粉煤灰混凝土的耐久性

《粉煤灰混凝土的耐久性》作者针对大掺量粉煤灰制作混凝土及其构建材料的力学性质及耐久性进行了研究，在作者多年科研成果积累的基础上编写而成。书中针对混凝土配比与强度的关系、粉煤灰混凝土冻融腐蚀性、粉煤灰钢筋混凝土构件应力冻融、粉煤灰混凝土的拉拔试验等混凝土材料的各个方面的力学、物理、化学等性质进行了试验研究，介绍了试验设计流程、数据分析以及试验结论等内容。 

《粉煤灰混凝土的耐久性》通过配比试验，采用Ⅱ级粉煤灰配制了强度较高的C40、C50混凝土及C40钢纤维混凝土。利用该粉煤灰混凝土，进行了一系列的试验：如混凝土立方体抗压强度试验、粉煤灰钢筋混凝土试件的偏心受压试验、粉煤灰混凝土拉拔试验、粉煤灰混凝土装配式节点黏结强度试验、钢纤维混凝土强度和弯曲韧性等试验。通过试验分析了二级粉煤灰混凝土在冻融和腐蚀环境下的力学性能。试验表明，在混凝土中添加二级粉煤灰不仅可以减少水泥用量，而且具有较好的耐久性能。《粉煤灰混凝土的耐久性》可供土木工程、建筑材料等专业的科研人员阅读，还可供高等学校相关专业师生参考。

鲁丽华，沈阳工业大学建筑与土木工程学院，副教授，鲁丽华，女， 1970年生，辽宁省法库县人，沈阳工业大学建筑与土木工程学院副教授，硕士生导师，主讲高等混凝土结构等课程。主要从事混凝土方面的研究工作，主持和参与了国家及省部委等多项课题，发表论文10余篇。

