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.     

渠道衬砌胶粉混凝土性能试验研究

以C20W6F100混凝土为基准,配制胶粉掺量为6%、9%的胶粉混凝土和粉煤灰掺量为20%粉煤灰混凝土,进行拌合物性能、力学及耐久性能对比试验。结果表明:胶粉使混凝土拌合物的含气量增加,强度、弹性模量降低;胶粉混凝土的抗渗性能、抗冻性能以及抗冲磨性能优异,优于基准混凝土和粉煤灰混凝土。这表明,在胶粉掺量一定的条件下,胶粉混凝土应用于渠道衬砌是可行的。     

胶粉对混凝土抗冲磨性能的影响

选取颗粒粒径为8目的胶粉,按4种不同掺量配制胶粉混凝土,与基准混凝土、硅粉混凝土进行抗冲耐磨性能对比试验,以评价胶粉对混凝土抗冲磨性能的影响。结果表明:胶粉混凝土的抗冲磨强度大于基准混凝土和硅粉混凝土的抗冲磨强度,且抗冲磨强度随着胶粉掺量增加而增大,但其抗压土强度随着胶粉掺量的增加而降低;试件冲磨后,胶粉混凝土的破坏程度小于硅粉混凝土和基准混凝土,仅表层浆体破坏,胶粉在水泥石中分布均匀,与水泥石结合牢固,试件表面平整,显示胶粉混凝土具有较强抗冲磨性能。     

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。     

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 d,7 d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3.28%,4.00%和2.64%,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.     

粉煤灰对高强混凝土力学性能及孔隙结构影响

为探究粉煤灰替代水泥比例对机制砂高强混凝土(MSC)和天然砂高强混凝土(NSC)的强度影响以及内部孔隙结构变化,设计粉煤灰替代水泥比例分别为0,10%,15%,20%和25%配制C80高强混凝土,借助核磁共振技术(NMR)分析混凝土孔隙演变规律,利用X射线衍射(XRD)、差热-热重综合仪、场发射扫描电镜(SEM)技术分析胶凝材料水化产物形态和微观形貌.结果表明：MSC工作性能略低于NSC,各龄期下MSC强度均高于NSC,前期强度随粉煤灰掺量的增加而降低,后期10%粉煤灰混凝土强度最高;10%粉煤灰促进水泥水化进程,填充凝胶孔隙,降低裂隙生成,从而优化混凝土内部结构孔隙,提升混凝土整体密实度;考虑细骨料形貌参数及粉煤灰掺量对混凝土强度的影响,基于可压缩堆积理论建立了粉煤灰混凝土28 d抗压强度预测模型,模型精度良好.研究可为粉煤灰高强混凝土高质量应用提供一定参考.     

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.     

风积沙混凝土力学性能及孔隙特征

为了解决中国西北地区天然河砂分布不均及资源短缺的问题,利用库布齐沙漠风积沙替代部分天然河砂作为细骨料配制风积沙混凝土,通过立方体抗压强度、劈裂抗拉强度与核磁共振孔隙等因素对风积沙混凝土进行试验研究.结果表明:随着风积沙掺量增加,混凝土立方体抗压强度与劈裂抗拉强度均呈先增高后降低的趋势,且风积沙掺量分别为20%,30%与40%的混凝土可满足设计强度要求;随着养护龄期增加,风积沙掺量为30%的混凝土强度值增长幅度最大.风积沙混凝土核磁共振T₂图谱共有3个特征峰,随着养护龄期增加,混凝土中大孔隙都向着小孔隙方向发展;随着风积沙掺量增加,孔隙度呈先降低后增高的趋势,且凝胶孔与毛细孔呈先增加后减少的趋势.该研究可以为风积沙混凝土在中国干旱半干旱地区水利工程中应用推广提供理论依据.     

