玻化微珠对纳米保温混凝土抗压强度分布特征影响

通过使用太原理工大学实验室的DYE—2000数字压力试验机对294块立方体试块做抗压强度试验,主要研究了玻化微珠含量分别为30%、70%、130%(体积分数)的纳米玻化微珠保温承重混凝土抗压强度及概率分布特征。根据试验数据,得到了不同玻化微珠含量的纳米玻化微珠保温承重混凝土抗压强度的均值、标准差以及变异系数;同时通过正态分布模型对纳米玻化微珠保温承重混凝土的抗压强度的分布进行了检验;研究表明,不同玻化微珠含量对纳米玻化微珠保温承重混凝土抗压强度的变异系数影响不大;当显著性水平α=0.05时,可以用正态分布模型描述不同玻化微珠含量的纳米玻化微珠保温承重混凝土抗压强度的概率分布规律;最后根据统计分析和Bayes估计的结果,对C30纳米玻化微珠保温承重混凝土抗压强度的标准差给出了建议取值。     

自保温再生混凝土的配合比优化设计

研究了不同再生细骨料取代率和玻化微珠体积掺量对再生保温混凝土性能的影响.对28 d龄期各组试块的立方体抗压强度、导热系数和密度进行了测试,对试验结果进行了分析,综合28 d立方体抗压强度和导热系数两个指标对自保温再生混凝土的配合比进行了优化.结果表明:随玻化微珠体积掺量增加,28 d立方体抗压强度、导热系数和密度均降低;再生细骨料取代率和玻化微珠体积掺量同28 d立方体抗压强度、导热系数和密度的关系可由多项式拟合;再生细骨料取代率为50%、玻化微珠体积掺量为110%时的配合比为优化配合比.     

玻化微珠保温混凝土的抗折强度试验研究

为了研究玻化微珠保温混凝土的抗折强度,设计了玻化微珠保温混凝土和普通混凝土抗折试验标准试件,并对折断后的玻化微珠保温混凝土抗折试件进行抗压试验,获取同一试件的立方体抗压强度。分析了玻化微珠保温混凝土的抗折破坏形态,回归了玻化微珠保温混凝土抗折强度与立方体抗压强度的经验关系式。试验与分析结果表明:玻化微珠保温混凝土与普通混凝土的抗折破坏形态基本一致,破坏均为粗骨料与水泥浆凝胶体间的粘结破坏;玻化微珠保温混凝土的抗折强度略高于普通混凝土;玻化微珠保温混凝土抗折强度与抗压强度关系式可为玻化微珠保温混凝土的结构设计提供理论参考。     

冷却方式和温度对玻化微珠保温混凝土微观形貌的影响研究

试验分析了5种温度梯度下玻化微珠保温混凝土的外观形貌和质量损失,利用扫描电镜(SEM)观察5种温度等级和两种不同冷却方式下保温混凝土的微观结构,定性分析微观物相对质量损失和裂缝开展的影响。试验结果表明:在100~500℃下,保温混凝土中保温骨料玻化微珠性能稳定;经历温度低于300℃时,保温混凝土孔内水分蒸发,质量损失率为4.36%,但基本不出现裂缝;经历温度为300~500℃时,保温混凝土中C-S-H凝胶结构和Ca(OH)2晶体由于失去水分而分解,质量损失率为6.22%,裂缝越来越多;浇水冷却方式下,保温混凝土内部发生水化反应生成C-S-H凝胶和Ca(OH)2晶体,将孔隙填的更加密实,故其裂缝开展小于自然冷却下的裂缝开展。     

模型再生混凝土单轴受压性能细观数值模拟

提出了模型再生混凝土的概念,根据各相介质细微观力学参数和本构关系建立了数值模型,对再生混凝土的破坏机理进行了仿真分析.通过变化再生粗骨料取代率、新硬化水泥砂浆强度、老硬化水泥砂浆强度、老硬化水泥砂浆厚度以及界面过渡区(ITZ)强度等参数,对模型再生混凝土单向受压性能进行了对比分析.结果表明:新硬化水泥砂浆和老硬化水泥砂浆强度对混凝土的初始弹性模量和峰值应力有较大影响,老硬化水泥砂浆厚度对模型再生混凝土的初始弹性模量和峰值应变有一定影响,界面过渡区的强度对再生混凝土的初始弹性模量、峰值应力和峰值应变的影响不显著.     

