改善粉末混合等效模型设计自密实混凝土的粉煤灰和石灰粉

文摘

使用粉煤灰(FA)石灰石和粉(LP)结合水泥混凝土有几个实用、生态、经济优势,减少二氧化碳排放,减少自然资源的过度消耗,导致自密实混凝土(SCC)的清洁生产。混合料配合比设计方法SCC基于粘贴流变阈值理论可以通过粘贴测试指导SCC混合料配合比设计。这个方法可以被完全可视化粘贴区(SCP区),一个平面区域所有混合点满足粘贴阈值理论,和鳞状细胞癌区,一个平面区域组成的混合点满足所有标准的合格的鳞状细胞癌。对于水泥鳞状细胞癌,鳞状细胞癌的SCP区一致。然而,对于新增的足总或LP从水泥不同粒度测量和形状特征,实验结果表明,SCP区是鳞状细胞癌区分开。这项工作的影响定量研究FA和LP SCP的运动区通过引入改进的粉等效模型。改进的模型通过砂浆粉等价系数计算得到的测试结果有或没有足总或LP,代替SCC在前测试方法。FA和LP的等效系数按体积是0.55和0.79,分别,这意味着1.27 1.82 FA的单位体积或单位体积的LP相当于一个单位体积水泥。改善粉等价模型验证了SCC的成功准备将足总或LP简单和有效的。相当于SCP区凝聚与鳞状细胞癌区比前者SCP区,可以指导SCC没有SCC预混料的快速组合设计测试。

1。介绍

作为一种高性能混凝土、自密实混凝土(SCC)可以通过密集的间隙流动预应力钢筋在其重力没有振动和填满空洞没有种族隔离和大出血,为了保证结构的压实,缩短施工周期,消除振动噪声(1,2]。

获得癌的可加工性,宾汉模型应用(3和研究人员4- - - - - -10)利用了配合比设计方法基于粘贴流变特性的鳞状细胞癌的优势揭示物理现象所涉及的基本原则和节省时间的试验混合物。Saak et al。4]介绍了隔离电阻和流动性的新鲜混凝土主要取决于水泥浆的流变性。此外,预测的流动行为相应的鳞状细胞癌,Lachemi et al。11]建立了新的属性之间的关系(例如,滑坡流和V-funnel时间)混凝土的高含量的粉煤灰(FA)和屈服应力和塑性粘度的粘贴。吴,一个9预测纯水泥SCC的和易性根据糊流变学和设置阈值理论。根据阈值理论,当屈服应力和塑性粘度的粘贴满足阈值理论,相同的混合比例的SCC膏具有良好的工作性能。聂和一个12]可视化的阈值理论完全粘贴(SCP)区,这是所有点的集合满足理论。高成本,高水化热,更可能发生在干燥收缩的结果用大量的水泥鳞状细胞癌(13- - - - - -15]。因此,矿物掺合料等FA和LP通常用于取代部分水泥16- - - - - -22),这可能会降低水化热,优化粒子包装,保持SCC和易性(23- - - - - -26]。此外,将足总或LP可以减少碳足迹,增加废物重复利用。然而,糊流变阈值理论是不与具体的实验验证合并足总或LP。

FA取代部分水泥的影响混凝土的和易性已被许多研究人员调查。道格拉斯(27)发现,添加FA /粉比超塑化剂可以减少(SP %),增加SCC和易性。沈et al。28)记录,具体增加的衰退从164 mm到189 mm FA的替代率从0%降至50%。然而,张先生和李29日得出一个结论:经济衰退和经济衰退流(科幻小说)混凝土首先增加然后减少足总含量增加时,当英足总含量最高为15%的质量。不同的粒度分布和不同形态(30.)导致了不同的足总对混凝土的和易性的影响。

LP的影响取代部分水泥混凝土的和易性也已被许多研究人员调查。Beeralingegowda和Gundakalle23认为混凝土更可流动的LP的替代比例高达20%。最近的工作(31日]表明,鳞状细胞癌合并LP的科幻小说是超过鳞状细胞癌的只有水泥粉。其他学者(32,33)还发现,添加一些LP可以改善混凝土的和易性。然而,一些研究[34,35]表明,需要更多的(SP)超塑化剂或水与LP SCC保持相同的流变特性没有LP鳞状细胞癌。这是因为细LP颗粒可以填充粗水泥颗粒之间的孔隙,从而增加了包粉的密度。因此,上述相反的结论可能归因于不同形态和不同的细度有限合伙人(26]。

