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低成本高性能混凝土(LC-HPC)的研究与应用

张平均  
【摘要】: 本文以“十五攻关”课题为依托,对混凝土的工作性、物理力学性能、耐久性能进行了系统实验研究,通过与微观结构测试相结合,应用材料组成、结构与性能的规律,考虑生产成本并结合工程应用,提出低成本高性能混凝土(LC-HPC)配制的设计原则与技术路线,为LC-HPC的设计、应用提供了重要的理论与技术支撑。 通过对影响混凝土工作性、力学性能、耐久性、生产成本的因素分析,指出混凝土化学外加剂的兼容性、体积稳定性、耐侵蚀能力是LC-HPC配制的关键,提出了LC-HPC配制原则和技术路线。 在研究了化学外加剂、矿物掺合料与水泥兼容匹配关系的基础上,指出不同矿物掺合料对混凝土的体积稳定性(热稳定性、化学收缩、干缩、开裂敏感性)的影响不同,粉煤灰掺量达到30%,矿粉在40%~60%改善体积稳定性,硅灰恶化了体积稳定性。氯离子侵蚀是影响混凝土结构安全性最重要因素之一,不掺加任何矿物掺合料,氯离子渗透电量一般大于2000库仑;粉煤灰掺量在30%~40%,渗透电量达到800库仑;矿粉掺量在60%左右,渗透电量达到500库仑,并具有较高的综合性能;硅灰可以改善混凝土氯离子渗透能力,但恶化了混凝土工作性。同时粉煤灰、硅灰还可以抑制硫酸盐侵蚀及碱集料反应;此外,分析了混凝土中含气量、胶凝材总量等与混凝土抗冻性的关系。并且,根据相应影响因素对混凝土耐久性寿命进行了预测。 应用SEM、MIP等测试手段,研究LC-HPC组分、结构与性能之间的影响规律,矿物掺合料的活性、填充等效应,降低了混凝土结构孔隙率,细化了孔径,减小了CH晶粒尺寸及定向结晶几率,从而改善界面薄弱过渡区结构。 总结深圳、武汉混凝土生产配合比,分析LC-HPC配合比设计中各组分关系,提出降低生产成本措施并将之转化应用,单方成本降低8元以上。 对某重点大体积混凝土工程施工分析,提出矿粉自催化效应;同时指出采取的“保温、降温”养护措施是保证混凝土质量的关键因素之一。


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