浮石及浮石轻骨料混凝土材料研究进展

浮石是一种分布较为广泛的天然非金属矿藏,其具有非常发达的孔隙结构特征,利用其这一特征可以作为天然轻骨料配制浮石轻骨料混凝土.随着工程建设的飞速发展,普通混凝土自重大、隔热保温性差等问题制约其在某些特定工程上的发展,而浮石混凝土与之相比具有比强度高、保温隔热、抗震耐久等优点.本文概括了浮石的形成过程、特性与研究现状,针对浮石混凝土做了进一步分类,概述各类型浮石混凝土的特点与优势,并阐述了国内外浮石混凝土物理力学性能与耐久性的研究现状,最后对浮石混凝土研究与应用进行展望.     

偏高岭土对浮石轻骨料混凝土强度和孔结构的影响

通过偏高岭土(MK)取代相同质量的水泥(取代率为0％、5％、10％、15％和20％)配制浮石轻骨料混凝土,分析MK对混凝土性能的影响.对偏高岭土混凝土的立方体抗压强度进行试验研究,并采用核磁共振(NMR)对其微观结构进行分析,得到相应的T2谱和孔径比例分布图.结果表明:偏高岭土对浮石轻骨料混凝土的抗压强度有很大提高,尤其对早期强度贡献比较大;浮石轻骨料混凝土的T2谱分布主要有3个峰,偏高岭土的掺入可以优化孔结构,当其取代率为10％时,混凝土的力学性能表现最优,毛细孔和非毛细孔所占比例最小,胶凝孔比例变化与力学变化规律一致.     

再生轻骨料混凝土应力-应变全曲线研究

为了得到不同再生轻骨料取代率对再生轻骨料混凝土的轴心抗压强度及应力-应变关系曲线的影响规律,以取代率为变化参数,设计了5组棱柱体试块进行轴压试验,测得了试块的轴心抗压强度以及应力-应变全曲线.研究了再生轻骨料占粗骨料的比例对再生轻骨料混凝土应力-应变全曲线、轴心抗压强度、峰值应变以及极限应变的影响.研究结果表明:再生轻骨料混凝土的破坏过程和破坏形态与普通混凝土相似;再生轻骨料混凝土的应力-应变全曲线总体轮廓与普通混凝土相似;再生轻骨料混凝土的峰值应变和极限应变比普通混凝土小;随着再生轻骨料取代率的增加,再生轻骨料混凝土试块的轴心抗压强度逐渐降低.     

粉煤灰轻骨料混凝土抗硫酸盐侵蚀研究

按粉煤灰最佳掺量配制轻骨料混凝土,进行抗硫酸盐侵蚀实验.试验结果表明,干湿循环作用下,硫酸钠浓度为7％的试块侵蚀速度最快;粉煤灰轻骨料混凝土的破坏形式主要为裂缝开裂破坏;随干湿循环的进行,抗压强度呈现出先增加后降低的近似抛物线曲线的趋势,并且硫酸钠溶液的浓度越高,强度上升的越快,下降的也越快;三种侵蚀溶液中的应力-应变曲线具有相似性,并且粉煤灰轻骨料混凝土的塑性随侵蚀浓度的提高而增大;对侵蚀作用后的混凝土应力-应变曲线可以采用三次曲线进行拟合,效果较好.     

聚丙烯纤维轻骨料混凝土的抗压性能实验研究

在设计强度等级为C25的天然浮石轻骨料混凝土中掺入不同掺量的聚丙烯纤维,对其分别进行7d、14 d、21d、28 d、60d五个龄期的立方体抗压强度进行研究,得出在浮石轻骨料混凝土中掺入聚丙烯纤维会不同程度地提高混凝土的抗压强度,且随着纤维掺量的增加,抗压强度先增加后减小,继而得出聚丙烯纤维的最佳掺量0.9 kg·m-3.同时,聚丙烯纤维的掺入能够有助于混凝土早期强度相对大幅提高和改变轻骨料混凝土的破坏形态,改善轻骨料混凝土的脆性.     

