通过图像处理技术研究了影响机制砂颗粒形貌的主要因素及其与机制砂性能的相关性,分析了机制砂颗粒形貌对混凝土性能的影响。结果表明:用经过修正后的球形度指标评价机制砂颗粒形貌比圆形度更合理;使用立轴冲击破制备的机制砂颗粒形貌最好;母岩强度与颗粒形貌呈负相关关系;机制砂的球形度增加,其抵抗压碎的能力较高,且具有较低的空隙率;当球形度由53%提高至72%时,对中低强度等级机制砂混凝土的工作性改善效果显著,而对高强度等级机制砂混凝土的抗压强度改善效果显著。

研究了静养时间对蒸养机制砂混凝土抗压强度和耐久性的影响。结果表明:延长静养时间,可以增大蒸养机制砂混凝土的抗压强度,有利于耐久性能的提升;静养时间过长,蒸养机制砂混凝土抗压强度的增长幅度不大。

研究了石粉含量对预制沉管机制砂混凝土工作性、力学性能等的影响。结果表明:石粉含量过大会导致混凝土拌和物含气量下降、黏聚性提高、流动性降低;石粉在混凝土中主要起填充作用,当石粉含量在10%左右时,混凝土的力学性能和抗氯离子渗透性较好;石粉含量过大会导致混凝土塑性开裂敏感性提高,但在合适养护条件下,机制砂可提高混凝土的抗裂性能;混凝土的干燥收缩率随石粉含量和龄期增加而上升,石粉含量为10%时,混凝土的60 d干燥收缩率为311×10-6;石粉对引气高性能混凝土抗冻性的影响不显著,但随石粉含量增加而下降。

为了探究机制砂混凝土的抗压强度变化规律,进行了不同机制砂替代率(0、30%、50%、70%)、粉煤灰掺量(0、20%、30%、40%)和机制砂石粉含量(0、5.8%、11.6%)混凝土试件的抗压强度试验,并结合试验数据建立了BP神经网络模型预测抗压强度。结果表明:随着机制砂替代率的增加,试件的7 d、28 d抗压强度呈先增大后减小的趋势,且在机制砂替代率为50%时达到最大,机制砂替代率对试件的60 d抗压强度影响较小;掺入粉煤灰使试件的早期抗压强度降低,但30%掺量的粉煤灰有利于提高试件的60 d抗压强度;随着机制砂石粉含量的增加,试件的7 d抗压强度先增大后减小,28 d、60 d抗压强度则逐渐增大;建立的机制砂混凝土28 d抗压强度预测模型的精度较高。

进行了石灰岩质机制砂的主要材性及配合比试验,并在自然环境下,对石灰岩质机制砂混凝土梁进行了收缩、徐变试验,根据实测数据,拟合出机制砂的收缩、徐变时程关系表达式;并将其与国内外几种常用的收缩、徐变模式进行了对比分析。结果表明,配筋率对混凝土收缩应变和徐变挠度系数有一定程度的影响;ACI-209及本文拟合的公式与试验结果更为接近。

针对贵州地区公路工程桥梁用高性能混凝土机制砂石粉含量高、粉煤灰质量差等问题,对不同石粉含量、不同矿物掺合料的机制砂混凝土性能进行了试验研究。研究结果表明,石粉虽作为惰性材料,但在一定掺量范围内,对混凝土性能具有一定程度的改善。在实际工程中,建议石粉含量控制在10%左右;Ⅱ级粉煤灰因其烧失量大、活性小对混凝土性能有着不利的影响;磨细复合掺合料可显著提升机制砂混凝土工作性能、力学性能以及耐久性能。因此,针对贵州地区优质粉煤灰匮乏的现状,建议将低等级粉煤灰与磨细矿渣进行二次加工磨细后再掺入混凝土使用。此外,根据研究成果在工程中的应用情况,提出了贵州地区桥梁用机制砂混凝土原材料的选型标准。

针对桥梁高性能混凝土开裂问题，通过力学性能、收缩以及早期开裂等试验方法，研究了C50机制砂混凝土的早期收缩抗裂性能。试验结果表明，矿渣粉增大了机制砂混凝土早期开裂的风险；掺加4％-6％的膨胀剂能有效抑制混凝土早期收缩，提高混凝土早期抗裂能力；掺加0．1％的SAP也能降低混凝土收缩，提高其早期抗裂性能。