碱矿渣混凝土强度及流动性研究

矿渣主要是一种填充料或者代替部分硅酸盐水泥熟料加工成矿渣水泥,同时也是碱激发水泥的重要材料.通过改变粉煤灰、水玻璃、偏高岭土、硅灰以及石灰的掺量,评价其对碱矿渣混凝土和易性及立方体抗压强度的影响.试验结果表明:粉煤灰及水玻璃的掺入能够改善碱矿渣混凝土的和易性,其中粉煤灰改善效果更为显著,硅灰、石灰以及偏高岭土的掺入会降低碱矿渣混凝土和易性;粉煤灰、石灰及偏高岭土的掺入会降低碱矿渣混凝土28 d抗压强度,其中偏高岭土对强度影响最为显著,水玻璃、硅灰的掺入能够增强碱矿渣混凝土28 d抗压强度,其中水玻璃对强度的改善效果较为显著.     

偏高岭石与硅灰制备的高强混凝土性能比较

比较了用偏高岭石与硅灰分别制备的高强混凝土的施工性能、强度性能、收缩变形性能和抗硫酸盐侵蚀性能.试验结果表明,用偏高岭石制备的高强混凝土的施工性能优于硅灰制备的高强混凝土;在水胶比较高时,偏高岭石混凝土的强度高于硅灰混凝土强度,水胶比较低时则相反,是硅灰混凝土强度高于偏高岭石混凝土;总之,偏高岭石混凝土的自收缩和干燥收缩小于硅灰混凝土;偏高岭石混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力不低于掺硅灰的混凝土.偏高岭石是一种可与硅灰相媲美的活性矿物掺料.     

掺合料水泥混凝土抗盐冻性能研究

耐久性是混凝土最重要的指标,耐久性的退化会直接影响结构的可靠性和安全性.当混凝土暴露于盐溶液和冻融环境下,会加剧混凝土的冻融破坏,混凝土表面将会产生剥落,同时动弹性模量会下降,严重影响混凝土构件的耐久性.通过对粉煤灰、矿渣粉和硅灰三种矿物掺合料对水泥混凝土力学性能、物理性能以及抗盐冻性能的研究表明,三种矿物掺合料的掺入均能改善混凝土抗氯离子渗透能力;粉煤灰的掺入会降低混凝土的强度及抗冻性能,而矿渣粉与硅灰的掺入会改善混凝土的抗压强度及抗冻性能,且小掺量的硅灰能够显著改善混凝土的物理、力学及抗冻能力.     

偏高岭土混凝土抗冻性能及寿命预测

通过开展偏高岭土混凝土的力学性能及抗冻性能的试验研究,分析了不同偏高岭土掺量下试件的抗压强度及抗冻性的各项指标的变化规律,并针对内蒙古地区,对不同掺量的偏高岭土混凝土进行了抗冻耐久性寿命预测.试验结果表明,偏高岭土混凝土的抗压强度随着偏高岭土掺量的增加逐渐增大;随着偏高岭土掺量的增加,试件的抗剥落情况得到明显改善,抗冻...     

偏高岭土对高性能水泥砂浆性能的影响

研究了偏高岭土的火山灰活性,考察了不同偏高岭土掺量对高性能水泥砂浆的流动度、抗折强度、抗压强度和氯离子渗透性的影响.试验结果表明:偏高岭土的火山灰活性高于硅灰;偏高岭土颗粒形貌的不规则性会降低新拌砂浆的流动度;偏高岭土的掺入使砂浆的抗折强度降低,90d养护龄期时偏高岭土掺量为10%的砂浆抗折强度高于偏高岭土掺量为6%,14%的砂浆抗折强度.偏高岭土掺量为10%的砂浆的后期抗压强度最高,90 d养护龄期时可达96.3 MPa;56 d龄期时偏高岭土掺量为0%,6%,10%,14%的砂浆的氯离子渗透性都较低,电通量分别为165,221,191,158 C.     

