白色超高性能装饰混凝土的制备及性能研究

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超高性能混凝土(UHPC)是一种具有高流动性、高强度、高耐久性、高韧性等优点的新型水泥基复合材料,将其作为装饰材料来使用能够解决普通装饰混凝土抗拉强度低、韧性差、自重大、易开裂等缺陷,有利于拓展其应用范围,实现结构装饰一体化。本文采用高白度的原材料制备具有装饰效果的UHPC,研究材料组成对白色UHPC流动性、抗压强度、抗折强度和弯曲韧性的影响。完成的主要工作和成果如下:1、通过设计以石英砂细度模数、砂胶比、水胶比和石英粉掺量为参数的16组配合比,进行白色UHPC流动性、抗压强度和抗折强度试验,确定制备白色UHPC的配合比设计参数。结果表明:水胶比对白色UHPC性能的影响最大。在石英砂细度模数为2.6、砂胶比为0.8、水胶比为0.18和石英粉掺量为25%的条件下,白色UHPC的性能最佳。2、通过流动性、抗压强度、抗折强度和薄板四点弯曲试验,以矿物掺合料种类和掺量为参数,设计12组配合比,研究矿物掺合料对白色UHPC性能的影响,对比标准养护与蒸汽养护对其强度的影响,并结合微观试验分析强度的增强和劣化机理。结果表明:锆硅灰和偏高岭土对流动性有改善作用,而白硅灰的掺量大于20%后,白色UHPC的流动性下降。对抗压强度和抗折强度而言,不同矿物掺合料存在不同的最佳掺量,其中白硅灰对白色UHPC强度的贡献最明显,掺量在20%时,抗压强度和抗折强度达到最大值,标准养护28d龄期下,分别达到120.6MPa和21.6MPa。矿物掺合料对白色UHPC韧性指数的影响相对较小,偏高岭土对弯曲韧性有显著的不利影响。蒸汽养护降低白色UHPC的总孔隙率,但增大有害孔和多害孔的占比,同时导致纤维与基体间的缝隙更加明显,因此蒸汽养护后,白色UHPC的抗压强度并未提高,抗折强度显著降低。3、以纤维种类、长度和掺量为参数,设计20组配合比,研究纤维对白色UHPC流动性、抗压强度、抗折强度和弯曲韧性的影响。研究表明:掺入不同纤维后,白色UHPC的流动性均随着纤维的掺量和长度的增大不断下降,其中聚丙烯纤维(PP纤维)对流动性的影响最小。耐碱玻璃纤维(GF)对白色UHPC的增强效果最好,随着掺量和长度的增大,增强效果越显著;PP纤维的掺量越小、长度越大,对白色UHPC的增强作用越强;PVA纤维对强度的影响相对较小。对于弯曲韧性而言,掺入GF可以有效延缓基体开裂,提高抗弯强度,但改善脆性的能力较差;PP纤维对强度的贡献不如GF,但掺入PP纤维后,韧性指数显著增大,延性有效提高;PVA纤维的掺入会使基体提前开裂,但能显著提高韧性指数。掺入4.0%的PP纤维或2.0%的PVA纤维后,白色UHPC薄板出现多缝开裂现象。4、通过上述研究,本文在标准养护条件下,得到流动度大于200mm,抗压强度大于110.0MPa,抗折强度大于17.0MPa,弯曲韧性指数满足高韧性应变硬化材料要求的白色超高性能装饰混凝土的制备方法。
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