基于粘贴流变阈值理论,聂36粘贴)进行了几个实验通过使用不同的足总比例和SCP区获得的。但是,没有癌进行了验证SCP区。Zhang et al。37)获得了SCC区组成的混合点SCC SCC和满足工作性能的测试实验。基于SCP区和鳞状细胞癌区,他们进行了具体的实验验证SCP区,发现SCP的分离区和鳞状细胞癌区37]。为了处理这个问题,Zhang et al。37)研究了不同水泥、FA和LP的粉等价。基于SCC和易性与水泥之间不同的属性和其他粉末FA和LP等考虑,其他粉末可以根据等效系数转化为等价的水泥。最后的目标匹配的鳞状细胞癌区和SCP区实现。然而,粉等价系数是通过比较等效SCP区与鳞状细胞癌区直到他们大多一致,和一些耗时的具体实验进行不可避免(37,38]。

要处理这个问题,将增强的粉等效模型的角度获得粉等价系数进行比较的结果迫击炮有/没有FA / LP相反的比较等效SCP区和鳞状细胞癌区在前面的研究。

2。理论研究

2.1。材料

图1显示了水泥的微观形态学图像、FA和LP。它表明,粒子的大小和形态三个粉是不同的。三种粉末的粒度分布如图所示2。水泥的细度、FA和LP是473米²/公斤,5370米²/公斤和3650米²/公斤,分别。水泥的密度、FA和LP 3080公斤/米²,2500公斤/米²,2700公斤/米²,分别。三个粉连续级配。水泥的粒度中值、FA和LP是20.30μ17.82米,μ19.28米,μm,分别。水泥最大中值粒径而FA至少水泥的粒度中值,如图2。

鳞状细胞癌的性能是影响矿物填料取代水泥。在以下三个方面的原因进行了总结。

2.1.1。球轴承的影响

足总包含了许多球玻璃珠子。LP包含超细球形粒子可以通过打破,破碎和研磨脆性灰岩。一般来说,FA和LP粒子更接近球体比水泥。这些球状粒子不仅可以减少颗粒之间的摩擦也使水泥粒子而不是粘在一起。

2.1.2。填充效果

颗粒大小范围的FA和LP是相似的,比水泥广泛得多。大约10%的足总或LP细粒子比水泥。细粒子可填充粗颗粒之间的孔隙,使固体骨架更compactable体积密度增加。

2.1.3。吸附的影响

不同的粉末具有不同的吸附能力polycarboxylate强塑剂分子,也影响鳞状细胞癌的可加工性。先前的研究[39)表明,水泥已经两次强塑剂的吸附容量与LP巧妙地迎合了卡尔德龙之前相同。

Polycarboxylate强塑剂在这项研究中所使用的固体含量20%,密度为1.03克/厘米³。碎石英砂(QS)被认为是一个细骨料FA的等效系数验证的部分4.1。QS的粒径范围是0.075 - -4.75毫米,和QS的密度是2.64克/厘米³。粉碎石灰石砂(LS)被认为是一个验证的细骨料的等效系数LP的密度2.70克/厘米³节4.2。碎砾石被认为是粗骨料(CA)与颗粒大小从4.75毫米至20毫米,和它的密度和包装密度是2.70克/厘米³和1.36克/厘米³,分别。QS的粒度分布曲线,LS,碎砾石如图3。

2.2。混合料配合比设计方法基于粘贴流变特性的鳞状细胞癌

鳞状细胞癌是由砾石和砂浆8,40]。此外,沙子和粘贴砂浆组成。鳞状细胞癌的和易性依赖于砾石含量、砾石属性和砂浆流变学。砂浆流变学与砂比、砂属性,并粘贴流变学。糊流变阈值理论的本质是定量限制糊流变性能好状癌。基于这两种力学模型(41)和砂浆流变特性和粘贴流变特性之间的关系,方程(1)和(2)可以确定SCC的流变标准制定粘贴。 在哪里τ_粘贴和τ_阈值是粘贴的屈服应力和粘贴屈服应力阈值;ρ_砂浆代表了砂浆密度;= 9.81 m / s²;δ_砂浆代表了砾石砂浆覆盖的厚度;一个代表,砾石的平均宽度等于2r;B代表平均高度等于0.9r;r代表的平均半径砾石(10];ϕ代表实际的砂浆体积比;和ϕ_马克斯代表的理论最大砂浆体积比;的系数n获得了4.2的头头和Roussel研究42]。的计算ϕ_马克斯和δ_砂浆在吴的研究和一个9]。 在哪里η_粘贴和η_阈值,分别粘贴塑料粘度和粘塑性粘度的阈值;Δρ代表了砾石和砂浆之间的密度差;和[η)近似是2.5研究Krieger和多尔蒂(43]。

