混杂纤维轻骨料混凝土压拉性能及强度预测

为了研究混杂纤维对浮石轻骨料混凝土力学性能的影响,对聚丙烯纤维掺量为0.6 kg/m³,改变纤维素纤维掺量的6组浮石轻骨料混凝土试块进行立方体抗压和劈裂抗拉试验.结果表明：立方体抗压强度和劈裂抗拉强度都先升高后降低.劈裂抗拉强度增加显著,最优掺量时为3.2 MPa,比基准组增加了77.8%,纤维掺入可以有效阻止裂缝发展并起到增强增韧的作用.最优掺量为聚丙烯纤维掺量0.6 kg/m³,纤维素纤维0.9 kg/m³,此时拉压比相比基准组提高了57.7%,显著改善了其脆性;最优掺量时3,7,14 d早期强度比基准组分别提高了25.2%,20.7%,15.6%.纤维素纤维对早期强度影响较大,根据其力学特性,提出了天然浮石轻骨料混凝土28 d立方体抗压强度的计算公式,并与其他公式进行了对比验证.采用BP神经网络对28 d强度进行预测,并用预测数据对抗压强度计算公式进行验证,验证结果良好.     

不同掺量碳纤维珊瑚混凝土力学性能试验研究

针对珊瑚混凝土强度低和氯盐含量高的缺点，研究了水灰比为0.4，碳纤维掺量分别为1kg/m3 、2kg/m3 、3 kg/m3、4kg/m3的碳纤维珊瑚混凝土在龄期3d、7d、14d、28d时的立方体抗压强度、轴心抗拉强度、抗折强度及弹性模量。试验结果表明：合理的碳纤维掺量对于珊瑚混凝土立方体抗压强度和轴心抗压强度提高有增强作用，但效果不明显，对抗折强度的增强效果显著，弹性模量提高不大；2kg/m3为碳纤维珊瑚混凝土的较适宜纤维掺量。     

纤维加筋固化土抗压强度和劈裂抗拉强度试验

基于固化土易产生裂缝导致使用寿命下降的工程特性,采用正交试验设计方法,研究了聚酯纤维和土壤固化剂对土体的抗压强度和劈裂抗拉强度的影响。研究认为:MBER土壤固化剂剂量为12%,纤维掺量为0.9 kg/m3时,杨凌黄土的抗压强度和劈裂抗拉强度达到最大值,分别为3.63 MPa、0.52 MPa。结果表明:MBER土壤固化剂可以有效提高杨凌黄土的抗压强度和劈裂抗拉强度,聚酯纤维对固化土的抗压强度基本没有贡献,可部分提高土体的劈裂抗拉强度。     

胶粉煤矸石混凝土力学特性及微观结构试验研究

为探究胶粉掺量对煤矸石粗骨料混凝土力学性能的影响,设计20目橡胶颗粒掺量(0,3%,6%,9%,12%)的胶粉煤矸石混凝土,进行宏观力学试验和微观孔隙结构核磁共振试验.结果表明:胶粉掺量增加与力学强度成负相关,3%胶粉掺量影响最小,与基准组相比下降了1.3%,拟合了不同胶粉掺量对煤矸石混凝土立方体抗压强度和劈裂抗拉强度换算公式,相关性较好;胶粉的掺入降低了多害孔的孔隙占比,6%胶粉掺量使煤矸石混凝土内部有害孔分布降低了4%;数据表明,胶粉颗粒具有填充孔隙的作用,减少了多害孔的产生,优化了孔隙结构;选取对强度影响最大的因素束缚流体饱和度(关联度0.951 06)和大于0.02 μm孔隙半径占比(关联度0.963 86)建立GM(1,3)模型,模型预测的平均误差为2.56%,为矿区排土场护坡材料提供可就地取材的绿色混凝土参考依据.     

