建筑垃圾多孔混凝土的力学改性研究

试验研究采用卵石骨料配比作为基础配合比(水胶比0.28,建筑垃圾取代率15%,目标孔隙率12%),用碎石替代卵石,并用粉煤灰、矿粉、硅灰部分取代水泥以及添加胶粉的方法来改善多孔混凝土的力学性能。结果表明:碎石骨料替代卵石骨料提高了混凝土强度,单掺矿物掺合料、胶粉不仅改善了多孔混凝土拌合物的性能,还大大提高了其强度,尤其硅灰改善效果更为显著。基准多孔混凝土28d抗压强度27.8MPa,硅灰最佳掺量8%时,多孔混凝土28d抗压强度为37.8MPa,抗折强度为3.5MPa,孔隙率为11.8%,透水系数0.65mm/s,抗冻等级D35。     

矿物添加剂对混凝土力学性能的影响

对掺加矿渣、粉煤灰、硅灰等矿物掺合料混凝土力学性能进行了研究。结果表明,单掺矿渣与硅灰能提高混凝土的保水性、黏聚性,但对于拌合物流动性的提高要比单掺粉煤灰的差。随着掺量的增加,单掺粉煤灰或矿渣的混凝土强度降低,单掺粉煤灰早期强度下降较大。双掺粉煤灰、矿渣混凝土,混凝土强度随着矿渣掺量的增加而降低;矿渣、粉煤灰掺量分别为30.5%、20.5%时,混凝土91 d的抗压强度要比基准混凝土的抗压强度高。在掺合料总量不小于61%时,AB组混凝土28、91 d的抗折强度和基准混凝土强度比较接近。其91 d强度甚至超过了基准混凝土。双掺粉煤灰、硅灰混凝土,当粉煤灰掺量不变时,单掺硅灰对提高混凝土强度比较显著。对于粉煤灰、矿渣、硅灰三掺的混凝土,与同等掺量的双掺组AB和AC相比,该组混凝土具有较高的抗压强度。     

环保型植生多孔混凝土试验研究

以正交试验设计原理为基础,对影响多孔混凝土植生性能的灰集比、水灰比和掺合料进行试验研究,并进行了配合比优化设计。结果表明:多孔混凝土总孔隙率与连通孔隙率表现出良好的线性相关性,而孔隙率与抗压强度间不存在良好的线性比例关系。掺合料对多孔混凝土pH值的影响次序为:单掺45%粉煤灰>掺粉煤灰和矿渣微粉各22.5%+5%硅灰>掺粉煤灰和矿渣微粉各22.5%>单掺45%矿渣微粉>单掺5%硅灰;对孔隙率与28d抗压强度的影响次序为:单掺45%粉煤灰<单掺45%矿渣微粉<单掺5%硅灰<掺粉煤灰和矿渣微粉各22.5%<掺粉煤灰和矿渣微粉各22.5%+5%硅灰。综合考虑多孔混凝土的植生性能,本试验范围内的最优配合比为:灰集比1:9,水灰比38%,双掺粉煤灰和矿渣微粉各22.5%。     

矿物掺合料对粉煤灰陶粒混凝土抗压强度的影响

利用磨细粉煤灰、磨细矿渣和硅灰作为矿物掺合料,研究了各种矿物掺合料对粉煤灰陶粒混凝土抗压强度的影响。结果表明:单掺矿物掺合料的粉煤灰陶粒混凝土的28d抗压强度顺序是:硅灰矿渣粉煤灰;复掺矿物掺合料的粉煤灰陶粒混凝土的28d抗压强度顺序是:硅灰+矿渣硅灰+粉煤灰矿渣+粉煤灰。在此基础上,着重分析了各种矿物掺合料对粉煤灰陶粒混凝土抗压强度的影响机理和粉煤灰陶粒混凝土棱柱体抗压强度和立方体抗压强度的关系。     

复掺矿物掺合料混凝土抗氯盐侵蚀与抗冻性试验研究

为研究矿物掺合料对混凝土耐久性能影响,分别对单掺粉煤灰、双掺粉煤灰和硅灰、三掺粉煤灰、硅灰和矿渣微粉3种情况下混凝土抗压强度、电阻率、氯离子扩散系数以及抗冻性能进行了试验研究。此外,通过对试件进行电镜扫描,揭示了矿物掺合料对混凝土微观结构的影响。结果表明:矿物掺合料可以改善混凝土孔结构,提高密实性。掺入矿渣微粉混凝土3 d抗压强度略低,但7、28 d强度增长明显,28 d强度分别比单掺和双掺试件提高3.80%、43.29%;硅灰和矿渣微粉均能显著提高混凝土抗氯离子渗透能力,双掺和三掺混凝土试件氯离子扩散系数分别比单掺试件降低69.16%、83.13%;硅灰可以提高混凝土抗冻性,双掺混凝土比单掺抗冻耐久性系数提高3.86%;同时混凝土电阻率和氯离子扩散系数之间存在线性负相关关系。在冻融循环过程中,混凝土动弹性模量与质量损失和动弹性模量损失均存在负相关性。     

