改性水稻秸秆对水泥基材料性能影响研究

为了减少农作物纤维废弃造成的污染,研究了利用植物纤维制备建筑材料的工艺,首先采用碱煮法对植物纤维进行改性,然后将其分别与聚丙烯纤维按照不同的比例加入到水泥净浆中进行比较,结果表明:植物纤维在水泥净浆中的分散比加入聚丙烯纤维均匀,经过改性后的秸秆纤维对水泥凝结硬化时间无明显影响,随掺量增加,水泥净浆的抗折强度呈先增后减趋势,且在掺量为4.5%时最高,与未掺纤维的参照组相比抗折强度提高了11%,抗压强度降低了近24%。并将其掺入砂浆中,砂浆抗干缩性能得到改善,植物纤维掺量为6.0%时砂浆干燥收缩值比基准组下降了37%,在本研究掺量条件下,与加入聚丙烯纤维相比,加入秸秆纤维对水泥净浆的抗折强度和抗压强度影响较小,原因在于其分散性更好。     

Sr(NO_3)_2对碱矿渣材料结构和性能的影响

为探明碱矿渣胶凝材料(AAS)固化核素Sr2+后,固化体性能的变化。利用矿渣粉、水玻璃、水和Sr(NO3)2制备了碱矿渣固化体,并研究了Sr(NO3)2对AAS固化体结构和性能的影响。结果表明,Sr(NO3)2使得AAS固化体的结晶程度和水化放热均降低,延缓了浆体的凝结硬化;Sr2+破坏了Si—O—Al基团的形成过程,阻碍了二次C-S-H的形成。Sr(NO3)2的掺入降低了AAS固化体的3 d抗压强度;但当Sr2+掺量小于0.4%时,AAS固化体的28 d抗压强度增加。     

橡胶骨料碱性砂浆孔结构与抗压性能非线性回归模型

废旧轮胎的弃置会导致诸多环境问题，而粉碎制得的橡胶粉可在建筑砂浆中替代细骨料。砂浆中橡胶骨料的掺量和粒径是橡胶混凝土强度的主要影响因素，利用碱激发矿渣材料可替代普通硅酸盐水泥，提升砂浆的环境友好性。研究多因素耦合作用对橡胶骨料砂浆抗压性能的影响，通过测试砂浆的抗压强度，对试验结果进行显著性分析及多元非线性回归，建立了多因素与砂浆抗压强度的多元非线性回归模型。对砂浆试样进行细观孔隙测量和SEM表征，探究橡胶骨料对砂浆抗压强度的劣化机制。结果表明：砂浆中橡胶骨料掺量的提升会造成砂浆抗压强度的下降，40vol%骨料替代率下碱激发类砂浆抗压强度均值相比对照组降低了49.93%，硅酸盐类降低了66.62%；在碱激发类砂浆的高碱性环境下，使用0.38 mm粒径橡胶骨料的砂浆抗压强度均值为对照组的69.65%，取得试验组中最优值；而在硅酸盐类砂浆的低碱性环境中，随着橡胶骨料粒径的减小，砂浆抗压强度均值由对照组的61.46%降至37.98%。     

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。     

环氧树脂缓释激发剂对碱-矿渣水泥性能的影响

碱-矿渣水泥目前常用缓凝剂延长凝结时间,但缓凝剂存在用量不宜控制、缓凝效果受温度影响较大、影响早期强度等问题。本研究采用一种缓释型碱激发剂对其凝结时间进行调节。实验采用不同总质量的环氧树脂包覆处理水玻璃,得到不同厚度的环氧树脂覆膜,研究了不同覆膜厚度的激发剂对碱-矿渣水泥凝结时间、力学性能、微观性能的影响。实验表明,使用环氧树脂覆膜于激发剂表面后,能显著延长碱-矿渣水泥的凝结时间,其中100%包裹组将初凝时间延长了90%;环氧树脂的加入提高了水泥的1 d强度,75%包裹组1 d强度提高了54.02%;环氧树脂对28 d的抗压强度贡献不大,但能提高试件的韧性,25%包裹组的压折比降低了10.18%;环氧树脂以覆膜形式加入碱-矿渣水泥中较直接以外加剂加入更能促进基体的水化进程。     

