固化剂对环氧树脂砂浆修补材料性能的影响

主要探讨了固化剂的掺量、存贮时间及环境因素对环氧树脂砂浆性能的影响.研究结果表明,固化剂掺量为30份/100份环氧树脂时,环氧树脂砂浆早期强度发展很快,3d抗折强度为7.2MPa,抗压强度为24.4MPa;后期强度发展稍慢,90d抗压强度为53.1MPa.固化剂掺量为10份/100份环氧树脂时,后期强度很大,90d抗压强度为96.9MPa,但早期强度发展较慢,固化时间长.40℃环氧树脂砂浆固化迅速,3d抗折强度即高于12.5MPa,抗压强度可达48.1MPa.     

冲击荷载下高韧性水泥基复合材料动态力学特性与微结构演化研究

为提升水泥基材料静态力学性能、抗冲击特性及为减少温室气体排放而降低水泥用量,以硅粉为矿物掺合料(掺量为10%,质量比)、钢纤维为功能组分(掺量为2%,体积比),并匹配高效减水剂(掺量为1.5%～2.0%,质量比)制备高韧性水泥基复合材料,通过准静态抗压/抗折强度、分离式霍普金森压杆试验和采用水化微量热仪、热重分析仪,分别研究了高韧性水泥基复合材料准静态/动态力学特性及其微结构演变特征。结果表明：冲击荷载下(冲击速率为0.5 MPa/s)水泥基材料典型破坏过程分为三阶段,高韧性水泥基复合材料受作用后仅出现局部浆体剥落、飞散现象,而基准组体系均发生显著破坏直至整体破碎;硅粉在10%掺量下有效提升了水泥基复合材料体系早期和后期的准静态力学性能,1 d天龄期下抗压强度和抗折强度最高可达61.4 MPa、23.9 MPa,也显著提升了动态抗压强度至123.3 MPa(28 d天龄期)。微结构演变结果表明：硅粉和减水剂复合作用下浆体水化放热速率主峰提前,且主要水化产物——氢氧化钙含量减少,降低了浆体内部氢氧化钙分布的取向性,有助于改善浆体微结构。     

普通硅酸盐-硫铝酸盐水泥复合凝胶体系的制备及性能研究

根据设计配比,制备了普通硅酸盐-硫铝酸盐水泥复合凝胶体系。通过改变普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的质量比、水胶比和减水剂用量等参数,采用净浆流动度、凝胶时间、结石率、抗压强度和竖向膨胀率等实验,探究了普通硅酸盐-硫铝酸盐水泥复合凝胶体系的性能影响因素。结果表明,当硫铝酸盐水泥的用量为70%(质量分数)、水胶比为0.5、减水剂用量为0.5‰(质量分数)时,复合胶凝体系的流动度最大,达320 mm,可注性好;其初凝和终凝时间分别为6和14 min,凝胶时间短;其结石率为100%,28 d竖向膨胀率约为0.14%,无需二次注浆;其28 d抗压强度为43 MPa,加固强度高。适量的硅灰和硅渣的掺杂可以提高复合胶凝体系后期的抗压强度、抗折强度和流动度,当硅灰掺量为10%(质量分数)时,复合胶凝体系3和28 d的抗压强度、抗折强度出现了峰值;当硅渣掺量为15%(质量分数)时,复合胶凝体系28 d的抗压强度和抗折强度达到最高;当硅渣掺量为10%(质量分数)时,复合胶凝体系流动度达到334 mm。     

苯丙乳液与聚丙烯酸酯乳液对透水混凝土性能影响的试验研究

聚合物乳液可改善浆体新拌状态，提高透水混凝土强度，本工作采用苯丙乳液(SAE)、聚丙烯酸酯乳液(PAE)对透水混凝土进行改性，研究两者对透水混凝土浆体流变性能、力学性能和透水性能的影响。结果表明，掺入SAE会降低浆体塑性黏度，对新拌浆体流动度影响不显著，透水混凝土抗压强度随着其掺量的增加先提高后降低，聚灰比为1.5%时，浆体的28 d抗压强度相比于对照组R-0提高了8.2%,透水混凝土28 d抗压强度最高为35.5 MPa,相比对照组高了4.1%;掺入PAE会提高浆体的塑性黏度，新拌浆体流动度逐渐减小，透水混凝土抗压强度先提高后降低，透水系数降低，PAE聚灰比为6%时，浆体28 d抗压强度相比于对照组R-0提高了9.6%,透水混凝土28 d强度达到36.8 MPa,相比于对照组R-0提高了7.9%,透水系数达到2.47 mm/s。     