多孔混凝土孔隙的表征及其与渗透性的关系研究

分别研究了单掺粉煤灰、矿渣和硅灰3种矿物掺合料的多孔混凝土有效孔隙率与目标孔隙率之间的关系,并探讨了掺有矿物掺合料时多孔混凝土有效孔隙率、透水系数、平面孔隙率、等效孔径和抗压强度之间的关系以及等效孔径大小的分布情况.试验结果表明:采用绝对体积法能有效控制多孔混凝土的孔隙率,不同掺合料的多孔混凝土有效孔隙率与透水系数之间存在相关性良好的二次甬数关系,与抗压强度基本成反比例关系,并据此得出对应关系式.等效孔径的大小和孔隙的个数影响着平面孔隙率变化.分别单掺粉煤灰、矿渣和硅灰且有效孔隙率在20%～30%的多孔混凝土,其等效孔径大小在10～20 mm之间,其中主要范围集中在13～16 mm.在此范围内,多孔混凝土的透水系数增幅最大.     

透水铺装生态混凝土的绿色制备及力学性能研究

将工业废渣诸如粉煤灰、矿渣等工业废渣加入生态混凝土中,符合目前国家提倡的节能减排,低碳及碳中和政策。本文利用工业废渣绿色制备生态混凝土进行试验研究。结果表明,生态混凝土的抗压抗折强度随硅灰的掺量增加而明显提高,控制掺量小于5%,抗压抗折强度提升明显,抗压抗折强度随矿渣的掺量增加而明显提高,增加幅度比掺入硅灰稍小,随着掺入的I级粉煤灰量的增加,生态混凝土抗压抗折强度也随之提高。双掺粉煤灰、硅灰,能提高生态混凝土的早期强度,又能保证后期强度的稳定增长,复合掺合料的掺入有利于提高生态混凝土浆体的抗干湿交替性能。     

复合掺合料对水泥胶砂流动度和长期强度的影响

采用粉煤灰(F)、矿渣粉(Sl)、硅灰(Si)和石灰石粉(L)复合组成5种复合矿物掺合料,研究了复合掺合料的组成和掺量对水泥胶砂流动度、长期抗压强度和抗折强度的影响。结果表明:掺粉煤灰和石灰石粉的FSlL和FL复合掺合料流动性较好,流动度比达到110%以上;掺硅灰的FSlSi和SlSiL复合掺合料流动性较差,流动度比在80%左右;5种复合掺合料在30%、40%、50%掺量下,胶砂试件720 d抗压强度和抗折强度均达到纯水泥试件的110%~120%;FSlSi、FSl和FL复合掺合料随着掺量的提高,长龄期胶砂抗压强度有所增加,抗折强度发展趋势与抗压强度相同;SlL和SlSiL复合掺合料随着掺量的提高,长龄期胶砂抗压和抗折强度均略有下降。     

多掺矿物掺合料再生混凝土力学性能研究

通过测试再生混凝土坍落度、立方体抗压强度及劈裂抗拉强度,并对再生混凝土微观形貌、矿物组成进行分析,探究矿物掺合料种类及掺量对再生混凝土力学性能的影响。研究结果表明：将粉煤灰分别与矿渣、硅灰、偏高岭土组合使用能够明显改善再生混凝土和易性;单掺矿物掺合料中,偏高岭土能显著提升再生混凝土力学性能,相较于基准组,养护龄期90 d时,抗压强度和劈拉强度分别提升24.0%和11.0%;复掺矿物掺合料中,粉煤灰-偏高岭土对混凝土的劈拉强度提升效果突出,劈拉强度提升14.0%,抗压强度提升6.5%;三掺矿物掺合料中,粉煤灰-硅灰-偏高岭土对再生混凝土的劈拉强度提升较好,劈拉强度提升9.8%,抗压强度提升4.6%;粉煤灰-矿渣-硅灰-偏高岭土四掺再生混凝土力学性能表现良好,抗压强度最高提升18.4%,劈拉强度最高提升15.5%。     

