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海工超高性能混凝土性能研究

海工超高性能混凝土性能研究

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作者：蒋雪妮山东交通学院

学位级别：硕士

随着基础设施的发展,构造物的各项要求日益增高,促使了诸多新型材料的出现。相比普通混凝土,超高性能混凝土由于具备力学强度高,抗渗性、抗冻性、抗蚀性良好等特点,因而在海洋环境工程应用中备受青睐,且在制备过程中利用多种工业固体废... 详细信息

随着基础设施的发展,构造物的各项要求日益增高,促使了诸多新型材料的出现。相比普通混凝土,超高性能混凝土由于具备力学强度高,抗渗性、抗冻性、抗蚀性良好等特点,因而在海洋环境工程应用中备受青睐,且在制备过程中利用多种工业固体废渣作为掺合料,降低了资源消耗,减轻了环境污染,有利于可持续发展,因此具有广阔的发展前景。本研究采用P·O42.5水泥、硅灰、Ⅱ级粉煤灰、S95级矿渣粉、钢纤维、水、标准砂、工业石英砂、聚羧酸减水剂等材料配制海工超高性能混凝土,研究养护温度、砂子种类及矿物掺合料等对海工UHPC性能的影响规律,并结合微观技术进行分析,主要研究内容及成果如下:(1)海工UHPC最佳工艺参数为干混搅拌3min,加水/外加剂后搅拌6min,加入钢纤维后搅拌2min,共计12min;70℃高温养护优于20℃标准养护。(2)以水胶比0.17,减水剂掺量1.0%,三种矿物掺合料比例为粉煤灰:硅灰:矿渣粉=0.6:0.2:0.2,砂胶比1.2,作为UHPC最优组配。(3)相比于标准养护,高温养护能提高海工UHPC力学强度,养护7d对试件改善效果最显著;经过高温养护后试件的360min电流通过值缩小1.9～2.2倍,抗压强度耐蚀系数平均增长0.73%,冻融循环后抗压强度损失率平均降低1.93%。(4)以工业石英砂代替标准砂制备UHPC,其28d抗压强度为标准砂UHPC的91%,但28d抗折、抗拉强度更高;二者弹性模量相差不大,但工业石英砂UHPC的弹性模量增长更快;工业石英砂UHPC的抗压强度耐蚀系数、冻融循环后抗压强度损失率分别提高0.3%、降低1.79%。(5)掺入矿物掺合料能使海工UHPC力学性能整体提高,后期改善效果更优,相较空白试样,电通量值约降低50%;冻融循环后抗压强度损失率平均降低2.36%;抗压强度耐蚀系数增长0.3%。(6)高温环境下,以石英砂为细集料并掺入矿物掺合料的UHPC耐久性能最优,干湿循环次数能达120次以上,与高性能混凝土相比,其28d氯离子电通量值缩小10倍,承受冻融循环试验次数增长2.5倍。(7)微观试验显示高温养护能增加UHPC基体致密性,促进水泥水化;工业石英砂UHPC生成的水化产物晶体更多,形貌粗大;矿物掺合料能消耗氢氧化钙含量,生成更多水化硅酸钙凝胶,填充基体空隙。

关键词：海工超高性能混凝土力学性能耐久性能石英砂高温养护

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