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轻集料的结构及吸水返水特性直接影响到轻集料混凝土的显微结构和性能,本文以两种不同结构陶粒吸水返水特性为主线,系统研究了轻集料混凝土拌合物性能、力学性能和耐久性能及显微结构,以探讨配制高性能轻集料混凝土的方法及理论,主要研究内容及结果如下:
根据轻集料吸水返水特性,研制了可以测定在水和水泥浆中吸水返水特性的试验装置。通过对结构不同、吸水率不同的陶粒在水中吸水和在水泥浆中吸水返水规律的研究和分析,发现陶粒吸水率、预湿程度以及水泥浆的水灰比、粉煤灰掺量、水化程度等对陶粒的吸水返水速率和程度有较大影响。采用水泥浆为介质时吸水返水规律能真实体现轻集料在混凝土中吸水返水特征。
采用自行设计的离析度试验装置,对轻集料混凝土离析性能进行评价,并研究了陶粒、引气剂和粉煤灰等因素对轻集料混凝土拌合物匀质性的影响。研究结果表明:光滑圆球型陶粒比表面粗糙的普通型陶粒配制的轻集料混凝土拌合物坍落度大,但抗分层离析能力差,在轻集料混凝土中引入微小的气泡和掺加粉煤灰对轻集料混凝土拌合物的抗分层离析能力有很大提高。采用离析度能很好的对轻集料混凝土拌合物匀质性进行评定。当离析度K≤4%和K≤3%时,表示轻集料混凝土拌合物匀质性合格和良好,其强度损失不超过10%和5%。
对不同预湿程度(吸水返水能力不同)陶粒混凝土强度进行试验和分析,研究影响轻集料混凝土强度的因素。研究结果表明:随陶粒预湿程度的增加,轻集料混凝土早期强度降低,但随着水泥水化的进行,陶粒返水量增大,对轻集料混凝土的自养护能力增强,轻集料混凝土后期强度持续增长。给出了陶粒不同含水率时,养护龄期与高性能轻集料混凝土强度的关系式。复合掺加粉煤灰、沸石粉和硅灰能够较大提高轻集料混凝土的早期和后期强度,采用吸水率大的陶粒,当水胶比为0.31时,轻集料混凝土的28d抗压强度可达到55MPa。
采用NEL法和快速冻融方法对陶粒不同预湿程度的轻集料混凝土进行耐久性及干缩性能进行研究。研究表明:轻集料的吸水返水特性对轻集料混凝土的耐久性及干缩产生重要影响。采用XRD、SEM、EDXA、孔结构分析与显微硬度等微观结构测试手段,研究了陶粒不同预湿程度的轻集料混凝土的微观结构,从显微结构角度解释了影响轻集料混凝土力学性能和耐久性的因素,初步建立了高性能轻集料混凝土的结构模型,为实际工程中配制高性能轻集料混凝土提供了理论支持。