粉煤灰超高性能混凝土收缩与抗压强度相关性研究

开展粉煤灰(FA)超高性能混凝土（UHPC）自由收缩、基本力学性能和圆环约束试验,探讨其抗压强度与自收缩相关性,测试时间为0~90d. 结果表明：UHPC收缩呈早期增长快,28d基本稳定;以自收缩为主,90d时约占总收缩的86.6%~95.7%. FA对早期自收缩影响明显,随龄期增大影响减弱,1~7d降低51.0%~40.5%,28~90d降低28.2%~22.0%;略降低抗压强度与弹性模量,28d最大降幅分别为9.3%、5.0%,提高劈裂强度,28d提高近19.2%. UHPC自收缩与抗压强度相关性显著,可根据抗压强度发展预测自收缩;圆环约束下,密闭条件的UHPC开裂风险大于环向干燥;掺入FA能降低UHPC开裂风险.     

粉煤灰水泥浆体的电阻率与化学收缩及自收缩的相互关系

为研究粉煤灰的硅酸盐水泥浆体的电阻率、化学收缩及自收缩的变化规律,定量描述水泥基材水化过程中自收缩和未充水毛细孔体积在化学收缩中所占的比例变化,测定了不同水胶比和粉煤灰掺量的早龄期水泥基浆体的电阻率、化学收缩和自收缩。结果表明:水泥基浆体在硬化减速期的电阻率随时间对数的曲线斜率K和浆体3d抗压强度成线性关系,并进一步论证了K值对水泥浆体结构密实速度的物理意义及其推测强度的应用价值;浆体的化学收缩和自收缩分别随水胶比升高或粉煤灰掺量增大而降低。浆体在24h后的单位体积化学收缩和30h后的自收缩随电阻率的发展均表现出线性关系。定量地提出了终凝后自收缩变化量与终凝后线性化学收缩变化量的比例参数γ的概念,较小的γ值表明:与未充水毛细孔相比,自收缩的比例很小;同一样品的比例参数γ表现出随水化时间逐渐减小。     

自密实混凝土收缩试验研究及收缩模型的建立

通过试验研究自密实混凝土自生收缩、干燥收缩的发展变化规律,所考察的配合比参数包括粉煤灰掺量、粉煤灰和矿渣复掺、水胶比、胶结料用量等.基于试验结果对已有的模型进行修订,给出适合自密实混凝土的收缩模型.结果表明:随着矿渣复掺比例的增大、水胶比的下降,自密实混凝土各龄期的自生收缩显著增大,而干燥收缩则有明显减小的趋势;两种收缩都有随胶结料总量的增大而增大的趋势.配合比因素对两种收缩的影响规律并不相同,有必要进行分别研究.本文给出的模型能较好地考虑自密实混凝土的特点,与试验结果吻合良好.     

较长龄期下自密实混凝土自生约束收缩开裂性能

进行了14个自密实混凝土配合比和2个对比的普通混凝土配合比密封试件的圆环约束收缩试验,测试自混凝土入模起的钢环内壁应变.研究较长龄期下自生收缩应力随龄期的发展规律,提出通过开裂趋势曲线评定自生约束收缩开裂性能的方法,分析粉煤灰掺量、粉煤灰和矿渣复掺掺量、水胶比等参数对自密实混凝土自生收缩应力的影响规律.结果表明:自生收缩的长期作用不可忽视;开裂趋势曲线能在混凝土强度变化的前提下综合反映自生收缩开裂性能;对降低自生收缩开裂风险而言,粉煤灰存在一个最优掺量;矿渣等量替代水泥对自生收缩开裂有明显的促进作用,矿渣与粉煤灰复掺时,自生收缩开裂风险随着矿渣掺量的增加而增大;自密实混凝土的自生收缩开裂趋势随水胶比的降低显著增大.     