基于研究Roussel et al。44)和m et al。45),粘贴屈服应力(τ_粘贴)可以通过方程计算(3)和粘塑性粘度(η_粘贴)可以通过方程计算(4)。 在哪里ρ_粘贴是粘贴密度;V_锥和h_锥代表minislump锥的内部体积和高度;科幻小说_粘贴代表的科幻粘贴在停工;科幻小说_总统等于200毫米;T_200年被定义为科幻小说时花费的时间最高可达200 mm;衰退代表衰退与科幻小说价值_总统等于200毫米;和λ= 0.0005 (37]。

结合双线性插值法和粘贴流变特性之间的关系和水/粉末体积比(V_W/V_P)和SP % (12],SCP区可以通过选择粘贴混合物的流变特性满足糊流变阈值。换句话说,SCP区是一个十字路口,方程(1)和(2)可以同时得到满足。

2.3。改善粉等效模型

2.3.1。粉等效模型

当水泥是唯一在糊粉和水泥,SCP区满足粘贴流变阈值大多数与鳞状细胞癌区一致。粘贴与足总或LP取代部分水泥,SCP区走向的地方V_W/V_P和SP %获得粘贴时变得不那么阈值是相同的。和鳞状细胞癌区与足总或LP取代部分水泥也移动到的地方V_W/V_P和SP %时变得不那么好的SCC标准保持不变。然而,V_W/V_P和SP % SCP区仍不到的鳞状细胞癌区,使SCP与矿物掺合料区分开的鳞状细胞癌与矿物掺合料区,如图4。为了解决这个问题,Zhang et al。37)提出了一个粉等效模型。根据粉系数相同的SCC和易性,可以用来建立一个等价关系不同的粉和水泥的目的,实现区域之间的巧合SCP区和鳞状细胞癌区。方程(5)和(6)的计算V_W/V_P]_情商和[SP %]_情商通过粉等价系数。 (在哪里V_W/V_P]_情商相当于water-powder按体积比;V_W,V_C,V_足总,V_LP水的体积,水泥、FA、LP,分别;和k_足总和k_LP是体积粉FA和LP的等效系数。 在[SP %]_情商相当于强塑剂的质量比粉;米_SP,米_C,米_足总,米_LP是强塑剂的质量,水泥、FA、LP,分别;和K_足总和K_LP是粉的等效质量系数的FA和LP。

2.3.2。改进的粉等效模型

粉等价系数FA和LP SCC混合料配合比设计提供了良好的参考。然而,系数的获得是基于一个试错的过程,至少9组癌,导致很多实验。为了解决这个弱点,本文致力于改善粉等价系数FA和LP可以进行砂浆实验获得的而不是耗时的鳞状细胞癌的实验。

当足总或LP取代部分水泥粉末材料,三个砂浆测试应该进行。第一个臼炮试验是水泥砂浆,将砂浆作为参考。保持SP %不变,两个迫击炮与足总或LP是通过调整用水量。科幻的线性插值和用水,用水量的砂浆与足总或LP的科幻参考灰浆。最后,粉等价系数可以通过比较计算砂浆测试的结果。FA的等效系数的计算过程和LP根据砂浆实验将在下一节中介绍。

3所示。结果与讨论

根据常用的砂比和强塑剂用量推荐的制造商,砂率是固定在45%,polycarboxylate-based强塑剂固定在1%的质量。此外,水泥替代率由足总或LP是固定在30%质量。最后,灰浆混合比例用于确定FA的粉等价系数或LP如表所示1。参考灰浆,纯水泥和水使用米₀可以调整获得砂浆具有良好的流动性。然后,米₁测试砂浆与科幻小说一样调整获得砂浆灰浆的引用。考虑获得相同的迫击炮科幻的困难,进行了两种迫击炮与不同的科幻。

基于线性插值的方法,对砂浆用水量与科幻小说一样引用灰浆。测试结果如表所示2。

图5显示了线性插值过程的用水砂浆与科幻小说一样引用灰浆。迫击炮将足总用水量为86.9 g基于假设的科幻砂浆结合FA是290.5毫米,一样的参考砂浆而砂浆结合LP的用水量为78.8 g,基于假设的科幻砂浆结合LP是295.0毫米,一样的参考灰浆。