冻融循环对玻化微珠保温砂浆力学性能的影响

玻化微珠保温砂浆作为一种墙体保温材料,在建筑节能方面发挥了巨大作用,因而研究其耐久性显得尤为重要。通过对冻融循环0、5、15、25、50次后玻化微珠保温砂浆材料的基本力学性能和微观物相特征进行试验研究,得出以下结论:冻融循环50次后,保温砂浆的拉伸粘结强度、弹性模量、抗拉强度、抗折强度和抗压强度均有不同程度的减小,并且抗拉强度的强度损失率最大,但是依然满足规范对保温砂浆强度的要求;保温砂浆中的玻化微珠颗粒会随着冻融循环次数的增加而发生局部破坏,内部水泥浆孔洞数量变多,孔径变大,表面出现微小裂缝。     

煤矸石保温混凝土抗压强度与弹性模量试验研究

煤矸石保温混凝土是以玻化微珠为保温骨料,煤矸石取代部分天然石子为粗骨料的一种结构自保温材料。为研究煤矸石掺量对煤矸石保温混凝土抗压强度、弹性模量的影响,以煤矸石掺量为变量,研究掺量分别为0、30%、50%、70%、100%时,煤矸石保温混凝土的抗压强度和弹性模量。试验结果表明:煤矸石保温混凝土的强度、弹性模量随着煤矸石掺量的增加而降低,当煤矸石掺量为100%时,与玻化微珠保温混凝土相比,抗压强度和弹性模量分别降低了38.28%、39.79%;不宜采用《混凝土结构设计规范》中的计算公式计算煤矸石保温混凝土的弹性模量,通过回归分析得出了煤矸石保温混凝土弹性模量的计算公式。     

再生骨料掺量对混凝土碳化性能的影响

为研究再生骨料掺量对混凝土碳化性能的影响,用不同再生骨料质量取代率为0、30%、50%的再生混凝土(分别记为RC0、RC30和RC50)分析不同取代率下混凝土碳化深度、抗压强度的影响规律,运用扫描电镜分析再生混凝土界面微观形貌在不同碳化时间下的变化,通过显微硬度仪对界面过渡区的显微硬度数值进行检测和分析,探讨碳化作用下再生混凝土微观结构与宏观性能的关系。结果表明：再生骨料掺量越大抗压强度越低,再生混凝土碳化深度越深;通过对比不同类型界面过渡区的抗碳化能力得出,老骨料老浆体界面>骨料新浆体界面>老浆体新浆体界面;再生骨料取代率30%的混凝土界面结构更密实;再生混凝土的微观结构与其宏观性能呈规律性变化,用界面过渡区宽度的变化表征宏观性能的规律更为准确。说明碳化对不同再生骨料掺量混凝土的界面结构优化效果不同,再生骨料掺量越大的混凝土抗碳化性能越差,且用微观结构的变化可以很好地解释宏观性能的变化。     

膨胀玻化微珠保温砂浆在外墙外保温施工中的应用

阐述膨胀玻化微珠保温砂浆的特性;并通过对目前建筑市场上广泛采用的EPS(XPS)保温板、胶粉聚苯颗粒保温浆料与膨胀玻化微珠保温砂浆作对比分析,并以工程实例介绍膨胀玻化微珠保温砂浆在外墙外保温施工中的应用技术.     

