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。

轻骨料混凝土配合比设计与应用

为了配置密度等级和性能满足工程设计要求的轻骨料混凝土,试验分别选取相同粒径规格但不同堆积密度的天然浮石作为粗骨料,并选用陶砂作为部分细骨料,通过优化配合比设计方案,成功配置出符合设计密度等级1600 kg/m^(3)的LC25轻骨料混凝土,并对其性能做了对比试验。结果表明,当天然浮石(堆积密度800 kg/m^(3))用量为452 kg/m^(3)、陶砂用量为400 kg/m^(3)时,LC25轻骨料混凝土的干表观密度满足设计要求,28 d抗压强度最高可达到41.3 MPa,相应的吸水率为9.1%、软化系数为0.88,25次冻融循环强度损失率为7.6%。

浮石及浮石轻骨料混凝土材料研究进展

浮石是一种分布较为广泛的天然非金属矿藏,其具有非常发达的孔隙结构特征,利用其这一特征可以作为天然轻骨料配制浮石轻骨料混凝土。随着工程建设的飞速发展,普通混凝土自重大、隔热保温性差等问题制约其在某些特定工程上的发展,而浮石混凝土与之相比具有比强度高、保温隔热、抗震耐久等优点。本文概括了浮石的形成过程、特性与研究现状,针对浮石混凝土做了进一步分类,概述各类型浮石混凝土的特点与优势,并阐述了国内外浮石混凝土物理力学性能与耐久性的研究现状,最后对浮石混凝土研究与应用进行展望。

风积沙轻骨料混凝土冻融损伤及寿命预测研究

基于浮石轻骨料混凝土为基础,将不同质量的风积沙作为细骨料替代部分河砂,研究风积沙轻骨料混凝土冻融损伤机理及服役寿命.通过室内快速冻融循环试验,定量分析风积沙轻骨料混凝土的抗冻耐久性能.在整个冻融循环期内,相对动弹性模量的变化规律可分为直线下降阶段、直线+曲线下降阶段、曲线下降阶段.以此为基础,建立轻骨料混凝土直线和曲线双段式相对动弹性模量衰减方程,依据5组混凝土的抗冻试验结果对方程进行了验证,并预测其在西部地区的服役寿命.结果表明:直线和曲线双段式的相对动弹性模量衰减方程能够准确的反应混凝土冻融损伤劣化规律.风积沙最优替代率为20%,可以满足25 a的使用寿命.损伤模型可为沙漠地区混凝土使用提供一定的理论依据.

风积沙的掺入对浮石轻骨料混凝土性能的影响

本文通过风积沙内掺替代部分河砂,分别掺入0%、10%、20%和30%质量的风积沙代替相同质量的河砂,配制风积沙浮石轻骨料混凝土。研究风积沙的掺入对混凝土立方体抗压强度与轴心抗压强度的影响,应用SEM从微观上观察内部的形貌变化特征,并通过轴心抗压应力-应变曲线与《轻骨料混凝土结构技术规程》的应力-应变关系曲线进行了对比,建立了风积沙浮石轻骨料混凝土的本构模型。结果表明：风积沙可以替代部分河砂作为混凝土的细骨料,且对抗压强度值的提升贡献较大,其替代率为20%~30%为宜;采用《轻骨料混凝土结构技术规程》中的应力-应变关系曲线的上升段与有理分式的下降段更能真实的反应浮石轻骨料混凝土的本构关系。

轻骨料混凝土在寒区渠道衬砌中的应用

为研究浮石轻骨料混凝土作为渠道衬砌材料的可行性,采用天然浮石、砂、水泥、水以及工业废料粉煤灰制作浮石轻骨料混凝土渠道衬砌板,与无衬砌渠道及普通混凝土衬砌渠道进行渠床基土温度的比较;同时,利用图像处理软件对比分析普通混凝土截面与浮石轻骨料混凝土截面的形貌特征。结果表明:浮石轻骨料混凝土衬砌可以有效减缓基土与外界的热交换速度,使基土在整个冻结期温度变化缓慢,基土冻结延迟或不发生冻结;在引气剂用量相同的情况下,浮石轻骨料混凝土可见封闭孔的数量在整个截面所占面积比例远大于普通骨料混凝土。

碳纤维改善浮石混凝土力学特性的试验研究

以内蒙古地区天然浮石作为粗骨料,对碳纤维掺量(质量比)为1/100,1/300,1/500,1/800,1/1 000的天然浮石轻骨料混凝土进行3,7,14,28,90,180d抗压强度、峰值荷载和弹性模量试验,分析了冻融后纤维轻骨料混凝土的力学性能,总结了碳纤维对轻骨料混凝土早期强度、变形量及弹性模量和冻融循环的影响及改善轻骨料混凝土微观结构性能的作用.从微观角度探讨了在冻融循环过程中,纤维表面及纤维与浆体界面的黏结情况.结果表明:纤维可以改善轻骨料混凝土的稳定性能,提高其脆性性能,且能改善抗冻性,确定1/1 000的掺量最为适宜.

