反映温度历程的掺粉煤灰水工混凝土抗压强度模型探讨

由于综合考虑温度历程、养护龄期以及粉煤灰掺量对混凝土抗压强度影响的模型研究相对偏少,因此本文基于正交设计法开展了不同养护温度(5℃、20℃、35℃)、养护龄期(7 d、14 d、28 d)和粉煤灰掺量(0%、15%、35%)下的水工混凝土抗压强度试验,并分析3种影响因素对混凝土抗压强度发展的规律,进而基于等效龄期理论建立了反映温度历程的掺粉煤灰水工混凝土抗压强度模型.试验结果分析表明,混凝土早龄期抗压强度随养护龄期的增加而增加,养护温度越高、粉煤灰掺量越小,强度发展越快;粉煤灰掺量是影响强度的主要因素,养护温度次之,养护龄期影响最小;所建的组合指数式模型能够较准确预测不同温度历程下粉煤灰混凝土的早期抗压强度,为粉煤灰混凝土的优化设计提供依据.     

粉煤灰混凝土早期强度的现场调查与试验研究

采用试验研究和现场调查相结合的方法,研究粉煤灰混凝土早期强度的时变规律和影响因素,分析养护时间对粉煤灰混凝土抗压强度时变规律的影响,对比28d标准养护试块强度、同条件养护试块强度和实际结构强度三者的异同及不同构件类型的实际结构强度增长的差异。结果表明:(a)粉煤灰混凝土的后期强度随粉煤灰掺量的增加而增大;(b)粉煤灰混凝土的后期强度随着养护时间的延长而明显增大;(c)龄期为28d的粉煤灰混凝土,同条件养护试块的强度最高,标准养护试块的强度次之,实际构件的强度最低。     

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Φ100 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。     

早龄期混凝土结构的温度应力分析

为了分析混凝土在早龄期时温度应力随龄期的发展.通过建立混凝土材料的水化放热模型,引入Arrhenius公式来表征早龄期时混凝土放热速率受温度的影响.采用考虑等效龄期的混凝土弹性模量和抗拉强度CEB-FIP1990计算公式来表征早龄期时温度变化对其力学性能的影响,在应力分析中采用Bazant的双幂函数徐变模型.结果表明:引入Arrhenius公式的混凝土水化放热模型可以用于计算混凝土结构早龄期时的温度场,早龄期时温度应力可以引起混凝土长墙的开裂.早龄期时混凝土结构温度应力的计算为优化混凝土材料的组成提供依据,尽可能减少温度应力引起的开裂.     

温度对含碳纤维水泥水化及抗压强度的影响

为了研究温度对含碳纤维水泥水化及其强度的影响,首先将制备好的含碳纤维水泥净浆倒入40mm×40mm×40mm立方体模具中,振密实后分别放入低温(10℃),常温(25℃),高温(100℃)环境下养护至规定龄期(3,7,28d),通过XRD和SEM研究水泥水化过程,对比分析在不同养护温度条件下含碳纤维混凝土的抗压强度。研究结果表明,随着养护温度的增加,C-S-H凝胶和C-H的形成速率增加,从而提高了混凝土的抗压强度;在一定温度范围内提高养护温度,可加速含碳纤维混凝土水化过程。     

基于等效龄期与结构单元的HPC早龄期拉伸徐变评价

通过对早期设计的拉伸徐变装置的改进,实验评价了养护温度和加载龄期对高性能混凝土早龄期拉伸徐变特性的影响.在考虑混凝土内部结构单元对徐变作用的基础上利用流变学原理提出了评价早龄期拉伸徐变的ZC模型.通过对拉伸徐变实验数据的分析,得到了模型参数,进而获得了早龄期拉伸徐变的评价式,并对其进行了实验验证.结果表明,高性能混凝土早龄期拉伸徐变在加载初期增长快速,后期则逐渐趋于稳定,并且养护温度越高,徐变收敛的趋势越明显;所提出的ZC模型能较好地描述不同养护温度和不同加载龄期早龄期拉伸徐变发展特征,对3d前加载的混凝土徐变应变的定量评价其误差在10%以内.     

早龄期混凝土结构开裂风险分析

为了分析混凝土在早龄期时的开裂风险，采用有限元方法计算混凝土结构早龄期时的内应力发展．通过建立混凝土材料的水化放热模型，引入Arrhenius公式来表征混凝土放热速率受温度的影响．在分析中采用考虑等效龄期的混凝土弹性模量和抗拉强度CEB—FIP1990计算公式和Bazant的双幂函数徐变模型，同时考虑混凝土早龄期的自生收缩．结果表明：引入Arrhenius公式的混凝土水化放热模型可以用于计算混凝土结构早龄期时的温度场，混凝土的水化放热和自生收缩引起的内应力可以引起混凝土长墙的早期开裂．早龄期时混凝土结构内应力的计算为优化混凝土材料的组成提供了依据，尽可能减少混凝土结构的开裂．     

