度增长快速,28 d后趋于平缓,碳化龄期为28 d的碳化深度可作为机制砂混凝土抗碳化性能的评价指标;机制砂混凝土的碳化深度与水灰比呈正相关关系,与水泥用量呈负相关关系,且碳化深度随石粉掺量的增加呈先减后增的趋势。研究表明水灰比、水泥用量和石粉掺量均影响机制砂混凝土的抗碳化性能,可为机制砂混凝土的抗碳化性能设计提供依据。

超高性能混凝土的工作性及力学性能影响因素研究

研究了矿渣粉掺量、硅灰掺量、钢纤维掺量和水胶比对超高性能混凝土(UHPC)工作性和力学性能的影响,并通过显著性分析探讨了各因素对UHPC性能的影响程度。结果表明:随着矿渣粉掺量的增加,UHPC的扩展度和28 d抗压、抗折强度均先增大后减小;随着硅灰掺量的增加,UHPC的扩展度和28 d抗压、抗折强度基本呈先增大后减小的趋势;随着钢纤维掺量的增加,UHPC的扩展度降低,28 d抗压、抗折强度增大;随着水胶比的增加,UHPC的扩展度增大,28 d抗压、抗折强度先增大后减小;钢纤维掺量对UHPC力学性能的影响程度最大,水胶比对UHPC工作性的影响程度最大;综合考虑工作性和力学性能,自密实UHPC的最佳配合比为矿渣粉掺量20%、硅灰掺量12%、钢纤维掺量2.0%、水胶比0.18。

机制砂再生粗骨料混凝土抗压强度分析

为了研究机制砂原料种类和石粉含量对机制砂再生粗骨料混凝土抗压强度的影响,以不同水灰比(0.27,0.33,0.39,0.48)、不同细骨料种类(天然砂,机制砂)、不同机制砂原料(石灰石,卵石)及多种石粉含量(0%,5.0%,7.5%,10%,12.5%,15.0%,17.5%,20.0%)为考察参数,共进行了5组36个再生混凝土试块的抗压试验。结果表明,以机制砂替代天然砂可提升再生粗骨料混凝土的抗压强度,最大可提高18%;机制砂原料为石灰石的抗压强度略高于卵石的。石粉可增加机制砂再生粗骨料混凝土的抗压强度,最佳石粉掺量与机制砂原料种类、混凝土强度有关,一般在10%~15%之间。

体积水粉比对高自密实混凝土强度影响研究

高自密实混凝土配合比强度等级设计是工程质量的重中之重。为研究不同体积水粉比(W/P)对高自密实混凝土强度的影响,采用改进全计算法进行了配合比强度等级设计,测试了新拌混凝土的坍落度、坍落扩展度、V漏斗、T50流动时间等工作性能;研究了不同龄期(3、7、28、56、90 d)的标准立方体抗压强度发展规律。结果表明:体积水粉比由0.8增大到0.9、0.96、1.0时,7 d抗压强度值分别减小了23.8%、25.4%、29.5%;28 d抗压强度值分别减小了21.9%、33.2%、34.2%;90 d抗压强度值分别减小了18.3%、33.5%、41.4%,随龄期的增长,抗压强度值的差距逐渐增大。试验结果可为高自密实混凝土的推广和应用提供依据。

粉煤灰和石灰岩石粉对泡沫混凝土抗压强度的影响研究

以昆明市巫家坝城市新中心某市政工程为依托,测试不同水胶比及干密度下泡沫混凝土的无侧限抗压强度(UCS),旨在探究掺合料类型、干密度以及水胶比对其无侧限抗压强度的影响。寻求出各因素对无侧限抗压强度的影响机制,并构建了无侧限抗压强度预测模型,以满足工程实践要求。结果表明:在高水胶比时,粉煤灰对泡沫混凝土UCS有积极作用,但提升程度小,而石灰岩石粉对其则具有显著的衰减作用;泡沫混凝土的UCS随干密度的增加而增长,且粉煤灰对UCS的提高幅度大于石灰岩石粉;当掺合料采用粉煤灰时,水胶比为0.40时的UCS更大;当掺合料是石灰岩石粉时,0.35的水胶比更能提升泡沫混凝土的UCS;灰色关联分析表明干密度与UCS间的关联程度大于水胶比,且构建的预测模型具有较高精度。

