高自收缩性质是一种超高性能混凝土的缺点(UHPC),这可能会引起早期开裂并威胁混凝土结构的安全。在目前的研究中,不同剂量的钙sulfoaluminate (CSA)水泥中添加UHPC作为一个有效的粘合剂。水化机理、自收缩性能和抗压强度的UHPC进行调查的影响CSA UHPC的机械性能。扫描电镜也用来描述的内在微观结构原因有关macroproperties的变化。基于x射线衍射图,增加钙矾石的形成和Ca(哦)2可以发现随着CSA内容上升到15%。的热流结果UHPC CSA, 10%的最大热释放增加到2.6 mW / g,高于参考UHPC 8.3%,表明更高程度的水化与CSA加法。自收缩的结果表明,CSA膨胀剂起着显著在改善UHPC自收缩的有益作用。相应的自收缩UHPC−59.66
随着super-high-rise和系统建设的发展,耐用性和抗压强度的混凝土(正面临着巨大的挑战
为了减少UHPC的自收缩,添加膨胀剂、减缩剂(SRA)和超级吸水聚合物(SAP)通常包含取代的一部分胶结材料在不同比例(
CSA水泥最早是在1970年代在中国生产加热混合物的石灰石、铝土矿和石膏约为1250
总之,CSA水泥是一种非常有前途的膨胀剂和强度增强剂在UHPC的应用。但到目前为止,缺乏研究的影响优化CSA水泥自收缩,机械性能和水化机理UHPC以及底层的显微结构的变化,这是非常重要的广泛应用之前UHPC修改CSA水泥。在这项研究中,不同剂量的CSA水泥(0%,5%,10%,15%,和20%)被添加在OPC的UHPC取代部分水泥,针对生产UHPC更高的强度和耐久性。
材料的普通硅酸盐水泥,CSA膨胀剂,矿物质的硅灰、粉煤灰、矿渣用于生产UHPC。每个材料的化学成分如表所示
氧化物的CSA和OPC水泥粉(wt %)。
| 曹 | SiO2 | 艾尔2O3 | 所以3 | 菲2O3 | 分别以 | K2O | Na2O | TiO2 | 地面读数 | 保 | 锰3O4 | 合作意向书 |
|
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CSA | 42.33 | 9.00 | 33.82 | 8.83 | 1.35 | 2.29 | 0.22 | 0.12 | 1.61 | 0.07 | 0.02 | 0.03 | 0.31 |
| OPC | 62.14 | 19.42 | 4.83 | 4.81 | 1.95 | 2.13 | 0.75 | 0.24 | 0.24 | 0.07 | 0.02 | 0.07 | 3.33 |
| 科幻小说 | 0.11 | 97.90 | 0.52 | - - - - - - | 0.17 | 0.10 | - - - - - - | 0.99 | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - | 0.21 |
| 足总 | 3.83 | 60.84 | 23.73 | 0.63 | 6.96 | 0.55 | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - | 3.46 |
| 矿渣微粉 | 37.11 | 32.91 | 15.36 | - - - - - - | 0.74 | 8.52 | - - - - - - | - - - - - - | 1.95 | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - | 3.41 |
注意:科幻小说:硅灰;费尔南多-阿隆索:粉煤灰;矿渣微粉:地面粒状高炉矿渣;定律:损失点火。
UHPC的混合设计。
| OPC(公斤/米3) | CSA(公斤/米3) | 科幻小说(公斤/米3) | 矿渣微粉(公斤/米3) | FA(公斤/米3) |
|
沙(公斤/米3) | SP (%) | AA (%) | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| CSA0 | 857.4 | 0 | 53.6 | 53.6 | 107.1 | 0.24 | 1071.7 | 0.675 | 0.25 |
| CSA5 | 816.6 | 40.8 | 53.6 | 53.6 | 107.1 | 0.24 | 1071.7 | 0.675 | 0.25 |
| CSA10 | 779.4 | 77.9 | 53.6 | 53.6 | 107.1 | 0.24 | 1071.7 | 0.675 | 0.25 |
| CSA15 | 745.6 | 111.8 | 53.6 | 53.6 | 107.1 | 0.24 | 1071.7 | 0.675 | 0.25 |
| CSA20 | 714.5 | 142.9 | 53.6 | 53.6 | 107.1 | 0.24 | 1071.7 | 0.675 | 0.25 |
