通过调整胶凝材料组分和总量、机制砂石粉含量等,研究了桥梁用机制砂混凝土的工作性、力学性能、耐久性能。结果表明:当m粉煤灰∶m矿粉为7∶4、胶凝材料总量为400 kg/m3、石粉含量为8%时,所制备的桥梁用机制砂混凝土的初始坍落度和扩展度可达250 mm和630 mm,且经时损失较小,可实现自密实浇筑,60 d抗压强度为70 MPa,28 d碳化深度仅为5.8 mm,56 d电通量为582 C,综合性能良好。

为了解石粉含量对机制砂混凝土的性能影响,制备了2%、5%、7%、10%四种石粉含量的机制砂混凝土,分别研究了其力学性能、工作性及耐久性,探究了不同石粉含量机制砂在预制构件混凝土中的应用,进行了装配式构件的试生产。结果表明:在合适掺量下,石粉在一定程度上能改善机制砂的堆积密度,从而提高混凝土强度;石粉含量过大会降低混凝土密实性,从而影响混凝土力学性能;采用机制砂配制的混凝土力学性能、抗渗性能和抗冻性能可以达到与天然砂混凝土的同等水平。

采用Ⅲ级粉煤灰和石粉双掺进行C50泵送混凝土配制,并研究其可泵性。采用三因素三水平正交试验和方差分析法进行了对比分析,并结合混凝土实际性能表现,得出本试验条件下的最优组合:25%Ⅲ级粉煤灰+16%石粉+1.6%外加剂。

采用ISAT(Initial Surface Absorption Test)方法研究了蒸养制度和石粉含量对机制砂混凝土毛细吸水性能的影响。结果表明:相比于标养条件,蒸养会增大机制砂混凝土的毛细吸水能力,但与同养护条件下的河砂混凝土相比,机制砂混凝土的毛细吸水系数更低;静养时间的缩短和恒温温度的升高都会增大机制砂混凝土的毛细吸水系数,合适的静养时间和养护温度分别为4 h和50℃;石粉含量对蒸养机制砂混凝土毛细吸水性影响较大,随着石粉含量的增加,蒸养机制砂混凝土的毛细吸水系数先变小后变大,合适的石粉含量为10%。

研究了石粉含量对预制沉管机制砂混凝土工作性、力学性能等的影响。结果表明:石粉含量过大会导致混凝土拌和物含气量下降、黏聚性提高、流动性降低;石粉在混凝土中主要起填充作用,当石粉含量在10%左右时,混凝土的力学性能和抗氯离子渗透性较好;石粉含量过大会导致混凝土塑性开裂敏感性提高,但在合适养护条件下,机制砂可提高混凝土的抗裂性能;混凝土的干燥收缩率随石粉含量和龄期增加而上升,石粉含量为10%时,混凝土的60 d干燥收缩率为311×10-6;石粉对引气高性能混凝土抗冻性的影响不显著,但随石粉含量增加而下降。

为了探究机制砂混凝土的抗压强度变化规律,进行了不同机制砂替代率(0、30%、50%、70%)、粉煤灰掺量(0、20%、30%、40%)和机制砂石粉含量(0、5.8%、11.6%)混凝土试件的抗压强度试验,并结合试验数据建立了BP神经网络模型预测抗压强度。结果表明:随着机制砂替代率的增加,试件的7 d、28 d抗压强度呈先增大后减小的趋势,且在机制砂替代率为50%时达到最大,机制砂替代率对试件的60 d抗压强度影响较小;掺入粉煤灰使试件的早期抗压强度降低,但30%掺量的粉煤灰有利于提高试件的60 d抗压强度;随着机制砂石粉含量的增加,试件的7 d抗压强度先增大后减小,28 d、60 d抗压强度则逐渐增大;建立的机制砂混凝土28 d抗压强度预测模型的精度较高。

为研究低温环境下石灰岩机制砂及石粉对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,以掺/未掺石灰岩石粉的机制砂砂浆、掺/未掺石灰岩石粉的天然砂砂浆为模拟对象,结合硫酸盐腐蚀介质及低温环境特点,采用温度(5±1)℃的5%的MgSO4溶液模拟服役环境,对比研究了不同腐蚀龄期(0 d、60 d、90 d、210 d、270 d、360 d)试件的外观和强度变化,并基于XRD、FTIR测试分析了侵蚀产物。结果表明:随着龄期的增长,侵蚀方式由传统的钙矾石型硫酸盐侵蚀逐渐过渡到以碳硫硅酸钙为侵蚀产物的TSA岩侵蚀;石灰岩机制砂和石粉均能促使砂浆产生TSA侵蚀,且石粉的影响更加明显。

采用材料学原理和高性能混凝土配制技术,研究了石粉做掺合料对C30、C60、C80机制砂混凝土工作性、强度和抗渗性能的影响。结果表明,石粉作掺合料在C30、C60、C80机制砂高性能混凝土的取代比例高达20%、15%、10%时,其和易性、强度及抗氯离子渗透性能均较好。

随着湿拌砂浆的应用与推广,对湿拌砂浆专用外加剂的研究越来越多。本文研究了砂浆外加剂KZJM100不同掺量对掺石粉湿拌砂浆的和易性、保水性、拉伸黏结强度、抗压强度和收缩率的影响,试验结果表明,当KZJ-M100的用量为胶凝材料质量的0.03%~0.04%时,掺石粉湿拌砂浆的综合性能可达到最佳的状态。同时分析了KZJ-M100对掺不同细度模数砂子的湿拌砂浆性能的影响,结果表明,使用细度模数为2.2~2.6的砂子的应用效果较好。

研究了不同石粉含量机制砂特性以及机制砂混凝土的工作性,并与河砂及河砂混凝土进行了对比。结果表明,机制砂粒形不如河砂,级配优于河砂;机制砂混凝土工作性优于河砂混凝土。石粉含量作为关键参数,在一定程度上可以反映机制砂的性能变化,对机制砂自身以及混凝土性能均存在显著影响。结合沉管新拌混凝土对工作性的要求,系统验证了优选机制砂混凝土配合比的工作状态以及不同温度下的凝结时间、重塑时间、泌水等性能,并对施工过程中沉管混凝土的表观密度控制作了一定的分析。