有机缓凝剂对水泥改性乳化沥青胶浆的改善效果研究

将适量的萘系减水剂(Naphthalene superplasticizer,NSP)加入到改性乳化沥青(Modified asphalt emulsified,MAE)中能够实现水泥和改性乳化沥青的直接拌和。当NSP的掺量为4%(质量分数,下同)时,水泥沥青胶浆(Cement asphalt mastic,CAM)工作性能不佳。本试验所使用的沥青和三种有机缓凝剂分别为:改性乳化沥青、海菜粉、聚丙烯酰胺(PAM)、葡萄糖酸钠。试验结果表明:海菜粉对CAM的改善效果最好。当海菜粉掺量为0.03%时,CAM 7 d内的强度增量比较大; 28 d的抗拉强度和抗压强度最高,凝结时间最短,干缩变化幅度较小。随着海菜粉掺量的增加,CAM的抗拉强度和抗压强度有所降低。PAM由于其自身有很强的粘稠度和絮凝作用,因而对CAM的粘弹性有很大影响;当PAM掺量为0.02%时,CAM的粘度最大,坍流度最小;当PAM掺量由0.01%增加到0.03%时,CAM的粘度、干缩量和抗压强度呈现先增大后减小的规律,坍流度和凝结时间呈现先减小后增大的规律,而抗拉强度随掺量的增加而增大。葡萄糖酸钠对CAM的改善效果最差,虽然加入葡萄糖酸钠能改善CAM的流动性、粘度等非力学性质,但会引起CAM试块较大幅度的体积收缩和干缩,抗拉强度和抗压强度明显降低,凝结时间过长,试件表面出现裂缝等不良现象。     

聚乙烯醇纤维对碱矿渣泡沫混凝土性能的影响

以水玻璃为激发剂,制备干密度为350kg/m~3的碱矿渣泡沫混凝土,为提高碱矿渣泡沫混凝土的韧性,降低干燥收缩,本工作研究了聚乙烯醇(PVA)纤维对碱矿渣泡沫混凝土干密度、强度、折压比、吸水率和干燥收缩性能的影响。结果表明:PVA纤维对碱矿渣泡沫混凝土干密度无明显影响;PVA纤维掺量为0.6~1.2kg/m~3时,碱矿渣泡沫混凝土的抗折强度和折压比明显增加,韧性得到明显改善;碱矿渣泡沫混凝土吸水率也低于未掺纤维的泡沫混凝土;PVA纤维掺量大于0.6kg/m~3时,碱矿渣泡沫混凝土的干燥收缩显著降低;综合碱矿渣泡沫混凝土性能及经济性等因素,碱矿渣泡沫混凝土中PVA纤维最优掺量为0.6kg/m~3。     

脱硫石膏对大掺量粉煤灰-矿渣粉干混砂浆性能的影响

针对大掺量粉煤灰、矿渣粉导致干混砂浆早期强度和后期强度较低的问题,研究脱硫石膏对该干混砂浆性能的影响;采用X射线衍射、扫描电镜及孔结构分析等手段进行微观机理讨论。结果表明,在大掺量粉煤灰矿粉干混砂浆中掺加占胶凝材料总质量6%～8%的脱硫石膏,对和易性无不良影响,并可显著提高浆体的抗压强度及拉伸粘结强度,收缩率降低10%以上,并改善抗碳化能力,使砂浆体积更稳定;脱硫石膏对粉煤灰及矿渣粉起到激发硫酸盐和碱性的双重作用,并在一定程度上促进水泥水化;胶凝材料的水化产物改善砂浆浆体内部结构,使砂浆浆体中的孔隙大大减少。     

水泥基自流平砂浆的制备及其性能

利用细水泥、UEA膨胀剂以及其他化学添加剂的复配,制备了一种水泥基自流平砂浆。研究了细水泥、矿渣粉以及UEA膨胀剂的掺量对水泥基自流平材料的力学性能、流动性与收缩性的影响,并用XRD、SEM方法对其水化产物和硬化浆体微观结构进行了表征。结果表明,该种水泥基自流平材料具有早强、低收缩的特点,流动度≥150mm、1d抗压强度大于20MPa、28d抗压强度达到60MPa、收缩率≤0.01%。     

碱激发矿渣/偏高岭土复合胶凝材料干燥收缩机理研究

本实验研究了偏高岭土掺量、碱当量及养护温度对碱激发矿渣/偏高岭土砂浆(AASM)干燥收缩性能的影响.结果表明:掺入50％(质量分数)偏高岭土的碱激发体系质量损失加大、内部相对湿度较低,但由于其游离水与基体产物中晶体含量增加,干缩对质量损失的敏感性显著降低.另外,适当提升养护温度可进一步改善产物中晶体成分,能够更好地降低体系干缩.值得注意的是,AASM易碳化,且过高碱当量(如10％)与过长高温养护时间都会降低改善干缩的效果.     