基于上述结果,FA的等效系数可以计算如下。一个单位体积用水量的水泥和足总可以通过方程计算(7)和(8)。

然后,FA的粉等效体积系数定义在以下方程: 在哪里k_足总代表FA的等效容积系数;V_W,_足总代表足协的一个单位体积用水量;和ρ_W和ρ_足总分别是水的密度和足总。

然后,FA的等效系数质量,K_足总,计算如下37]:

同样,LP的等效系数可以计算如下: 在哪里k_LP代表了LP的等效容积系数按体积;V_W,_LP代表了LP的一个单位体积用水量;和ρ_LP是LP的密度。

然后,LP的等效系数质量,K_LP,计算如下37]:

可以看出,FA和LP的等效系数都小于1,V_W/V_P小于(V_W/V_P]_情商和SP %小于(SP %)_情商。一个区域组成的(V_W/V_P]_情商和[SP %]_情商了,相当于SCP区域粘贴流变阈值满足了新领域。等效系数量化的关系水泥等粉从流变学的角度和粉掺入SCP区运动的影响。具体地说,k_足总表明,1 /k_足总单位体积的FA等于单位体积的影响水泥从用水的角度来看。LP,k_LP意味着1 /k_LP单位体积的LP等于单位体积水泥的影响。从强塑剂使用的角度来看,K_足总意味着1 /K_足总单位质量的FA =每单位质量水泥的影响,而K_LP表明,1 /K_LP单位质量的LP =单位质量水泥的影响。

4所示。实验验证

4.1。验证FA的等效系数

首先,贴足总取代20%的水泥体积进行了获取一个SCP区。mini-SF测试结果和流变特性的贴在图所示6。它可以看到从方程(1)和(2粘贴相关流变阈值)V_W/V_P但与SP %。粘贴屈服应力阈值V_W/V_P(即。,0。98,1。08,1。18) are 1.37 Pa, 1.36 Pa, and 1.34 Pa, respectively. The paste plastic viscosity thresholds forV_W/V_P(即。,0。98,1。08,1。18) are 22.8 Pa·s, 24.4 Pa·s, and 26.0 Pa·s, respectively. With the equivalence coefficients of FA obtained from mortar experiments, [V_W/V_P]_情商通过方程计算(5),(SP %)_情商通过方程计算(6),分别如图6。粘贴屈服应力和粘塑性粘度稍微改变了之前与等效过程。现在,粘贴屈服应力阈值V_W/V_P(即。,1。09,1。20,1。31) are 1.35 Pa, 1.34 Pa, and 1.32 Pa, respectively. The paste plastic viscosity thresholds forV_W/V_P(即。,1。09,1。20,1。31) are 24.6 Pa·s, 26.3 Pa·s, and 27.7 Pa·s, respectively. The bilinear interpolation method [12)是用来确定SCP区。流变的标准是这样τ_粘贴低于或等于τ_阈值和η_粘贴大于或等于什么η_阈值。因此,该地区由箭头指出,在数字6(一)和6 (b),满足屈服应力准则和塑性粘度标准。

基于上述数据,SCP区,相当于SCP区是根据研究的步骤Zhang et al。37),如图6(一)和6 (b)。

流动性,通过能力,并总结了隔离电阻的和易性鳞状细胞癌,这是通过滑坡流预测试验和V-funnel试验研究。流动性是量化的科幻衰退流测试,和通过能力和隔离电阻量化由V-funnel VF测试。标准合格的鳞状细胞癌,科幻是600毫米和800毫米之间,VF 4 s - 25 s采用(46,47]。十字路口叫鳞状细胞癌区可以获得如果科幻范围和VF范围满足滑坡流测试的结果和V-funnel同时测试。癌与FA取代20%的水泥进行改变V_W/V_P和SP %,如图7。鳞状细胞癌的结果(科幻和VF)是使用双线性插值处理,然后满意的区域会议所需的标准科幻范围从600毫米到800毫米和VF范围从4至25年代获得了(37),如图7。鳞状细胞癌区将用于与SCP区。

图8显示没有SCP区和鳞状细胞癌区之间的十字路口。与改善粉等效模型,大部分相当于SCP区在鳞状细胞癌区,验证粉等效模型的适用性和获取由砂浆粉等价系数的可行性实验。从用水的角度来看,英足总等效系数0.55 1.82体积意味着单位体积的FA相当于一个单位体积水泥的影响。从SP的角度使用,足总等效系数0.68的质量意味着1.47单位质量的FA相当于一个单位质量水泥的影响。

