高强结构轻集料混凝土长期性能与耐久性研究

摘要

高强结构轻集料混凝土(HSLC)作为轻集料混凝土的重要组成部分，与普通混凝土相比，具有比强度高、耐久性好、抗震性好以及经济性显著等性能优势，在大跨度桥梁、高层建筑、海洋工程等方面具有广阔应用前景。目前，对HSLC的研究大多集中在配合比设计、早期力学性能、部分耐久性等方面，而对HSLC长期性能的系统研究相对较少。加强对HSLC长期变形性能和耐久性的研究对指导HSLC生产和应用具有重要理论和现实意义。 本文重点研究低吸水率高强页岩陶粒配制的HSLC的长期干缩变形性能和抗氯离子渗透性能以及主要配制因素的影响：同时，对比研究了HSLC的力学性能、抗冻性能和抗渗性能。试验结果表明： ①HSLC不但后期干缩变形比普通混凝土高，早期干缩也显著高于普通混凝土，且HSLC的干缩达到稳定期所需时间更长，180d后其干缩仍有较大幅度增加。 ②采用降低轻集料最大粒径、减少单方轻集料用量等方法配制HSLC，虽然能显著提高混凝土强度，但对混凝土的干缩有不利影响。本试验采用5～16mm粒级陶粒配制的LC60等级HSLC 180d龄期干缩值达780μm/m，高于对应强度等级普通混凝土的干缩值。 ③水灰比对HSLC干缩变形的影响较为复杂，HSLC收缩变形与水灰比之间呈非线性关系，存在一临界水灰比。在本试验条件下，测得的水灰比临界值为0.45。当水灰比低于该临界值时，混凝土干缩变形随水灰比的增大而降低；超过该临界值后，则随水灰比的增大混凝土干缩变形增加。水泥用量对HSLC干缩影响明显：水泥用量较低时，干缩对水泥用量增加较为敏感；当水泥用量增加到一定程度后，其敏感性明显降低。水泥用量对HSLC干缩变形的影响同样存在一临界值，即最不利水泥用量。本试验所测得的最不利水泥用量在500～550kg/m<'3>之间。 ④高强结构轻集料混凝土早期(28d)抗氯离子渗透能力略低于同强度等级普通混凝土，但后期增长幅度显著高于普通混凝土，60d抗氯离子渗透能力高于普通混凝土。笔者认为，在评价HSLC抗氯离子渗透能力高低时，应适当延长其测试龄期，这样能更加真实反映HSLC抗氯离子渗透能力。 ⑤对于采用低吸水率高强页岩陶粒配制的HSLC而言，预湿处理仅对混凝土早期(28d)抗氯离子渗透能力有一定程度不利影响，而对混凝土后期(60d)抗氯离子渗透性能影响较小，预湿处理轻集料混凝土后期抗氯离子渗透能力与未预湿轻集料混凝土基本相当。 ⑥矿物掺合料掺量对HSLC抗氯离子渗透性能的影响差异主要集中在早期，而随龄期的增加，其影响差异逐渐缩小。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1概述

1.2高强结构轻集料混凝土研究现状及发展趋势

1.2.1高强结构轻集料混凝土的发展及研究现状

1.2.2国内高强结构轻集料混凝土的发展及研究现状

1.3存在问题

1.4选题背景和意义

1.5主要研究内容

2原材料与试验方法

2.1原材料

2.1.1水泥

2.1.2矿物掺合料

2.1.3膨胀剂

2.1.4粗集料

2.1.5细集料

2.1.6高效减水剂

2.1.7水

2.2试验仪器及方法

2.2.1混凝土配合比设计

2.2.2 HSLC基本力学性能试验方法

2.2.3混凝土干燥收缩试验仪器及方法

2.2.4混凝土抗氯离子渗透试验方法

2.2.5混凝土微观结构测试仪器

3高强结构轻集料混凝土力学性能研究

3.1轻集料与水泥石的相互作用机理

3.2高强结构轻集料混凝土的力学性能研究

3.2.1试验配合比及结果

3.2.2陶粒粒型对HSLC抗压强度的影响

3.2.3预湿程度对HSLC抗压强度的影响

3.2.4 HSLC与普通混凝土强度对比试验

3.2.5 HSLC弹性模量试验

3.3本章小结

4高强结构轻集料混凝土干缩变形性能研究

4.1混凝土的收缩变形

4.1.1混凝土中的各种收缩

4.1.2干燥收缩机理

4.1.3轻集料混凝土的体积稳定性特点

4.2粗集料对混凝土干燥收缩的影响

4.2.1混凝土试验配合比

4.2.2不同强度等级轻集料混凝土的干燥收缩

4.2.3粗集料种类对混凝土干燥收缩的影响

4.3预湿程度对HSLC干燥收缩的影响

4.3.1混凝土试验配合比

4.3.2试验结果及分析

4.4水灰比对HSLC干燥收缩的影响

4.4.1混凝土试验配合比

4.4.2试验结果及分析

4.5矿物掺合料对HSLC干燥收缩的影响

4.5.1混凝土试验配合比

4.5.2粉煤灰对HSLC干燥收缩的影响

4.5.3矿渣粉对HSLC干燥收缩的影响

4.6水泥用量对HSLC干燥收缩的影响

4.7膨胀剂对HSLC干燥收缩的补偿作用

4.7.1混凝土试验配合比

4.7.2试验结果及分析

4.8本章小结

5高强结构轻集料混凝土耐久性能研究

5.1高强结构轻集料混凝土抗氯离子渗透性能试验研究

5.1.1陶粒预湿程度对HSLC抗氯离子渗透性能的影响

5.1.2粗集料种类对HSLC抗氯离子渗透性能的影响

5.1.3矿物掺合料对HSLC抗氯离子渗透性能的影响

5.1.4龄期对HSLC抗氯离子渗透性能的影响

5.2高强结构轻集料混凝土抗渗性试验研究

5.2.1混凝土试验配合比

5.2.2试验结果分析

5.3高强结构轻集料混凝土抗冻性试验研究

5.3.1混凝土试验配合比

5.3.2试验结果分析

5.4本章小结

6高强结构轻集料混凝土的显微结构研究

6.1试件制备方法

6.2高强结构轻集料混凝土的显微结构

6.2.1 SEM研究

6.2.2孔结构分析

6.3本章小结

7结论

致 谢

参考文献

附 录