塑钢纤维轻骨料混凝土轴心受压应力-应变全曲线试验研究

通过研究不同水胶比、塑钢纤维掺量和轻骨料种类对塑钢纤维轻骨料混凝土应力-应变全曲线影响,得到了各影响因素对全曲线的影响规律.研究结果表明:随着水胶比的增大,塑钢纤维轻骨料混凝土轴心受压应力-应变曲线的峰值应力有不同程度的降低,但峰值应变稍微增大,韧性和延性有所提高;而塑钢纤维轻骨料混凝土轴心抗压强度随着塑钢纤维掺量的增加先增大后减小,其随着筒压强度的提高峰值应力呈增大趋势.     

再生轻骨料混凝土抗压强度指标换算关系研究

为了研究再生轻骨料混凝土立方体抗压强度和轴心抗压强度,以及两者之间的换算关系,以再生轻粗骨料取代率为变化参数,制作了15个标准立方体试块和15个标准棱柱体试块,进行抗压强度试验.实测了试块的抗压强度,探讨了不同再生轻粗骨料取代率对于再生轻骨料混凝土抗压强度的影响规律,采用数据统计回归的方法,得到了再生轻骨料混凝土轴心抗压强度和立方体抗压强度之间的换算关系.研究结果表明:再生轻骨料混凝土的抗压强度均低于普通混凝土的抗压强度;随着再生轻粗骨料取代率的增加,再生轻骨料混凝土的抗压强度逐渐降低;再生轻骨料混凝土轴心和立方体抗压强度之间的换算关系和普通混凝土并不相同;基于实测数据,建立了再生轻骨料混凝土抗压强度指标之间的换算关系式.     

再生轻骨料混凝土梁承载力的研究

利用陶粒和以废砖为主的再生骨料制作成了6根不同再生骨料取代率(0％、20％、40％、60％、80％、100％)的钢筋混凝土梁,通过正截面承载力受弯试验,分别对再生轻骨料混凝土的应力-应变关系表达式和梁的受弯承载力计算公式进行了研究.在过镇海提出的混凝土应力-应变关系模型的基础上,给出了再生轻骨料混凝土应力-应变关系的表达式,该表达式与试验结果吻合较好.同时提出了再生轻骨料混凝土梁的受弯承载力计算公式,并验证了该公式的合理性.本文的研究结果可以为再生轻骨料混凝土在梁类构件中的应用提供一定的理论基础.     

塑钢纤维轻骨料混凝土抗压强度换算关系试验研究

为了研究塑钢纤维轻骨料混凝土的轴心抗压强度(fc)与立方体抗压强度(fcu)的换算关系,通过432个标准棱柱体试件和标准立方体试件研究了塑钢纤维掺量、轻骨料种类和水灰比等影响因素对两种抗压强度关系的影响规律.结果表明:塑钢纤维掺量(5~13 kg/m3)、轻骨料种类和水灰比(0.32~0.4)对轴心抗压强度与立方体抗压强度比值(fc/fcu)无明显影响;经回归分析得到了fc与fcu相关性很好的线性关系方程;基于fc/fcu回归和数学统计分析,塑钢纤维轻骨料混凝土fc相对于fcu的换算系数可取为0.80.     

纤维掺量对浮石轻骨料混凝土气孔分维数与抗冻耐久性的影响

研究了当玻璃纤维掺量分别为0 kg/m3,0.3 kg/m3,0.6 kg/m3,0.9 kg/m3时,浮石轻骨料混凝土的抗冻耐久性;并用硬化混凝土气泡分析仪,测出浮石轻骨料混凝土的气孔弦长分布,计算出气孔分布分形维数D(以下简称分维数D).讨论浮石轻骨料混凝土在掺入不同纤维掺量的条件下分维数D与抗冻耐久性之间的关系.结果表明:随着玻璃纤维掺入量的增大,纤维浮石轻骨料混凝土的抗冻耐久性与分维数D随之变化,当玻璃纤维掺量在0.6kg/m3时各项指标最优;并且发现10～500 μm这一范围内的孔径级配对于抗冻耐久性来说也是一个很重要的指标.     

不同强度等级的高强轻骨料混凝土配合比研究

随着生产技术和施工工艺的进步,强度等级为LC60以上的轻骨料混凝土制备技术逐步成熟,采用四种不同堆积密度的碎石和圆球型膨胀页岩陶粒,对其物理性能进行了研究,设计了21组配合比试验方案,系统分析了骨料、水胶比、纤维对其力学性能的影响,得到了强度等级为LC40、LC50、LC60的最优配合比.研究表明:碎石型陶粒为制备高强轻骨料混凝土的最优骨料,0.26的水胶比可使混凝土强度达到70 MPa,纤维起到了良好的阻裂作用.     

