混凝土性能研究论文

关键词： 浆体 集料 胶凝 混凝土

混凝土性能研究论文（通用10篇）

篇1：混凝土性能研究论文

再生高性能混凝土抗碳化性能试验研究

摘要：抗碳化性能是衡量再生高性能混凝土耐久性的一项重要指标。本文设计一正交试验，研究水胶比、矿物掺合料、再生粗细骨料取代率以及应力水平对再生混凝土碳化深度的影响规律。试验结果表明：(1)再生混凝土的水胶比以及粗骨料的取代率对混凝土的碳化深度影响很大。(2)再生混凝土的碳化深度和碳化时间的平方根基本成一直线关系。(3)再生混凝土在拉应力状态下其碳化深度会随着应力的增大而增大。

关键词：高性能混凝土;水胶比;粉煤灰;矿渣;抗碳化性能

一、引言

混凝土结构是建筑工程中最常见的结构形式，在结构使用寿命期间内，由于受到环境和荷载的双重作用，引起结构的老化、腐蚀，从而导致结构性能的降低，因此建筑工程结构的耐久性问题已引起工程界和学术界关注。再生混凝土的微观结构由于再生骨料的加入而变得比普通混凝土更为复杂。在再生混凝土中至少存在两种界面：再生粗骨料中天然骨料和附着老砂浆之间的界面、再生粗骨料的老砂浆与新砂浆之间的界面。这种复杂的微观结构给分析再生混凝土的耐久性带来了困难。关于再生混凝土抗碳化性能国内外已有不少学者作了初步探讨[1-2]，但他们研究结果可比性较差，还存在不一致、甚至相互矛盾的结论，并且未考虑应力状态的影响，而在外加应力作用下产生的微观裂纹使得CO2在再生混凝土中扩散的渠道增多加速了CO2的扩散。因此，为研究裂缝的影响，开展拉应力状态下再生混凝土的抗碳化性能研究很有必要[3-5]。

二、试验原材料及主要设备

2.1试验原材料

废弃混凝土样品取自某检测中心提供的废弃混凝土试块(原始强度等级为C40，粗骨料为卵石)，试验前再生骨料采用高温强化。

粉煤灰，采用扬州亨威热电厂提供的Ⅰ级粉煤灰，实测细度<8%、烧失量<5%、需水量比<95%，含水率<0.2%，三氧化硫<0.67%，均符合Ⅰ级粉煤灰标准。

矿粉，由扬州汊河超细粉厂提供，比表面积为487m2/kg。为碱性矿渣，活性较好。

减水剂，为扬州江都润扬化工有限公司生产的氨基磺酸系高效减水剂，黑色液态，减水率为15%～25%，掺入量控制在0.5～1.2%左右。

2.2主要设备

混凝土碳化试验箱CCB-70A由江苏省苏州市东华试验仪器有限公司生产，CO2浓度：20±3%，湿度控制：70±5%，温度控制20±5℃;采用WE-300液压式万能材料试验机，济南试验机厂生产，最大负荷为300千牛顿。

三、试验方案及方法

3.1试验方案

本试验在快速碳化试验的基础上，系统研究水胶比、矿物掺合料、再生粗细骨料取代率、应力水平对再生混凝土碳化深度的影响规律。碳化试验考虑荷载耦合，采用两个100×100×300的试块用铆钉同时加载，其力学模型见图1。

图1 再生混凝土碳化试块受力示意图

选取正交表L18(37)进行试验，其因素水平见表1。

表1 碳化试验因素水平表

A B C D E F G

水平水胶比 再生粗骨料

% 再生细骨料

% 粉煤灰

% 矿渣

% 砂率

% 应力水平ft

1 0.36 30 10 15 15 35 0.5

2 0.33 60 20 25 25 40 0.8

3 0.30 90 30 35 35 45 1.2

根据正交试验方法，可以排列出18组试验。

3.2试验方法

碳化试验采用《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》(GBJ 82―85)中的快速碳化试验方法，所用棱柱体混凝土试块尺寸为100 mm×100 mm×300mm。

在试验前2天从标准养护室取出试块，放入101A-1型电热鼓风干燥箱，在60℃的烘箱中烘48h。经烘干的试件留下一个侧面外，其余表面均用加热的石蜡予以密封。在侧面上顺长度方向用铅笔以10 mm间距画出平行线，以确定碳化深度的测量点。再将试块放入CO2浓度保持在(20±3)%、相对湿度为(70±5)%、温度为(20±5)℃的碳化箱内。

碳化到7天、14天、28天、60天时，分别取出试件破型，测定碳化深度。将切除所得的试件部分，刮去断面上残余的粉末，立即喷上1%的酚酞酒精溶液。图2显示再生混凝土试件的碳化情况。

图2 再生混凝土碳化试件的碳化深度

四、碳化试验结果及分析

4.1碳化试验测试数据

根据《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》(GBJ 82-85)中的快速碳化试验方法测出试件在7d、14d、28d和60d的碳化深度，测试数据见表2。

表2 正交试验碳化深度(mm)

编号 水胶比 再生粗骨料(%) 再生细骨料(%) 粉煤灰

(%) 矿渣

(%) 砂率

(%) 应力水平(ft) 7d 14d 28d 60d

1 0.36 30 10 15 15 35 0.5 2.0 3.0 4.6 8.2

2 0.36 60 20 25 25 40 0.8 1.8 2.8 4.8 8.8

3 0.36 90 30 35 35 45 1.2 3.0 3.6 6.4 12.1

4 0.33 30 10 25 25 45 1.2 1.6 2.1 3.9 6.8

5 0.33 60 20 35 35 35 0.5 2.2 3.0 4.6 8.9

6 0.33 90 30 15 15 40 0.8 2.3 2.7 5.2 9.6

7 0.3 30 20 15 35 40 1.2 不明显 1.8 3.5 4.8

8 0.3 60 30 25 15 45 0.5 不明显 1.6 2.9 5.8

9 0.3 90 10 35 25 35 0.8 3.0 3.8 6.3 12.2

10 0.36 30 30 35 25 40 0.5 1.6 2.2 3.9 6.7

11 0.36 60 10 15 35 45 0.8 2.0 2.6 4.8 9.7

12 0.36 90 20 25 15 35 1.2 1.9 2.8 5.3 9.8

13 0.33 30 20 35 15 45 0.8 1.3 1.7 3.1 5.8

14 0.33 60 30 15 25 35 1.2 1.2 2.0 3.7 6.9

15 0.33 90 10 25 35 40 0.5 2.2 3.2 5.8 10.6

16 0.3 30 30 25 35 35 0.8 不明显 3.0 4.2 7.8

17 0.3 60 10 35 15 40 1.2 不明显 3.6 4.3 8.4

18 0.3 90 20 15 25 45 0.5 2.7 2.9 5.6 10.2

4.2试验结果分析

(1)再生粗骨料取代率对再生混凝土抗碳化性能的影响

再生粗骨料取代率对再生混凝土14d、28d、60d抗碳化性能的影响见图3。从图3可见，再生混凝土试块的碳化深度随再生粗骨料取代率的增大而增大，这可能因为再生粗骨料的孔隙率大于天然骨料，使得再生混凝土的孔隙率与同水胶比的天然混凝土相比有较大增加，这无疑会使再生混凝土抗碳化能力降低。在不同的龄期不同的再生粗骨料的取代率使得试件的碳化深度也有所不同，14d时碳化程度不明显，但随着粗骨料取代率的.增加而增加，在28d和60d时，当再生粗骨料的取代率在60%左右时，碳化程度有所降低。表明，再生粗骨料取代率在60%左右时，骨料级配为相对合理的状态，使得再生混凝土的孔隙得到有效填充，提高了再生混凝土的致密性，从而减缓了CO2扩散速度，降低了再生混凝土的碳化深度，提高了再生混凝土的抗碳化性能。

