【摘 要】
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超高性能混凝土（UHPC）作为一种力学性能优异、高耐久的新型水泥基材料,能更好发挥水泥的胶结作用,具有超长的免维护服役寿命,对于需要考虑全生命周期低碳、低资源消耗和高质量的工程建设,是一种理想建筑材料。但UHPC对原材料和生产工艺要求较高,导致成本能耗高,推广应用受限。本文以高钛矿渣微粉、高钛矿渣砂和高钛矿渣碎石为原料,通过最紧密堆积配合比设计制备UHPC,以期减少对优质原材料依赖,降低成本,促进
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超高性能混凝土（UHPC）作为一种力学性能优异、高耐久的新型水泥基材料,能更好发挥水泥的胶结作用,具有超长的免维护服役寿命,对于需要考虑全生命周期低碳、低资源消耗和高质量的工程建设,是一种理想建筑材料。但UHPC对原材料和生产工艺要求较高,导致成本能耗高,推广应用受限。本文以高钛矿渣微粉、高钛矿渣砂和高钛矿渣碎石为原料,通过最紧密堆积配合比设计制备UHPC,以期减少对优质原材料依赖,降低成本,促进工业废渣利用。系统研究了超高性能混凝土的工作性能、力学性能、水化特性和耐久性能,研究结果表明:（1）以高钛矿渣砂为骨料制备了高钛矿渣砂超高性能混凝土（TS-UHPC）。当减水剂掺量为1.7%,水胶比为0.22,浆体富余系数为1.3时,TS-UHPC整体性能最佳,28d抗压强度达到138.5 MPa,流动度为215 mm。TS-UHPC力学性能、体积稳定性、抗碳化性能和抗冻性能均优于天然河砂超高性能混凝土（RS-UHPC）。掺入钢纤维能提高TS-UHPC强度,抑制其收缩变形;钢纤维掺量为1.5%,蒸汽养护下TS-UHPC抗折强度和抗压强度分别能达到32.8 MPa和187.8 MPa,抗碳化性能优异,抗冻性能得到提升。（2）蒸汽养护能促进TS-UHPC二次水化,增加C-S-H聚合度,提升基体强度和抗冻性能。经500次冻融循环的TS-UHPC试件分别处于硫酸钠溶液、氯化钠溶液和复合盐（硫酸钠+氯化钠）混合溶液中,其质量损失分别为0.145%、4.213%和1.208%。（3）在TS-UHPC配合比基础上,利用两种低活性高钛矿渣微粉分别替代粉煤灰制备了高钛矿渣砂-微粉超高性能混凝土（Z-UHPC/S-UHPC）。高钛矿渣微粉在UHPC净浆体系中,可起填充作用与晶核作用促进水化产物析出,不影响水化产物种类。Z-UHPC/S-UHPC工作性能提高,力学性能和体积稳定性降低,但仍具有优异抗碳化能力和抗冻能力,且整体性能均优于RS-UHPC。（4）进一步引入高钛矿渣碎石,制备了高钛矿渣碎石-砂-微粉超高性能混凝土（UHPC-CA）。当水胶比为0.24,浆体富余系数为1.1时,UHPC-CA整体性能最优异,单方混凝土中固废占比达到78.5%,力学性能、抗碳化性能和抗冻性能均优于天然骨料组RS-UHPC-CA。增加钢纤维掺量能提高UHPC-CA抗压强度,但工作性能降低,UHPC-CA较优钢纤维掺量为1%。与Z-UHPC/S-UHPC相比,钛矿渣碎石的加入增加了混凝土内部约束,体系收缩率降低,且每方胶凝材料用量能降低了74.7 kg/m~3。
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