硅灰对混凝土抗冻性能影响的试验研究

通过在混凝土中掺加不同比例的硅灰,研究了混凝土的抗冻性能。结果表明：掺加硅灰对混凝土的抗冻性能提高了10%以上,冻融300次时,掺硅灰混凝土未破坏,而无掺加混凝土出现破坏,硅灰合理的添加比例为5%。另外,减小水胶比对混凝土的抗冻性能有益。     

基于海洋环境浪溅区长期暴露试验的偏高岭土混凝土耐久性研究

采用偏高岭土单掺以及与粉煤灰复掺取代水泥配制混凝土,在实际海洋环境浪溅区开展长期暴露试验,测试了暴露混凝土中的总氯离子含量和自由氯离子含量,采用SEM-EDS测试了混凝土的水化产物形貌与元素分布,并采用XRD分析了暴露混凝土的物相组成.结果表明:偏高岭土可降低实际海洋环境下混凝土中的氯离子含量和氯离子扩散系数,提升混凝土的氯离子固化能力,当与粉煤灰复掺时效果更佳.偏高岭土改善混凝土抗氯离子渗透性的机理在于其改善了混凝土的结构密实性,提高了水化凝胶的Al/Si比,降低了混凝土的碱性,促进了暴露混凝土中F盐的生成.此外,偏高岭土对于实际海洋环境下混凝土的长期抗硫酸盐侵蚀性没有不良影响.     

矿物掺和料对海水海砂混凝土抗氯离子渗透性的影响研究

通过10组试验,研究了10~30﹪粉煤灰、10~30﹪矿渣、5~15﹪偏高岭土在单掺下对海水海砂混凝土抗氯离子渗透性能及化学组成的影响,并通过扫描电镜对微观结构进行分析。结果表明：海水海砂混凝土氯离子扩散系数随着粉煤灰掺量提高先减少后增大,随着矿渣掺量提高逐渐增大,随着偏高岭土掺量提高逐渐减小;偏高岭土、矿渣和20﹪以下粉煤灰掺入海水海砂混凝土后,均可见随着掺量的提高混凝土中的Friedel盐增多,自由氯离子及Ca(OH)2含量降低,混凝土孔溶液pH降低;偏高岭土对海水海砂混凝土的氯离子化学结合和物理吸附作用及微观结构的改善最佳,20﹪以内掺量的粉煤灰次之。     

高原干冷、干热环境下混凝土渗透性的试验研究

采用NEL快速试验方法,研究了水灰比、外加剂以及粉煤灰和硅粉两种矿物掺合料对混凝土抗氯离子渗透性能的影响。试验结果表明：水灰比降低,虽可以降低混凝土氯离子渗透系数,但不能有效地提高混凝土抵抗氯离子渗透能力,掺入矿物掺合料可以有效解决这一问题。硅灰与粉煤灰复合双掺能改善混凝土的抗氯离子渗透性;综合考虑,少量的硅灰与粉煤灰复合双掺是配制具有极低氯离子扩散渗透性混凝土的重要技术途径;高性能混凝土（HPC）比普通混凝土（OPC）的抗渗透性能要好。     

海洋环境下硅灰混凝土的抗冻性与氯离子扩散性

针对海洋环境条件,重点研究了硅灰混凝土的抗冻性和氯离子扩散性能的关系.试验分析了水胶比、硅灰等量替代水泥掺量大小、引气剂掺量等因素对混凝土抗冻性和氯离子扩散性能的影响,并与普通混凝土进行了对比.结果表明,掺加硅灰不能提高混凝土的抗冻性但可提高混凝土的抗氯离子渗透性;硅灰只有与引气剂共同使用,才能同时提高混凝土的抗冻性和抗氯离子渗透性能;硅灰掺量在10%左右对混凝土的抗冻和抗氯离子渗透综合性能影响存在一个最佳值.为评估混凝土的抗冻性和抗氯离子渗透性的综合性能,提出了新的评价方法--冻渗比(R值方法),并进行了试验验证.     