图3 再生粗骨料取代率对碳化深度的影响

(2)水胶比对再生混凝土抗碳化性能的影响

再生粗骨料取代率在60%时，水胶比分别取0.30、0.33、0.36，分析再生混拧土碳化深度随碳化时间的变化规律(图4)。从图4可以看出，再生粗骨料取代率为60%，水胶比在0.36时再生混凝土抗碳化性能比水胶比在0.30及0.33时好。当水胶比在0.3及0.33时，再生混凝土碳化深度比较大。这一点，与抗压强渡随水胶比的增大而降低的规律正好相反。主要是因为在水胶比在0.3时，混凝土偏干硬，影响混凝土的和易性，使混凝土水化反应不是很充分，影响混凝土内部的密实性。水胶比在0.36时，混凝土拌合物的坍落度为60mm左右，具备一定的流动性，混凝土的保水性和流动性都比较好，使再生混凝土的水化反应比较充分，提高了再生混凝土的密实度，从而降低了CO2在混凝土中的扩散速度，提高了再生混凝土的抗碳化性能。

篇2：混凝土性能研究论文

混杂纤维混凝土高温性能研究

摘要：根据近年来对纤维混凝土高温性能的试验研究,分析了纤维对混凝土高温性能的影响,探讨了纤维混凝土在高温下的`力学性能及合理的纤维掺量,以期为今后混杂纤维混凝土的高温性能研究及其应用起到指导作用.作 者：王丹芳 施养杭 WANG Dan-fang SHI Yang-hang 作者单位：华侨大学土木工程学院,福建,泉州,36期 刊：安全与环境工程 Journal：SAFETY AND ENVIRONMENTAL ENGINEERING年，卷(期)：,17(2)分类号：X93 TU502 TU528.572关键词：聚丙烯纤维 钢纤维 混杂纤维混凝土 高温爆裂 力学性能 耐火性能

篇3：混凝土性能研究论文

近些年, 福建地区日趋紧张的天然砂资源,已无法满足该地区逐年上升的大规模建设用砂需求因此,福建地区发展和研究机制砂在混凝土中的应用已迫在眉睫。 目前,主要研究机制砂在混凝土应用方面,而对混凝土长期性能和耐久性能的影响研究较少。 本文分别采用天然中砂和混合砂(机制砂与天然细砂复配而得)作细集料,对新拌混凝土工作性及硬化后混凝土的强度及部分长期性能与耐久性能(抗碳化、收缩、徐变)进行了对比研究。

1原材料与试验方法

1.1原材料

胶结材:采用福建某水泥厂生产的P·O 42.5级水泥; 华能电厂生产的Ⅱ级粉煤灰, 比表面积为281m2/kg; 三钢磨细矿渣粉,S95级, 比表面积为426m2/kg。

粗集料:4.75~26.5mm连续级配花岗岩碎石。

细集料:闽江河砂,一种系Ⅲ区细砂,细度模数1.7, 含泥量1.3%; 另一种系Ⅱ区中砂, 细度模数2.5,含泥量0.8%。 机制砂,材质为花岗岩,系Ⅰ区粗砂,细度模数3.2,含泥量1.1%,含粉量2.3%。 本研究中的混合砂是机制砂与闽江细砂按5∶5的比例配制而得,筛分曲线位于Ⅱ区中砂,细度模数为2.4。

外加剂:聚羧酸盐减水剂,掺量1.0%时,减水率>25%。

1.2混凝土性能测试方法

混凝土力学性能及拌和物性能检测均按GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准和GB/T 50080—2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行;混凝上长期性能和耐久性能检测按GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》进行。

2试验结果与讨论

2.1混凝土的工作性及强度

混凝土的配合比和工作性及强度见表1。 从表1混凝土的工作性和保坍性来看, 混合砂新拌混凝土工作性、保坍性与天然中砂新拌混凝土的相差不大,完全可以满足现代化施工要求,但需要适当提高外加剂掺量。 机制砂与天然细砂复配而得的混合砂与天然中砂的筛分曲线比较相近(见图1),但由于机制砂颗粒棱角特性,内部有微裂纹,吸水率较高,需要适当提高外加剂用量以提高新拌混凝土的流动性。

kg/m3

从表1混凝土的强度可以看出,混合砂混凝土的强度随龄期发展规律与天然中砂混凝土的相似, 随龄期增长而增大,混合砂混凝土的强度在各个龄期比天然中砂混凝土的强度略高,这主要是由于机制砂多棱角增加了混凝土内摩擦力所致。

2.2混凝土抗碳化性能

混凝土抗碳化性能是影响混凝土耐久性的一个重要方面。 混凝土的碳化指水泥石中的水化产物与环境中的CO2作用, 生成碳酸盐或其它物质,导致混凝土孔溶液和基体碱度下降,引发钢筋锈蚀混凝土开裂、混凝土强度下降结构失效等现象。 混合砂系机制砂与天然细砂配制而得,为研究混合砂对混凝土抗碳化性能的影响, 本文测试了用天然中砂、 混合砂配制C30、C50混凝土的抗碳化性能,试验结果见表2。

从表2可以看出,与同配比的天然中砂混凝土相比,混合砂混凝土的碳化深度随碳化龄期发展趋势相似,随龄期增长而变大;混合砂混凝土在各个碳化龄期的碳化深度与同配比天然中砂混凝土的碳化深度相当。 可见,同配比的混合砂混凝土的抗碳化能力与天然中砂混凝土的相当。 由于混凝土的碳化主要与水泥水化产物的组份有关,因而机制砂代替部分天然河砂做细骨料对混凝土的碳化影响不大。

2.3混凝土的收缩

收缩是混凝土的重要技术性能,混凝土收缩越大,混凝土结构出现开裂的可能性愈大,抵抗侵蚀介质渗入混凝土机体的能力也越弱,最终使混凝土工程的耐久性变差。 本文为研究机制砂代替部分天然河砂对混凝土收缩的影响,分别测试了用天然中砂、混合砂配制C30、C50混凝土的收缩,试验结果见表3。

从表3可以看出,与同配比天然中砂混凝土规律相似,对于混合砂混凝土的收缩,强度等级高的比强度等级低的大(C50>C30);各个龄期同强度等级的混合砂、中砂混凝土收缩大小相当;同强度等级的混合砂、中砂混凝土的收缩随龄期发展趋势相似,混凝土的收缩随龄期增长而变大,早期(28d)收缩增加较快, 后期收缩增长趋势变缓并趋于稳定(120d)。 可见,相同条件下,混合砂混凝土与中砂混凝土的收缩行为相近,混合砂的应用对混凝土收缩影响很小。