水泥对石膏基自流平材料性能的影响

研究了硅酸盐水泥和铝酸盐水泥对石膏基自流平材料流动度、凝结时间、力学性能和耐水性能的影响,通过X射线衍射仪、量热仪、压汞仪和环境扫描电子显微镜微观测试方法对水化产物、水化热、孔结构、微观形貌等进行分析表征。结果表明,随着硅酸盐水泥掺量的增加,初始流动度增大,30min流动度损失减小,凝结时间缩短,掺加铝酸盐水泥对流动度、凝结时间规律与硅酸盐水泥相似;随着硅酸盐水泥掺量的增加,力学性能和耐水性能呈先增加后降低趋势,当掺量为8%时,达到最优;28d抗折强度和耐水性能随着铝酸盐水泥掺量的增加,波动比较大,在13%掺量时出现最低点,抗压强度随着铝酸盐水泥掺量的增加呈稳步上升趋势;掺入硅酸盐水泥和铝酸盐水泥均出现钙矾石的微弱衍射峰。     

常温下硝酸铵钙对硫铝酸盐水泥的早强作用

研究了常温下硝酸铵钙对硫铝酸盐水泥浆体的流动度、凝结时间、抗压强度、电阻率及浆体内部温度、水化热、水化产物和孔结构的影响,对硝酸铵钙的早强作用机理进行了分析。结果表明,当硝酸铵钙的掺量从0增大到5%时,水泥浆体的初始流动度明显增大,凝结时间显著缩短,6 h,1,3,7和28 d抗压强度均显著提高,电阻率变化速率曲线峰值出现的时间逐渐提前,水泥浆体内部温度逐渐升高,温峰出现时间提前;其掺量在2%以内时,水泥水化放热速率明显加快,1 d累积放热量略有增大,钙矾石的生成速率及生成量均增大,硬化水泥浆体的平均孔径、总孔体积和孔隙率减小。由于硝酸铵钙能够明显加快硫铝酸盐水泥的水化进程,使其早期强度显著提高,因此可用作早强剂。     

基于再生粗骨料裹浆厚度的含砂透水混凝土配合比设计方法

研究了不同水胶比下外加剂掺量对胶凝材料净浆流动度的影响,以及净浆流动度、中砂/净浆质量比双因素耦合作用下再生粗骨料裹覆砂浆厚度的变化规律;建立了胶凝材料净浆流动度与外加剂掺量,再生粗骨料裹覆砂浆厚度与净浆流动度、中砂/净浆质量比两个数学关联模型,并将两个数学关联模型应用到透水混凝土配合比设计中.结果表明,再生粗骨料裹覆砂浆厚度随砂浆流动度减小而增大,且骨料粒径愈大,其裹覆厚度愈大.采用再生骨料RCA-9.5配制含砂透水混凝土,其砂浆浆体稳定包裹再生粗骨料,无漏浆封底、露骨散架等问题;混凝土试件28 d抗压强度为14.1～17.1 MPa,28 d抗折强度为2.0～2.7 MPa,透水系数大于6 mm·s-1,抗冻性和耐磨性良好.     