寒冷地区浮石混合骨料混凝土抗冻性试验研究

研究浮石替代碎石0％、30％、70％、100％和掺入0.9 kg/m3聚丙烯纤维对混合骨料混凝土抗冻性能的影响.结果表明:随浮石替代率的增加,混凝土质量损失率和强度损失率逐渐减小,相对动弹性模量逐渐增加;随冻融循环次数的增加,混凝土质量损失率、强度损失率以及相对动弹性模量逐渐增加;聚丙烯纤维的掺入能够降低混合骨料混凝土的强度损失率,提高相对动弹性模量,但对质量损失改善作用不是太明显.     

风积砂掺量对砂浆混凝土性能影响及机理研究

用一定掺量(10%、20%、30%、40%、50%、60%质量分数)的榆林地表风积砂替代普通河砂配置风积砂砂浆及混凝土,以期研究风积砂掺量对砂浆、混凝土和易性及抗压强度的影响.从砂子的粒径、粒形、级配情况及SiO2、Al2O3的活化反应等角度讨论了风积砂掺量对砂浆、混凝土和易性及抗压强度的影响机理.实验结果表明,砂浆及混凝土的和易性与抗压强度随风积砂掺量的增加均经历了"先增后减"的变化过程,掺量为30%时砂浆的和易性显著改善,抗压强度提高最大;掺量为40%时,混凝土和易性最佳,抗压强度最高.所得结论对榆林及周边地区工程实际有一定参考价值.     

高性能轻集料混凝土的力学性能研究

为了系统地研究高性能轻集料混凝土的力学结构特性、影响混凝土力学性能的各项因素和配制技术.测试了高强页岩陶粒轻集料的筒压强度、吸水率、粒径、级配和表面形态等基本性能.研究了该轻集料和其他组分的力学性能关系.针对优选配制的高性能轻集料混凝土,测试其轴心抗压强度和静弹性模量等典型力学性能.结果表明:该高性能轻集料混凝土28 d立方体抗压强度达到57.8 MPa、轴心抗压强度达到49.8 MPa、劈拉强度达到3.6MPa、抗折强度达到6 MPa、静弹性模量高达34.5 GPa.掌握了制备高性能轻集料混凝土的关键技术和方法.     

橡胶轻骨料混凝土的物理力学性能

本文以内蒙古地区天然浮石作为粗骨料,测定了20目橡胶微粒掺量(0％、3％、6％、9％、12％、15％)和不同橡胶微粒粒径(20目、80目、120目,掺量为6％)的橡胶轻骨料混凝土工作性、3d、7d、14 d、28 d、90d、180 d抗压强度、轴心抗压强度、弹性模量,并对其受压破坏形态进行研究,结合微观结构分析了橡胶微粒对其力学性能的影响.结果表明:相对于基准组,随着橡胶掺量增加(相同粒径)和粒径减小(相同掺量),橡胶轻骨料混凝土的力学性能发展趋势基本相同,坍落度、抗压强度、轴心抗压强度均逐渐减小,但是可以增强轻骨料混凝土的塑性特征.根据物理力学性能的稳定性和强度,其中橡胶粒径为20目,掺量为6％性能最佳.     

不同粉煤灰掺量高强混合骨料混凝土力学性能及本构关系试验研究

本文以内蒙古锡林浩特地区富含的天然浮石作为轻骨料,以不同体积分数(0％,15％,30％,45％)的轻骨料替代粗骨料,同时以不同掺量粉煤灰(15％,25％,35％,45％)替代水泥,制备高强混合骨料混凝土,对其力学性能及本构关系进行对比和研究.研究表明:浮石轻骨料最优替代率为15％,粉煤灰最优掺量为25％,此时混合骨料混凝土的立方体抗压强度和比强度达到最大值;由于浮石轻骨料替代率对试块的破坏形式及过程影响较大,在进行混合骨料混凝土本构方程的建立时,把单轴抗压强度和轻骨料替代率同时作为参考变量,得到更加适用于高强混合骨料混凝土的本构关系,为本地区的工程应用提供依据.