2.4混凝土的徐变性能

徐变反映了混凝土在荷载作用下的变形行为徐变会显著影响混凝土结构或构件的受力性能,是预应力钢筋混凝土工程需要特别控制的重要技术指标。 为了解混合砂混凝土的徐变特性,本文测试了用天然中砂、混合砂配制C50混凝土28d龄期加载后混凝土的徐变量(加载量24k N),试验结果见表4。

从表4可以看出,在本研究试验条件下,加载后混合砂混凝土各龄期的徐变略高于天然中砂混凝土,但两者接近并均处于同一数量级;与同配比的天然中砂混凝土相比,混合砂混凝土的徐变随龄期的变化具有相似的规律,随龄期延长,徐变逐渐增加,增加速率则逐渐降低。 可见,相同条件下,混合砂混凝土与中砂混凝土的徐变行为相近,混合砂混凝土完全可以在预应力混凝土(T型梁、箱梁等中应用。

3结语

采用混合砂可以配得工作性能良好、保坍性能良好的混凝土,所得到的混凝土强度、抗碳化性能、 收缩性能、徐变性能与采用天然中砂配制的混凝土的技术性能相当。

摘要：分别采用天然中砂和混合砂(机制砂与天然细砂复配而得)作细集料,对新拌混凝土工作性及硬化混凝土的强度和部分长期性能与耐久性能(抗碳化、收缩、徐变)进行对比研究。结果表明,同配合比下,混合砂混凝土的技术性能与天然中砂混凝土的相当。

篇4：混凝土性能研究论文

摘 要：随着工程行业的快速发展，大量先进的施工材料、施工工艺被广泛应用在工程施工中，高性能清水混凝土具有工作性能好、耐久性好以及强度高等众多优点，在建筑工程中的应用，能够有效的提高建筑工程的整体质量，延长其使用寿命。同时，由于高性能清水混凝土施工技术对施工人员技术水平的要求相对较高，在具体应用的工程中应该严格按照施工工艺流程进行施工，以此保证高性能清水混凝土的施工水平，并提高建筑工程的整体质量与性能。文章分析了高性能清水混凝土的特点，并以某桥梁工程为例，探析了高性能清水混凝土施工技术应用，以供参考。

关键词：高性能清水混凝土；特点；施工技术应用

中图分类号：U443.22 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）15-0158-02

当前建筑行业中，高性能清水混凝土技术是一种技术含量高、应用广泛的技术，在实践应用的过程中，应该严格按照相关规范与设计要求进行施工。因此，文章针对高性能清水混凝土施工技术性能的研究具有非常重要的现实意义。

1 高性能清水混凝土的特点分析

1.1 工作性能良好

高性能清水混凝土具有良好的工作性，不仅稳定性好、坍落度大、流动性大，而且易于振捣，不容易产生泌水和分层现象，能够有效的提高混凝土浇筑速度和浇筑质量。

1.2 耐久性好

高性能清水混凝土是高性能混凝土的重要分支，它具有良好的耐久性，耐久性指标主要包括抗化学腐蚀性能、抗碳化性能、抗裂性能、抗冻性能、抗渗透性以及表面抗磨损性能等。高性能清水混凝土不仅能够应用在露天建筑中，还能够应用在水下作业施工中。

1.3 强度高

当材料、工艺和养护条件相同时，高性能清水混凝土的水胶比与普通混凝土的水灰比相同时，高性能清水混凝土28天后的标准强度超过普通混凝土，主要是因为高性能清水混凝土添加了优质的混合料，混凝土水化之后可以形成多余孔隙，混凝土结构变得更加密实。同时，高性能清水混凝土中添加了高效减水剂，能够有效的降低配合比设计中的水胶比，显著的提高清水混凝土的强度。

2 高性能清水混凝土施工技术应用分析

2.1 工程概况

以某桥梁工程为例，该桥梁的长度为35.5 km，跨径为35 m，该工程的施工条件非常恶劣，桥梁工程的主体包括桩基础、主塔身、墩身、承台等，全部采用高性能清水混凝土，由于工程量巨大，总共应用高性能清水混凝土约14.8万m3，其中C40墩身用量约1.8万m3，C30承台用量约1.9万m3，C30桩基用量约9.1万m3，C50塔身用量约2万m3。由于采用了高性能清水混凝土，具有工作性好、耐久性好以及强度高等特点，通过实践有效的提高了桥梁的使用功能，同时延长了工程的使用寿命。

2.2 高性能清水混凝土施工技术的应用

2.2.1 材料准备

高性能清水混凝土的施工材料主要包括以下几个方面：①外加剂，采用TOP403型减水剂，该种减水剂为聚羧酸型减水剂，3 d抗压强度比为150%，28 d抗压强度为160%，减水率为29.5%；②粉煤灰，粉煤灰采用Ⅰ级粉煤灰，三氧化硫含量为0.63%，含水量为0.2%，烧失量为3.5%，需水量比为92.5%；③矿粉，矿粉的性能表现为：三氧化硫含量为1.95%，28 d活性指数为119%，3 d活性指数为82%，需水量比为100%，比表面积为 459 m2/kg，密度为2.89 g/cm3；④细集料，细集料包括天然中砂、机碎制砂、特细砂，天然中砂细度模数是2.6，特细砂的细度模数为1.1，机碎制砂细度模数为3.2，其中天然中砂具有级配差、比表面积大、细度模数小等特点，不适合进行高性能清水混凝土的配置，机制砂具有棱角多、表面粗糙等特点，会影响高性能清水混凝土的外观质量、性能等，因此采用特细砂与机制砂混合的方式，通过实验表明，40%特细砂+60%机制砂的细集料，高性能清水混凝土的外观质量好，并且性能高；⑤粗集料，粗集料采用石灰碎石，其性能表现为：压碎指标为4.5%，含泥量小于0.1%，针片状含量为4.6%，孔隙率为36.9%，紧密堆积密度为1 729 g/cm3，松散堆积密度为1 549 g/cm3，表观密度为2 659 kg/m3；⑥水泥，采用P·0425R级水泥，性能表现为：初凝时间为160 min，终凝时间为230 min，3d抗折强度为6.9 MPa，28 d抗折强度为 9.5 MPa，3 d抗压强度为31.2 MPa，28 d抗压强度为51.5 MPa。

2.2.2 配合比设计

在进行高性能清水混凝土配合比设计时，应按照《建筑工程清水混凝土施工技术规程》DB11/T464-2007以及工程的实际设计要求进行科学、规范的设计，具体思路表现为：根据相关规范以及实践经验确定基准配合比，根据相关设计指标选择最佳配合比，通过实践应用进行验证，以此确定最佳的配合比。以该桥梁工程的桩基、预制看台板为例，桩基的清水混凝土的配合比设计表现为：外加剂6.2 kg/m3、水156 kg/m3、碎石989 kg/m3、砂777 kg/m3、粉煤灰204 kg/m3、矿粉0 kg/m3、水泥248 kg/m3；预制看台板的配合比设计表现为外加剂4.1 kg/m3、水152 kg/m3、碎石1 106 kg/m3、砂735 kg/m3、粉煤灰81 kg/m3、矿粉40 kg/m3、水泥 288 kg/m3。