钢纤维改善轻骨料混凝土耐冻融性能研究

通过掺入高效减水剂、引气剂、粉煤灰及钢纤维等配制两种强度等级(LC30、LC35)的浮石轻骨料混凝土。对比盐溶液(5%Na2SO4)和水中冻融循环试验发现:轻骨料混凝土在盐溶液中的冻融劣化程度大于水中。掺入钢纤维后,轻骨料混凝土抵抗冻融破坏能力提高。SEM研究表明,界面过渡区的水化产物有钙矾石、氢氧化钙和水化硅酸钙凝胶。随着盐溶液的侵蚀以及冻融循环次数的增加,水化产物的显微结构由密实逐渐变得疏松,钢纤维与水泥浆体的黏结力也逐渐减弱。

浮石混凝土力学性能及抗硫酸盐侵蚀试验研究

以天然浮石作为粗骨料,粉煤灰分别以0、20%、30%、40%等体积替代砂,配制天然浮石轻骨料混凝土。对混凝土在不同龄期的抗压强度进行测试,得出粉煤灰最优替代率为30%;选取基准组与粉煤灰最优替代率为30%试件进行抗硫酸盐侵蚀试验,得出粉煤灰替代率为30%时,轻骨料混凝土的抗硫酸盐侵蚀效果较好。

偏高岭土对浮石轻骨料混凝土强度和孔结构的影响

通过偏高岭土(MK)取代相同质量的水泥(取代率为0%、5%、10%、15%和20%)配制浮石轻骨料混凝土,分析MK对混凝土性能的影响。对偏高岭土混凝土的立方体抗压强度进行试验研究,并采用核磁共振(NMR)对其微观结构进行分析,得到相应的T_2谱和孔径比例分布图。结果表明:偏高岭土对浮石轻骨料混凝土的抗压强度有很大提高,尤其对早期强度贡献比较大;浮石轻骨料混凝土的T_2谱分布主要有3个峰,偏高岭土的掺入可以优化孔结构,当其取代率为10%时,混凝土的力学性能表现最优,毛细孔和非毛细孔所占比例最小,胶凝孔比例变化与力学变化规律一致。

寒冷地区浮石混合骨料混凝土抗冻性试验研究

研究浮石替代碎石0%、30%、70%、100%和掺入0.9 kg/m3聚丙烯纤维对混合骨料混凝土抗冻性能的影响。结果表明:随浮石替代率的增加,混凝土质量损失率和强度损失率逐渐减小,相对动弹性模量逐渐增加;随冻融循环次数的增加,混凝土质量损失率、强度损失率以及相对动弹性模量逐渐增加;聚丙烯纤维的掺入能够降低混合骨料混凝土的强度损失率,提高相对动弹性模量,但对质量损失改善作用不是太明显。

硬壳浮石轻骨料混凝土的制备及其力学性能研究

在浮石混凝土拌制前对浮石进行裹壳处理,形成硬壳浮石,然后拌制硬壳浮石轻骨料混凝土.硬壳可以改善浮石骨料多孔的表面结构,降低其吸水率,将大大改善浮石混凝土的力学性能.本文对该种轻骨料混凝土的力学性能进行性能分析与试验研究.

引气作用对浮石轻骨料混凝土抗冻耐久性能影响的试验研究

针对长白山天然浮石轻骨料混凝土,对强度等级在LC30以上的不同引气剂掺量的混凝土试件进行系列冻融循环试验,主要考察和研究该浮石混凝土在冻融循环后混凝土的质量和强度损失率的变化。通过试验对比和理论分析研究了该浮石轻骨料混凝土在引气作用下的抗冻耐久性能。

混杂纤维轻骨料混凝土压拉性能及强度预测

为了研究混杂纤维对浮石轻骨料混凝土力学性能的影响,对聚丙烯纤维掺量为0.6 kg/m^(3),改变纤维素纤维掺量的6组浮石轻骨料混凝土试块进行立方体抗压和劈裂抗拉试验.结果表明:立方体抗压强度和劈裂抗拉强度都先升高后降低.劈裂抗拉强度增加显著,最优掺量时为3.2 MPa,比基准组增加了77.8%,纤维掺入可以有效阻止裂缝发展并起到增强增韧的作用.最优掺量为聚丙烯纤维掺量0.6 kg/m^(3),纤维素纤维0.9 kg/m^(3),此时拉压比相比基准组提高了57.7%,显著改善了其脆性;最优掺量时3,7,14 d早期强度比基准组分别提高了25.2%,20.7%,15.6%.纤维素纤维对早期强度影响较大,根据其力学特性,提出了天然浮石轻骨料混凝土28 d立方体抗压强度的计算公式,并与其他公式进行了对比验证.采用BP神经网络对28 d强度进行预测,并用预测数据对抗压强度计算公式进行验证,验证结果良好.

