基于正交试验设计的RPC力学性能研究

采用正交试验设计方法对活性粉末混凝土（RPC）的配合比进行了试验设计,分别通过极差和方差分析了每个因素水平对RPC配合比的作用及各个水平之间的差异,探讨了水胶比、硅粉掺量、矿渣掺量对RPC各个基本力学性能影响的规律和机理。试验结果表明：水胶比与硅粉掺量对RPC抗压、抗折、劈裂抗拉有较为显著的影响;矿渣掺量对RPC各个强度影响均不显著。最后采用多元回归方法,建立了RPC强度与水胶比、硅粉掺量、矿渣掺量的经验公式,为RPC的进一步研究提供参考。     

大掺量粉煤灰混凝土导温系数试验研究

为研究大掺量粉煤灰混凝土的导温系数,本文利用正交试验测定在粉煤灰掺量、水胶比、砂率、减水剂掺量以及骨料干湿状态五个因素影响下混凝土导温系数的变化规律。结果表明：各因素均为混凝土导温系数的显著性影响因素,其中砂率、粉煤灰和减水剂掺量为极显著影响因素,各因素的影响顺序为：砂率>粉煤灰掺量>减水剂掺量>>骨料干湿状态>水胶比,并得到导温系数取得最大和最小时的最优配合比,最后应用回归分析得到回归方程,为大掺量粉煤灰混凝土导温系数的预估提供参考。     

基于正交试验分析影响透水混凝土性能的主要因素

透水混凝土作为一种环保型材料,在水利工程和道路工程等方面得到越来越广泛的应用。影响其性能的主要因素有：水灰比、骨灰比和骨料粒径。采用正交试验方法[L9（3^4）],以28d抗压强度和透水系数为性能指标,分析研究了3个因素及其不同的水平对透水混凝土性能的影响,并通过回归分析和极差方差分析确定抗压强度和透水系数影响因素的显著性大小,得出了骨料粒径和骨灰比对透水混凝土性能的影响较为显著,水灰比影响较小的结论。     

基于正交试验的胶粒混凝土弹性模量的研究

胶粒混凝土弹性模量是胶粒混凝土的重要性能参数。采用三因素、三水平的正交试验设计方法对胶粒混凝土的配合比进行试验设计,探讨水胶比、胶粒掺量、胶粒粒径对胶粒混凝土弹性模量的影响,并与基准混凝土进行对比。试验结果表明:掺入胶粒的混凝土的弹性模量明显降低,约为基准混凝土弹性模量的60%~70%,且胶粒混凝土的弹性模量主要受胶粒掺量的影响,为其显著影响因素。每增加15%的胶粒掺量,混凝土的弹性模量约降低21.53%。采用多元回归的分析方法,建立了胶粒混凝土弹性模量与水胶比、胶粒掺量、胶粒粒径的经验公式。     

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。     

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.     

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.     

严寒地区高性能混凝土抗冲磨试验研究

为了满足严寒地区水利工程的抗冲磨要求,开展了掺加引气剂、HF抗冲磨剂等外加剂,研究了水胶比、粉煤灰掺量、HF抗冲磨剂掺量对高性能混凝土抗冲磨性能的影响,以期为今后的类似工程提供一定的参考价值。研究表明：粉煤灰掺量在15%～25%时,高性能混凝土的抗冲磨强度变化趋势是先升后降,说明掺入适量的粉煤灰是可以提高抗冲磨强度的;HF抗冲磨剂能显著提高高性能混凝土的抗冲磨性能,但掺量并不是越大越好,有一个最优掺量;混凝土的抗冲磨强度随着水胶比的降低而增大,但水胶比若过小,则抗冲磨强度反而会降低。     

绿化混凝土力学性能研究

绿化混凝土既具有混凝土护岸的稳定性和抗冲刷性能,又具有植物护岸的景观适宜性和生态功能,因而在河流护岸工程中得到广泛应用。研究了水灰比、水泥用量、骨料粒径、龄期等对绿化混凝土力学性能、表观密度和孔隙率的影响,发现了其中的规律性。研究表明,当采用最优水灰比时,随水泥用量增加,绿化混凝土的抗压强度、抗折强度和表观密度线性增大,孔隙率线性减小;随骨料粒级增大,绿化混凝土的抗压强度、抗折强度和孔隙率线性减小,表观密度线性增大;绿化混凝土的强度随龄期增长而增大,7 d龄期抗压强度为28 d龄期的0.80倍。     