2.2.3 实际应用

高性能清水混凝土质量直接关系到桥梁工程的整体质量，必须加强对其施工的质量控制。具体表现为：①原材料质量控制，首先，应该加强对原材料的检查力度，增加材料抽检频率，严格按照相关规范与技术标准对原材料进行检测；②搅拌质量控制，在进行搅拌施工时应该指派专门的操作人员对混凝土搅拌系统、输送系统进行检查与控制，保证计量系统的性能能够满足施工要求，观察搅拌过程中混凝土的压力是否正常，保证搅拌的充分性和均匀性，观察集料的包裹状况以及整体工作性能，严格控制搅拌时间，尤其是含气量较大时，应该根据工程的实际状况，合理的选择搅拌时间，尽可能的将含气量控制在既能够保证混凝土的耐久性，又不会影响混凝土的泵送与振捣；③施工控制，为了保证高性能清水混凝土施工质量，提高其耐久性和强度，应该做好现场浇筑施工，保证清水混凝土的外观、内部结构都能够满足工程要求；在浇筑施工时应该保证浇筑的连续性，尽可能的缩短分层浇筑的间隔时间，如果间隔时间较长可能会出现冷缝，影响施工质量；在进行高性能清水混凝土振捣时，应该均匀的布置振点，以此保证振捣的均匀性和充分性，避免出现砂浆飞溅的问题；④当浇筑施工完成后，还应该采取科学、有效的养护措施进行保湿养护，最常采用的方法为洒水养护，尽可能的保证高性能清水混凝土结构底面与侧面的湿润程度，为了防止出现顶面水分蒸发过度的问题，还应该在进行洒水养护时将析出的外加剂和碱冲下。

3 结 语

综上所述，高性能清水混凝土是一种性能非常优越的建筑材料，被广泛的推广和应用在现代建筑工程中。但是，由于高性能清水混凝土施工工艺对施工人员的技术水平的要求相对较高，施工人员必须严格按照相关规范与设计要求进行施工，以此保证高性能清水混凝土的结构与表面都能够满足相关要求，进而提高工程项目的整体质量。

参考文献：

[1] 马铨斌，张锁全.浅谈清水混凝土施工技术的应用[J].市政技术，2010，

（S2）.

[2] 孙晓虎，孙霞，李勇.高性能清水混凝土施工技术性能探析[J].混凝土，

2011，（11）.

篇5：钢纤维混凝土弯曲疲劳性能研究

钢纤维混凝土弯曲疲劳性能研究

将钢纤维掺入普通混凝土可以大幅度提高混凝土的抗弯曲疲劳等路用性能,并通过试验建立了钢纤维混凝土的.疲劳方程.结果表明,钢纤维不但能使混凝土的强度提高,更主要的是能够显著改善混凝土的韧性,在大应力作用下成倍地提高混凝土的弯曲疲劳寿命.

作 者：张皓 作者单位：河北省交通规划设计院刊 名：黑龙江交通科技英文刊名：COMMUNICATIONS SCIENCE AND TECHNOLOGY HEILONGJIANG年，卷(期)：32(5)分类号：U214关键词：混凝土 钢纤维 强度 弯曲疲劳特性

篇6：型钢混凝土剪力墙的抗震性能研究

型钢混凝土剪力墙的抗震性能研究

型钢混凝土剪力墙(亦称为SRC剪力墙)是一种新型的剪力墙,其抗弯承载力、抗剪承载力及延性均好于普通剪力墙.本文简要总结了近年来国内外关于型钢混凝土剪力墙抗震研究的成果.在此基础上,进行了较高轴压比下内藏钢桁架混凝土组合高剪力墙的.抗震性能试验研究.试验研究表明,内藏钢桁架的存在明显改善了高轴压比下型钢混凝土高剪力墙的抗震性能.

作 者：曹万林 范燕飞 张建伟 王新杰 王志惠 宋义平FAN Yanfei CAO Wanlin ZHANG Jianwei WANG Xinjie WANG Zhihui SONG Yiping 作者单位：北京工业大学,建筑工程学院,北京,100022刊 名：地震工程与工程振动 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF EARTHQUAKE ENGINEERING AND ENGINEERING VIBRATION年，卷(期)：27(2)分类号：P315.97 TU375关键词：型钢混凝土 剪力墙 内藏钢桁架 轴压比 抗震性能

篇7：混凝土性能研究论文

钢-混凝土组合剪力墙可以充分发挥钢和混凝土2种材料的`优势,改善传统钢筋混凝土剪力墙延性和耗能能力较差的缺点,在钢-混凝土混合结构中具有应用优势.本文简要介绍了国内外一些新型的钢-混凝土组合剪力墙,并简述了其抗震性能的研究现状,最后对一些关键问题进行了初步探讨.

作 者：廖飞宇 陶忠 韩林海 Liao Feiyu Tao Zhong Han Linhai 作者单位：廖飞宇,陶忠,Liao Feiyu,Tao Zhong(福州大学,土木工程学院,福建,福州,350002)

韩林海,Han Linhai(清华大学,土木工程系,北京,100084)

篇8：混凝土性能研究论文

多孔混凝土(PC)是硅酸盐水泥、单一粒径的粗集料、少量或不含细集料和水的混合物使用适量的水和胶凝材料以形成一个浆体薄层裹覆集料颗粒表面,使它们之间有自由空间,从而在多孔材料中形成孔的一类混凝土[1,2]。多孔混凝土在多个国家 ,如美国和日本已经使用超过30年。在美国使用越来越多是因为其具有各种环境效益,如控制雨水径流,恢复地下水供应,且能减少水和土壤的污染[3,4,5]。与此同时,多孔混凝土可能减少城市热岛效应且可用于降低道路的噪音[5,6]。

多孔混凝土不含有或含有少量细集料,使用适量的水泥浆体来裹覆和粘结集料颗粒以形成一个高孔隙率和连通的孔隙, 从而能够迅速排出雨水。一般而言,PC的孔隙率在15%~25%之间,渗透系数一般为2~6mm/s[5,7]。然而在常规PC中高孔隙率往往导致强度降低。常规多孔混凝土的低强度不仅限制了其在重载交通公路中的应用,也会影响结构的稳定性和耐久性,如易于受到霜冻损害和抗化学腐蚀能力较差。因此,低强度的PC只能在一些特定场合使用,如人行道、停车场、休闲广场和常规路面的底基层[8,9,10]。先前的研究表明,级配、集料的粒径和集料与水泥的质量比是影响PC孔隙率、渗透性和抗压强度的主要因素, 水灰比对PC的性质有较小影响[12]。使用较小粒径的集料能够增加混凝土单位体积内集料颗粒的数量、集料的比表面积和粘结面积,这最终导致多孔混凝土强度的提高。尽管国内外对多孔混凝土做了大量研究,但其强度和渗透性仍不能满足现实应用的要求,这大大限制了这种环境友好型路面材料的推广和应用。本文旨在通过使用合理选择的集料、细集料混凝土和有机增强剂,并通过调整混凝土的拌合比例,制备出具有一定强度和渗透性的高性能多孔混凝土。

1 研究目的和范围

本文研究的目的是评估聚合物改性对多孔混凝土力学和物理特性的影响。综合考虑聚合物改性多孔混凝土(PMPC)的渗透性和强度,从而使混凝土既有组合的渗透性也有足够的强度承受交通荷载。