第1章绪论

1.1混凝土结构耐久性概述001

1.1.1混凝土应用概述001

1.1.2混凝土耐久性概述004

1.1.3混凝土耐久性研究现状007

1.2粉煤灰应用概述011

1.3主要研究内容015

第2章混凝土材料要求及试验

2.1原材料016

2.1.1水泥016

2.1.2粗骨料018

2.1.3天然砂021

2.1.4粉煤灰023

2.1.5减水剂023

2.2混凝土配合比试验024

2.2.1概述024

2.2.2试件的制作和养护027

2.2.3试验设备和仪器028

2.2.4粉煤灰混凝土配合比设计031

2.3混凝土材料耐久性试验032

2.3.1性能等级划分032

2.3.2冷冻试验032

2.3.3腐蚀溶液的配制035

2.4粉煤灰钢筋混凝土构件试验设计037

2.4.1材料选用038

2.4.2试件的制作与养护040

2.4.3试验设备041

2.5混凝土黏结强度耐久性试验042

2.5.1混凝土黏结力及研究的必要性042

2.5.2钢筋与混凝土黏结的试验方法043

2.5.3试件数量及分组044

2.5.4冻融循环下高强粉煤灰混凝土的拉拔试验044

第3章粉煤灰混凝土强度发展规律

3.1引言046

3.2粉煤灰混凝土坍落度和抗压强度试验047

3.2.1粉煤灰混凝土坍落度试验047

3.2.2粉煤灰混凝土抗压强度试验047

3.3试验结果分析050

3.4粉煤灰对混凝土的作用机理分析050

3.4.1粉煤灰对混凝土和易性改善机理050

3.4.2掺粉煤灰可改善混凝土的耐久性机理050

3.4.3掺粉煤灰可以提高混凝土后期强度作用机理051

3.5小结051

第4章粉煤灰混凝土冻融腐蚀力学性能

4.1概述052

4.2普通混凝土冻融腐蚀循环试验053

4.2.1普通混凝土的冻融腐蚀试验053

4.2.2试验结果分析054

4.3粉煤灰混凝土的冻融腐蚀试验研究056

4.3.1粉煤灰混凝土配比试验056

4.3.2不同掺量粉煤灰混凝土强度测试试验057

4.3.3不同掺量粉煤灰混凝土冻融循环试验058

4.3.4试验要求059

4.3.5质量和动弹性模量损失率059

4.3.6硫酸钠溶液浓度、盐酸pH值、粉煤灰掺量对混凝土强度的影响061

4.4冻融及腐蚀对粉煤灰混凝土强度的影响065

4.4.1混凝土冻融破坏机理分析065

4.4.2硫酸盐侵蚀混凝土的机理066

4.4.3酸类腐蚀混凝土的机理067

4.4.4质量损失分析067

4.5小结068

第5章钢筋混凝土构件应力冻融试验

5.1引言070

5.2钢筋混凝土的损伤破坏状况071

5.2.1钢筋混凝土试件冻融腐蚀试验071

5.2.2各种试件破坏情况074

5.2.3试验结果分析076

5.3粉煤灰在混凝土中的作用机理分析084

5.3.1粉煤灰混凝土抗冻性的机理分析084

5.3.2在混凝土中掺入粉煤灰能够提高混凝土抗裂性能的机理分析084

5.4小结084

第6章钢筋混凝土黏结强度耐久性

6.1概述085

6.2冻融循环对高强粉煤灰混凝土的影响086

6.2.1冻融循环对粉煤灰混凝土黏结力的影响088

6.2.2高强粉煤灰混凝土抗压强度与时间的关系088

6.2.3冻融循环后高强粉煤灰混凝土的轴心抗压强度090

6.2.4冻融循环对钢筋与粉煤灰混凝土黏结力的影响091

6.2.5冻融循环后钢筋与粉煤灰混凝土的黏结强度分析092

6.2.6冻融破坏机理分析093

6.3冻融和氯溶液耦合作用下高强粉煤灰混凝土的拉拔试验094

6.3.1引言094

6.3.2试验概况094

6.3.3冻融循环和溶液侵蚀共同作用下对钢筋混凝土黏结力的影响096

6.4溶液腐蚀与冻融循环作用后粉煤灰混凝土的黏结强度099

6.5溶液腐蚀与冻融循环共同作用下黏结退化机理的分析100

6.6滑移本构关系101

6.6.1滑移本构关系模型101

6.6.2本书试验的滑移本构关系101

6.7小结104

第7章粉煤灰混凝土装配式预埋套管节点耐久性

7.1引言105

7.2混凝土装配式节点试验107

7.2.1混凝土装配式节点选用原则107

7.2.2构件尺寸108

7.2.3压浆料109

7.3改性砂浆的基本力学性能和抗冻性试验研究113

7.3.1试验研究概述113

7.3.2改性砂浆的抗压强度试验114

7.3.3改性砂浆的劈裂强度试验117

7.3.4改性砂浆的抗冻性试验120

7.3.5改性砂浆黏结机理124

7.4后锚固节点黏结性能试验及研究125

7.4.1试验研究概述125

7.4.2C40混凝土材料抗压强度与耐久性试验研究126

7.4.3后锚固节点拉拔试验130

7.4.4后锚固节点抗冻性试验135

7.4.5后锚固节点的破坏机理137

7.5小结139

第8章尾矿砂钢纤维混凝土的力学性能

8.1引言141

8.2原材料142

8.2.1骨料142

8.2.2水泥143

8.2.3粉煤灰143

8.2.4钢纤维143

8.2.5减水剂143

8.2.6水143

8.3试验方案144

8.4力学性能试验144

8.4.1试验方法144

8.4.2尾矿砂喷射钢纤维混凝土的抗压性能145

8.4.3尾矿砂喷射钢纤维混凝土的劈裂抗拉性能146

8.4.4尾矿砂喷射钢纤维混凝土的弹性模量146

8.4.5试验结果与分析147

8.4.6粉煤灰掺量对力学性能的影响148

8.4.7钢纤维掺量对力学性能的影响149

8.5钢纤维混凝土的弯曲韧性研究149

8.5.1引言149

8.5.2弯曲韧性150

8.5.3试验原材料及试验方案151

8.5.4结果分析152

8.5.5韧性分析154

8.6小结155

参考文献156

 

粉煤灰俗称“飞灰”，是燃煤发电产生的废弃物。我国是制造业大国，每年需要的发电量达到6万多亿千瓦时，其中有近4万亿千瓦时是利用燃煤发电，由此每年产生燃煤废弃物——粉煤灰近6亿吨。如果不能充分利用，粉煤灰的堆积将带来诸如土地、资源、扬尘等环境污染，因此，粉煤灰的有效利用非常重要。混凝土是我国国民经济建设非常重要的材料之一，配制混凝土消耗大量的水泥。据统计，仅2016年一年我国就生产水泥24亿吨。一方面，粉煤灰堆积占用土地；另一方面，生产水泥需要大量的资源。如果能够将粉煤灰代替水泥配制混凝土，将解决上述两个资源与环境难题。将粉煤灰充分应用于混凝土中，在国内外已有广泛的应用，但目前对粉煤灰仅限于Ⅰ级粉煤灰的利用，利用率还远远不够。本书汇集了笔者近年从事Ⅱ粉煤灰混凝土研究的经验，从充分利用Ⅱ级粉煤灰配制混凝土的角度，以试验研究为手段，进行了一系列的Ⅱ级粉煤灰高强度混凝土配比、冻融腐蚀等实验以及利用Ⅱ级粉煤灰制作的钢筋混凝土构件的一系列耐久性能试验。探讨了Ⅱ级粉煤灰对混凝土耐久性的影响，分析了冻融、腐蚀对粉煤灰混凝土材料及钢筋混凝土构件的作用机理，取得一些规律性认识，研究成果可作为低等级粉煤灰综合利用的参考。本书中的主要工作是在沈阳工业大学辽宁省建筑材料力学重点实验室及沈阳工业大学-辽宁新发展交通集团大学生校外实践基地完成的。感谢陈四利教授及辽宁新发展交通集团的周涌波副总裁及奥路通科技有限公司的大力支持。潘桂生、张月、曲坤、刘润东、罗丰等在写作过程中提供了资料和帮助。在此，对他们的工作表示感谢！由于笔者水平有限，不足之处敬请批评指正。鲁丽华2018年5月