钢渣激发脱硫石膏水硬性胶凝材料的研究

研究旨在开发一种以钢渣为碱性激发剂,以烟气脱硫石膏、矿渣粉为主要为原料的脱硫石膏水硬性胶凝材料。该胶凝体系3天抗折强度和抗压强度可达4.4 MPa和15.8 MPa;28天抗折强度和抗压强度可达9.4 MPa和50.7 MPa。其试样的强度随钢渣掺量的增加而增加,而钢渣含量一旦超过8%后,增长幅度变缓,甚至开始降低。XRD和SEM分析表明,脱硫石膏-矿渣-激发剂体系的水化产物主要是钙矾石和C-S-H凝胶。脱硫石膏在水化过程中一部分参与水化形成水化产物钙矾石,其余部分被水化产物所包裹起集料骨架作用。     

免煅烧磷石膏砖的制备和性能研究

在活性激发剂的作用下,利用矿渣、磷石膏(PG)和水泥混合制备磷石膏基胶凝材料(PGS),然后研究砂率和粉煤灰掺量对PGS砂浆性能的影响.结果表明:当激发剂掺量为3％时,20℃(湿度大于70％)养护28d的PGS固化体的抗压强度和抗折强度(41.9MPa和7.1MPa)分别较未掺激发剂时提高了89.6％和73.2％,28d软化系数为0.94;PGS固化体28d的总孔隙率(12.21％)较7d的总孔隙率降低了46.8％;当砂率为1∶1时,磷石膏砖的性能最佳,28d的抗压强度和抗折强度分别为56.9MPa和4.8MPa;当粉煤灰掺量为20％时,磷石膏砖的28d抗压强度和抗折强度分别为35.8MPa和3.3MPa,28d吸水率和软化系数分别为2.3％和0.90,质量损失率、抗压强度损失率和抗折强度损失率分别为1.9％、5.5％和4.3％.     

钢渣激发脱硫石膏水硬性胶凝材料的研究

研究旨在开发一种以钢渣为碱性激发剂,以烟气脱硫石膏、矿渣粉为主要为原料的脱硫石膏水硬性胶凝材料。该胶凝体系3天抗折强度和抗压强度可达4.4 MPa和15.8 MPa;28天抗折强度和抗压强度可达9.4 MPa和50.7 MPa。其试样的强度随钢渣掺量的增加而增加,而钢渣含量一旦超过8%后,增长幅度变缓,甚至开始降低。XRD和SEM分析表明,脱硫石膏-矿渣-激发剂体系的水化产物主要是钙矾石和C-S-H凝胶。脱硫石膏在水化过程中一部分参与水化形成水化产物钙矾石,其余部分被水化产物所包裹起集料骨架作用。     

钢纤维形状与掺量对UHPC施工及力学特性的影响

选用四种平直及两种端钩钢纤维,研究钢纤维体积掺量、长径比、形状、同形及异形纤维混掺对超高性能混凝土(UHPC)施工及力学性能的影响.通过相关实验得到了UHPC扩展度、抗压强度、抗折强度、能量吸收、断裂能及弯曲应力-挠度曲线;基于弯曲应力-挠度曲线及改进后的规范方法计算了UHPC的弯曲韧性指标;最后,开展了最佳纤维混掺比例的研究.结果表明:纤维掺量每增加0.5％,UHPC扩展度平均降幅为2.72％,抗压强度平均增幅为5.79％.抗折强度、弯曲韧性指数和能量吸收则先增后减(临界掺量为3.5％),断裂能呈上下波动(在3％时达最低值).随着纤维长径比的增大,UHPC扩展度降低,抗压强度、抗折强度、弯曲韧性指数、能量吸收值和断裂能基本呈递增趋势.相同长径比时,端钩形纤维UHPC扩展度、弯曲韧性指数优于平直形纤维,抗压强度、抗折强度、能量吸收、断裂能低于平直形纤维.同形纤维混掺UHPC扩展度、抗压强度稍低于对应的单掺纤维,弯曲韧性、能量吸收、断裂能总体上优于单掺试件;异形纤维混掺UHPC扩展度、抗压强度稍低于单掺试件,抗折强度与单掺试件各有所长,弯曲韧性、能量吸收及断裂能绝大多数优于单掺纤维.UHPC抗折强度变异性高于其抗压强度.单掺和混掺纤维时,UHPC试件的抗压强度、抗折强度综合最优分别为173.53 MPa、44.9 MPa和160.9 MPa、55.72 MPa;纤维混掺最佳组合为18 mm平直形、16 mm端钩形,且两者混掺比例为1:1时,UHPC的综合力学性能较优.     