该研究中, 使用三种单一粒径的石灰岩集料(13.5mm、9.5mm和4.75mm)和一种聚合物 (SBR乳胶)来制备多孔混凝土。通过孔隙率试验、渗透系数试验、抗压强度试验和劈裂抗拉强度试验来评估多孔混凝土的特性。

2 试验

2.1 试验原材料

在本试验中选择Ⅰ型普通硅酸盐水泥。粗集料考虑单一粒径三种级配的石灰岩:13.2mm,9.5mm和4.75mm。根据表1列出的ASTM规范测量粗集料的特性,本研究中使用的河砂粒径分布见图1。

为提高多孔混凝土的强度,在混凝土中添加乳胶聚合物丁苯橡胶(SBR)。除了乳胶,聚丙烯纤维也添加到混凝土中以进一步提高多孔混凝土的力学特性。聚丙烯纤维具有可以抑制和控制混凝土中内部裂缝形成、增强混凝土的抗拉强度并提高耐久性的优点。聚丙烯纤维不含重新加工的烯烃材料,平均长度为20mm。

2.2 混凝土配比

控制组多孔混凝土由硅酸盐水泥、水和三种级配的粗集料组成。为提高聚合物改性多孔混凝土(PMPC)的整体行为 ,乳胶、纤维和细集料 (天然砂 )添加到混凝土中,配比如表2所示。对照组基本配比为水泥∶粗集料∶水=1∶4.5∶0.35(重量比)。当在混凝土中添加乳胶和/或细集料时,乳胶的固体部分用来取代10%的水泥,且用天然砂取代7%的粗集料(重量比)。将PMPC的性能和特性与常规多孔混凝土进行了比较。

2.3 试样制备

使用机械拌合机拌合多孔混凝土,通过采用标准的滚筒压实成直径为152mm、高度为305mm的圆柱体试样。在标准的水分养护室内进行养护,直到测试所需的龄期。除了抗压试验,在试验前将试样切割成大约76mm厚的小试样进行其他试验。制备三个试样进行平行试验。

kg/m3

注:A 为控制组;B 为乳胶改性;C 为添加纤维;D 为添加乳胶和纤维的多孔混凝土。

2.4 测试方法

2.4.1 孔隙率试验

为了获得孔隙率,有必要知道压实混凝土的毛体积。因为多孔混凝土具有大量连通的孔隙,并不适合使用水中重法来获得毛体积。Core Lok真空包装密封设备常用来测量沥青混合料的密度,在该研究中用来获得多孔混凝土试样的有效孔隙率,根据ASTM D7063方法进行试验。

2.4.2 渗透性试验

因为设计多孔混凝土在路面结构中作为排水层,故渗透性是多孔混凝土的一个重要参数。由于孔隙率较高且有连通的孔隙路径,适用于层流的达西定律对多孔混凝土不再适用。本研究中, 使用Huang等人开发的排水沥青混合料 (与多孔混凝土在功能上相似)渗透性测量设备和方法[14]。图2显示了渗透性试验的试样和设备。

两个压力传感器安装在试样的顶部和底部,给出试验过程中水头差精确的读数。在变水头试验中采用自动数据采集系统连续读取数据。

本试验中,使用变水头法,从文献[14]中获得水头差与时间的曲线:

式中,a0,a1和a2为回归系数。

然后求导得:

式中,a1和a2为回归系数。因此,排水速度表示为:

式中,A1、A2、r1、r2分别为上部圆柱形容器和试样的的截面积和半径。

根据图3和图4,可以获得伪渗透系数K’和形状系数m。基于这个结果, 水力梯度和排出速度之间的关系为ν=7.5764i0.3598,因此K’为7.621mm/s。

2.4.3 抗压强度

根据ASTM C39试验方法测试7d龄期的抗压强度。在INSTRON加载结构 上对三个 直径为152mm、高度305mm的圆柱体试样进行抗压强度试验。

2.4.4 劈裂抗拉强度

对直径为152mm、厚度为76mm的三个平行圆柱体试样 进行劈裂 抗拉试验 。根据ASTM C496/C496M试验方法采用MTS加载进行该试验。连续记录垂直荷载并通过该试验获得劈裂抗拉强度。

3 结果与讨论

3.1 孔隙率

图5给出了所有多孔混凝土孔隙率试验结果及乳胶对孔隙率的影响。可以看出,大多数混凝土孔隙率的范围在20%~30%, 表明其满足多孔混凝土的功能要求。三个不同粒径的粗集料表现出相似的孔隙率,表明集料级配对孔隙率结果并没有显著影响。从图5也可以看出,添加乳胶和砂导致孔隙率略微降低。然而,乳胶、砂和纤维的结合并不会进一步降低孔隙率结果。乳胶、砂和纤维仍能达到预期的孔隙率和可接受的渗透性。

3.2 渗透性

渗透性结果和添加乳胶对多孔混凝土渗透性影响的结果如图6所示。从图6可以明显看出,所有多孔混凝土的渗透系数值在10~20mm/s之间,足以用于路面结构的排水层。集料的级配对渗透性并没有显示出一致的影响。采用三个不同粒径集料制备的混凝土表现出相似的渗透性值。

根据图6,乳胶、天然砂和纤维对渗透性的影响与对孔隙率的影响相似。尽管添加砂和乳胶会导致渗透性的降低,然而该渗透系数值对一般的排水需求是可接受的。

3.3 抗压强度

乳胶、砂和纤维对混凝土抗压强度的影响如图7所示。与预期一致,粗集料粒径越小,抗压强度越高。很明显,添加砂或乳胶均能提高多孔混凝土的抗压强度。添加天然砂增加了水泥砂浆的量,从而增加了邻近集料颗粒之间的接触面积。之后,接触面积的增加将导致强度的提高。添加乳胶也增加了邻近集料颗粒之间的接触面积。更重要的是,乳胶与水泥水化产物的混合形成两个相互渗透的基体一起作用,从而导致强度提高[15]。从图7(a)可以看出,乳胶和砂的结合效应导致抗压强度的进一步增加。

从图7(b)可以看出,纤维对抗压强度似乎仅有微弱的影响。当在控制组混凝土中添加纤维时(不添加乳胶或砂),纤维显著提高了抗压强度。然而,当砂和/或乳胶也添加到混凝土中,添加纤维并没有进一步提高强度(图7)。降低有效性的原因之一是本研究中使用的纤维在混凝土中不能完全分散及均匀分布。

3.4 劈裂抗拉强度

图8比较了乳胶、砂和纤维对劈裂抗拉强度的影响。与抗压强度类似,含有较小粒径集料的混凝土具有较高的劈裂抗拉强度。从图8可以看出,砂对劈裂强度的影响并没有对抗压强度的影响大。添加砂的混凝土有时甚至与未添加砂的混凝土相比具有较低的劈裂抗拉强度。然而,乳胶仍能显著提高多孔混凝土的劈裂抗拉强度。这是由于在乳胶和水泥硬化产物混合及相互渗透过程中乳胶网络的形成所致[15]。与脆性水泥浆体不同 ,乳胶网络抗拉能力相对较强,这有助于显著提高多孔混凝土的劈裂抗拉强度。