基于冻融作用的固化硫酸盐渍土-混凝土界面力学行为

冻融作用下固化盐渍土强度发生劣化并影响土体与结构的相互作用。鉴于此,开展了不同固化剂对硫酸盐渍土力学特性的影响研究并得知石灰+硅灰双掺改良效果显著;在此基础上,探索了石灰-硅灰双掺固化剂、含盐量、冻融次数等因素对非饱和固化硫酸盐渍土-混凝土接触面力学性能的影响。结果表明,石灰-硅灰固化硫酸盐渍土与混凝土界面内摩擦角随着冻融循环次数的增加先增大后减小再增大,黏聚力随着冻融次数的增加先增加后逐渐减小,接触面抗剪强度随着冻融次数的增加逐渐减小并趋于稳定;在相同的冻融次数下,接触面的内摩擦角及黏聚力均随着含盐量的增大先增大后减小,两者含盐量阈值分别为3%和2%。在本试验范围内,5%石灰+10%硅灰对含盐量为2%～3%的硫酸盐渍土改良效果较好;冻融前后,固化盐渍土-混凝土接触面剪应力-剪切位移曲线分为4个阶段：弹性变形阶段、强化阶段、软化阶段及流动阶段。     

一种新型的混凝土配方设计方法及性能测试

针对当前水泥混凝土的抗拉强度低、弯曲韧性差、脆性大、易开裂等不足,提出一种超强掺硅混凝土的配方设计方法。首先对硅粉和混凝土之间作用机理进行分析,然后设计了硅粉对混凝土的稳定性、变形能力、强度、耐磨性、抗冻融能力以及抗疲劳性的影响测试实验,最后与其他设计方法进行对比测试试验。对比测试结果表明,相对于不掺硅粉水泥混凝土,掺硅混凝土不仅可以显著提高混凝土的路用性能,同时降低工程造价,具有较高的经济效益与社会效益。     

掺复合胶凝材料混凝土的抗氯离子侵蚀性能

研究了矿粉、粉煤灰、硅灰等矿物外加剂对海工混凝土性能的影响,通过试验测定了掺复合胶凝材料的海工混凝土的电通量、氯离子表观扩散系数的变化规律,并对这种混凝土进行了恒电压钢筋锈蚀的试验,研究了矿物外加剂掺量与混凝土抗氯离子侵蚀性能的关系.研究结果表明,在硅酸盐水泥中掺加矿粉、粉煤灰、硅灰等矿物外加剂可以改善海工混凝土的综合性能.矿物外加剂的复合掺入比单独掺入对混凝土抗氯离子侵蚀性能的改善具有更加良好的效果.海工混凝土配制时应尽可能地采用复合多种矿物外加剂.     

掺稻壳灰与纤维素纤维混凝土抗氯离子渗透和抗冻性试验研究

为了研究水胶比、稻壳灰和纤维素纤维对混凝土耐久性能的影响,以稻壳灰掺量（0、10%和20%）、纤维素纤维掺量（0.7 kg/m3、1.1 kg/m3和1.6 kg/m3）和水胶比（0.37、0.41和0.45）为变量,通过9组正交试验得到3种因素对混凝土抗氯离子渗透性能和抗冻性能的影响规律,并分别建立了掺稻壳灰纤维混凝土质量损失率与相对动弹性模量的冻融预测模型. 结果表明：各因素对混凝土抗氯离子渗透性能和抗冻性能影响显著程度依次为：水胶比＞稻壳灰掺量＞纤维素纤维掺量;混凝土的抗氯离子渗透性能和抗冻性能随稻壳灰掺量的增加显著增强,随纤维素纤维掺量的增加呈先增强后减弱的趋势,在水胶比为0.37时最优;稻壳灰掺量为20%时,混凝土抗氯离子渗透性能最佳,抗冻性能最优;纤维素纤维掺量为1.1 kg/m3时,混凝土抗氯离子渗透性能最好,抗冻性能最强;增加稻壳灰掺量、添加适量的纤维素纤维可以提高混凝土基体的密实度、减少微裂缝,进而增强混凝土的耐久性能;所建立的掺稻壳灰纤维混凝土质量损失率与相对动弹性模量的冻融预测模型与试验结果吻合较好,具有一定的适用性,可为制备绿色高性能混凝土提供理论依据和支撑.     