背散射电子图像法分析玻化微珠对加气混凝土的改性机理

作为粉煤灰加气混凝土的主要产物,托贝莫来石晶体量的变化对加气混凝土的强度、干密度和保温性能有一定的影响。通过对普通灰加气混凝土和玻化微珠改性灰加气混凝土BSE图形的分析处理,计算出两种混凝土中晶体和胶体的体积率,发现玻化微珠改性灰加气混凝土的胶体是普通灰加气混凝土的1. 5倍。结合SEM照片分析可知改性后的加气混凝土中托贝莫来石晶体变小,孔隙分布均匀,从而改善了加气混凝土的保温性能。分析结果从微观上解释了玻化微珠对加气混凝土的改性机理,而图像法则为水化产物的定量分析提供了科学依据。     

基于颗粒流法研究混凝土的劈裂拉伸破坏特性

基于二维颗粒流程序,构建了包含水泥砂浆、不规则多边形骨料和水泥砂浆与骨料的交界面的二维混凝土细观模型,采用标定后的平节理模型参数,对混凝土破坏的裂纹演化和破坏机理进行研究. 模拟结果表明:宏观破坏的细观机制是水泥砂浆、骨料以及交界面内的裂纹扩展和演化造成的;随机骨料的分布会对混凝土的峰值应力和破坏模式有一定的影响;巴西圆盘试件内的裂纹起始于加载端,随着载荷增加裂纹向中心扩展,混凝土试件呈现出劈裂拉伸破坏的模式;随着加载速度的提高,沿加载方向上的主裂纹及其他次生裂纹相互作用,使混凝土试件出现大量的碎块;裂纹统计结果显示,在细观层次上,拉伸型裂纹主导了混凝土试件的劈裂破坏,少量的剪切型裂纹主要集中在试件加载端的骨料附近.      

全级配混凝土梁动强度提高机理研究

基于细观力学方法对全级配混凝土梁的动强度提高机理进行研究.假定混凝土由骨料、砂浆和界面三相材料组成,按全级配混凝土实际配比生成随机混凝土骨料模型.采用塑性损伤模型并考虑材料的应变软化,利用全级配混凝土梁的静弯拉(破坏)试验标定骨料、砂浆和界面的参数.在此基础上对冲击荷载下全级配混凝土梁的动弯拉破坏过程进行数值模拟,重点讨论惯性效应和应变率效应对混凝土材料强度增强因子的影响.研究结果表明:(a)当应变率小于8s-1时,材料惯性对梁的极限荷载影响可以忽略不计;当应变率大于8s-1时,材料惯性对全级配混凝土强度的动力增强因子(SDIF)影响增大.(b)当应变率小于20s-1时,率效应对SDIF影响较大,在高应变率区SDIF主要受材料惯性的影响.此外,探讨了初始缺陷(损伤)对全级配混凝土梁破坏荷载的影响.     

模型再生混凝土二维氯离子扩散细观数值模拟

根据再生混凝土各相介质Cl-扩散率和几何参数建立了数值模型,对模型再生混凝土二维Cl-扩散性进行数值模拟,研究了再生混凝土的Cl-扩散特性.通过变化再生粗骨料取代率、新(老)硬化水泥砂浆扩散率、老硬化水泥砂浆厚度以及界面过渡区(ITZ)扩散率对再生混凝土中Cl-扩散性能进行了对比分析.结果表明:模型再生混凝土内部Cl-浓度非均匀分布,Cl-浓度沿着扩散深度波浪式下降,再生粗骨料取代率、水泥砂浆、ITZ等的变化对Cl-浓度的影响随着扩散深度的增加而逐渐变大,且在ITZ处的影响较为明显.     

煅烧纳米凹凸棒土对再生混凝土性能的影响

为促进废弃混凝土的资源再生利用,采用煅烧纳米凹凸棒土（NAT）改善再生混凝土性能。研究了再生骨料取代率和煅烧NAT掺量对再生混凝土工作性能、抗压强度及抗氯离子侵蚀性能的影响。并结合X-射线衍射分析煅烧NAT的物相变化,扫描电镜和孔径分析仪分析再生混凝土的微观结构。试验结果表明：煅烧可以提高NAT火山灰效应;再生混凝土各龄期抗压性能和抗氯离子侵蚀性能均随再生骨料取代率的增加而降低;未掺煅烧NAT时,再生混凝土中有较多孔隙和裂缝;当掺入适量煅烧NAT后,混凝土内孔隙和裂缝减少,界面过渡区更加密实。就工作性能、抗压强度、抗氯离子侵蚀性能和微观结构而言,当再生骨料取代率为30%时,煅烧NAT的最佳掺量为6%。     