PVA-ECC的最优配比及力学性能试验研究

考虑影响纤维增强水泥基复合材料（ECC）力学性能的关键因素,从抗压强度入手,基于水胶比、粉煤灰掺量、减水剂掺量等的变化,制作各批次的ECC立方体试件并进行抗压强度试验,探索ECC的力学性能随材料配比而变化的规律.研究结果表明,在其它因素都相同的条件下,PVA-ECC的立方体抗压强度随水胶比的增大而减小、随粉煤灰掺量的增加而减小、随减水剂掺量的增加先增大后减小.在普遍意义上,当水胶比为0.25、粉煤灰掺量为45％、减水剂掺量为0.5％时,PVA-ECC达到最优配比,此时立方体抗压强度达到最大.     

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.     

钢纤维增强自密实橡胶混凝土力学性能研究

采用正交试验设计的方法,研究了钢纤维掺量、橡胶粉掺量、水胶比和砂率对钢纤维自密实橡胶混凝土力学性能的影响。研究结果表明,钢纤维自密实橡胶混凝土表观密度随着钢纤维掺量的增加而逐渐增加,随着橡胶粉掺量、水胶比与砂率的增加而逐渐减小;抗压强度随着钢纤维掺量、橡胶粉掺量、水胶比与砂率的增加有逐渐减小的趋势;劈裂抗拉强度随着钢纤维掺量的增加而增加,随着橡胶粉掺量增加而减小;拉压比随着钢纤维、橡胶粉掺量的增加逐渐增加,但随着水胶比与砂率的增加,出现了波动。最终得出:钢纤维自密实橡胶混凝土的韧性优于基准自密实混凝土。     

粉煤灰对混凝土内外层非均匀收缩的影响

采用多组LVDT位移传感器,研究了单面干燥条件下不同粉煤灰掺量的混凝土距离表面不同深度处的收缩变形,同时采用埋置湿度传感器的方法测试了不同深度层混凝土中相对湿度变化．结果表明：单面干燥条件下,各混凝土中均存在明显的内外层收缩差和湿度梯度差,且这种收缩变形差随干燥龄期的延长逐渐增大．距离干燥表面任一深度处,混凝土的最终收缩变形和单位相对湿度降低引起的收缩值均随粉煤灰的掺入而减小．掺粉煤灰使混凝土的内外层收缩变形差在开始一周内的增长速率加快,但却使最终收缩梯度差变小．     

大体积纤维混凝土抗压及收缩性能研究

对钢纤维和玻璃纤维混凝土的抗压强度,以及收缩性能进行了研究,设置8组纤维体积掺量在0～1.2%之间的混凝土试件组,探究不同的纤维添加量对早龄期的混凝土试件抗压强度和收缩率的影响.试验结果表明,掺入纤维能够较大幅度提高混凝土的7 d抗压强度,试验所得的提升量最高达到29.53%;此外,由于纤维的掺入,混凝土的变形得到了有效抑制,当钢纤维和玻璃纤维掺量均为0.6%时,对混凝土收缩有最好的抑制效果,其收缩率较未掺入纤维的普通混凝土减小了57%.     

钢纤维掺量对陶粒混凝土早期自收缩的影响

采用自制的悬挂波纹管自收缩测定装置,研究钢纤维陶粒混凝土1 d龄期内的自收缩性能.研究表明,在陶粒混凝土中掺入钢纤维以后,钢纤维会阻碍陶粒混凝土水泥石的收缩变形,进而可以有效减少陶粒混凝土的早期自收缩;但随着钢纤维掺量的增加,其对早期自收缩减少的程度却减小了.     

低热大体积混凝土微应变特性分析

为减少锚碇大体积混凝土结构内外产生较大温差而引起的混凝土收缩开裂,本文将粉煤灰与自主研制的水化热抑制剂掺入到混凝土中,探究水化热抑制剂对水泥流动度与凝结时间及不同掺量的粉煤灰与水化热抑制剂对大体积混凝土温缩变形性能的影响。结果表明：大体积混凝土早期水化温度随粉煤灰与水化热抑制剂掺量的增加而降低,且水化温度峰值出现后移现象;大体积混凝土的微应变随粉煤灰与水化热抑制剂掺量的增加而降低,且水化热抑制剂在较低掺量时对水化的抑制效果更明显;未掺粉煤灰的混凝土7d龄期的收缩值已超过180d龄期的70%,而掺粉煤灰的混凝土在7d收缩值仅占180d龄期的50%左右,在28d才达到180d收缩值的70%,在此基础上复掺水化热抑制剂的混凝土要达到180d的收缩的70%需要45d。综合作用效果与成本考虑,推荐采用内掺40%粉煤灰与外掺0.2%的水化热抑制剂进行锚碇大体积混凝土的配制。     

