预拌补偿收缩混凝土微观结构和SHPB试验研究

来源 :安徽理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:guojade_2009
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将砂子、石子和水泥按配比预先拌合而成的干拌混合料运用于喷射混凝土,能有效降低喷射混凝土施工时扬尘浓度、提高施工效率,促进喷射混凝土材料供应的专业化与产业化。但受干拌混合料制备工序和制备成本限制,干拌混合料中砂子并未达到完全干燥状态,常含有少量水,与水泥发生预水化反应,导致采用干拌混合料制作的混凝土(预拌料混凝土)结构疏松,内部孔隙较多,性能劣化,在工程应用时容易出现开裂和耐久性差等问题。因此,为改善上述问题,在使用干拌混合料制作混凝土时掺入膨胀剂制成预拌补偿收缩混凝土。结合教育部博士点基金优先发展领域课题“预拌喷射补偿收缩混凝土微观结构与力学特性研究”,采用理论分析和室内试验相结合的方法,对砂子含水率分别为0.5%、1.0%、1.5%和2.0%,贮存期分别为3d、7d、10d、15d、20d和30d,膨胀剂掺量分别为0%、4%、6%、8%和10%的预拌补偿收缩混凝土试块(标准条件下养护28d)进行微观结构和SHPB试验。其中,微观结构试验包括扫描电镜(SEM)试验、X射线衍射(XRD)试验、孔隙率试验;SHPB试验为动态压缩力学性能试验。主要研究结论如下:(1)膨胀剂的掺入明显促进了针棒状钙矾石AFt晶体的生长,改善了过渡区水化产物的密实程度;随着膨胀剂掺量的增加,骨料与水泥石之间的粘结裂缝不断减小,针棒状钙矾石AFt晶体的数量明显增多,在混凝土内部的孔洞和微裂缝中生长,逐渐搭接在一起形成相互交错的网状结构,且贯穿于絮凝状和网状的C-S-H凝胶中,使混凝土内部结构不断密实;膨胀剂掺量为6%时,混凝土的结构较为密实;当膨胀剂掺量超过6%时,混凝土中除致密的凝胶连续体和原有的裂缝外,会产生由于膨胀性能过大而引起的新微裂缝,且随膨胀剂掺量的增加,新微裂缝的尺寸也有所增大。(2)对于同一种干拌混合料贮存期而言,随着砂子含水率的增加,水泥石中孔洞的数量增加,且孔洞尺寸略有增大,混凝土的密实度下降。当砂子含水率为0.5%时,混凝土的密实度相对较好。(3)砂子含水率为0.5%和1.0%时,贮存期分别在30d和15d以内时,贮存期的变化对预拌补偿收缩混凝土微观结构影响不大。砂子含水率为1.5%和2.0%时,贮存期分别在10d和7d以内时,贮存期的变化对预拌补偿收缩混凝土微观结构影响不大。(4)在5种膨胀剂掺量下的预拌水泥浆XRD图谱一定衍射角范围内,集中了CaCO3、C2S、C3S、CH、 AFt、SiO2以及微量的C-S-H多种物相的特征峰,且不同膨胀剂掺量下的水泥浆水化产物基本相同。当膨胀剂掺量由0%增加到6%时,水泥浆强度不断增大;当膨胀剂掺量由6%增加到10%时,水泥浆强度不断降低;膨胀剂掺量为6%时较为合适。(5)当膨胀剂掺量为0%~6%时,随着膨胀剂掺量的增加,混凝土的孔隙率逐渐减小;当膨胀剂掺量在6%~10%时,随着膨胀剂掺量的增加,混凝土的孔隙率逐渐增大。当膨胀剂掺量为6%时,混凝土孔隙率较小。当砂子含水率低于1.0%时,贮存期对孔隙率影响不大,当砂子含水率高于1.0%时,贮存期对孔隙率的影响较为明显。(6)随着砂子含水率的增加和干拌混合料贮存期的延长,预拌补偿收缩混凝土的动态抗压强度逐渐降低,含水率为0.5%时,贮存期3d之内强度降低较慢,3d到7d之间强度下降较快,含水率为1.0%和含水率为1.5%时,贮存期7d之内强度降低较快,7d到10d之间降低速度较慢。
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