高性能人造硅酸盐骨料及其混凝土的性能研究

 利用固体废弃物研制了一种高性能的人造硅酸盐骨料,期望可以取代天然骨料用于混凝土制备。采用水热合成的方法,将工业固体废弃物制备成堆积密度为859 kg/m³,筒压强度最高达20.65 MPa 的人造硅酸盐骨料。将人造硅酸盐骨料作为粗骨料配制混凝土,混凝土的28 d 抗压强度为52.26~68.71 MPa,表观密度为1881~1949 kg/m³。在基体相同的情况下,将人造硅酸盐骨料与普通石子进行等体积替换,配制的混凝土的28 d 抗压强度相当,但人造硅酸盐骨料混凝土的表观密度比普通混凝土降低约20.5%,具有轻质高强的特点,能够达到结构混凝土的要求。从混凝土的破坏形态看,人造硅酸盐骨料与基体的界面结构比天然骨料好,界面强度高,无界面剥落的情况发生。     

轻质微膨胀混凝土配合比试验研究

采用页岩陶粒作为轻骨料，加入减水剂、膨胀剂等，配制出了八种不同配合比的轻质料混凝土与普通混凝土，并对其和易性、强度、干表观密度、变形等主要性能指标进行了实验研究，得到强度等级CL40、密度等级1800的轻骨料中高强度微膨胀混凝土最佳配合比。研究成果可广泛地应用于桥梁的加固改造。     

壳层增强人造硅酸盐骨料性能

 壳层人造硅酸盐骨料是具有结构梯度和成分梯度的复合结构,内核为基体,壳层为增强相。壳层和内核通过水化产物的相互渗透、相互搭接在界面处融为一个整体,界面结合牢固。对不同掺量的砂加气混凝土（SAAC）粉末和粉煤灰加气混凝土（FAAC）粉末制备的硅酸盐骨料进行对比,发现壳层结构可提高人造硅酸盐骨料的筒压强度,壳层结构对SAAC系列骨料的筒压强度提高幅度达49.72%~80.50%;对FAAC系列骨料的筒压强度提高幅度为15.30%~25.74%。壳层与内核的最佳质量比为1：25,此时壳层厚度为68.09 μm,制备的壳层人造硅酸盐骨料的筒压强度比无壳时提高约25%。在砂浆基体相同,粗骨料体积份数相等的情况下,人造硅酸盐骨料混凝土比普通混凝土的抗压强度低6.38%,表观密度低20.74%,具有轻质高强的性能。     

轻骨料混凝土综述

本文介绍了轻骨料混凝土的概念,以及根据砂的种类、骨料的堆积密度和颗粒强度、骨料的来源等的分类,论述了轻骨料混凝土所具有的轻质高强、保温性好、耐火性能好、抗震性能好、耐久性好、综合经济效益好等特点,阐述了轻骨料混凝土的研究和应用情况。     

再生骨料性质与原生混凝土强度等级的关系

依据《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》（JGJ52—2006）研究原生混凝土强度等级与再生骨料性质的关系．结果表明：当原生混凝土强度等级低于C40时,原生混凝土强度等级对再生骨料表观密度影响不大．再生骨料吸水率与砂浆含量随原生混凝土强度等级升高分别呈相关性很好的指数式与线性降低．而当原生混凝土强度等级不同时,影响再生骨料吸水率的主要因素为再生骨料的砂浆含量与表观密度,二者影响程度之比为1. 5．因此,制备高性能的再生骨料混凝土宜采用较高强度等级的废弃混凝土制备再生骨料．原生混凝土强度等级应为再生骨料质量分类考核指标之一．     

砂浆流变特性及其膜厚对自密实混凝土性能的影响

将新拌自密实混凝土(self-compacting concrete,SCC)视作砂浆和粗骨料两相悬浮体系,研究砂浆流变特性以及砂浆膜厚(粗骨料的理论计算裹浆厚度)对SCC性能的影响.设计不同强度等级的SCC配合质量比,采用旋转流变仪优化SCC砂浆中粉煤灰质量分数和砂的体积分数,通过改变SCC中粗骨料体积分数设计不同砂浆膜厚混凝土配合质量比,测试不同砂浆膜厚下新拌混凝土筛出砂浆(新拌自密实混凝土通过5 mm标准筛后自由流出的砂浆)的流变特性、工作性以及其硬化混凝土的抗压强度.结果表明,基于SCC砂浆流变参数进行砂浆组分优化得到的粉煤灰取代质量分数范围为25%～35%,砂的体积分数范围为0.40～0.42;当砂浆膜厚大于2.1 mm后,新拌混凝土的工作性满足SCC要求,筛出砂浆流变参数和硬化混凝土抗压强度趋于稳定,新拌混凝土坍落扩展度与其砂浆屈服剪切应力和密度相关,并给出了预测公式.     