混凝土内裂纹沿水泥石/骨料界面或穿透骨料发展的条件

采用有限元方法,通过计算能量释放率并与材料断裂韧性对比,对弯曲荷载下骨料/水泥石界面区域裂纹走向进行分析判定。研究了水泥石、骨料性质对裂纹走向的影响。计算结果表明,对于给定骨料的混凝土,随着混凝土抗压强度(σ_c)的增大,弯曲型裂纹和穿透性裂纹两种裂纹走向的能量释放率之比呈逐渐减小趋势,而界面与骨科的断裂韧性之比则逐渐增大。两曲线的交点为的临界点,对应的混凝土标准抗压强度称为临界抗压强度σ_(cr)。当σ_c<σ_(cr)时,裂纹将沿水泥石与骨料的分界面发展,形成弯曲型裂纹;当σ_c>σ_(cr)时,裂纹将穿透骨料发展,形成穿透型裂纹。骨料种类对于σ_(cr)值的影响较大,花岗岩骨料为80 MPa左右,卵石骨料为72MPa,石灰石骨料为58MPa。     

废砖再生粗骨料混凝土强度指标换算关系试验研究

研究分析了水灰比对废砖再生粗骨料混凝土各种强度指标的影响。在试验数据的基础上,通过统计回归,初步给出了废砖再生粗骨料混凝土立方体抗压强度与其他强度指标之间的换算关系。试验结果表明：废砖再生粗骨料混凝土各种强度均比普通混凝土要低,其强度换算关系并不同于普通混凝土。     

碳化和纳米SiO2改性再生粗骨料混凝土抗硫酸盐侵蚀性能

分别使用加速碳化和纳米SiO₂溶液浸泡的方式,对由两种强度等级混凝土(C30和C60)获得的再生粗骨料(RCA)进行改性;制备得到不同方式改性的再生粗骨料混凝土(RAC),并进行硫酸盐侵蚀实验.运用抗压强度实验和分光光度计法,分析RAC的宏观力学性能和硫酸根侵蚀深度的变化.利用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)、显微硬度和热重分析(TGA)手段,研究硫酸盐侵蚀后两种改性RAC的界面过渡区(ITZ)微观结构、化学组成和微观力学性能的变化特征.结果表明,RAC的力学性能随着硫酸盐侵蚀龄期的延长先增加后急剧降低.相比而言,纳米SiO₂的火山灰效应和填充效应使制备的RAC水泥水化更加充分,老骨料-老砂浆ITZ更加平整致密,表现出更好的抗硫酸盐侵蚀性能.     

AEP混凝土搅拌工艺的增强效果与机理

本文对AEP搅拌新工艺进行了研究.试验表明,对于硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥不同的水泥品种,采用AEP搅拌工艺后,混凝土的抗压强度都有大幅度的提高.微观分析认为,采用AEP搅拌工艺,改善了混凝土界面过渡层的结构,强化了界面粘结,从而使混疑土强度得到显著提高。     

陶瓷再生混凝土力学性能及微观结构分析

为了提高陶瓷的再生利用率,将陶瓷颗粒与陶瓷粉作为再生混凝土骨料与掺合料进行再生利用.设计了不同试验方案,对比分析了由复掺陶瓷颗粒、陶瓷粉构成的再生混凝土与单掺陶瓷粉构成的再生混凝土的力学性能.利用SEM以及X荧光分析方法,研究了不同方案下混凝土微观结构的变化规律,并依据微观性能,揭示了再生混凝土强度变化机理.研究表明:随着陶瓷颗粒掺量的增大,再生混凝土的抗压强度逐渐提高;陶瓷粉的掺入能显著提高再生混凝土内部水化反应速率,但混凝土的强度有所降低.