粉煤灰与应力水平对混凝土渗透性的影响

通过氯离子加速渗透试验,测定阳极溶液中氯离子浓度,分析了粉煤灰掺量、应力水平和渗透时间的关系.结果表明:养护至28 d的未加载混凝土中,粉煤灰掺量越大,混凝土氯离子渗透性越高;较长养护龄期的粉煤灰混凝土的氯离子渗透性均比相应养护至28 d粉煤灰混凝土的氯离子渗透性有所降低;施加5次0.4fcy(轴心抗压强度)重复应力后,氯离子渗透的非稳定阶段显著缩短,粉煤灰混凝土的氯离子渗透性增大;施加5次0.8fcy重复应力后,粉煤灰混凝土的氯离子渗透性进一步增大.粉煤灰混凝土强度等级设计的龄期采用相对较长龄期为宜.     

早期受冻温度对负温混凝土微观结构与强度的影响

为降低负温给混凝土结构带来的内部损伤,采用压汞法测孔、扫描电镜微观形貌观察等实验手段,研究在不同温度早期受冻混凝土的孔径分布和微观结构及其抗压强度随龄期发展变化情况,探讨不同冻结温度下负温混凝土微观结构与宏观力学性能的关系。结果表明:早期养护温度越低,水泥石初始结构越疏松,<20 nm的凝胶孔含量明显降低,混凝土抗压强度较低;转入标准养护后,负温混凝土孔径趋于细化,抗压强度得以迅速增长,-5℃受冻的混凝土,转标准养护28 d后>200 nm孔含量几乎与标准养护28 d混凝土相当,抗压强度亦接近。但-10℃和-15℃受冻的两组混凝土中大孔含量仍略高于标准养护混凝土,抗压强度相对略低。     

恒低温养护对全轻聚丙烯纤维混凝土力学性能的影响

为了探讨恒低温养护温度、龄期对全轻聚丙烯纤维混凝土(all-lightweight concrete,ALWC)力学性能的影响,以LC30级为例,对混凝土在恒低温下养护至目标龄期后,分别进行抗压强度、轴心抗压强度、劈拉强度、弹性模量、应力-应变曲线试验,分析其一般力学性能随养护温度、龄期的变化规律。结果表明,随着养护温度升高和龄期增长,混凝土的特征强度和弹性模量均得到不同程度提高;养护温度低于-20℃时,特征强度损失50%以上;应力-应变曲线上随峰值应力的增大,峰值应变的增幅逐渐减小。其次,给出了各种特征强度与养护温度和龄期之间的相互关系式。     

复合胶凝材料组成与混凝土抗压强度定量关系研究

通过单纯形重心设计方法得出了水泥一磨细矿渣微粉一超细粉煤灰三元复合胶凝材料组成与各龄期混凝土抗压强度的定量数学解析式，其对混凝土强度的预测精度基本可控制在5％的相对误差范围内．不同龄期三元系统的等强线变化揭示了3d和28d时，复合胶凝材料各组分对强度的贡献按水泥、磨细矿渣微粉、超细粉煤灰的顺序降低，180d时则按水泥、超细粉煤灰、磨细矿渣微粉的顺序降低，从而揭示了磨细矿渣微粉与超细粉煤灰复合对混凝土早期和后期强度存在互补效应．     

Effect of cement types, mineral admixtures, and bottom ash on the curing sensitivity of concrete

The curing sensitivity of concrete with cement Types 1, 3, and 5 as well as multiple powders consisting of cement, fly ash, and limestone powder was studied. Bottom ash was also used in the study as an internal curing agent and a partial substitution of fine aggregate. The curing sensitivity index was calculated by considering the performances of compressive strength and carbonation depth. Specimens were subjected to two curing conditions: continuously water-cured and continuously air-cured. The results show that cement Type 3 has a lower curing sensitivity, while cement Type 5 increases the curing sensitivity. For the mixes without bottom ash, the use of fly ash increases the curing sensitivity, while limestone powder reduces the curing sensitivity of concrete. The use of bottom ash in concrete reduces the curing sensitivity, especially at a lower mass ratio of water to binder. Concrete with limestone powder, together with bottom ash, is least sensitive to curing. The curing sensitivity calculated from carbonation depth also has a similar tendency as that derived by considering compressive strength. From the test results of compressive strength and curing sensitivity, bottom ash has been proven to be an effective internal curing agent.     

