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文献速读 Cem. Concr. Compos. ：利用超高性能水泥基复合材料和不同轻骨料研制高性能轻质混凝土  题目 题目： Development of high performance lightweight concrete using ultra high performance cementitious composite and different lightweight aggregates 利用超高性能水泥基复合材料和不同轻骨料研制高性能轻质混凝土 关键词 关键词： 高性能轻骨料混凝土；超高性能水泥基复合材料；耐久性；火山灰反应；力学性能 来源 出版年份：2021 来源：Cement and Concrete Composites 课题组：香港理工大学Chi Sun Poon课题组 研究背景 模块化集成施工（MiC）被认为是一种创新的施工概念，由两个施工阶段组成：工厂组装和现场安装。近年来，MiC的发展似乎为解决建筑业人力短缺、建设成本增加和生产力下降提供了解决方案。此外，采用MiC可以提高施工质量，提高现场安全性并减少对环境的影响，因此MiC在世界范围内越来越受欢迎。然而，与现场施工所用材料相似的传统混凝土材料通常用于MiC，这对需要更强大的起重机和特殊物流提出了挑战。因此，开发高性能轻质混凝土对于提高MiC施工的起重能力和降低运输成本具有重要意义。轻质骨料 (LWA) 通常用于生产用于结构应用的高强度轻质混凝土。由于LWA中存在孔隙，高强度轻骨料混凝土 (HSLAC) 的重量比常规混凝土低 20-40%，密度值小于2000 kg/m3和28天抗压强度高于40 MPa。为了提高粘合剂基质的质量，采用了补充胶凝材料（SCM)和低水胶比（w/b)比，对于生产高强度轻质混凝土，所使用的 LWA 类型也起着至关重要的作用。 研究出发点 LWA是HSLAC中最薄弱的组成部分，轻质混凝土的耐久性和力学性能将主要取决于在LWA周围形成保护涂层的水泥砂浆的质量，因此，如何提高砂浆基体的质量是HSLAC生产的关键。此前，一些研究已经将预湿LWAs加入到低水胶比混凝土中，但这些研究的目的是提高高性能混凝土的强度或减少收缩，混凝土的重量没有显著降低，基于此，本研究提出利用超高性能水泥基复合材料和不同轻骨料研制高性能轻质混凝土以提高轻质混凝土的性能，降低混凝土的恒载。 研究内容 本研究通过使用超高性能水泥基复合材料(UHPC)和不同类型的铝硅酸盐轻骨料(LWAs)，开发了高性能轻骨料混凝土(HPLAC)。同时，阐述并比较了膨润土和页岩两种LWAs的理化性质对HPLAC的影响，评价和分析了UHPC和LWAs联合使用对HPLAC物理、功能和渗透性能的影响。通过水化动力学、纳米压痕、元素分析和X-CT等测试手段，讨论了UHPC与LWA之间的物理化学界面过程。  图1 (a) CLWA表面，(b) CLWA内部孔隙，(c)和(d) SLWA表面孔隙  图2 HPLACs的(a)抗压强度，(b)结构效率  图3 100R、100C和100S的ITZ微观力学性能等值线图  图4 X-CT扫描获得了CLWA和SLWA的三维孔隙结构  图5 在HPLACs中SLWA和UHPC相互作用的示意图 主要结论 （1）页岩基LWA ( SLWA )的火山灰反应活性高于黏土基LWA ( CLWA )，原因是SLWA中非晶相含量较高，石英含量较低。SLWA具有较开放的孔隙表面和较细的孔隙结构，CLWA具有较致密的外壳和连通较好的粗大孔隙。 （2）两种LWAs的掺入显著降低了HPLACs的密度。然而，由于湿密度值相近，CLWA和SLWA对密度的降低是相似的。HPLACs的吸水率值远低于常规LWA混凝土和正常重量混凝土。SLWA掺入的HPLACs比CLWA掺入的样品吸水率低。 （3）与CLWA结合的HPLACs相比，SLWA制备的HPLACs具有更高的结构效率，这是因为SLWA具有更高的强度，改善了骨料与浆料之间的相互粘结，SLWA具有更高的火山灰反应活性。在HPLACs中，两种LWA取代河沙（RS）均能有效降低热导率。 （4）预湿LWAs的水解吸特性引起的内养护作用促进了UHPC体系中胶凝材料的水化。预湿SLWA的内养护效果比CLWA更加明显。在SLWA掺杂的样品中，ITZ中Al含量较高，Si和Ca的含量较低。由于SLWA的火山灰反应和内养护作用，在SLWA附近形成了较低Ca /（Si + Al）的C-A-S-H水化产物。LWAs在UHPC基体中的使用改善了ITZ的微观力学性能，由于SLWA较高的火山灰反应和内养护的耦合作用，SLWA带来的改善比CLWA更显著。 （5）用于制备HPLAC的LWAs的首选特性是：高强度、低密度、高孔隙率、细孔结构、多孔表面和高火山灰反应活性。UHPC的使用有利于在HPLACs中LWAs和纤维的均匀性。UHPC与SLWA的联合使用，可以制备出结构效率高、自收缩小、隔热性好、渗透性低的HPLAC。 文献链接： https:///10.1016/j.cemconcomp.2021.104277 |
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