大掺量粉煤灰HPC高温下抗爆裂性及改善措施

针对工程中高性能混凝土(HPC)易爆裂问题,对100 mm×100 mm×100 mm和100 mm×100 mm×300 mm不同尺寸的HPC试件在20～650℃范围内进行抗爆裂性能对比研究.以普通混凝土为基准混凝土,考虑粉煤灰掺量和纤维、硅灰掺加对抗爆裂的影响,粉煤灰掺量分别为30%,40%和50%,胶凝材料中分别考虑不掺、单掺和复合掺加聚丙烯纤维和硅灰.试验结果表明,掺加聚丙烯纤维能够有效防止大掺量粉煤灰混凝土爆裂问题,但加入硅灰对其抗爆性能影响不大.借助SEM微观测试技术分析高温前后试件内部微观形貌结构,从本质上揭示高掺量粉煤灰混凝土易爆裂以及聚丙烯纤维改善大掺量粉煤灰HPC抗爆裂性能的机理.     

硅灰裹石掺粉煤灰提高混凝土路用性能研究

着重研究采用硅灰裹石法对于提高混凝土路用性能的影响。研究结果表明:硅灰裹石掺粉煤灰高性能道路混凝土抗折强度比双掺硅灰、粉煤灰高强度混凝土提高20%左右,脆度系数降低30%左右,耐磨性提高15%以上。此外,对硅灰裹石法提高混凝土路用性能的机理进行了探讨     

碱激发污泥灰-偏高岭土胶砂孔结构与强度关系

为了探究不同偏高岭土掺量及不同碱掺量下污泥灰胶砂抗压强度与孔结构之间的关系,以污泥焚烧灰与偏高岭土混合物替代40%水泥,在NaOH与水玻璃激发下制备碱激发污泥灰-偏高岭土胶砂,通过分析胶砂的微观形貌、物相组成、官能团构成、孔结构特征与抗压强度之间的联系,建立了抗压强度与孔隙率和无害孔占比的二元线性关系模型。结果表明：胶砂的密实度与抗压强度均随偏高岭土掺量的增加而提高,随碱掺量的增加先降低后提高;当碱掺量质量分数为5%、偏高岭土掺量质量分数为12%时,胶砂水化产物较多,抗压强度最高,达57.8 MPa;胶砂的孔隙率与无害孔占比受偏高岭土掺量与碱掺量影响较大,与抗压强度线性关系较强;建立的二元线性关系模型与实验数据吻合良好。     

矿物掺和料对混凝土抗氯离子渗透性能的影响

本文根据跨海大桥的设计要求,重点研究了各种矿物掺和料掺量与配伍对海工混凝土抗氯离子渗透性能的影响,发现双掺粉煤灰和矿渣或三元复掺粉煤灰-矿渣-硅灰能显著提高海工混凝土的抗氯离子渗透性能,高钙粉煤灰海工混凝土抗氯离子渗透性能的改善作用比低钙粉煤灰强。     

矿物掺合料对混凝土抗氯离子渗透性能影响的试验研究

采用ASTMC1202—94所推荐的方法试验了粉煤灰、硅灰及粉煤灰与硅灰复合对混凝土的抗氯离子渗透性能的影响。结果表明，矿物掺合科能大幅度降低混凝土的氯离子渗透率，粉煤灰与硅灰的复合双掺是配制极低氯离子渗透性混凝土的重要技术途径。在粉煤灰与硅灰双掺混凝土的氯离子扩散电量的减少中，硅灰占主导地位。     

聚合物超细粉体混凝土耐久性能实验分析

为了对比硅灰、聚丙烯纤维和聚丙烯超细粉体3种外掺料对混凝土的改性作用,设计了基准混凝土、掺硅灰混凝土、掺聚丙烯纤维混凝土及掺聚丙烯纤维超细粉体混凝土4组C30强度高性能水工混凝土配合比。采用混凝土耐久性能实验方法,研究了混凝土的物理力学、抗裂、抗渗、抗冻及抗撞磨等耐久性能指标,分析不同外掺料对高性能水工混凝土的耐久性能影响。实验结果表明,利用超临界溶液快速膨胀法制备的聚丙烯超细粉体作为一种新型的聚合物混凝土掺合料,综合了有机聚合物材料与无机矿物超细粉体的部分优良特性,能全面提高混凝土的力学性能,并能有效改善混凝土的抗裂、抗渗及抗冻等部分耐久性能。