纳米二氧化硅对活性粉末混凝土力学性能影响的试验研究

活性粉末混凝土（RPC）是一种具有超高力学性能的新型水泥基复合材料,根据最大密实度理论配制而成。纳米SiO2比RPC中各成分的粒径都小,不但可以进一步物理填充其微小空隙,而且具有很高的火山灰活性。通过考虑水胶比、硅灰掺量、矿渣掺量三个因素,采用L9（3^4）正交设计,确定出RPC的基准配合比,再添加不同掺量的纳米SiO2,通过分析7d和28d的强度值,发现当纳米SiO2的掺量为0．5％～1％时,提高了RPC的抗折强度、抗压强度和劈拉强度。同时结合电镜扫描,发现纳米SiO2使水泥基体水化反应更加充分,并且改善了界面结构,降低了浆体的结构缺陷,从微观方面说明了纳米SiO2提高其力学性能的机理。     

胶粒混凝土抗冲磨性能研究

采用混合正交试验设计方法对胶粒混凝土的配合比进行了试验设计,探讨了胶粒掺量、胶粒粒径、水灰比试验因素对胶粒混凝土抗冲磨性能的影响规律,分析了每个因素水平对胶粒混凝土抗冲磨性能的影响及各个水平之间的差异。试验结果表明:胶粒掺量和水灰比是影响胶粒混凝土抗冲磨性能的显著因素,胶粒粒径为不显著因素;与基准混凝土相比,胶粒的掺入可提高混凝土的抗冲耐磨性能。采用多元回归分析的方法,建立了胶粒混凝土抗冲磨性能与水灰比、胶粒掺量、胶粒粒径的经验公式。     

基于分形理论的大掺量粉煤灰混凝土抗冲磨性能评价

为研究大掺量粉煤灰混凝土的抗冲磨性能并对其进行评价,进行了不同水胶比、不同粉煤灰掺量和不同龄期影响下的大掺量粉煤灰混凝土抗冲耐磨性能的试验研究,以求能够从中得到相关规律,并且运用分形理论推测混凝土磨损表面与抗冲磨强度的对应关系。研究表明：随着粉煤灰掺量的增加,混凝土抗冲磨强度的变化趋势是先上升后降低,在一定的水胶比（0．3～0．4）条件下,粉煤灰掺量为50％可以满足相关要求;混凝土抗冲磨强度与试件磨损表面分数维之间明显线性相关,可从材料磨损表面分析去推测它的抗冲磨强度,分数维越大,抗冲磨强度就越小。     

净水型再生骨料透水混凝土的制备及性能研究

针对目前酸性矿山废水处理方法在实际应用时能耗高、生态修复效果不佳及废弃混凝土的合理化利用问题，基于透水混凝土的净水特性，利用废弃混凝土、水泥等材料研制净水型再生骨料透水混凝土（ZSCR），结合硅藻土、膨润土、赤泥进行改性处理，探究不同ZSCR的使用性能及其实际应用前景。通过XRD、SEM等测试手段，分析再生骨料、矿物掺合料对其净水性能的影响。结果表明：与普通透水混凝土相比，再生骨料对透水混凝土净水性能的影响较小，但是经掺合料改性后ZSCR的净水性能明显增强；硅藻土等材料的掺入改善了试件的孔隙结构、使得其凝胶层中产生了许多未水化的矿物相凝胶颗粒，增强了ZSCR对重金属污染物的吸附性能；当水力停留时间为12 h、赤泥掺量为30%时，赤泥再生骨料透水混凝土能够对矿区地表水中的重金属离子进行高效拦截，可作为人工湿地、生物滤池等水生态修复技术中的反应介质用于处理酸性矿山废水。     

粉煤灰混凝土碳化深度方程研究

根据粉煤灰混凝土的特点,研究了不同水胶比和灰胶比下混凝土的抗碳化性能,随着水胶比和灰胶比的增大,混凝土的碳化速度加快;基于水胶比、灰胶比和抗压强度,分别建立粉煤灰混凝土碳化深度方程,并对方程的可靠性进行了验证。     

矿渣微粉混凝土简支梁力学性能研究试验

对6根不同矿渣微粉掺量的C40混凝土简支梁进行了静力加载试验,对其在竖向荷载下的受力过程、裂缝开展情况、跨中挠度等进行了较为深入的研究分析。从混凝土梁的力学性能变化趋势,找到了矿渣微粉在C40混凝土当中的最佳掺量,为矿渣微粉混凝土在工程中的运用提供了设计参考。试验结果表明:矿渣微粉在C40混凝土当中掺量为20%-30%之间时,混凝土的工作性能和力学性能均能得到较好的发挥,其中掺量为20%左右时混凝土力学性能更佳。     