粗骨料对高温后沙漠砂混凝土抗压性能影响数值模拟

针对高温作用对混凝土强度带来的不利影响以及中砂资源匮乏的问题,将沙漠砂混凝土视为由粗骨料、沙漠砂砂浆及界面相组成的三相复合材料。采用随机骨料模型建模,对高温后沙漠砂混凝土单轴受压破坏过程进行了数值模拟,分析粗骨料体积含量及粒径大小对高温后沙漠砂混凝土单轴抗压性能的影响。结果表明：高温后沙漠砂混凝土的破坏相继发生于界面相、界面相周边砂浆及外围砂浆,混凝土最终沿近对角线方向发生斜向破坏。随粗骨料体积含量增加,沙漠砂混凝土抗压强度先增大后减小,体积含量45%时,抗压强度最大。相对于最小粒径与中间粒径,粗骨料最大粒径对高温后沙漠砂混凝土抗压强度的影响更为显著。本研究可为沙漠砂混凝土的应用提供理论依据。     

纤维增强SCLC的工作性能及匀质性研究

针对自密实轻质混凝土性脆、收缩大、粗骨料分布不均匀等不足，分别掺入适量的粗钢纤维、微细钢纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维和玄武岩纤维改善其性能.通过自密实轻质混凝土掺入纤维后的各项工作性能实验结果发现，随着纤维掺量的增加，自密实轻质混凝土的坍落扩展度和流动速度都有所减小，间隙通过性变差和混凝土扩展边缘出现不同程度的离析现象.其中，聚乙烯醇纤维对自密实轻质混凝土工作性能影响最大，钢纤维和玄武岩纤维次之，而聚丙烯纤维的影响最小.根据流变实验发现：纤维增强陶砂浆体流变曲线符合改进宾汉姆模型，出现剪切变稀现象.借助IPP、PS软件对立方体试件切面骨料分布和切块干表观密度的分析表明，纤维增强自密实轻质混凝土中粗骨料分布均匀，匀质性较好.     

碳纤维增强轻骨料混凝土实验研究

通过在轻骨料混凝土中掺入轻质、高强、高弹模的碳纤维实验,获得了碳纤维掺量为0.5%,0.7%,1.0%时轻骨料混凝土强度变化特征及其强度与龄期的变化关系,为在轻骨料混凝土中利用碳纤维改善力学性能研究奠定了基础。     

基于细观结构的混凝土力学性能相关性的试验研究

为探究混凝土力学性能与混凝土细观力学各组成部分的力学性能之间的关系,通过设计不同强度的混凝土配合比,测试配套的混凝土、湿筛砂浆和粗骨料-砂浆界面试件的强度值.结果表明:从相关性系数来看,进行混凝土细观力学计算时,砂浆基体的强度应该以抗压强度为计算依据.在质量配合比相同的条件下,混凝土抗压强度随制备混凝土时所用的粗骨料的...     

不同纤维对高强轻骨料混凝土力学性能影响及微观机理研究

为改善高强轻骨料混凝土的力学性能和弯曲韧性,研究了玄武岩纤维、细聚乙烯醇纤维、仿钢纤维、聚丙烯纤维和粗聚乙烯醇纤维的掺入对高强轻骨料混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗弯强度的影响规律。通过4点弯曲试验获取荷载-挠度曲线,基于韧性指标对比分析了5种纤维对高强轻骨料混凝土弯曲韧性的影响。通过扫描电子显微镜观察纤维破坏前后的表面微观形貌,阐释了不同纤维的增强增韧机理。研究结果表明：掺入纤维对高强轻骨料混凝土的力学性能均有提升,主要提升高强轻骨料混凝土的抗拉性能和弯曲韧性。粗聚乙烯醇纤维提升劈裂抗拉强度和抗弯强度程度最大,分别提高了83%和220%,使高强轻骨料混凝土破坏由脆性转为高延性。纤维对高强轻骨料混凝土抗拉性能和韧性的提升与纤维表面损伤程度成正比。     

再生混凝土的抗压强度研究

设计并完成了 2 6 4块再生混凝土立方体试块抗压强度试验 ,系统地研究了再生混凝土的抗压强度与再生粗骨料取代率、水灰比、龄期以及表观密度之间的关系 .通过对比分析 ,得到如下结论 :再生粗骨料的取代率对再生混凝土各龄期抗压强度影响很大 ;再生粗骨料取代率不同 ,再生混凝土抗压强度与水灰比的关系不尽相同 ;再生混凝土的抗压强度的发展规律不同于天然混凝土 ;再生混凝土的抗压强度与其密度之间基本上为线性关系 ;通过调整水灰比可以使再生混凝土获得满足设计要求的抗压强度 .最后结合试验结果给出了各种再生粗骨料取代率时能够达到设计强度为 30MPa的水灰比 .     

