超高強(qiáng)混凝土的硬化過(guò)程.pdf

1、超高性能混凝土作為一種新型水泥基材料，具有強(qiáng)度高，耐久性優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)。超高性能混凝土的抗壓強(qiáng)度高于150MPa，約是傳統(tǒng)混凝土的3倍以上。超高性能混凝土具有優(yōu)異的韌性和斷裂能，和高性能混凝土相比，超高性能混凝土的韌性提高了300倍以上，和一些金屬相當(dāng)，使得混凝土結(jié)構(gòu)在超載環(huán)境下或地震中具有更優(yōu)異的結(jié)構(gòu)可靠性。超高性能混凝土具有優(yōu)異的耐久性能，延長(zhǎng)了混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命，降低了維修費(fèi)用。超高性能混凝土幾乎是不滲透性的，幾乎無(wú)碳化，氯離子滲透

2、和硫酸鹽滲透也幾乎為零。盡管超高性能混凝土擁有很多顯著的優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些缺陷。超高性能混凝土的膠凝材料用量高達(dá)800-1000kg/m3，增大了水化熱，產(chǎn)生收縮。制備超高性能混凝土的原材料通常為水泥、硅灰、石英砂、石英粉、鋼纖維和超塑化劑等，生產(chǎn)成本是普通混凝土的數(shù)倍。為了提高超高性能混凝土中輔助性膠凝材料的活性，生產(chǎn)超高性能混凝土?xí)r往往采用蒸汽或蒸壓養(yǎng)護(hù)，復(fù)雜的生產(chǎn)工藝限制了超高性能混凝土在實(shí)際工程中的應(yīng)用。為了降低超高強(qiáng)混凝土的生

3、產(chǎn)成本，簡(jiǎn)化其生產(chǎn)工藝，常溫養(yǎng)護(hù)超高性能混凝土成為了一個(gè)研究熱點(diǎn)。由于原材料和生產(chǎn)工藝的差異，采用常溫養(yǎng)護(hù)超高性能混凝土的硬化過(guò)程和傳統(tǒng)熱養(yǎng)護(hù)超高性能混凝土可能存在較大差異，鑒于此，本文研究了常溫養(yǎng)護(hù)超高性能混凝土的硬化過(guò)程。由于鋼纖維對(duì)超高性能混凝土的硬化過(guò)程影響較小，本文將研究不摻鋼纖維的超高強(qiáng)混凝土的硬化過(guò)程。
　　當(dāng)砂膠比為1.0時(shí)，使用天然石英砂配制超高強(qiáng)混凝土的抗壓強(qiáng)度達(dá)到131.5MPa。當(dāng)砂膠比為1.1時(shí)，使用機(jī)制

4、石英砂配制超高強(qiáng)混凝土的抗壓強(qiáng)度達(dá)到139.8MPa。盡管使用機(jī)制石英砂配制超高強(qiáng)混凝土的流動(dòng)度和抗壓強(qiáng)度均大于使用天然石英砂配制超高強(qiáng)混凝土的流動(dòng)度和抗壓強(qiáng)度，但使用天然石英砂也能配制出性能優(yōu)異的超高強(qiáng)混凝土，當(dāng)砂膠比為1.0時(shí)，使用天然石英砂配制超高強(qiáng)混凝土的抗壓強(qiáng)度達(dá)到131.5MPa。綜合考慮超高強(qiáng)混凝土的生產(chǎn)成本和性能，本文采用天然石英砂配制超高強(qiáng)混凝土，采用的砂膠比為1.0。
　　通過(guò)三角形正交設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了七組超高強(qiáng)混

