研究了矿渣粉掺量、硅灰掺量、钢纤维掺量和水胶比对超高性能混凝土(UHPC)工作性和力学性能的影响,并通过显著性分析探讨了各因素对UHPC性能的影响程度。结果表明:随着矿渣粉掺量的增加,UHPC的扩展度和28 d抗压、抗折强度均先增大后减小;随着硅灰掺量的增加,UHPC的扩展度和28 d抗压、抗折强度基本呈先增大后减小的趋势;随着钢纤维掺量的增加,UHPC的扩展度降低,28 d抗压、抗折强度增大;随着水胶比的增加,UHPC的扩展度增大,28 d抗压、抗折强度先增大后减小;钢纤维掺量对UHPC力学性能的影响程度最大,水胶比对UHPC工作性的影响程度最大;综合考虑工作性和力学性能,自密实UHPC的最佳配合比为矿渣粉掺量20%、硅灰掺量12%、钢纤维掺量2.0%、水胶比0.18。

以硅灰和稻壳灰作为掺合料(固定总掺量为40%)、竹浆纤维作为增强材,采用抄取法制备了纤维增强水泥基复合材料,并研究了干湿循环和热水浸泡老化试验下,不同硅灰和稻壳灰掺入比例对竹浆纤维水泥基复合材料力学性能的影响。结果表明:不同掺入比例的硅灰和稻壳灰均有效提高了竹浆纤维水泥基复合材料在干湿循环和热水浸泡老化下的抗弯强度和断裂韧性,其中,单掺40%硅灰的提高效果最好。

为了提高水泥基材料的抗碳酸腐蚀性能,通过碳酸腐蚀前后砂浆的外观、质量、抗压强度和腐蚀深度的变化,研究了粉煤灰和硅灰的掺量、掺入方式(单掺、复掺)对砂浆抗碳酸腐蚀性能的影响。结果表明:单掺时,粉煤灰和硅灰的最佳掺量分别为15%、5%;复掺时,当m粉煤灰∶m硅灰=7∶3时,砂浆的抗碳酸腐蚀性能最佳,且优于单掺粉煤灰或硅灰砂浆的性能。

为研究矿物掺合料对泡沫混凝土力学性能、导热系数、抗冻性的影响,以粉煤灰掺量10%的泡沫混凝土为基准,通过分别单掺硅灰和矿粉及复掺硅灰、矿粉研究了矿物掺合料对泡沫混凝土性能的改善作用。结果表明:当分别单掺硅灰和矿粉时,泡沫混凝土的抗压强度、抗折强度及抗冻性均得到一定提升,导热系数随之增大;当复掺硅灰和矿粉,且复掺比例为2∶1时,泡沫混凝土的强度和抗冻性最佳,导热系数最大。

为了探究硅灰掺量对酸性环境下混凝土耐久性的影响,以一定浓度的硫酸溶液作为腐蚀介质,研究了硅灰掺量分别为0、5%、10%和15%的混凝土试样随腐蚀时间的变化规律。结果表明:随着腐蚀时间的延长,试样均经历从“返霜”到严重破坏的过程,但硅灰的掺入能较好地保持腐蚀过程中试样的完整性;硅灰的掺入可有效减小腐蚀过程中抗压强度的损失,但其掺量的改变对试样抗压强度损失的影响并不显著;随着腐蚀时间的增加,试样质量均呈先增加后减小的变化趋势,但硅灰的掺入提升了附着物的附着速率;硅灰能有效抑制混凝土强度退化深度的增加,硅灰掺量为10%时抑制效果最明显。

为降低超高性能混凝土(UHPC)黏度、提高工作性,采用硅烷(γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷)对辅助胶凝材料(硅灰、粉煤灰)进行改性制备了自分散颗粒,并研究了其对UHPC工作性、抗压强度及微观结构的影响。结果表明:自分散颗粒降低了UHPC的黏度,提高了工作性;不同自分散颗粒对UHPC工作性的影响有较大差别,其中,粉煤灰和十二烷基三甲氧基硅烷制备的自分散颗粒效果最好;自分散颗粒抑制胶凝材料的早期水化,降低UHPC早期抗压强度;不同自分散颗粒对UHPC的28 d抗压强度影响也各不相同,采用粉煤灰和十二烷基三甲氧基硅烷制备的自分散颗粒提高了UHPC的28 d抗压强度,其他自分散颗粒降低了28 d抗压强度。

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...

研究了镍铁渣粉掺量对镍铁渣粉-水泥复合胶凝材料标准稠度用水量、凝结时间的影响,分析了镍铁渣粉-水泥胶砂试件的抗压强度、抗折强度,探讨了镍铁渣粉-硅灰-水泥胶砂试件的力学性能。结果表明:镍铁渣粉-水泥复合胶凝材料的标准稠度用水量、凝结时间均与镍铁渣粉掺量呈正相关,而镍铁渣粉-水泥胶砂试件的抗压强度、抗折强度均与镍铁渣粉掺量呈负相关,且镍铁渣粉的掺量不宜大于30%;硅灰能有效改善镍铁渣粉-硅灰-水泥胶砂试件的内部结构,提高其强度,且镍铁渣粉与硅灰的总掺量不宜大于30%,镍铁渣粉和硅灰的质量比不宜小于1。

基于正交试验研究了粗骨料占比、浆膜厚度、水胶比及硅灰替代率四种因素对透水混凝土抗压强度及透水系数的影响。结果表明:浆膜厚度对透水混凝土抗压强度及透水系数的影响最大;随着粗骨料占比的增加,透水混凝土的抗压强度降低,透水系数先增后减;随着浆膜厚度的增加,透水混凝土的抗压强度增加,透水系数降低;随着水胶比的增加,透水混凝土的抗压强度先增后减,透水系数波动变化;随着硅灰替代率的增加,透水混凝土的抗压强度总体呈增大趋势,透水系数降低;通过优选得到抗压强度最优组的透水混凝土抗压强度为35.1 MPa、透水系数为1.8 mm/s,可应用于轻型荷载道路;透水系数最优组的透水混凝土抗压强度为26.7 MPa、透水系数为3.6 mm/s,可应用于人行道、非机动车道等。

研究了不同硅灰掺量对超高性能混凝土(UHPC)拌合物性能、力学性能的影响,并通过水化程度、孔结构、界面黏结强度等测试方法探讨了硅灰对UHPC性能的提升机理。结果表明,掺入硅灰可从微观和细观层面促进水泥水化、优化孔结构、提升钢纤维与基体的黏结性能,从而提升UHPC的力学性能。当硅灰掺量在20%范围内时,提升效果随着硅灰掺量的增加而增大;当硅灰掺量超过20%时,硅灰的高需水量特性开始显现,使得UHPC拌合物的黏度大幅增加,不利于浇筑成型和气泡排出,使UHPC内部缺陷增多导致其抗压强度下降;硅灰在UHPC中的推荐掺量为10%~20%。