粉煤灰及防裂剂对面板配合比性能的影响研究

混凝土面板堆石坝最早于19世纪50年代出现在美国的矿区,当时上游坝坡的面板采用木面板防渗[1],经过时代的发展和科技的进步,现今均采用混凝土作为防渗面板,但是面板裂缝又成为威胁面板安全的主要原因。为了提高泽城西安水电站混凝土面板的抗裂性能、节约成本和增强混凝土的工作性,在基准混凝土配合比试配基础上,通过单独掺入粉煤灰及掺入粉煤灰和防裂剂共同作用下,研究混凝土配合比的拌和性能、力学性能及耐久性,找到二者合理的掺量及掺入粉煤灰及防裂剂对混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、相对动弹性模量、质量损失率的影响规律。     

纳米碳纤维混凝土的力学性能试验研究

针对混凝土存在脆性大和韧性差的缺点,利用纳米碳纤维的优势，进行纳米碳纤维混凝土增韧降脆的探索性研究。正交试验优化得出了配制纳米碳纤维高强混凝土的最优配合比，分析了纳米碳纤维对混凝土力学性能的影响因素，并确定其最优掺量。试验结果表明：合理的掺量能保持纳米碳纤维良好的分散性，优化与矿物掺合料粉煤灰的相容性，使高强混凝土28d抗压强度和劈裂强度均有不同程度的提高，而且纳米碳纤维能提高混凝土的抗拉强度且具有良好的降脆增韧作用。     

HF粉煤灰混凝土的力学变形及抗冲磨性能试验研究

为了研究了不同粉煤灰掺量、水胶比、HF抗冲磨剂掺量对混凝土的力学及变形性能和耐久性的影响规律,进行了HF粉煤灰混凝土的抗压强度、极限拉伸、抗压弹性模量等力学及变形性能试验以及HF粉煤灰混凝土的抗冻、抗渗、抗冲磨等耐久性试验。结果表明:在相同HF抗冲磨剂掺量和水胶比情况下,混凝土抗压强度并不是随粉煤灰掺量的增加而增加,而是都表现出先增加后降低的规律性现象;在相同粉煤灰掺量和水胶比情况下,随HF抗冲磨剂的掺量的增加其抗冲磨强度得到较大提高,混凝土抗压强度也有所提高,但是在提高HF掺量来增加混凝土强度的同时并考虑与之相匹配的水胶比时,这样能使HF抗冲磨剂对混凝土强度的效用更好地发挥出来;从粉煤灰掺量对不同龄期混凝土多个力学及变形性能和耐久性性能的影响规律来看,HF粉煤灰混凝土的设计龄期为90d时,粉煤灰掺量宜为25%以内,不宜超过30%;随水胶比在一定范围内的降低,混凝土抗压强度、极限拉伸值、抗拉弹性模量、轴心抗拉强度、抗压弹性模量、轴心抗压强度、抗冲磨强度均规律性提高。     

泵站高性能混凝土试验研究

探讨了粉煤灰、高效减水剂及引气剂掺量对混凝土性能的影响,为南水北调东线工程泵站混凝土提供施工配合比。通过掺入粉煤灰、高效减水剂及引气剂,配制了不同强度等级的高性能混凝土,研究了C20、C25、C30 3种不同强度等级混凝土力学性能、耐久性能及体积稳定性,并用SEM法表征混凝土界面过渡区。研究表明,掺入粉煤灰、高效减水剂及引气剂后,混凝土立方体抗压强度均达到设计指标;在较高水胶比条件下,混凝土抗压、抗拉强度及抗压、抗拉弹性模量,和混凝土抗渗性能均随着粉煤灰掺量增加而略有提高。粉煤灰、高效减水剂及引气剂掺量分别不超过胶凝材料用量的30%、1%及0.015%时,所配制的C20、C25、C30混凝土满足泵站混凝土高性能化的要求     

纳米SiO2粉煤灰混凝土抗压强度影响及灰熵分析

为探究纳米SiO₂粉煤灰混凝土孔隙结构对抗压强度的影响,取纳米SiO₂掺量分别为1%,3%,5%和7%,粉煤灰掺量分别为10%,20%和30%,水胶比为0.35,将两者复掺进行试验.测定混凝土3,7和28 d立方体抗压强度.利用核磁共振技术、场发射扫描电镜和差热-热重技术,综合分析研究孔隙结构及微观形貌特征,通过灰关联熵分析法找出影响混凝土抗压强度的主、次因素,并建立GM(1,4)灰色预测模型.结果表明：两者复掺在混凝土发育阶段起到正耦合作用,宏微观关联分析可知,粉煤灰掺量20%、纳米SiO₂掺量3%为最优;建立了混凝土抗压强度与(0,0.01]μm孔径占比、(0.01,0.10]μm孔径占比和束缚流体饱和度的灰色预测模型.GM(1,4)模型3,7和28 d的预测值与试验值的平均相对误差分别为3.58%,4.37%和2.88%,利用孔隙结构预测混凝土抗压强度有较好的精度.该研究可为纳米SiO₂和粉煤灰在混凝土工程中的应用提供一定参考.     