从图8(b)中可以看出,纤维对劈裂抗拉强度的影响类似于对抗压强度的影响。添加纤维导致控制组混凝土的劈裂抗拉强度显著提高。然而,添加砂和/或乳胶抑制了纤维的有效性。在含有砂和/或乳胶的多孔混凝土中使用纤维并没有使劈裂强度得到提高。

4 结论

(1) 使用乳胶、天然砂和纤维能够生产出具有足够排水性能和强度的高性能多孔混凝土。

(2) 乳胶和砂均会降低多孔混凝土的孔隙率和渗透性,且会增加多孔混凝土的强度。然而,仅添加乳胶能够提高多孔混凝土的劈裂强度。

(3) 在本研究中 ,纤维对多孔混凝土的强度特性并没有显著的影响。这是因为纤维在多孔混凝土中并没有得到完全和均匀地分散。为使纤维能够在混凝土中得到良好的分散, 建议使用专门方法,例如使用短纤维可能更易于使纤维在混凝土中得到均匀地分布。

篇9：混凝土性能研究论文

混凝土强度设计等级为C40P12，按照国家标准规定，其混凝土配制强度应为fcu0=fcuk+1.645σ=49.9MPa，抗渗设计为P14。

2 原材料

P.042.5水泥，福建炼石；高效减水剂（TQ-1），福州同强；引气剂(SJ-2 )，上海产；碎石 (粒径5～31.5mm)，龙海；中砂（细度模数2.5），闽江砂；粉煤灰（I级）同安电厂。

3 试验及其结果与讨论

3.1粉煤灰掺量的确定

在中国粉煤灰作为传统的矿物掺和料应用在混凝土中已经30多年了，其品质及其均匀性是保证混凝土质量的前提。粉煤灰在高性能混凝土中的掺量，根据其品质、均匀性和混凝土设计要求的不同而适当调整。

本混凝土配合设计先根据委托方长春建工集团有限公司环东海域火炬工业园项目部要求，确定混凝土的基准配合比，然后按超量取代法用粉煤灰置换部分水泥，超量系数为1.2，经过抗压强度试验确定粉煤灰的最终掺量，试验配合比及结果如下：

1.基准配合比设计

1）水灰比的确定

已知水泥28天抗压强度为45.8MPa

由此可知

W/C=0.46×45.849.9+0.46×0.07×45.8 =0.41

2）用水量的确定

根据粗骨料的品种、粒径及施工要求的混凝土拌合物稠度，其用水量可查《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55-2000表4.0.1-2得

mw=195kg/m3

3）水泥用量的确定

mc=195÷0.41=475 kg/m3

4）砂率的确定

根据粗骨料的品种、粒径及水灰比，其砂率可查《普通混凝土配合比设计规程》JGJ 55-2000表4.0. 2得

βs=38%

5）基准配合比计算（体积法）

本工程取ρc=3100kg/m3, ρs=ρg=2650kg/m3,ρw=1000 kg/m3

4753100 + mgo2650 +mso2650 +1951000 +0.01α=1 (1)

38%=msomso+mgo ( 2)

由(1)和( 2)可得 mso=654kg/m3 mgo=1056 kg/m3

因此该基准配合比为

mwo : mco : mso : mgo =195:475:654:1056

2. 粉煤灰掺量不同时混凝土配合比设计(体积法)

取粉煤灰表观密度为2200 kg/m3

1）粉煤灰掺量为5%时

mc=mc0×（1-5%）=475×（1-5%）=451 kg/m3

mf= mc0×5%×k=475×5%×1.2=28 kg/m3

超量系数k=1.2

ms= mso- mco×5%×（K-1）2200 ×2650=616 kg/m3

mgo=1056 kg/m3

因此粉煤灰掺量为5%时的设计配合比为

mw : mc :mf ms : mg =195:451:28:616:1056

用同样的方法计算出粉煤灰掺量不同时的配合比设计,详见表1

表1粉煤灰掺量不同的混凝土的配合比设计

粉煤灰掺量(%)配合比设计

水水泥粉煤灰砂碎石

019547506541056

5195451286161056

10195428575791056

15195404865421056

201953801145051056

251953561424671056

根据表1中配合比设计分别进行实验其结果如表2

表2粉煤灰掺量不同的混凝土的配合比实验结果

配合比粉煤灰掺量

（%）坍落度

（mm）抗压强度（MPa）

3d7d28d60d

mw : mc ms : mg =195：475：654：105605028.437.047.552.6

mw : mc :mf ms : mg =195：451：28：616：105656526.735.549.265.3

mw : mc :mf ms : mg =195：428：57：579：1056107025.133.651.660.8

mw : mc :mf ms : mg =195：404：86：542：1056159024.632.154.365.5

mw : mc :mf ms : mg =195：380：114：505：1056208021.428.350.160.3

mw : mc :mf ms : mg =195：356：142：467：1056257019.625.843.155.7

由表2可知，粉煤灰混凝土的抗压强度与测试龄期有着密切的关系，随着混凝土养护龄期的增加，混凝土的抗压强度也同步增长。由于粉煤灰的火山灰活性反应在水化后期才显示出来，故粉煤灰混凝土的早期强度发展缓慢，由上表2可知粉煤灰混凝土的3d、7d抗压强度略低于不掺粉煤灰的基准混凝土；在水化后期，粉煤灰与水泥水化产物Ca(OH)发生二次反应生成低钙硅比的C—S—H 凝胶体等产物，增加了混凝土密实度[1]，提高了后期强度，所以混凝土的28d、60d抗压强度高于不掺粉煤灰的基准混凝土，并且由表2可知当粉煤灰掺量为15%时，混凝土的28d、60d抗压强度最高，因此本项目中粉煤灰的最佳掺量为15%。由表1可知采用超量取代法在混凝土中利用粉煤灰替代水泥，当粉煤灰掺量为15%时，1m3混凝土水泥用量为404 kg，与不掺粉煤灰时水泥用量475 kg相比，1m3混凝土大约节省水泥70kg；因此选用粉煤灰的最佳掺量为15%时的配合比为其配合比，即mw : mc :mf ms : mg =195：428：57：579：1056。利用粉煤灰替代水泥不但节约资金、降低建筑成本同时也弥补了粉煤灰混凝土早期强度低的缺点。

3.2外加劑掺量的确定

目前，高效减水剂和引气剂已成为配制高性能混凝土的必须组分。高效减水剂使混凝土水泥用量和用水量大大进一步降低，同时使硬化后的混凝土密实度大大增加，从而也提高了混凝土的耐久性，

3.2.1高效减水剂掺量的确定

根据设计的强度C40P12和泵送坍落度（180±20）mm的要求，选择适当的高效减水剂的掺量，在满足坍落度和强度的要求的同时尽量节省用量以保证混凝土经济实用性，本工程在选用煤灰的最佳掺量为15%时的配合比（mw : mc :mf ms : mg =195：404：86：542：1056）为其基准配合比的基础上，采用3.1的试验方法做了5组实验，进而确定了高效减水剂的最佳掺量，配合比试验数据见表3所示