超高性能混凝土工作及力学性能分析北大核心

为研究水胶比、减水剂和矿物掺合料掺量对超高性能混凝土(UHPC)工作性能的影响以及水胶比、矿物掺合料和钢纤维掺量对UHPC力学性能的影响,分别进行净浆流动度试验和UHPC抗折、抗压强度试验。结果表明:提高水胶比和增加粉煤灰掺量可以改善浆体的流动性,但会降低UHPC的抗折强度和抗压强度;增加矿渣粉掺量可以在改善浆体流动性的同时,提高UHPC后期的抗折强度和抗压强度;随着硅灰掺量的增加,浆体的流动性不断降低,而UHPC的抗折强度和抗压强度呈现先上升后下降的趋势,当硅灰掺量为25%时,UHPC的强度达到峰值,抗折强度和抗压强度分别提高23.7%和32.0%;钢纤维掺量的增加会提高UHPC强度,当掺入2%的钢纤维时,UHPC的抗折强度与抗压强度分别提高39.7%和59.1%。综合考虑,建议硅灰掺量在20%~30%之内为宜,矿渣粉掺量不超过30%,粉煤灰掺量不超过20%,钢纤维掺量宜取2%。     

矿物掺合料和耐碱玻璃纤维对混凝土抗裂性能的影响

以掺合料种类和纤维掺量为变量,设计了8组配合比,研究矿渣、粉煤灰、硅灰及耐碱玻璃纤维掺量对混凝土力学性能和抗裂性能的影响规律。试验结果表明,粉煤灰和矿渣使得混凝土力学性能小幅降低,硅灰使混凝土的抗压和劈拉强度有所增加;碱玻璃纤维对混凝土抗压强度的影响并不显著,但可明显改善劈拉强度;矿物掺合料中,粉煤灰对混凝土抗裂性能改善效果最佳,其次是矿渣,硅灰会缩短混凝土开裂时间并增大开裂面积,对抗裂性能不利;随着耐碱玻璃纤维掺量的增加,混凝土的开裂面积先降低后增加,最佳掺量为1.5kg/m3。     

掺合料及普通混凝土抗压强度随龄期变化规律试验研究

研究了普通混凝土,粉煤灰混凝土,双掺粉煤灰矿渣混凝土以及三掺粉煤灰、矿渣、硅灰混凝土抗压强度随龄期的变化规律,定量分析了矿物掺合料对混凝土抗压强度的影响.试验结果表明:水胶比对混凝土抗压强度影响显著;掺加矿物掺合料之后,混凝土早期抗压强度有所降低,但通过合理配合比的设计,矿物掺合料混凝土的后期强度可以达到较高的水平,此外,矿物掺合料的合理应用可以改善混凝土性能.     

低品质活性矿物掺合料透水混凝土试验研究

通过试验研究了低品质活性矿物掺合料透水混凝土的基本性能,包括单掺低品质硅灰、单掺低品质粉煤灰、双掺低品质硅灰和粉煤灰。宏观上测试了抗压强度、抗折强度、孔隙率和透水系数;微观上用SEM观测了胶结层的微观结构、用EDS观测了胶结层的化学组成。试验结果表明:在普通透水混凝土中掺入一定量的低品质活性矿物掺合料替代部分水泥是可行的;单掺低品质硅灰效果最佳、掺量可在6%左右单掺低品质粉煤灰次之、掺量可在15%左右;单掺低品质硅灰透水混凝土和单掺低品质粉煤灰透水混凝土强度等级为C15左右,孔隙率均不低于20%,透水系数均不低于20×10~(-2)cm/s,可以满足一般轻交通路面的应用条件。     

掺稻壳灰/硅灰混凝土的性能研究

研究了稻壳灰、硅灰、稻壳灰+粉煤灰、硅灰+粉煤灰对混凝土抗压强度、抗折强度、抗硫酸侵蚀能力和抗碳化能力的影响。结果表明:掺加5%~10%稻壳灰或硅灰有助于提升混凝土的抗压强度和抗折强度,且稻壳灰、硅灰掺量越高抗压强度越高,掺硅灰混凝土相对于掺稻壳灰混凝土的抗压和抗折强度更高,掺稻壳灰+粉煤灰、硅灰+粉煤灰试件的抗压和抗折强度低于基准组;稻壳灰相较于硅灰能更好地降低混凝土的干密度,而硅灰相较于稻壳灰能更好地降低试件的吸水率,粉煤灰的摻入会降低试件的干密度,但吸水率明显增加;掺加稻壳灰、硅灰有助于提升试件的抗硫酸侵蚀能力,且硅灰的提升效果优于稻壳灰,掺入粉煤灰后试件的抗硫酸侵蚀能力进一步提高;掺稻壳灰、硅灰试件的抗碳化能力均优于基准组,且硅灰的改善效果优于稻壳灰,而掺入粉煤灰的试件抗碳化性能最差。     