材料组成对砂浆基本需水率及堆积密实度影响

以石粉掺量、粉煤灰掺量、砂级配、体积砂率为自变量,设计四因素四水平正交试验,对砂浆基本需水率、堆积密实度进行了测试。使用极差分析、方差分析法对测试结果进行分析,确定了各因素对砂浆基本需水率、堆积密实度影响程度的大小排序为粉煤灰掺量>砂级配>体积砂率>石粉掺量。采用层次分析法进行了配合比优化,得出了考虑基本需水率、堆积密实度两指标下的最佳配比,即石粉掺量10%+粉煤灰掺量60%+细度模数3.4+体积砂率42%。

机制砂在C50混凝土中的应用研究

为推动机制砂混凝土在山西的应用研究,采用隧道弃渣制备的机制砂来配置C50混凝土,研究水灰比、砂率、石粉含量对C50机制砂混凝土工作性和抗压强度的影响。研究表明:利用隧道弃渣制备的机制砂可以配制出工作性优良、强度合格的C50混凝土;C50机制砂混凝土对水灰比的变化比较敏感,水灰比建议取值0.32~0.34之间;混凝土中砂率的合适范围在41%~44%;石粉可以改善混凝土的工作性,并且提高抗压强度,其含量不能超过9%。

机制砂UHPC轴拉性能试验研究

基于传统UHPC制备技术,优化原材料组分和配合比,配制出强度等级为120MPa的机制砂UHPC,开展不同材料掺量与配比对机制砂UHPC轴拉性能试验研究。结果表明:钢纤维的掺入能较好地约束机制砂UHPC变形和内部微裂纹的扩展,提高抵抗开裂能力和增强抗拉强度和拉伸应变,效果随钢纤维体积率的增加而逐渐增强,但在钢纤维掺量超过2%后增幅明显趋缓;机制砂UHPC抗拉性能随水胶比的增大呈先增大后减小的趋势,在水胶比0.18时,其抗拉强度和峰值应变最大分别为9.7MPa、2745.6με;适当增加机制砂UHPC中部分粗颗粒质量分数和石粉的掺量可以提高机制砂UHPC的抗拉性能。根据上述结果,机制砂UHPC的优选配合比设计为水胶比0.18,细度模数3.0,石粉含量5%,钢纤维体积掺量2%,可为后续机制砂UHPC力学性能深入研究与推广应用提供参考。

水粉比对自密实混凝土剪切变形行为的影响

采用RHM-3000ICAR流变仪测试了水粉比对粉体-黏度改性剂(VMA)复合型自密实混凝土(简称自密实混凝土)流变行为的影响,比较分析了Bingham模型、Herschel-Bulkley(H-B)模型及改进Bingham模型对该混凝土流变曲线的适用性.结果表明:坍落扩展度与含气量相当的自密实混凝土,随着水粉比的提高,其屈服应力增大,塑性黏度减小;自密实混凝土剪切变稠程度随着水粉比的提高而降低,当水粉比增大至0.40(质量比)时,其剪切变稠现象完全消失,表现出剪切变稀现象;H-B模型和改进Bingham模型均能很好地描述自密实混凝土剪切变形行为,且改进Bingham模型的c/μ对剪切变形的变化更为敏感.

不同矿物掺合料对混凝土早期强度和工作性能影响的研究

研究了3种不同矿物掺合料(硅灰、矿粉、粉煤灰)和不同水胶比对混凝土早期强度和工作性能的影响。试验结果表明:硅灰、矿粉和粉煤灰会不同程度的降低混凝土的坍落度,但是能提高混凝土的黏聚性和保水性;硅灰会降低混凝土的早期强度,但随着水胶比的增大其抗压强度会增大。粉煤灰能提高混凝土的早期抗压强度,但随水胶比的增大其早期抗压强度会降低。在水胶比较小时矿粉会降低混凝土的早期抗压强度,但是水胶比较大时会提高混凝土的早期抗压强度。

掺超细粉煤灰活性粉末混凝土的研究

采用 52 5普通硅酸盐水泥、硅灰、超细粉煤灰、高效减水剂和标准砂等原材料及湿热养护工艺 ,可配制出抗压强度达 2 0 0MPa的活性粉末混凝土 .在掺入一定量的钢纤维后 ,活性粉末混凝土的抗压强度近 2 50MPa,抗折强度达到 45MPa.对超细粉煤灰掺量、水胶比、砂胶比和钢纤维掺量等因素于掺超细粉煤灰活性粉末混凝土抗折、抗压强度的影响进行了详细的讨论 .