不同减水剂对氧化石墨烯掺配水泥胶砂力学性能及微观结构的影响

氧化石墨烯(GO)极易在高钙高碱性水泥浆中发生聚沉。研究了不同聚羧酸系(PC1、PC2、PC3)、氨基磺酸系(A1)以及脂肪族系(B1)等几种减水剂对GO的分散效果,并考察了不同减水剂对GO复配水泥砂浆抗压强度、抗折强度、流动度的影响。结果表明,GO掺量都为0.03%情况下,PC2型减水剂对于GO掺配的水泥胶砂试件力学强度的提升最大,3d抗压强度和抗折强度相比基准试件分别提高了45.26%,50.66%;28d抗压强度和抗折强度也相比基准组提升了27.24%,9.3%。流动度方面,与基准试件相比,除PC1外,其余几种减水剂均可使GO掺配砂浆的流动度几乎保持不变。硬化水泥石的X射线衍射谱(XRD)和扫描电镜(SEM)测试结果表明加入PC2,能有效的促进早期水泥水化产物Aft晶体的生长,大幅度提升了水泥胶砂早期抗折和抗压强度。红外光谱(FT-IR)和拉曼光谱(Raman)的结果表明,减水剂PC2能使GO在模拟的水泥浆中分散性更好,且GO中的环氧基团可参与水泥水化反应,使得GO与水泥水化产物之间有较强的界面作用力。     

海砂颗粒级配对UHPC性能的影响

针对海砂颗粒级配的优化,运用混料设计的方法,将A、B、C、D四个粒径段海砂分别作为四个变量进行了设计分析。建立了具有良好统计学意义的流动度模型、抗压强度模型及抗折强度模型,并利用响应面法系统分析了各粒径段海砂对超高性能混凝土(UHPC)的流动度、抗压强度及抗折强度作用规律。通过对所建模型进行多目标同步优化,得出了海砂各粒径段掺量的优化方案,制备出了流动度良好、28 d抗压强度超过130 MPa、抗折强度超过29 MPa的UHPC。     

粉煤灰改性磷酸镁水泥性能及机理分析

以粉煤灰、MgO和KH₂PO₄为原料制备磷酸镁水泥(MPC)。测定MPC在不同粉煤灰掺量下的抗压强度、抗折强度、凝结时间、孔隙率,并分析其微观结构。研究结果表明：MPC抗压强度随粉煤灰掺量的增加先升高后降低,掺量为20%时强度最大为34 MPa,抗折强度随粉煤灰掺量的增加而降低,韧性随粉煤灰掺量的增加而降低;粉煤灰改善了MPC孔结构,粉煤灰掺量为40%时MPC孔隙率降低了67.2%;粉煤灰延长了MPC凝结时间,粉煤灰掺量为40%时MPC凝结时间延长至13.7 min;随着粉煤灰掺量的增加水化产物MgKPO₄·6H₂O(MKP)生成量先增多后减少,粉煤灰掺量20%时MKP生成量最大。粉煤灰对MPC强度的影响主要取决于MKP生成量。     

大掺量工业废渣激发制备钢渣复合胶凝材料的试验研究

在研究不同钢渣掺量胶凝体系稳定性的基础上,以40%的钢渣粉掺加15%矿渣粉、5%硅灰粉,采用自配复合激发剂成功地制备出早期抗折强度、抗压强度达到4.5MPa、18.8MPa且满足42.5强度等级的复合胶凝材料,通过其孔隙率及微观结构测试分析表明:钢渣复合胶凝材料水化产物致密,孔隙率低,后期抗压强度、抗折强度发展较好。     

纤维增强活性粉末混凝土高温力学性能的实验研究

研究了钢纤维、聚丙烯纤维和PVA纤维的不同掺量以及纤维复掺在90℃、200℃和400℃高温养护时活性粉末混凝土的力学性能和微观结构.结果表明,200℃高温养护,单掺钢纤维时,RPC的抗折强度与90℃的相近,但抗压强度提高,迭210.2MPa;单掺聚丙烯纤雏时,由于其高温熔解,形成三维网络结构,与RPC融为一体,抗压强度显著提高,当掺量为1.5%(体积分数)时,强度达242.6MPa.纤维复掺时抗折强度与钢纤维相近,但抗压强度有所提高,200℃养护时达265 MPa.400℃养护时,随水胶比降低,强度进一步增大,当水胶比为0.12时,抗压强度达333.4MPa.     