加掺合料高性能混凝土早龄期收缩特性

采用新研制的智能型非接触式微位移传感器法对加掺合料高性能混凝土从成型后6h到3d龄期内的自生收缩和单面干燥条件下的总收缩进行试验研究,结果表明：掺入硅灰会略微增加混凝土早期自生收缩,而对早期干燥收缩影响不大;粉煤灰的掺入能大幅度地减小混凝土早期自生收缩,但使早期干燥收缩增加;磨细矿渣只有在掺量较多时才能明显降低早期自生收缩,却对早期干燥收缩不利。     

低掺量水泥改善级配碎石力学和收缩规律分析

为了研究低掺量水泥改善级配碎石力学和收缩性能规律,提高对低水泥掺量基层结构的认识,通过不同龄期与水泥掺量下的无侧限抗压强度、劈裂强度、加州承载比、抗压回弹模量和干燥收缩等试验,揭示了力学和收缩变化的规律,建立了强度和模量等四个力学参数随龄期和水泥掺量变化的对数增长预测模型,以及上述参数对应龄期之间的相互转化关系模型。研究结果表明龄期和水泥掺量对混合料力学和收缩性能影响显著,推荐水泥掺量在2.0%~2.5%范围内较为合适。     

掺粉煤灰混凝土强度劣化试验研究

为研究掺粉煤灰混凝土的抗压强度劣化规律,以碎石、水泥、粉煤灰、中砂与自来水为原材料,制备掺粉煤灰混凝土试件。在碳化与干湿循环等环境作用下,利用万能压力试验机,展开试件强度劣化试验。试验结果表明：粉煤灰掺量未超过30%(包含30%)时,试件抗压强度未出现劣化现象;粉煤灰掺量超过30%时,粉煤灰掺量越多,试件抗压强度劣化程度越大。龄期延长,各试件抗压强度均有所提升;增加粉煤灰掺量,会提升试件劈拉强度的劣化程度;延长龄期,会减缓试件劈拉强度的劣化速度。增加水胶比含量,导致试件劈拉、抗压强度劣化程度提升;碳化作用下,试件抗压及劈拉强度有所提升,碳化时间为13 d时,试件抗压及劈拉强度达到峰值;干湿循环作用下,试件的抗压及劈拉强度均会出现劣化情况,粉煤灰掺量为30%时,试件的抗压及劈拉强度均值相对较高。     

基于紧密堆积理论的风积沙-再生复合微粉UHPC配合比设计及验证

利用再生复合微粉和风积沙，分别部分取代水泥和天然河砂制备超高性能混凝土.基于紧密堆积理论，采用修正的安德森模型对UHPC胶凝材料和细骨料的颗粒配比进行计算，得到紧密堆积状态下UHPC颗粒的计算配比.通过正交试验分析再生复合微粉、风积沙、钢纤维、水胶比和胶砂比5种因素分别对UHPC的流动度、抗压强度和抗折强度的影响，结合试验结果确定5种因素的最优组合：再生复合微粉掺量为10%～15%(质量分数),风积沙掺量为30%(质量分数),钢纤维掺量为2.5%(体积分数),水胶比为0.16,胶砂比为0.8～1.1.试验最优组合与计算配比结果吻合程度较好，验证了修正的安德森模型用于此环保型超高性能混凝土配合比设计的适用性和准确性.     

