机制砂陶粒混凝土研究

发布时间：2020-05-20 18:49

【摘要】：当下建筑行业的功能化需求、环保需求越来越高,对建筑材料提出了结构轻量化、性能复合化、环境友好化等要求,而轻骨料混凝土能很好的满足这些要求。但轻骨料混凝土通常使用天然砂配制,而目前天然砂资源越来越匮乏,会制约轻骨料混凝土的普及。机制砂作为天然砂的替代品,目前还很少应用于轻骨料混凝土中,也还较为缺乏针对性较强的研究。针对上述问题,本课题利用机制砂来配制陶粒混凝土,并研究机制砂对陶粒混凝土工作性能、力学性能及耐久性能的影响,希望为机制砂陶粒混凝土的研究和应用提供一定的依据。本文从轻骨料混凝土和机制砂混凝土各自的研究现状出发,提出了机制砂陶粒混凝土的配合比设计参数,研究了该配合比设计下体积砂率、水胶比和浆集比对机制砂陶粒混凝土工作性能、力学性能、耐久性能的影响,并探究了硅灰对其力学性能和耐久性能的改善,还探索了机制砂砂浆和机制砂陶粒混凝土之间的性能相关性。研究得出的主要结论有:(1)骨料紧密堆积理论和浆体包裹填充理论能有效指导机制砂陶粒混凝土的配合比设计,并配制出了性能满足28d容重等级1800~1900、试配强度等级40~50MPa的机制砂陶粒混凝土。且本试验条件下体积砂率35%,水胶比0.30,浆集比35/65时,机制砂陶粒混凝土具有较小容重和较优比强度。(2)机制砂体积砂率的增大会增大砂浆的屈服应力和塑性粘度,进而降低砂浆的流动度,砂浆流动度和机制砂陶粒混凝土扩展度之间有近似线性关系y=1.37x+261.5(y为混凝土扩展度、x为砂浆流动度)。骨料形成紧密堆积且浆体能充分填充骨料空隙时,机制砂陶粒混凝土具有较优的比强度、较高的峰值破坏点、较低的收缩值及较优的抗氯离子渗透性。(3)在0.27~0.40内,水胶比增大,机制砂砂浆流动度增大,抗压强度降低,砂浆屈服应力和塑性粘度在水胶比≥0.35后趋于稳定。机制砂陶粒混凝土水胶比增大,力学性能和变形能力变差,收缩增大,抗氯离子渗透性减弱;水胶比≥0.35后影响混凝土工作性的主要因素是砂浆的屈服应力,屈服应力越大,机制砂陶粒混凝土工作性越好。其配制强度和水胶比有近似关系f_(cu,0)=0.255f_(ce)(B/W+1.284)。砂浆强度与混凝土强度近似相关关系为y=0.49x+11.32(y为混凝土强度,x为砂浆强度)。(4)浆集比增加,机制砂陶粒混凝土的坍落度和扩展度均增大,抗压强度变大。其中浆集比为35/65时,变形能力最强,收缩值和氯离子渗透性相对最小。浆体在机制砂混凝土中分为包裹浆体和填充浆体,包裹厚度有一个上限值,填充在骨料间隙间的浆体对机制砂陶粒混凝土工作性起主要作用。(5)硅灰的掺入不会对机制砂陶粒混凝土的力学性能带来显著影响,但会使其整体收缩值变小,且收缩稳定时间提前至52d左右;还能使机制砂陶粒混凝土的抗氯离子渗透能力提升至高性能混凝土的水平。本研究表明,使用机制砂能够配制出工作性性和力学性能都满足要求的轻骨料混凝土。尽管在耐久性性方面,机制砂陶粒混凝土性能不如普通轻骨料混凝土,但掺入硅灰后,其耐久性能可以达到高性能混凝土水平。
【图文】：

分散状态,骨料

比计算时采用骨料松散堆积的体积，使得轻骨料混凝土还具有进一步密实的空间因而骨料的紧密堆积法也被提出应用在轻骨料混凝土配合设计中，并成功配制除了 LC60[6]。国外较经典的紧密堆积理论有颗粒级配连续且颗粒可以无限细分的无限填充理论[7]和基于球形颗粒堆积理论[8]。这些理论除了使用在配制轻骨料混土中比较成功以外[9~10]，实际上也应用在了高性能混凝土[11~12]、自密实混凝土[13~16]、再生骨料混凝土[17~18]以及沥青混凝土[19]的配合比设计中，，并发现该理论下各类型混凝土的水泥用量都能被控制在 550kg/m3以内，且基本能满足各混凝土对应的性能。这说明紧密堆积理论在混凝土配合比设计中具有相当大的理论和实践指导意义。尽管该方法已经变得相对完善，但其较复杂计算依然限制了其在混凝土配合比设计过程中的推广使用[20]。因而出现了较直观和简洁的“浆体填充法”[21~22]，该方法是以骨料紧密堆积为前提，结合浆体密实填充理论而提出的一种设计方法具有较强的理论依据的同时也兼顾了粗细骨料的粒径范围和级配。该方法模型中单位体积的混凝土由粗骨料和填充砂浆构成，粗骨料是骨架，砂浆就填充在粗骨料的空隙中，如图 1.1 所示，显然砂浆用量影响着骨料的分散程度。

复掺,石灰石粉,水化热,粉煤灰

1 绪论后，混凝土的强度会得到改善。实际上，早期水化活和石粉复合为适用的掺合料，比如在矿渣-水泥体系中渣和水泥的水化[87]。由于石粉和硅灰都能为水化产物身也具有水化活性，二者复掺后能使得混凝土的力学。当前的机制砂为了降低或者消除表面粗糙、多棱角利影响，往往会在生产过程中进行整形，这会使得机内容可知，石粉含量过多会引起混凝土各项性能的劣改善机制砂混凝土的性能显得很有必要。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528

【参考文献】