低模数水玻璃对橡胶轻骨料混凝土力学性能的影响

为了了解不同掺量水玻璃对RLC(橡胶轻骨料混凝土)力学性能的影响,在RLC中加入水玻璃,并用20%粉煤灰代替水泥,制作水玻璃掺量分别为0,2%,4%,6%,8%的混凝土试块.通过核磁共振试验研究其微观孔隙变化及强度形成机理;进行对数函数曲线预测和BP神经网络强度预测,判断其可靠性并对比优劣.结果表明:水玻璃的掺入使RLC抗压强度呈现先增大后减小的趋势,其水玻璃最优掺量出现在2%;适量水玻璃的加入可提高80 目RLC力学性能,使其与最优组(20 目RLC组)28 d力学性能基本相同;水玻璃加入后混凝土孔隙度呈现出先减小后增大趋势,说明适量水玻璃的掺入可优化混凝土孔隙结构,提高混凝土强度;建立曲线拟合和BP-神经网络预测模型,2种预测模型都可用于混凝土龄期强度预测,但BP-神经网络预测模型的稳定性、可靠性及参数的全面性要优于曲线拟合模型.     

双掺矿渣和硅灰透水混凝土性能试验研究

研究双掺矿渣和硅灰透水混凝土的性能。采用正交试验分析方法,研究了透水混凝土在20%目标孔隙率、双掺矿渣和硅灰情况下,水胶比、骨料粒级、矿渣掺量和硅灰掺量4个因素对透水混凝土有效孔隙率、平面孔隙率、平均等效孔径、透水系数和抗压强度的影响。试验结果表明,水胶比是影响透水混凝土透水性能和强度的主要显著因素,骨料粒级是影响内部孔径大小的显著因素;水胶比和骨料粒级通过影响孔径分布和孔径大小来影响透水混凝土的物理力学性能;图像法能够较好地表征透水混凝土的平面孔隙结构。     

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 ...     

橡胶浮石混凝土的抗冻性能及微观结构

为探究冻融循环条件下橡胶浮石混凝土宏观性能和孔隙结构的变化规律,进行冻融循环、单轴压缩试验,通过扫描电子显微镜(SEM)以及核磁共振(NMR)技术对橡胶浮石混凝土抗冻性进行分析,同时建立其抗冻性预测模型.结果表明:加入0.12~0.18 mm的橡胶可有效降低冻融条件下浮石混凝土表面的剥蚀、内部的损伤以及力学性能的衰减,冻融200次时,加入0.15 mm橡胶的浮石混凝土质量损失率最小,为-0.14%,相对动弹性模量最大,为67.36%;冻融循环作用下橡胶浮石混凝土内部孔隙会发生劣化,小孔隙逐渐向大孔隙演变,无害孔和少害孔向有害孔和多害孔演变,加入0.12~0.18 mm的橡胶可有效抑制孔隙的劣化,使混凝土内部结构更为密实;通过橡胶浮石混凝土抗冻性预测模型可得到,加入0.15 mm橡胶的浮石混凝土抗冻周期最长,较普通浮石混凝土抗冻周期延长12.76%.     

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.     

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。     

石粉对高强机制砂混凝土工作性能和力学性能的影响

为了研究玄武岩机制砂的石粉含量对高强混凝土工作性能和力学性能的影响,配制不同石粉质量分数(3%,5%,7%,9%,11%)的C70机制砂混凝土,借助核磁共振(NMR)、差热-热重(TG)同步试验以及场发射扫描电镜试验(SEM)研究其力学特性和微观演化.研究结果表明:利用石粉等质量代替机制砂能够配制出满足力学性能要求的高强机制砂混凝土,在保证水胶比不变的情况下,石粉质量分数为5%~7%的混凝土力学性能指标最佳.石粉良好的微集料填充效应与碱性碳酸钙的生成使水化产物C₃S和CaCO₃微界面区结构更加密实,而Ca(OH)₂在CaCO₃表面生成大量晶体,致使Ca(OH)₂晶粒细化,从而提高界面黏结作用,使得界面过渡区得到明显改善;该研究成果可为高强机制砂混凝土配合比设计中石粉的利用提供理论参考.