硅灰和石灰石粉用作碾压混凝土掺合料的性能试验研究

发布时间：2020-09-09 10:28

　　碾压混凝土材料(Roller Compacted Concrete,简称RCC)是一种干硬性贫水泥混凝土材料,具有高掺量粉煤灰(Fly Ash),低水泥用量等特点,常用于水利大坝和基层公路建设。与常态混凝土相比机械化程度高、工期短、成本低。随着我国水利水电、公路、工业民用建筑等基础设施建设的发展,粉煤灰被大量使用,作为碾压混凝土常规掺合料的粉煤灰日益短缺。近年来,石灰石粉(Limestone Powder)作为新型掺合料广泛应用于碾压混凝土筑坝技术中,但掺有石灰石粉的碾压混凝土材料长期力学性能发展缓慢,抗冻性能较差。硅灰(Silica Fume)具有高火山活性且广泛应用于高强混凝土的配制,因此可将硅灰和石灰石粉同时替代部分粉煤灰制备满足工程技术要求的新掺合料碾压混凝土。本文在国家重点基础研究计划(973计划)(编号:2013CB035901)的资助下,通过掺加硅灰和石灰石粉得到具有高强度、高抗冻性的碾压混凝土材料,具体研究如下:1、研究了硅灰和石灰石粉对碾压混凝土力学性能的影响,并评估了其抗裂性能。试验结果发现石灰石粉能够提高碾压混凝土早期强度,但阻碍长期力学性能发展。而硅灰在整个水化过程中都能够促进强度稳定增长。在掺有20%石灰石粉的碾压混凝土中加入5%的硅灰,能够将抗压强度提高30.36%,劈拉强度提高26.67%,弯曲抗拉强度提高17.5%,跨中位移增加3.6倍,且具有较高的拉压比和较低的弹强比。这显示了硅灰在提高碾压混凝土材料力学性能和抗裂性能方面的优越性。2、研究了硅灰和石灰石粉对碾压混凝土抗冻性能的影响。快冻法和冻融前后弯曲性能对比试验结果显示硅灰和石灰石粉同时替代部分粉煤灰应用于碾压混凝土时,抗冻性能最好。具体表现为其在冻融循环100次后,相对动弹性模量最高,质量损失率最小,冻融后弯曲抗拉强度和跨中位移最大,与冻融前相比,弯曲抗拉强度和跨中位移的损失率也最小。3、研究了硅灰和石灰石粉对碾压混凝土微观结构及反应机理的影响。试验结果发现将20%石灰石粉和5%硅灰同时等量替代粉煤灰时,碾压混凝土整体孔隙结构最优。这是因为硅灰和石灰石粉都具有填充效应,同时使用优化效果叠加。水化过程中,只掺石灰石粉的碾压混凝土中含有大量CaC03和水泥水化产物Ca(OH)2,导致界面过渡区的粘结力和整体微观结构密实度较差。硅灰加入后,由于其高火山灰活性能够迅速和Ca(OH)2反应生成C-S-H凝胶,降低水化产物中Ca(OH)2含量,优化孔结构,提高材料密实度,增强材料的宏观性能。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TV431
【部分图文】：

关系曲线,抗压试验,碾压混凝土,立方体

ＩＮＳＴＲＯＮ测定各组试件的抗压强度。试验时将试件放在压盘中Y,，试件的承压逡逑面与成型时的顶面垂直，以０．３邋ｍｍ／ｍｉｎ的位移加载速度进行加载，直至试件破逡逑坏，并记录对应破坏荷载。具体试验加载装置如图３．１所示。逡逑W逡逑图３．１碾压混凝土立方体抗压试验加载装置逡逑Ｆｉｇ邋３．１邋Ｔｈｅ邋ｃｕｂｅ邋ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅ邋ｔｅｓｔ邋ｌｏａｄｉｎｇ邋ｄｅｖｉｃｅ逡逑ｆｃｃ＝Ｊ逦（３．１）逡逑破坏荷载除以试件承压面积即得到材料的立方体抗压强度，计算公式见逡逑（３．１）。．心为立方体抗压强度，ＭＰａ；邋Ｐ为破坏荷载，Ｎ；邋Ａ为试件承压面积，逡逑ｍｍ２。以３个试件测值的平均值作为该组抗压强度试验的结果。当３个试件强逡逑度中的最大值或最小值之一，与中间值之差超过中间值的１５％时，取中间值。逡逑当３个试件强度中的最大值和最小值，与中间值之差均超过中间值的１５％时，逡逑该组试验作废。逡逑３．２．２试验结果分析逡逑表３．１为三种配比的碾压混凝土各试件在７天、２８天、９０天龄期的立方体逡逑抗压强度试验值。图３．２为碾压混凝土立方体抗压强度与龄期关系曲线。观察逡逑可知，ＬＦ、ＳＦ、ＬＳＦ试件抗压强度随着龄期的增长呈现递增的趋势，强度增长逡逑速度先快后慢，其中２８天龄期各组试件的抗压强Y 值均达到最终强度（９０天逡逑龄期强度）的７５％以上。逡逑１７逡逑

关系曲线,碾压混凝土,立方体,龄期

关系曲线,劈拉强度,碾压混凝土,立方体

３．３．２试验结果及分析逡逑表３．２为三种配比的碾压混凝土材料在７天、２８天、９０天龄期的立方体劈逡逑拉强度试验值。图３．４为碾压混凝土立方体劈拉强度与龄期关系曲线。逡逑表３．２三种配比的碾压混凝土材料立方体劈拉强度逡逑Ｔａｂｌｅ邋３．２邋Ｔｈｅ邋ｃｕｂｅ邋ｓｐｌｉｔ邋ｔｅｎｓｉｌｅ邋ｓｔｒｅｎｇｔｈ邋ｏｆ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ逡逑＾逦（ＭＰａ）邋平均劈拉强度邋劈拉强度逡逑编可龄期一￣ｊ逦２逦３—（ＭＰａ）逦增长率％逡逑ＬＦ逦７逦０．７３逦０．８０逦０．７０逦０．７４逦３５逡逑ＳＦ逦７逦０．８９逦０．８３逦１．０３逦０．９２逦２９逡逑ＬＳＦ逦７逦１．０３逦０．９０逦１．１０逦１．０１逦３８逡逑ＬＦ逦２８逦１．６１逦１．６９逦１．６２逦１．６４逦７８逡逑ＳＦ逦２８逦１．８４逦１．７８逦１．９１逦１．８４逦５７逡逑ＬＳＦ逦２８逦１．９３逦１．９６逦１．９２逦１．９４逦７３逡逑ＬＦ逦９０逦２．５０逦２．０９逦１．７０逦２．１０逦１００逡逑ＳＦ逦９０逦３．２６逦２．８５逦３．５１逦３．２１逦１００逡逑ＬＳＦ逦９０逦２．２９逦３．３４逦２．３５逦２．６６逦１００逡逑３．５逦逦逡逑３．０邋－逡逑２．５逦－逡逑｜邋２0逦ｚ－，’二逦－逡逑Ｓ邋１0－逦ｔ逡逑？邋１５逦／＇Ｖ，逡逑轺邋／／逦Ｉ邋—ＦＩ逡逑０．５－／逦Ｌ＾ｈＬＳｆＪ逡逑０．０＾逦

【参考文献】