单轴压荷载下掺合料对混凝土渗透性的影响

利用自行设计的加载装置研究了单掺矿物掺合料(矿渣、粉煤灰、硅灰)的素混凝土在单轴持续压荷载作用下的氯离子渗透性,并提出了相应的数学模型.结果表明:单轴持续压荷载显著影响混凝土的渗透性,氯离子扩散系数与应力比近似满足抛物线的数学模型.掺入矿物掺合料可以改善混凝土抗氯离子渗透性,改善效果硅灰最佳,矿渣次之,粉煤灰最差.掺入矿物掺合料的混凝土,其氯离子扩散系数随矿物掺合料掺量的增大而近似呈负指数函数减小.对于掺矿物掺合料的混凝土,其渗透性与抗压强度不具相关性.     

原灰掺量对铁尾矿RPC性能影响的研究

利用粉煤灰原灰代替硅灰,采用铁尾矿砂为细骨料替代磨细石英砂,制备了环保型铁尾矿RPC,研究了粉煤灰、硅灰等矿物外加剂对RPC性能的影响。研究表明:使用粉煤灰原灰取代硅灰后,随粉煤灰原灰掺量的增加,拌合物的流动性明显提高。蒸养与标养条件下的试件抗压、抗折强度均呈现先增大后减小的趋势。当粉煤灰原灰代硅灰百分量为30%时,90℃蒸养3 d条件下,铁尾矿RPC的抗压强度可达到175 MPa,抗折强度达到27 MPa;标养28 d条件下,铁尾矿RPC的抗压强度为140 MPa,抗折强度达到32 MPa。     

磷酸镁水泥基材料的改性研究

磷酸镁水泥(MPC)是由过烧氧化镁、磷酸盐、缓凝剂及其它改性材料制备而成的无机胶凝材料,与普通硅酸盐水泥相比,MPC具有水化速度快、早期强度高等优点,被广泛应用于土木工程修复领域。简要概括了磷酸镁水泥的性能特点,综述了矿物掺合料对磷酸镁水泥砂浆力学性能影响的研究进展;分析并总结了粉煤灰、硅灰和钢渣等3种常见矿物掺合料单掺或复掺对磷酸镁水泥的改性效果。结果表明,单掺钢渣会降低MPC的抗折强度,提高MPC的抗压强度;单掺粉煤灰会降低MPC的抗压和抗折强度;单掺硅灰及复掺硅灰和粉煤灰对MPC的抗压和抗折强度的影响较小。     

粉煤灰陶粒混凝土抗盐冻性能的研究

利用RILEM推荐的混凝土抗冻性能试验标准(CDF)研究了粉煤灰陶粒混凝土与普通混凝土的抗盐冻性能。结果表明:相同强度等级的掺加矿物掺合料的粉煤灰陶粒混凝土的单面抗冻性大大优于普通混凝土的单面抗冻性;矿物掺合料的56次的耐单面抗冻顺序是:硅灰+矿渣硅灰+粉煤灰矿渣+粉煤灰硅灰粉煤灰矿渣。     

矿渣-粉煤灰基发泡地质聚合物的微观结构与性能研究

讨论了矿渣掺量对矿渣-粉煤灰基发泡地质聚合物性能的影响。制备了掺加不同含量矿渣(0、10%、30%、50%)的矿渣-粉煤灰基发泡地质聚合物,并通过测试粘度、密度、孔隙率、抗压强度、抗折强度、扫描电镜、XRD等对发泡地质聚合物进行了性能研究,结果表明:30%矿渣掺量,体积密度为433 kg/m3,49%孔隙率下,发泡地质聚合物性能最优,抗压和抗折强度分别为1.66 MPa和0.97 MPa。     

锂渣复合矿物掺合料对胶凝材料强度的影响

研究锂渣与其他矿物掺合料复掺对胶凝材料强度的影响,通过不同锂渣粉与不同矿物掺合料分别复合,测试胶凝材料早期和后期抗折和抗压强度。试验结果表明:与单掺锂渣粉的胶凝材料相比,锂渣粉分别与粉煤灰、矿渣粉和硅灰三种矿物掺合料复合,可以提高胶凝材料早期和后期强度;而锂渣粉与矿渣粉复掺时,其复合叠加效应优于锂渣粉与粉煤灰或硅灰复掺。