大掺量粉煤灰混凝土抗裂性能试验研究

混凝土的抗裂性是评价混凝土耐久性的重要指标,极限拉伸和干缩变形是影响混凝土抗裂的主要指标。粉煤灰因其优良的性能,在工程建设中得到了广泛的应用。结合实际工程,研究了掺量达到80%的粉煤灰混凝土的极限拉伸和干缩变形等性能,并且分析了粉煤灰的作用机理。结果表明：大掺量粉煤灰混凝土的干缩率随着粉煤灰掺量的增加而不断减小;随着粉煤灰掺量的增加,60 d龄期的抗拉强度和抗压强度均高于或趋近与基准混凝土;综合考虑极限拉伸和干缩变形等因素的影响,得出大掺量粉煤灰混凝土有利于提高混凝土的抗裂性能。     

偏高岭土对高强机制砂混凝土性能的影响

利用扫描电子显微镜(SEM)、压汞法(MIP)、快速氯离子迁移系数法(RCM)等手段,研究了偏高岭土(MK)掺量对高强机制砂混凝土抗压强度以及抗氯离子渗透性能的影响.研究发现: 掺入MK能够有效改善高强机制砂混凝土的力学性能和抗氯离子渗透性能:随MK掺量增加,抗压强度与抗氯离子渗透性能均呈先增大后减小的趋势,最佳MK掺量为8%,此时28 d抗压强度为98.5 MPa,较基准组增加13%,氯离子迁移系数为1.89×10^-12 m²/s,较基准组减小60%.微观结构试验表明适宜的偏高岭土掺量能够有效促进水泥水化;偏高岭土颗粒的晶核效应和微集料填充效应协同作用,使得机制砂混凝土的微观结构更加均匀密实,机制砂混凝土的多害孔、有害孔减少,少害孔增加,从而提高了机制砂混凝土抗压强度和抗氯离子渗透性能.     

双掺陶瓷抛光粉-矿粉对混凝土抗冻性的影响

为研究陶瓷抛光粉与矿粉复合掺合料对混凝土性能的影响,等量替代25%,30%,35%的水泥,其中矿粉掺量为20%,陶瓷抛光粉掺量分别为5%,10%,15%.对混凝土的试验研究分为宏观和微观试验,宏观试验包括抗压强度试验和冻融循环试验,微观试验包括核磁共振(NMR)测试和扫描电镜(SEM)分析.结果表明:养护龄期达到28 d时陶瓷抛光粉-矿粉混凝土的抗压强度优于单掺矿粉混凝土,其中双掺20%矿粉与10%陶瓷抛光粉时,混凝土的抗压强度最高.核磁共振(NMR)测试显示陶瓷抛光粉和矿粉的加入,使得混凝土孔隙半径减小,内部大孔隙向小孔演变,孔隙度降低;在冻融循环后,有害孔数量减少,孔结构得以细化,从而改善了混凝土的孔隙结构,提高了混凝土的抗冻性.SEM图像显示陶瓷抛光粉-矿粉火山灰效应生成C-S-H凝胶,填充在水泥石孔隙中,提高了内部结构致密性,二次水化反应消耗Ca(OH)₂,降低了CH晶体的取向性,改善了微观界面黏结强度,提升了混凝土宏观性能.     