具有大规模规整致密花状微观结构形貌高/超高性能氧化石墨烯/水泥基复合材料

通过掺入氧化石墨烯(GO)及调控水灰比制备了高性能及超高性能水泥基复合材料,当水灰比为0.26及GO掺量为0.03%和0.05%时,水泥基复合材料的抗压强度和抗折强度分别为125.6 MPa、146.7 MPa和15.6 MPa、18.3 MPa。当水灰比为0.18及GO掺量为0.03%和0.05%时,水泥基复合材料的抗压强度和抗折强度分别为168.6 MPa、181.3 MPa和26.9 MPa、29.4MPa。水泥基复合材料的抗渗透、抗冻融、抗碳化等性能得到了显著提高。通过SEM观察水泥基体的微观形貌,发现水泥水化产物成为了形状规整的水化晶体,并且交织交联成为规整致密的花状微观形貌。XRD结果表明,规整形状水化晶体是由多种水泥水化晶体复合杂化形成的复合晶体。     

氧化石墨烯对水泥基自流平砂浆性能的影响

通过氧化和超声波分散制备了浓度为7. 4 g/L的氧化石墨烯(GO)分散液,研究了不同GO掺量条件下硅酸盐体系自流平砂浆及其硬化体的流动度、凝结时间、力学性能和耐久性能,并借助XRD、SEM和MIP等手段分析其改性机理。实验得出GO的最佳掺量是0. 04%(质量分数)。在该掺量下,相比未掺GO的空白样,水泥基自流平砂浆的流动度与凝结时间稍有降低,28 d抗折、抗压强度和耐磨性能分别提高38. 9%、27. 7%和48. 8%。28 d试样的氯离子渗透性能较空白样降低了98. 5%。微观测试结果表明,氧化石墨烯能够促进硅酸盐水泥的水化进程,调控水泥水化产物的微观结构,从而提高水泥基自流平材料的力学性能和耐久性能等。     

纳米SiO_2对硫铝酸盐水泥水化硬化的影响

研究了不同掺量纳米SiO_2对硫铝酸盐水泥抗压/抗折强度的影响,即掺入纳米SiO_2使水泥砂浆早期抗压/抗折强度显著提高,后期抗折强度未出现倒缩现象且具有较大的上升空间,掺3%纳米SiO_2水泥砂浆2,8h,1,3,28和56d抗折强度相比空白样分别提高了44.84%,41.80%,37.85%,37.78%,42.32%和65.03%。并通过XRD、SEM-EDS及水化热揭示了强度发展的影响机理。即水化早期的微集料填充作用、结晶成核作用使硬化浆体微观结构均匀密实,并促进了硫铝酸盐水泥8h前的水化;水化后期纳米SiO_2的火山灰效应进一步提高了水泥的水化程度。     

电阻率法研究引气剂对水泥浆体化学收缩及氯离子渗透性的影响

研究了引气剂对硅酸盐水泥浆体的电阻率、化学收缩、物理力学性能及氯离子渗透性的影响。结果表明,掺入引气剂使水泥浆体的流动度增大,凝结时间延长,早期水化速率加快,化学收缩增大。水泥浆体的电阻率在凝结前随着引气剂掺量的增加而增大,在硬化后则随着掺量的增加而减小。在28d龄期时,0.04%掺量内的引气剂对硬化浆体的抗压强度影响较小,其强度损失率低于5%,氯离子迁移系数随掺量的增大而减小。随引气剂掺量的变化,水泥浆体的电阻率与化学收缩、抗压强度和氯离子迁移系数均存在很好的定量关系。通过水泥浆体的电阻率发展曲线可以预测其化学收缩、强度与氯离子渗透性的变化规律。