常规工艺下超高性能混凝土的制备及性能研究

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超高性能混凝土(UHPC)作为一种性能优异的水泥基材料,已经得到广泛的关注。由于存在成本偏高、工艺较复杂、收缩较大以及缺乏完备规范等问题,使其在工程应用方面仍然受到限制。本文的研究立足于采用常规工艺制备的超高性能混凝土,重点分析了常用原材料组成对超高性能混凝土流动性、强度性能以及自收缩、干燥收缩等变形性能的影响,研究结果表明:水胶比是影响UHPC各项性能的最主要的因素。随着水胶比增大,UHPC新拌物流动性显著增加,硬化后试件的强度逐渐减小,同时试件自收缩值显著减小而干燥收缩值明显增大。对于超低水胶比的水泥基材料,自收缩值在总收缩里占主导地位。由于硅灰与高效减水剂共同使用时表现出来的复合减水效果,随着硅灰掺量的增加,UHPC新拌物的流动性呈现逐渐增大的整体趋势。在标养情况下,硅灰掺量对其强度影响并不大,硅灰掺量从15%变化至25%,抗压强度只变化了不到5MPa。此外,硅灰对UHPC试件变形性能影响显著,随着硅灰掺量的增加,试件自收缩值和干燥收缩值均逐渐增大。石英粉颗粒外形粗糙且不规则,随着其掺量的增加,UHPC新拌物的流动性减小。由于石英粉在常温下不参与化学反应,故UHPC试件强度随着其掺量的增加仅有小幅提升。石英粉掺量对UHPC自收缩的影响表现为,当石英粉掺量过大或较小时,UHPC产生的自收缩均较大,当石英粉掺量位于中间值时,掺量变化对试件自收缩值影响不大;同时,石英粉的掺入对干燥收缩起到了一定的抑制作用。随着石英粉掺量的增加,试件的干燥收缩逐渐减小。砂灰比的增加意味着细集料的增多,随着细集料的增加,包裹集料的浆体相对减少,因此UHPC新拌物流动性逐渐降低。抗折与抗压强度曲线均表明砂灰比为1.0时,试件具有最高的强度。砂灰比的提高对UHPC自收缩及干燥收缩均有一定的抑制作用,不过其对干燥收缩的影响较自收缩更加显著。减水剂掺量对UHPC新拌物的流动性有一定影响,随着减水剂掺量的增加,拌合物的流动性不断提高,不过当其掺量达到2.5%时,继续增加减水剂掺量对流动性的改善效果并不明显。借助全自动压汞仪及同步热分析技术对收缩试件孔结构及其中Ca(OH)2的含量进行分析发现,低水胶比的试样不仅总孔隙更低,且小孔(孔径小于20nm)所占的相对比例更高,孔隙结构更加细化。硅灰的掺入有利于细化UHPC孔径结构,且硅灰掺量高的试样中Ca(OH)2含量低,说明高硅灰掺量的试样火山灰反应的范围更广,消耗了更多的Ca(OH)2
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