低成本环保型超高性能混凝土的配制研究

摘要

现阶段国际上制备的UHPC(Ultra High Performance Concrete)，因为单方混凝土水泥用量大，采用石英砂作为粗集料而使成本大增，另外其因极小的水胶比而使其工作性特别是流动性差，所以推广应用受到极大的限制。本文针对上述不足进行了系统试验研究。 首先深入分析了包括河砂、硅灰、水胶比、养护制度等各个因素对UHPC抗压强度和流动性的影响，优化了UHPC各材料组成和构成比例。为此，得出了一个最佳配合比。 然后，系统地分析了骨料对UHPC各项性能的影响，得出了骨料种类以及河砂中的杂质、最大粒径、级配对UHPC的影响。通过灰色关联系统，具体分析了河砂的级配对UHPC抗压强度和流动性的影响，得出了在砂的各种粒径中，0.16～0.315mm范围的砂在标准养护、热水养护和高温养护三种条件下对UHPC的性能影响都是最大的。 最后，研究掺加粉煤灰对UHPC工作性能的影响，在最佳配合比的提前下，通过掺加适当掺量的粉煤灰可以明显改善UHPC的流动性和长期强度；并提出采用“水泥功能因子”来分析粉煤灰对UHPC中水泥利用率的影响，这一参数为UHPC的环保性提供了一个量化依据。 在成本上，采用粉煤灰取代水泥和采用河砂代替石英砂，以及采用普通钢纤维代替试验研究常用的镀铜钢纤维；在改善流动性上，使用超塑化剂和掺加粉煤灰组成胶凝系统；成功配制出了一种采用2.5mm以下粒径的自然级配河砂以及粉煤灰等量取代20％的水泥且流动性好、28d标准养护抗压强度在120MPa以上的低成本环保型UHPC。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景

1.1.1现代混凝土的发展历程

1.1.2水泥和混凝土的缺点

1.1.3高性能混凝土产生的背景

1.1.4高性能混凝土的定义

1.1.5超高性能混凝土

1.1.6超高性能混凝土的评价

1.2国内外研究和应用现状

1.2.1国外研究现状

1.2.2国外应用现状

1.2.3国内研究现状

1.2.4国内应用现状

1.3活性粉末混凝土

1.4本文研究目的及研究内容

1.4.1研究目的

1.4.2研究内容

第2章原材料及试验方法

2.1原材料及其基本性能

2.1.1水泥

2.1.2硅灰

2.1.3石英粉

2.1.4粉煤灰

2.1.5砂

2.1.6钢纤维

2.1.7减水剂

2.2基准配合比的提出

2.2.1水泥熟料矿物水化反应机理

2.2.2基准配合比提出

2.3试验方法

2.3.1试件制作

2.3.2性能测试

第3章最佳配合比的试验研究

3.1材料组成对UHPC性能的影响

3.1.1石英粉掺量

3.1.2硅灰掺量

3.1.3河砂用量

3.1.4水胶比

3.1.5钢纤维种类

3.1.6水泥强度等级

3.2养护制度对UHPC抗压强度的影响

3.2.1温度和湿度

3.2.2热水养护时间

3.3破坏形态

3.4本章小结

第4章骨料对UHPC性能影响的研究

4.1砂的参数对UHPC性能的影响

4.1.1砂的种类

4.1.2砂中杂质

4.1.3砂的级配

4.2砂的粒径分布与UHPC强度的灰色关联分析

4.2.1灰色关联分析

4.2.2河砂粒径与UHPC强度的关联分析

4.3本章小结

第5章粉煤灰对UHPC性能影响的试验研究

5.1粉煤灰对UHPC流动性的影响

5.1.1减水剂和矿物掺合料对新拌UHPC的增塑减水效果

5.1.2粉煤灰对UHPC流动性的经时损失

5.2粉煤灰对UHPC性能的影响

5.2.1粉煤灰掺量对UHPC流动性的影响

5.2.2不同养护制度下粉煤灰对UHPC抗压强度的影响

5.2.3粉煤灰对UHPC长期强度的影响

5.3粉煤灰对UHPC中水泥利用率的影响

5.3.1短期强度下粉煤灰对水泥利用率的影响

5.3.2长期强度下粉煤灰对水泥利用率的影响

5.4本章小结

结 论

参考文献

致 谢