煤矸石对混凝土宏微观性能的灰熵分析

为解决固体废弃物煤矸石的大量堆积对环境带来了巨大挑战,将煤矸石作为粗骨料替代普通碎石,基于此研究了煤矸石掺量(0,10%,20%,30%)对混凝土抗压强度的影响,通过核磁共振技术测试不同掺量煤矸石混凝土各龄期微观孔隙发育规律,同时结合灰熵法探究不同掺量煤矸石孔隙结构参数与抗压强度的关系,并结合灰色系统理论建立GM(1,4)灰色预测模型.结果表明:煤矸石的掺入会降低混凝土抗压强度,T₂图谱面积随煤矸石掺量增加而增加,小、微小孔隙占比较普通混凝土有所增加; 根据灰熵关联度研究,煤矸石混凝土强度与孔隙结构中束缚流体饱和度、孔隙率和孔径0.1~1.0 μm孔隙占比关联程度最高,分别为0.999 16,0.989 44,0.995 93,所建立的灰色关联模型GM(1,4)试验值与预测值相对误差均值为1.97%,具有良好的预测精度.研究可为煤矸石作为粗骨料应用于实际工程提供参考依据.     

粉煤灰纤维混凝土基本力学性能试验研究

通过粉煤灰纤维混凝土基本力学性能试验,分析了水灰比、粉煤灰掺量等因素对纤维混凝土抗压强度、劈拉强度和抗压弹模的影响,探讨了粉煤灰对混凝土的影响机理。试验结果表明,随粉煤灰掺量的增加,双掺混凝土早期强度有所降低,混凝土后期强度有明显提高。     

水和氯离子在风积沙混凝土中的迁移规律

为解决中国西北部地区普通河砂资源匮乏问题,利用库布齐沙漠风积沙等质量替代普通河砂作为细骨料配制风积沙混凝土.研究不同水胶比、不同浓度NaCl溶液对风积沙混凝土中水分和氯离子渗透规律的影响,通过分层钻孔取粉和化学滴定的方法测定氯离子含量,探讨毛细作用下水分和氯离子传输之间的联系.结果表明:水分作为氯离子传输的媒介,氯离子的侵入深度远小于水分的侵入深度,两者传输呈现非同步性;毛细吸收28 d后,风积沙混凝土水胶比为0.55的试块水分侵入深度约为氯离子侵入深度2倍,水胶比为0.45和0.40的风积沙混凝土试块水分侵入深度大约为氯离子侵入深度1.5倍;毛细吸收超过7 d时,水胶比为0.55的风积沙混凝土试块内部生成大量盐结晶,减缓水分侵入速率;在毛细吸盐前期阶段,风积沙混凝土试块内部水分和氯离子侵入深度近似呈线性关系,随着毛细吸收时间的推移,水分在其基体内部迁移速率减小,在高浓度梯度作用下氯离子以扩散方式继续向更深处渗透;当毛细吸盐浓度超过6%,风积沙混凝土试块内部氯离子侵入量不再随NaCl浓度的增大而增大.该研究可为风积沙混凝土在中国西北地区水利工程耐久性研究提供一定的理论依据.     

大掺量矿渣混凝土的钢筋握裹力的研究

研究了大掺量矿渣混凝土的钢筋握裹力与掺合料掺量、养护制度及抗压强度之间的关系。结果表明,当养护时间相同时,掺入矿渣粉的混凝土试件的钢筋握裹强度均比不掺的低,且随掺量增加,钢筋握裹强度降低。养护对混凝土的钢筋握裹力的增长非常重要,对矿渣粉混凝土更加重要,与养护3d的试件相比,养护28d的试件钢筋握裹强度增加18.4%～28.3%。钢筋握裹强度与混凝土抗压强度呈线性关系,随抗压强度增大而增大。     

聚丙烯纤维对渠道矿渣混凝土力学性能影响的研究

为降低渠道衬砌混凝土的脆性,将聚丙烯纤维、粒化高炉磨细矿渣、聚羧酸系超塑化剂加入普通混凝土中。共采用体积含量占混凝土的0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%和0.8%八个掺量的聚丙烯纤维,以及矿渣替代水泥量的35%、45%、55%、65%、75%五个掺量的矿渣组成的21个混凝土配合比。试验结果表明,掺加矿渣和聚丙烯纤维使硬化混凝土密度减小;对于大多数配合比的矿渣混凝土,聚丙烯纤维降低了抗压强度,提高了抗折强度和劈拉强度;其中0.2%~0.4%的聚丙烯纤维和45%~55%的矿渣是最优掺量。进一步以电镜扫描图(SEM)显示的混凝土基体微观结构解释了其宏观力学性能。