养护对高性能混凝土的脆性影响的试验研究

在4种不同养护条件下,通过在混凝土拌和物中掺入养护剂SAP、硅灰和粉煤灰的情况下,进行对比试验,测定混凝土的抗压强度和劈拉强度,并用拉压比表示混凝土的脆性指标。研究结果表明,养护对4类高性能混凝土的抗压强度和劈拉强度产生较大的影响;掺入养护剂SAP,可使高性能混凝土脆性得到改善;在相同的养护条件下,混凝土的抗压强度和劈拉强度有较好的相关性。     

粉煤灰品质对混凝土性能影响研究

研究掺低钙、高钙粉煤灰对结构混凝土坍落度、抗压强度、混凝土碳化、氯离子扩散系数、干湿循环破坏等性能的影响.研究表明低钙、高钙粉煤灰对混凝土坍落度没有影响,在相同的养护龄期里掺高钙粉煤灰的混凝土抗压强度大于低钙粉煤灰混凝土.掺加低钙、高钙粉煤灰对混凝土碳化、氯离子扩散系数、干湿循环破坏有影响,掺加低钙粉煤灰混凝土具有比掺高钙粉煤灰混凝土更大碳化深度,掺低钙、高钙粉煤灰对混凝土氯离子扩散系数影响不明显,在干湿循环初始阶段掺低钙粉煤灰混凝土抗压强度、相对动弹性模量增加程度大于掺高钙粉煤灰混凝土增加程度,干湿循环超过30次后高钙粉煤灰混凝土抗压强度、相对动弹性模量劣化增加程度小于低钙粉煤灰混凝土抗压强度劣化损伤增加程度.     

粉煤灰砂浆早期抗压强度试验研究

根据不同配合比研制的粉煤灰掺量13．6％的3组,粉煤灰掺量11．5％的3组,共6组M5粉煤灰砂浆．经过3天自然养护,对其进行了抗压强度试验,研究粉煤灰砂浆早期抗压强度的影响因素．试验研究表明：引气剂（微沫剂）掺入会降低粉煤灰砂浆的早期强度．减水剂的掺入可以提高粉煤灰砂浆的早期强度．减水剂掺量一定时,水胶比越小,粉煤灰水泥的早期抗压强度越高．从6组试件中选出28天抗压强度可达M5以上的粉煤灰砂浆,其配合比为：水泥：粉煤灰：轻砂：水：微沫剂：减水剂=1：0．7：4．4：2．0：0．00326：0．096．     

烘-浸交替提高混凝土性能的试验研究

针对合理的养护以提高中等强度混凝土性能的问题,以普通混凝土试件和掺入低质灰作为辅助性胶凝材料的粉煤灰混凝土试件为研究对象,室温养护28d和90d后进行烘-浸及少量冻-融试验并测量两类试件的抗压强度和弹性模量。结果表明:28 d龄期至90 d龄期间,经适宜的烘-浸交替作用,普通混凝土和粉煤灰混凝土均达到了比设计强度高一个强度等级的效果。说明高温洒水养护不仅对早期强度有利,对一定时间内混凝土强度的提升仍有很好的作用。该结果对实际工程中重视28d-90d龄期之间混凝土的养护具有一定的指导意义。     

冻融循环作用下混杂纤维粉煤灰混凝土力学性能试验

为了研究混杂纤维和粉煤灰增强混凝土在冻融循环作用下的损伤程度,通过对基准混凝土、混杂纤维混凝土和混杂纤维粉煤灰混凝土试样在冻融循环条件下进行抗压强度试验及超声波检测试验,得到冻融破坏后混凝土的抗压强度和相对动弹性模量,分析抗压强度损伤量、相对动弹性模量损伤量和内部结构破坏机制,建立了基于相对动弹性模量的强度衰减方程。试验结果表明：基准混凝土、混杂纤维混凝土和混杂纤维粉煤灰混凝土的抗压强度和相对动弹性模量均随着冻融循环次数的增加而减小;经历60次冻融循环时,其抗压强度和相对动弹性模量都有不同程度的下降;混杂纤维粉煤灰混凝土抗压强度和动弹性模量的损伤量在粉煤灰掺量小于10%时整体小于基准混凝土,而在粉煤灰掺量为20%和30%时大于基准混凝土;通过对冻融循环作用下混凝土相对抗压强度与相对动弹性模量的关系拟合,得到相关系数良好的相对抗压强度与相对动弹性模量的指数函数关系表达式;分析了混凝土冻融损伤、纤维和粉煤灰增强混凝土抗冻融机理。掺入适量纤维和粉煤灰能增强混凝土的抗冻融破坏能力。     

单掺Ⅱ级粉煤灰高性能混凝土研究

为了探究粉煤灰混凝土的工作性和抗压强度,本文采用粉煤灰等质量替代水泥配制高性能混凝土,经过试验发现：粉煤灰混凝土的表观密度小,流动性大。水胶比、掺量和龄期都是影响抗压强度的显著因素。Ⅱ级粉煤灰中活性成分和的微观结构大多又为非晶体结构和水在一起时会发生水化反应,生成水化硅酸钙（C-S-H）和水化铝酸钙（CAH）水化产物,填充水泥石孔隙,促进凝结硬化和增强胶结作用。