不同轻骨料混凝土的力学性能和耐久性研究进展

综述了目前国内外学者对煤矸石、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,并且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前提下高强高性能的途径,展望了轻骨料混凝土在工程中的应用前景。

铁尾矿砂-浮石砂复掺轻质混凝土配合比优化研究

以封孔浮石为粗骨料、铁尾矿砂和浮石砂复掺作为细骨料,制备了LC30级轻骨料混凝土,重点研究了砂率和细骨料中浮石砂替代铁尾矿砂的比率这两个因素对混凝土力学性能的影响规律,利用SPSS软件拟合了抗压强度、劈裂抗拉强度和表观密度回归方程,并利用拟合方程进行了配合比优化。结果表明:对铁尾矿-浮石砂复掺细骨料轻质混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度影响较大的因素是砂率,而对混凝土密度影响较大的因素则是浮石砂替代率。当砂率在41%~43%之间,浮石砂替代率在17%~18%之间时,可以得到抗压强度≥33 MPa,劈裂抗拉强度≥2.4 MPa,干表观密度≤1900 kg/m3的铁尾矿砂-浮石砂复掺轻骨料混凝土,并通过验证试验试件的断面结构说明此时骨料分布均匀,浆体与骨料界面结合良好。

基于三元骨料体系的LC60轻骨料混凝土性能试验研究

研究了铁尾矿砂、浮石、粉煤灰陶粒对轻骨料混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度、弹性模量和干表观密度的影响,并利用Design-Expert软件对配合比进行了优化。结果表明:随着粉煤灰陶粒相对掺量的增加,轻骨料混凝土的力学性能提高,干表观密度增大;随着浮石相对掺量的增加,轻骨料混凝土的力学性能降低,干表观密度减小;随着砂率的增大,轻骨料混凝土的干表观密度增大,且当砂率为40%时,轻骨料混凝土的力学性能达到最佳;Design-Expert软件优化结果表明,当粉煤灰陶粒与浮石的质量比为3.13、砂率为36%时,可制备出力学性能较优且干表观密度较低的轻骨料混凝土。

废旧橡胶粉对混合骨料混凝土力学特征的影响

为拓展废旧轮胎、再生骨料及天然浮石的应用范围,研究了在1∶1(再生骨料和天然浮石体积比为1∶1)混合骨料中外掺不同粒径(粒径20目、60目、80目、100目、120目)和不同掺量(掺量3%、6%、9%)的废旧橡胶粉,分析混合骨料混凝土的早期力学性能和微观结构。试验结果表明:在粒径相同的条件下,废旧橡胶粉使混合骨料混凝土的抗压强度降低率增大;掺量相同时,80目抗压强度下降率最大;从环境扫描电镜中得出,橡胶粉、再生骨料、浮石与水泥界面是薄弱区域,是造成混合骨料混凝土强度降低的主要原因。

聚丙烯纤维轻骨料混凝土抗冻耐久性试验研究

通过掺入聚丙烯纤维、高效减水剂、引气剂及矿物掺合料,配制两种强度等级(LC30,LC35)的浮石轻骨料混凝土。对比盐溶液(5%Na2SO4)和水中抗冻性试验发现,盐溶液中冻融的轻骨料混凝土劣化程度大于水中。轻骨料混凝土掺入纤维后,其抵抗冻融损伤能力得到改善,掺量越高,对轻骨料性能的改善作用越明显。SEM观察发现,随着盐溶液的侵蚀以及冻融循环次数的增加,水化产物的结构由密实逐渐变得疏松;聚丙烯纤维与水泥石浆体的粘结力强,能够抑制混凝土的冻融损伤。

混合骨料混凝土抗冻性能试验研究

通过混合骨料混凝土的快速冻融循环试验,研究了浮石替代率、聚丙烯纤维、冻融循环次数对混合骨料混凝土抗冻性能的影响。结果表明:相对动弹性模量随着浮石替代率增加而增加;对于一定范围浮石替代率的混凝土,聚丙烯纤维的掺入能够改善混凝土的抗冻性能,浮石替代率为30%,聚丙烯纤维掺量为0.9 kg/m3的混合骨料混凝土,质量损失最小;聚丙烯纤维的掺入能够抑制混合骨料混凝土的冻融损伤,提高混凝土的密实度,减小混合骨料混凝土相对动弹性模量的损失。