5、凝土的膠凝組分，并將膠凝組分和性能的關(guān)系表示為等值線圖。研究結(jié)果表明，在適當(dāng)摻量下，硅灰可以提高超高強(qiáng)混凝土的流動(dòng)度和抗壓強(qiáng)度，降低超高強(qiáng)混凝土的孔隙率和氫氧化鈣含量。在一定用量下，礦粉減小了超高強(qiáng)混凝土的流動(dòng)度、抗壓強(qiáng)度、孔隙率和氫氧化鈣含量。硅灰和礦粉對(duì)超高強(qiáng)混凝土的流動(dòng)度和3d抗壓強(qiáng)度有正的協(xié)同效應(yīng)，但對(duì)超高強(qiáng)混凝土的總水化熱、56d抗壓強(qiáng)度、孔隙率和氫氧化鈣含量有負(fù)的協(xié)同效應(yīng)。
　　通過(guò)三角形正交設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了七組超高強(qiáng)混凝

6、土的膠凝組分，并將膠凝組分和性能的關(guān)系表示為等值線圖。研究結(jié)果表明，在適當(dāng)摻量下，硅灰可以提高超高強(qiáng)混凝土的流動(dòng)度和抗壓強(qiáng)度，降低超高強(qiáng)混凝土的孔隙率和氫氧化鈣含量，減小了水化加速期出現(xiàn)的時(shí)間。在一定用量下，粉煤灰增大了超高強(qiáng)混凝土的流動(dòng)度和早期孔隙率，減小了超高強(qiáng)混凝土的早期抗壓強(qiáng)度和氫氧化鈣含量。硅灰和粉煤灰對(duì)超高強(qiáng)混凝土的流動(dòng)度和抗壓強(qiáng)度有正的協(xié)同效應(yīng)，但對(duì)超高強(qiáng)混凝土的總水化熱、孔隙率和氫氧化鈣含量有負(fù)的協(xié)同效應(yīng)。
　　為

7、了研究水泥-硅灰-礦粉-粉煤灰四組分水泥基超高強(qiáng)混凝土的硬化過(guò)程，選取水膠比，硅灰摻量，礦粉摻量和粉煤灰摻量四個(gè)因素及四水平，對(duì)超高強(qiáng)混凝土的配合比進(jìn)行正交設(shè)計(jì)，并研究其硬化過(guò)程。隨著水膠比的增大，超高強(qiáng)混凝土的流動(dòng)度顯著增大，抗壓強(qiáng)度在不同齡期下均有所降低，孔隙率在不同齡期下均有所增大，氫氧化鈣含量在不同齡期下均有所增大。隨著硅灰摻量的增大，超高強(qiáng)混凝土的流動(dòng)度顯著減小，抗壓強(qiáng)度先增大后降低，孔隙率在不同齡期下均有所減小，氫氧化鈣含量

8、在不同齡期下均有所減小。隨著礦粉摻量的增大，超高強(qiáng)混凝土的流動(dòng)度沒(méi)有明顯的變化，抗壓強(qiáng)度先增大后減小，孔隙率在早期減小，后期反而增大，氫氧化鈣含量在不同齡期下均有所減小。隨著粉煤灰摻量的增大，超高強(qiáng)混凝土的流動(dòng)度先增大后降低，早期抗壓強(qiáng)度大幅度降低，后期抗壓強(qiáng)度先增大后降低，早期孔隙率增大，后期對(duì)孔隙率影響不大，氫氧化鈣含量在不同齡期下均有所減小。
　　納米二氧化硅和納米碳酸鈣均降低了超高強(qiáng)混凝土的流動(dòng)度。摻入納米二氧化硅后，超高

9、強(qiáng)混凝土的水化放熱速度不斷增大，水化放熱量先增大后降低。摻入納米碳酸鈣后，超高強(qiáng)混凝土的水化放熱速度不斷增大，水化放熱量不斷降低。隨著納米二氧化硅摻量的增大，超高強(qiáng)混凝土的抗壓強(qiáng)度先增大后降低，隨著納米碳酸鈣摻量的增大，超高強(qiáng)混凝土的抗壓強(qiáng)度先增大后降低。隨著納米二氧化硅摻量的增大，超高強(qiáng)混凝土的孔隙率先減小后增大，隨著納米碳酸鈣摻量的增大，超高強(qiáng)混凝土的孔隙率先減小后增大。隨著納米二氧化硅摻量的增大，超高強(qiáng)混凝土的氫氧化鈣含量不斷減小