应该注意,增强粉等价模型仍有一些缺点。相当于SCP区域的面积只有约三分之一的鳞状细胞癌的区域,如图8。同时,SCP区是一个小的面积比等效的SCP区虽然他们的形状是相似的。考虑到相当于SCP区包含在鳞状细胞癌区,增强的等价模型可以确定SCC迅速混合比例。

4.2。验证LP的等效系数

在本节中,贴和癌进行了验证LP等效系数,与LP取代21%的水泥体积。首先,mini-SF测试贴与LP取代21%的水泥体积进行,如图9(一个)。

粘贴屈服应力阈值V_W/V_P(即。,0。85,0。92,0.99) are 3.43 Pa, 3.39 Pa, and 3.36 Pa, respectively. The paste plastic viscosity thresholds forV_W/V_P(即。,0。85,0。92,0.99) are 29.9 Pa·s, 32.3 Pa·s, and 24.4 Pa·s, respectively. With the equivalence coefficients of LP obtained from mortar experiments, [V_W/V_P]_情商通过方程计算(5),(SP %)_情商通过方程计算(6),分别如图9 (b)。粘贴屈服应力和粘塑性粘度稍微改变了之前与等效过程。现在,粘贴屈服应力阈值V_W/V_P(即。,0。90,0。97,1.05) are 3.41 Pa, 3.37 Pa, and 3.33 Pa, respectively. The paste plastic viscosity thresholds forV_W/V_P(即。,0。90,0。97,1.05) are 31.3 Pa·s, 33.7 Pa·s, and 35.9 Pa·s, respectively. Based on the above data, the SCP zone and the equivalent SCP zone were drawn according to the steps in the research of Zhang et al. [37),如图9(一个)和9 (b)。

癌与LP取代20%的水泥进行改变V_W/V_P和SP %,如图10。根据结果癌,鳞状细胞癌区了,如图10根据研究的步骤Zhang et al。37]。

鳞状细胞癌区是一个十字路口,同时同意科幻和VF的要求。基于结果癌和鳞状细胞癌好标准,鳞状细胞癌区也通过研究中的步骤Zhang et al。37),如图11。

SCP区,相当于SCP区,鳞状细胞癌区聚集在图11。这表明有一个小SCP区和鳞状细胞癌区之间的十字路口。大约一半的SCP区与SCC重叠区,这意味着原始模型的概率只有50%成功预测了SCC区。

另一方面,相当于SCP区走向鳞状细胞癌区,几乎重叠的鳞状细胞癌区,验证的适用性增强粉等效模型和获取由砂浆粉等价系数的可行性实验。从用水的角度来看,LP体积等价系数0.79意味着1.27单位体积的LP =一个单位体积水泥的影响。从SP的角度使用,LP等价系数0.90的质量意味着1.11单位质量的LP =每单位质量水泥的影响。

尽管相当于SCP区只有约一半的鳞状细胞癌的区域,如图11增强的等价模型仍然是有用的,能够很快的根据情况确定SCC混合比例考虑到大部分的SCP区位于鳞状细胞癌区。

5。结论

FA和LP SCP的影响区SCC是定量研究通过引入粉等价系数。粉等价模型增强了砂浆的结果通过比较获得粉等价系数。结合糊流变理论,增强粉等价模型验证和预测SCC的SCP区。从结果得出了以下的结论。(1)糊流变理论的应用和推广可能限制水泥和FA和LP之间的差异,这可能会导致SCP区和鳞状细胞癌区之间的不匹配。一旦与LP或混合FA,一个更小的V_W/V_P或SP %需要保持相同的和易性鳞状细胞癌与纯水泥粉。这是归因于不同属性的水泥、FA和LP。(2)通过比较砂浆结果获得粉等效系数,增强粉末等效模型。FA的等效系数按体积0.55和0.68的质量。LP的等效系数按体积0.79和0.90的质量。(3)增强模型验证了通过癌,鳞状细胞癌区正好与等效SCP区比SCP区。(4)相当于SCP区可以指导SCC的快速组合设计没有SCC预混料测试,提供一个参考这个方法在实际工程中的应用。

等效系数可能与LP的物理性质和FA,将研究在未来,考虑FA和LP与不同的属性。

数据可用性

部分或全部数据、模型或代码生成在此研究可从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

这项研究受到了中央大学的基础研究基金(B210201012),江苏计划项目(2021 k055a),博士后研究基金和国家自然科学基金(52109153和52109153)。

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