表3 高效减水剂掺量不同的混凝土的配合比

基准配合比减水剂

（%）坍落度（mm）用水量

（Kg）抗压强度（MPa）

mc :mf ms : mg初始60min3d7d28d

404：86：542：10561.614010018521.832.644.2

1.815010518022.233.445.5

2.019016017525.238.651.4

2.120018017523.937.850.5

2.221018517423.440.752.2

由表3可知当高效减水剂掺量为2.0%时混凝土的坍落度和强度性能达到设计要求

3.2.2引气剂掺量的确定

在混凝土掺入一定量的引气剂所产生大量微气泡，可以提高混凝土的抗渗能力，进而提高混凝土的耐久性。根据混凝土的抗压强度和抗渗能力，本工程也同样用3.1的试验方法做了6组试验，进而确定混凝土中引气剂的掺量。配合比试验数据见表4所示

表4引气剂掺量不同的混凝土的配合比

基准配合比减水剂

（%）引气剂

（%）抗压强度（MPa）含气量

（%）达到抗渗等级P

mw : mc :mf ms : mg3d7d28d

175：404：86：542：1056

2.00.02024.638.451.63.0P12

0.02525.238.852.73.4P12

0.03026.339.654.44.5P14

0.03526.939.855.25.5P14

0.04026.139.254.25.9P14

0.04522.635.948.16.5P10

由表4可知，随着混凝土引气剂掺入量的加大混凝土的含气量不断的加大对混凝土的强度有所提高，但当混凝土的引气剂超过0.035%含气量超过5.5%后，混凝土的强度有所下降当混凝土中引气剂的掺量为0.035%，混凝土的含气量为5.5%混凝土的抗压强度最高，值为55.2 MPa；因此该混凝土配合比引起剂的最佳掺量为0.35%。

该混凝土配合比在环东海域火炬工业园项目中，浇筑总量为1300多方的冷却塔基础混凝土，经验收混凝土平均强度达到设计强度的115%，抗渗性能也达到了设计要求，得到了施工方长春建工集团有限公司环东海域火炬工业园项目部和业主的一致好评。

4结论

(1)利用粉煤灰、高效减水剂、引气剂可以试配出性能优良的C40P12F150高性能混凝土。当粉煤灰掺量为15%，减水剂掺量2.0%，引气剂0.035%，混凝土28d强度、混凝土抗渗性能均达到了设计要求，混凝土具有良好的耐久性。

(2)利用粉煤灰、高效减水剂、引气剂配制高性能混凝土，1m3混凝土大约节省水泥70kg，混凝土坍落度提高了80mm从而节约了建筑成本。

(3)掺入粉煤灰的混凝土，随其掺量的增加，混凝土前期强度呈下降趋势，应设法提高混凝土的早期强度来满足高性能混凝土的要求。采用粉煤灰与高效减水剂的配合使用其7d，28d后的力学性能良好，完全能满足施工进度和验收需要。

参考文献

1.《普通混凝土配合比設计规程》JGJ 55-2000 中华人民共和国行业标准

1.袁兴信，苏 胜，苏勇强.大掺量粉煤灰高性能混凝土性能研究.煤炭工程[J],2006,5,73—75

2.高性能混凝土技术，中国工程建设信息网

3.高培伟，张德成，冯乃谦．磷渣超细粉对高性能混凝土强度与耐久性的影响[J]．山东建材学院学报，1998，12(1)：130—133

篇10：混凝土性能研究论文

来源：国家电力公司成都勘测设计研究院

2009年07月08日

前言

溪洛渡水电站装机12600MW，位于四川省雷波县和云南省永善县接壤的金沙江溪洛渡峡谷，是一座以发电为主，兼有防洪、拦沙和改善下游航运等综合利用效益的特大型水利水电枢纽工程。溪洛渡水电站具有“高水头、大泄量、窄河谷”特点，泄洪洞最大流速接近50m/s，泄洪功率约为9500MW，为二滩水电站的2.5倍。多年平均含沙量1.72 kg/m3，为二滩水电站的3倍多。坝址处多年平均推移质输沙量180万t，多年平均悬移质输沙量2.47万t。这样大的挟沙水流通过电站泄洪排沙建筑物，对建筑物表面材料的磨损破坏是一个急待解决的技术问题。为此，本文结合溪洛渡水电站工程，对各种抗冲耐磨混凝土的特性进行研究，从而优选出抗冲耐磨性能优良的材料供电站施工采用。2 影响混凝土抗冲耐磨性能的主要因素

混凝土是由胶凝材料和沙石骨料组成的多相复合材料。在悬移质和推移质泥沙的冲磨作用下，组成材料中抗冲耐磨性能较差的部分将首先被磨掉，抗冲耐磨性能较强的部分则凸现出来，并承受较多的冲磨作用。显然，提高混凝土内各组分的抗冲耐磨性能，提高耐磨性较高的组分在混凝土内所占比例及改善各组分之间的界面结合状况，都有利于混凝土抗冲耐磨性能的提高，其中水泥品种与骨料品种是影响混凝土抗冲耐磨性能的主要因素。2.1 水泥品种对混凝土抗冲耐磨性能的影响

水泥的各项力学性能，主要决定于组成它的矿物成分及其含量。对合成单矿物熟料的水泥进行的相同稠度浆体的单矿物水泥石及沙浆的磨损试验结果表明，C3S抗冲磨强度最高，C2S的抗冲磨强度最低，C3A及C4AF的抗冲磨强度较接近。结合溪洛渡水电站的实际情况进行的不同品种水泥的抗冲耐磨性能试验研究结果表明：在相同条件下，采用江津中热525号水泥的混凝土抗冲耐磨性能优于采用水城普硅525号水泥的混凝土。用单位强度的混凝土抗冲耐磨强度指标来衡量，也可以得出这个结论。这是由于江津中热525号水泥与水城普硅525号水泥相比，其C3S的含量较高、C2S含量较低的缘故。水泥的基本性能及不同品种水泥混凝土抗冲耐磨性能见表

1、表2。

2.2 骨料品种对混凝土抗冲耐磨性能的影响

一般情况下，挟沙石的水流首先将混凝土表面水泥石的分子与母体分离，使水泥石逐渐成凹坑，而骨料逐渐凸出来。在挟沙石水流的继续冲击下，凸出的骨料所承受的冲磨作用力大于凹陷下去的水泥石，因而骨料的品种以及骨料的自身耐磨性能对混凝土的抗冲耐磨性能的影响是不容忽视的。

溪洛渡水电站工程区域内天然沙砾石质次、量少，大坝混凝土需采用当地的灰岩和玄武岩加工人工骨料。鉴于溪洛渡水电站的实际情况，对玄武岩和灰岩人工骨料进行了耐磨性能试验，并对不同品种人工骨料混凝土的抗冲耐磨性能进行了试验研究。

2.2.1 人工骨料的耐磨性能

采用ASTM标准中C131和C535方法对灰岩和玄武岩人工骨料分别进行耐磨性能试验。试验结果表明（见表3）：灰岩和玄武岩的磨损率均未超过ASTM标准中C131和C535的规定，不同粒径的玄武岩耐磨性能都优于相应的灰岩。在对ASTM标准中C131和C535方法进行修改和补充的基础上，进行了不同组合人工骨料的耐磨性能试验。试验结果表明（见表4）：玄武岩人工骨料的耐磨性能最好，灰岩人工骨料的耐磨性能最差，玄武岩粗骨料与灰岩细骨料组合的耐磨性能介于两者之间。