注意:
为了研究CSA UHPC的水化的影响,相应的纯UHPC贴不同的CSA内容(0%,5%,10%,15%,和20%)准备在缸模具。24小时后,标本治愈的水浴温度设定在20
水泥水化是一个放热反应,在水化产生的热量也可以改善UHPC的自收缩。因此,调查的影响CSA水泥UHPC热流的控制自收缩的重视。在这项研究中,多通道等温量热计(模型TAM空气,TA仪器)应用于调查UHPC热流。在测试期间,等温温度是20
在这项研究中,自收缩的UHPC是根据中国标准GB / T 50082 - 2009 (
测试设备UHPC的自收缩。
机械性能的抗压强度和弯曲性能进行研究。抗压强度UHPC治愈的3 d, 7 d,和28 d检查根据中国标准GB / T 50082 - 2009 (
UHPC样本的弯曲性能测试通过四点弯曲试验使用Tinius奥尔森H25KS根据BS-EN 1170 - 5:1997 [
实验装置的弯曲性能测试UHPC [
为了检查内在微观结构基本力学性能的原因,微观结构的断裂UHPC治愈在20°C 28 d在SEM特征的二次电子成像模式。在测试之前,水化UHPC标本被浸泡在液氮停止了几分钟,然后放在一个可以保持冷冻干燥至恒重。在这项研究中,JEOL地产- 5800 lv配备能量色散x射线显微分析(EDX)申请显微结构的观察,在加速电压20 kV和12毫米的工作距离。谱也进行调查相关的基本信息在特定的位置。
XRD衍射图UHPC粘贴有0%,5%,10%,15%,和20% CSA增加治愈20
UHPC不同CSA的XRD衍射图添加在7 d (E:钙矾石;C: Ca(哦)2;C:3年代;B: C2年代)。
UHPC 10% CSA的热流增加72 h如图
CSA的效果加成的热流UHPC 72 h。
CSA的影响膨胀剂的自收缩发展UHPC呈现在图
自收缩发展UHPC CSA添加不同。
从图中的结果
然而,当CSA比例增加到20%,优越的效果仍然可以发现但有轻微减少肿胀UHPC的属性。相应的自收缩减少−151.26
它可以得出结论,CSA水泥具有巨大的潜力减少UHPC的自收缩,和优越扩张财产可以获得优化体积的15%。这个有益的扩张属性可以归因于在水化连续膨胀钙矾石的形成,和钙矾石产生的膨胀压力补偿UHPC中所开发的自收缩。相应的章节中讨论微观结构原因
抗压强度不同CSA的UHPC添加如图
UHPC不同CSA增加抗压强度发展。
UHPC 10% CSA的微结构如图
UHPC CSA添加10%的微观结构特征,7 d。(一)组织大部分矩阵。(b)点分析点“1”。(c) aggregate-cement界面微观结构。
与此同时,有一个密度和骨料和水泥之间的亲密接触界面过渡区图
x射线衍射图表明UHPC的主要水化产物钙矾石和Ca(哦)2,有或没有CSA加法。特别是,增加钙矾石的形成和Ca(哦)2可以发现随着CSA内容上升到15%。的热流结果UHPC CSA, 10%的最大热释放增加到2.6 mW / g,这是比参考UHPC高出8.3%。这是一个加速的提示CSA除了对UHPC的水化过程的影响在早期的年龄,可以实现更高程度的水化和CSA加法。
自收缩的结果,可以得出结论,CSA膨胀剂起着显著改善UHPC自收缩的有益作用,尤其是在一个优化除了在5%和15%之间。UHPC的自收缩5%,10%和15%的CSA−59.66
同时,添加CSA膨胀剂会增加UHPC很大程度上的抗压强度。例如,UHPC抗压强度的5%,10%,15%,和20% CSA加成是4.2%,9.8%,22.5%,和18.3%,分别高于参考UHPC没有CSA之外。在28 d,相应的增加上升到10.5%,17.4%,30.2%,和22.1%,分别比参考样品。
显微结构的研究表明,有一个密度极大的微观结构在UHPC CSA,和大孔隙中几乎没有矩阵。硅灰的球形结构显示在大部分矩阵,这表明它主要起着物理填充效应在微观结构视图。Prismatic-shaped钙矾石可观测到的矩阵,少量的C-S-H凝胶混杂在一起。同时,有一个密度和骨料和水泥之间的亲密接触界面过渡区,这可以归因于高自收缩房地产CSA之外。高质量的界面过渡区用更少的差距和孔隙度有利于UHPC更高的力学性能;这是在协议与抗压强度结果。
因此,CSA水泥不仅是一个有效的膨胀剂的应用UHPC只要掺合料的数量控制在合理的范围内,但它也有有利影响UHPC强度发展。
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。
作者宣称没有利益冲突。
这项工作是由硅酸盐材料国家重点实验室的支持架构,(没有在中国武汉科技大学。SYSJJ2019-17),重点实验室的结构和风洞广东高等教育机构开放基金(没有。202002),陕西省自然科学基础研究计划(2021号金桥jm - 605和2020 - 536)。