骨料粒径对混凝土力学性能影响研究

为研究粗骨料平均粒径对混凝土力学性能的影响,利用MTS试验机进行了M40、M80和M110砂浆及对应不同粗骨料粒径混凝土的准静态压缩与劈裂试验,获得了各试件的准静态压缩应力-应变曲线和劈裂应力-时间曲线,分析了粗骨料粒径对不同等级混凝土的影响程度,并借助双因素方差分析方法研究了砂浆抗压强度和骨料粒径对混凝土抗压强度的影响程度.结果表明:随着粗骨料粒径的增加,混凝土的抗压强度、杨氏模量和抗拉强度具有相似的变化趋势,即呈现出先增大后减小的趋势,粗骨料粒径对混凝土抗压强度的影响随着砂浆强度的增加而变大,对杨氏模量的影响却随着砂浆强度增大而减小;砂浆抗压强度对混凝土压缩强度的影响程度要大于骨料粒径.      

再生粗骨料对再生混凝土自生收缩的影响

在测试两种再生粗骨料特性及其再生混凝土基本性能的基础上,系统研究了不同再生粗骨料取代率、不同附着砂浆率的再生粗骨料对再生混凝土自生收缩的影响.结果表明:再生混凝土自生收缩的发展趋势和普通混凝土相似;随着再生粗骨料取代率增加,混凝土自生收缩增大;附着砂浆率大的再生粗骨料对混凝土自生收缩的影响更大;再生粗骨料对混凝土自生收缩的不利影响比对强度的不利影响更大.     

建筑垃圾再生粗细骨料对混凝土强度的影响

采用建筑垃圾制成的再生粗细骨料配制再生混凝土,研究不同水灰比和再生粗细骨料不同的取代掺量时,新拌再生混凝土的表观密度和7 d、28 d、90 d再生混凝土的抗压强度.研究结果表明,新拌再生混凝土的表观密度与再生骨料掺量具有较好的线性关系;水灰比为0.55时,再生混凝土各龄期的抗压强度值较低,其90 d的抗压强度最低,但...     

轻骨料混凝土单轴力学性能统一计算方法

针对国内对普通轻骨料混凝土和高强轻骨料混凝土的单轴力学性能指标采用分区描述,导致不同计算公式在分区边界处所得的计算结果误差较大,且不便应用于轻骨料混凝土结构计算与分析等问题,通过对国内大量的普通轻骨料混凝土和高强轻骨料混凝土单轴受力性能试验资料进行统一分析,发现轻骨料混凝土强度等级在LC10～LC80时其各力学性能指标均具有连续变化规律。基于统计分析方法,对不同强度等级轻骨料混凝土的各种力学指标进行统一分析,提出适用于各种强度等级轻骨料混凝土的尺寸换算系数、轴心抗压强度、轴心抗拉强度、劈拉强度、弹性模量、轴心受压峰值应变和轴心受拉峰值应变等统一计算公式,建立不同强度等级轻骨料混凝土轴心受压、受拉应力-应变全曲线方程,计算结果与实测结果较吻合。     

变形钢筋与高强轻骨料混凝土的黏结-滑移性能

研究变形钢筋与轻骨料混凝土间的黏结-滑移性能,完成了9组中心拉拔试验,分析了轻骨料混凝土强度、锚固长度、粗骨料类型及钢筋的直径对黏结应力的影响.结合试验结果,采用厚壁模型,给出了轻骨料混凝土黏结强度的解析解,并建立了钢筋与轻骨料混凝土间的黏结应力-滑移曲线本构模型.结果表明:轻骨料混凝土的黏结-滑移性能主要受砂浆强度影响,使得该类混凝土与变形钢筋间的黏结应力优于普通混凝土;黏结强度随着轻骨料混凝土的强度提高而增加,随着黏结长度的降低而增加;本文提出的本构模型能够较为准确地预测试验曲线.     

轻骨料混凝土配合比设计的试验研究

为研究轻骨料混凝土的抗压性能，以奎屯生产的陶粒为轻粗骨料，采用松散体积法设计了6种轻骨料混凝土的配合比，测定了混凝土拌和物的和易性及混凝土的立方体和轴心的抗压强度，轻骨料混凝土的和易性较相同水灰比的普通混凝土差，立方体抗压强度与轴压强度的比值约为0.72。探讨了水灰比和砂率对轻骨料混凝土的强度及密度的影响程度，水灰比与砂率对轻骨料混凝土抗压强度的影响显著，正交分析其极差≥4；水灰比的影响较砂率大，二者极差比为1.68。     

陶粒轻质高强混凝土的试验研究

基于普通原材料和工业废渣,通过正交试验和普通成型工艺配制出抗压强度超过50M Pa、表观密度1950 kg/m^3的轻质高强混凝土材料,并给出优选配比方案,归纳出轻质高强混凝土强度、强质比与胶水比的经验公式。     

不同再生骨料替代率混凝土抗压强度试验研究

分别对7 d、28 d、60 d龄期的不同再生粗骨料替代率混凝土进行了抗压强度试验,分析了再生骨料混凝土破坏形态及不同再生粗骨料替代率对再生混凝土抗压强度的影响,并对其原因进行了分析.试验结果表明28 d龄期的再生骨料混凝土强度能够达到标准要求,用再生骨料配置混凝土是可行的.