2.2.2 不同品种人工骨料对混凝土抗冲耐磨性能的影响

在水泥品种及混凝土配合比相同的情况下，玄武岩混凝土的抗冲磨强度比灰岩混凝土的提高1倍多。当保持混凝土粗骨料品种（玄武岩）不变时，仅改变细骨料品种（将玄武岩人工砂代替灰岩人工砂），混凝土抗冲磨强度提高73%；在保持细骨料品种（灰岩）不变情况下，仅改变粗骨料品种（将玄武为岩代替灰岩作粗骨料），混凝土的抗冲磨强度可提高28%。由此可见，骨料的品种对混凝土的抗冲耐磨性能具有显著的影响，其中细骨料品种的影响要大于粗骨料品种的影响。由试验结果可以看出（见表5），不同一试验条件下，骨料的耐磨性能与混凝土的抗冲磨强度有明显的关系，耐磨性能好（骨料磨耗率小）的骨料，其混凝土的抗冲磨能力就强。对溪洛渡水电站有抗冲耐磨要求的部位，其混凝土应选用玄武岩人工骨料。武岩人工骨料。

溪洛渡水电站抗冲耐磨混凝土的性能试验研究

减轻或防止推移质及悬移质破坏水工建筑物的途径，可以从两个方面着手：一是设计时，在工程布置和工程结构上尽可能使水流顺直，消能工应避免采用使水流紊乱的结构形式，以减轻推移质的撞击；二是在水工建筑物过流部位采用抗冲耐磨性能优良的材料加以保护。针对溪洛渡水电站的实际情况分别进行了玄武岩人工骨料混凝土、硅粉混凝土、聚丙烯纤维混凝土、铁矿石混凝土和矿渣微粉混凝土抗冲耐磨性能的试验研究。通过试验研究，推荐适合溪洛渡水电站的抗冲耐磨混凝土，以减轻和防止溪洛渡水电站水工建筑物发生冲磨破坏。

高速挟沙水流及推移质沙石对混凝土材料的冲磨试验方法及抗冲磨性能的评定标准，至今未统一。为了客观地评定各种抗冲耐磨材料的性能，采用了圆环法（以抗冲磨强度表示）、水下钢球法（以抗磨损强度表示）、圆盘耐磨仪法（以耐磨硬度表示）和冲击法（以抗冲击韧性表示）等多种试验方法对混凝土抗冲耐磨性能进行试验研究。

3.1玄武岩人工骨料混凝土的抗冲耐磨性能

玄武岩人工骨料自身坚硬致密（密度为2.96g/cm3，吸水率为0.52％），耐久性能好，其混凝土基本性能及抗冲耐磨特性见表6。试验表明，随着混凝土水灰比的减小，玄武岩人工骨料混凝土的密实性提高，抗冲磨强度增大。但抗冲磨强度随着水灰比减小逐渐增大的规律是有一定区限的。当水灰比过小时，水泥浆过于黏稠，致使在相同坍落度条件下，混凝土内水泥浆量过多，骨料含量相对较少，混凝土抗压强度虽然有所增加，但抗冲磨强度反而可能下降。因此在抗冲耐磨混凝土配合比设计时，不能无限制地减小水灰比，否则不仅不能达到提高混凝土抗冲磨强度的目的，反而会产生浪费水泥、增大混凝土发热量及干缩率等一系列弊病。

3.2 硅粉混凝土的抗冲耐磨特性

硅粉的主要成分为无定形氧化硅，其颗粒为极细小的球形微粒，比表面积达20m2/g，具有很高的活性。试验研究表明：硅粉掺入混凝土中，可显著改善水泥石的孔隙结构，使大于320A的有害孔显著减少，可使水泥石中力学性能较弱的Ca（OH）2晶体减少、C－S－H凝胶体增多；同时也可改善水泥石与骨料的界面结构，增强了水泥石与骨料的界面黏结力，从而提高混凝土的各项力学性能。本次试验研究采用昆明铁合金厂生产的硅粉，其SiO2含量为88.9%，密度为2.28g/cm。硅粉掺入混凝土的方法为内掺法（取代同重量水泥），掺量分别为8%、10%和12%。与普通混凝土相比，掺8%硅粉时，抗压强度增加4%左右；掺10%硅粉时，抗压强度增加9%左右；掺12%硅粉时，抗压强度增加18%左右。

由硅粉混凝土抗冲耐磨特性试验结果可以看出（见表7），硅粉混凝土与普通混凝土相比,抗冲磨强度明显提高。掺8%硅粉时提高22%，掺10%硅粉时提高28%，掺12%硅粉时提高69%。加入硅粉能改善混凝土的抗冲耐磨性能是由于改善了浆体自身的抗磨性和硬度，以及水泥浆与骨料界面的黏结，从而使粗骨料在受到磨损作用时难以被冲蚀。由硅粉混凝土冲磨失重率与冲磨时间的关系曲线可见（见图1），普通混凝土各时段的冲磨失重率明显高于硅粉混凝土，在冲磨早期阶段（水泥石磨蚀阶段，见图2），硅粉混凝土的抗冲磨强度较普通混凝土提高了78.0%－94.5%，掺入硅粉对混凝土水泥石抗冲磨强度的改善可见一斑。

3在冲击荷载作用下，硅粉混凝土的能力比普通混凝土增加53.8%－200.0%，并随着硅粉掺量的增加而增大。在模拟高速水流下推移质对混凝土表面的冲磨情况下，硅粉混凝土的抗磨损强度较普通混凝土提高了78％～92％。由圆盘耐磨仪法试验结果来看，在同等条件下，硅粉混凝土的耐磨硬度比普通混凝土提高174％～246％。从硅粉混凝土的抗冲耐磨特性来看，掺入硅粉对混凝土整体抗冲击能力的提高幅度要大于对混凝土表面抗冲磨能力的提高幅度，说明掺入硅粉有利于混凝土整体增强。

3.3 聚丙烯纤维混凝土的抗冲耐磨特性 在混凝土中掺入一定量的聚丙烯纤维具有防止或减少混凝土裂缝、改善混凝土长期工作性能、提高变形能力和耐久性等优点，因而在工程上得到广泛的应用。本次试验研究采用四川华神建材有限公司研制开发的“好亦特”聚丙烯纤维，试验中聚丙烯纤维采用的三种掺量分别为0.6kg/m3、0.9kg/m3和1.2kg/m3。由聚丙烯纤维混凝土的基本性能可以看出（见表8），同不含纤维的普通混凝土相比，聚丙烯纤维混凝土的脆性指数有所降低，弹性模量降低，极限拉伸变形增大。聚丙烯纤维所具有的这些特征，有利于提高混凝土的延性，改善混凝土变形性能，这对约束混凝土裂缝的扩展以及提高混凝土裂后的承载能力都起很大的作用。混凝土的收缩试验结果表明，掺入一定量的聚丙烯纤维可以明显地减少混凝土的收缩变形，随着纤维掺量的增加，其收缩变形减少的幅度加大。

从混凝土在高速挟砂水流下所测试验结果来看（见表