水工泄水建筑物高性能抗冲磨混凝土试验研究

针对水工泄水建筑物高性能混凝土高抗裂性和高抗冲磨性的要求,通过掺用具有梳型结构的聚羧酸减水剂实现水工泄水建筑物高性能混凝土,同时研究了聚丙烯纤维、粉煤灰和硅粉等因素对混凝土抗冲磨性能的影响。研究表明：聚羧酸减水剂掺量为1.0%,粉煤灰掺量为15%,硅粉掺量为10%,聚丙烯纤维掺量0.9 kg/m3时,混凝土的抗裂性和抗冲磨性能满足水工泄水建筑物高性能混凝土工程的使用要求。     

水工沥青混凝土孔隙率影响因素的灰关联分析

依据不同级配的水工沥青混凝土试验数据,利用灰关联分析法分析了骨料级配指数、沥青含量、填料含量、沥青混凝土视密度、沥青密度等指标对沥青混凝土孔隙率的影响程度,并得出各相关因素对沥青混凝土孔隙率影响程度的排序结果。为沥青混凝土配合比设计及施工过程中进行沥青混凝土质量控制提供参考。     

溶蚀作用下纳米SiO2混凝土的孔隙演变

为探究溶蚀条件下纳米SiO₂混凝土微观特性和宏观性能的规律,采用2M NH₄Cl溶液加速溶蚀试验,通过核磁共振技术、场发射扫描电镜和能谱分析研究孔隙特征、微观形貌及微结构的演变规律,同时采用灰熵法分析研究不同溶蚀龄期与不同NS掺量下混凝土的孔隙结构参数和孔隙半径分布对溶蚀损伤的影响规律,并在此基础上建立混凝土孔隙特征与抵抗溶蚀度的关系模型.在该试验中,水胶比为0.29,纳米SiO₂掺量分别为0,1%,3%和6%.结果表明:纳米SiO₂的掺入显著提高混凝土的抗压强度,在经过溶蚀循环后,<100 nm孔径占比对混凝土抗溶蚀度影响程度最大,灰熵关联度均大于0.999;相对于基准组,纳米SiO₂混凝土溶蚀后有向外辐射的纤维状C-S-H生成,填充因溶蚀作用产生的裂隙,使其抗溶蚀性提高,延缓混凝土的劣化损伤;建立了混凝土抗溶蚀度与孔径占比为<100 nm,100~1000 nm和孔隙度的灰色模型,4组混凝土GM(1,4)模型预测值与试验值的平均绝对误差分别为8.18%,7.03%,7.83%和7.90%.该研究可为纳米SiO₂混凝土在实际工程应用提供理论依据.     

现浇植被混凝土细观孔隙结构分析及渗流模拟

以目标孔隙率24%,水胶比0.32,粗骨料粒径16～26 mm的现浇植被混凝土为研究对象,通过计算机断层(CT)扫描技术获取试件的序列图像,采用Image J软件从细观角度分析二维平面孔隙特征;采用Avizo软件重建孔隙三维细观模型,分析孔隙空间结构并进行单相渗流模拟。结果表明:孔隙直径、孔隙面积均呈单峰分布,孔隙大小比较均匀;孔隙形状接近一个正圆;平面孔隙率平均值与实测孔隙率相差不大;计盒维数法测得的分形维数表明孔隙具有较好的分形特征;三维孔隙空间分布范围与二维定量分析具有一致性;孔喉尺寸呈正态分布,表明孔隙间连通性良好;压力梯度分布及流线分布有利于分析植被混凝土的渗流机理,模拟结果与试验结果吻合较好,验证了重建的三维模型的可靠性。     

IWSF-FA模袋混凝土抗压强度、孔隙结构和物质组成

为优化模袋混凝土衬砌性能,合理利用当地粉煤灰和废弃硅粉代替部分水泥制备模袋混凝土衬砌.通过抗压强度试验、固体紫外试验、核磁共振和热重试验研究双掺粉煤灰-工业废弃硅粉替代适量水泥后对模袋混凝土抗压特性、内部孔隙结构和水化物质组成的影响.结果表明：合理双掺工业废弃硅粉和粉煤灰(如FA15S4)可以提高模袋混凝土的抗压强度;紫外吸收光谱表明其水化产物C-S-H和CH组成优于其他组别;核磁共振T₂谱分布呈现“三峰结构”,左峰信号幅度最高,双掺工业废弃硅粉-粉煤灰有利于改善其内部孔隙结构.并且双掺工业废弃硅粉和粉煤灰后,热学性质良好.建立了基于BP神经网络理论的模袋混凝土早期抗压强度预测模型,预测结果与试验测试值的最大相对误差为2.7%.研究结果可为工业废弃硅粉和粉煤灰混凝土在水工衬砌工程中的应用提供参考依据.