高性能混凝土表层硬度与强度的相关性

通过回弹法研究了高强度(C60,C70)、大掺量矿物掺合料(粉煤灰、矿渣)的高性能混凝土抗压强度、回弹值随龄期发展的变化规律,并分别采用扫描电镜(SEM)、综合热分析法(TGDSC)、压汞法(M IP)对表层混凝土中的微观形貌、水化产物和孔结构进行研究.以回弹值、抗压强度和碳化深度为测试指标,建立了高性能混凝土测强曲线方程.结果表明:掺合料掺量大于10%时,混凝土回弹值和抗压强度值随掺量增大而减小;同掺量矿渣混凝土回弹值和抗压强度值均大于粉煤灰混凝土;掺加30%粉煤灰和矿渣后,混凝土结构的密实度降低,孔隙率分别增加了28.92%和14.51%;采用最小二乘法建立的高性能混凝土测强曲线平均相对误差为8.9%,平均相对标准差为11.3%,均满足地区回弹测强曲线的要求.     

石灰掺量对分散性土工程性质的时效影响分析

为研究不同石灰掺量和龄期对新疆某地分散性土长期力学性能的影响,通过改性研究和力学性质试验,探讨不同石灰掺量和龄期下改性土的变形与强度变化规律。结果表明：随石灰掺量增加,分散性抑制效果越好,最大干密度逐渐降低,内摩擦角增大,黏聚力和无侧限抗压强度先增大后减小,压缩系数先减小后增大,最后趋于稳定;随龄期延长,压缩系数减小,黏聚力、内摩擦角和无侧限抗压强度增大。当石灰掺量为3%时,分散性土改性为非分散性土,无侧限抗压强度达到峰值,龄期为3d、28d时,其强度提高48.24%、252.74%;当掺量为5%时,黏聚力取得极大值,龄期3d和28d的改性土黏聚力分别增加14.67%、50.05%。龄期越长,强度越高,改性土越脆,适应变形能力减弱。     

钢纤维混凝土超声-回弹测强曲线的建立

结合厦门至昆明国家重点公路干线的施工情况,配制一批不同龄期的掺入粉煤灰、矿渣的C40钢纤维混凝土试件。通过超声波检测、回弹检测及抗压强度实验,分析钢纤维掺量对钢纤维混凝土超声波声速、回弹值和抗压强度的影响。根据实验数据,建立钢纤维混凝土抗压强度、超声波声速、回弹值之间的关系曲线。结果表明：随着钢纤维掺量的增加,三种钢纤维混凝土的超声波声速、回弹值、抗压强度均呈先增大后减小的趋势;掺入粉煤灰和矿渣的混凝土密实度提高;铜纤维混凝土抗压强度、声速、回弹值三者之间相关性较好,超声-回弹综合法用于钢纤维混凝土无损检测是可行的。     

混凝土水灰质量比与其早期收缩关系的研究

研究早龄期收缩对于解决混凝土工程,尤其是高性能混凝土的早期开裂具有重要意义.采用新研制的非接触式微位移传感器法对不同水灰质量比的混凝土从成型6 h到3 d龄期内的自收缩、单面干燥条件下的总收缩进行测量,同时监测混凝土试件内部温度变化.结果表明:随着水灰质量比的降低,混凝土的自收缩、干燥条件下的总收缩及自收缩在总收缩中所占比例都明显增加,早期自收缩与水灰质量比的关系呈二次曲线关系;当水灰质量比较低时,早龄期的混凝土因表面干燥引起的水分散失会在一定程度上阻碍水泥水化进程,因而这时的总收缩并不是干燥收缩与自收缩的简单叠加.     

自密实混凝土基本力学性能的多元线性回归分析

本文以水胶比、粉煤灰掺量、砂率为参数、配制18组自密实混凝土,并进行基本力学性能试验,最后利用多元线性回归分析方法建立自密实混凝土抗压强度、劈拉强度、弹性模量与水胶比、粉煤灰掺量、砂率各因素之间的线性回归方程。对计算结果进行了显著性分析。从而建立了自密实混凝土抗压强度、劈拉强度、弹性模量等力学指标的预测模型。