速凝剂对低水胶比浆体早期水化与微观结构的影响

低水胶比、高胶凝材料掺量的超高性能混凝土(UHPC)在常温养护条件下易产生凝结硬化不及时的问题。为促进UHPC在隧道初支、工程结构快速修复中的推广应用,拟采用有碱速凝剂(NA)和无碱速凝剂(AS)提升低水胶比浆体的早期凝结硬化速率。本工作通过水化热、水化溶出离子浓度、凝结时间和抗压强度试验研究速凝剂作用下低水胶比浆体的早期水化行为及凝结硬化规律,采用X射线衍射、SEM形貌观察和EDS能谱等手段对水化产物物相组成及微观结构演变规律进行了分析。结果表明,速凝剂的掺入加快了低水胶比复合胶凝材料浆体的早期水化速率,同时也促进了浆体的凝结硬化;NA对UHPC的促凝效果优于AS,其中NA-2%的1 d抗压强度为53.3 MPa, 28 d强度比为94.9%,而AS-4%的1 d抗压强度为38.9 MPa, 28 d强度比为92.3%;速凝剂促使低水胶比浆体快速生成大量水化产物,进而提高了浆体早期微观结构的致密性,且水化产物物相组成受速凝剂类型的影响较为显著。     

氢氧化钠掺量对钢筋矿渣砂浆碳化性能的影响

采用氢氧化钠激发矿渣活性,研究钢筋矿渣砂浆在碳化环境中的pH值、碳化深度、抗折强度和钢筋锈蚀发展与氢氧化钠激发剂掺量的关系。研究结果表明:氢氧化钠激发的矿渣砂浆碳化前pH值在13以上,碳化后pH值下降,下降幅度随着氢氧化钠掺量的减少而略微增大。矿渣砂浆的碳化深度随着氢氧化钠掺量增加而下降。在标准养护环境中,预埋在矿渣砂浆中的钢筋自腐蚀电位均正于-200mV,表明钢筋均能形成稳定钝化膜。碳化环境下钢筋自腐蚀电位逐渐变负,最后均低于-350mV,表明钢筋都发生锈蚀,但锈蚀出现的时间随着氢氧化钠掺量的增加而延迟。碳化会导致氢氧化钠激发的矿渣砂浆抗折强度下降。当氢氧化钠掺量为矿渣质量分数的6%时,矿渣砂浆碳化前及碳化后的抗折强度相对最高。     

纳米二氧化硅对丁苯共聚物/硫铝酸盐水泥复合砂浆物理力学性能的影响

为厘清纳米二氧化硅(NS)和丁苯共聚物乳液(SB)在硫铝酸盐(CSA)水泥中的协同作用，同时解决SB/CSA水泥复合砂浆凝结时间长、抗压强度低的问题，采用NS和SB对CSA水泥砂浆进行复合改性，研究改性复合砂浆物理力学性能随NS掺量的变化，并通过测定水化放热及水化产物分析NS在SB/CSA水泥复合砂浆中的作用机制。结果表明：NS可有效缩短SB/CSA水泥复合砂浆的凝结时间，提高其抗压强度，并与SB对CSA水泥砂浆抗折强度提升具有协同作用；NS最佳掺量为1.5%,此时与不加NS的纯SB改性砂浆相比，28 d抗压和抗折强度分别提高了28%、30%。同时，掺入NS会降低复合砂浆的流动度，提高表观体积密度，降低含气量和干燥收缩率，并略微降低毛细孔吸水率。NS可通过促进无水硫铝酸钙和硫酸钙反应，进一步加快SB/CSA水泥复合浆体的水化进程，提高钙矾石的含量，从而缩短凝结时间并提高力学强度。     

养护条件对碱-矿渣-偏高岭土复合胶凝材料强度的影响

研究了偏高岭土对碱矿渣水泥强度的影响规律和不同养护条件下碱-矿渣-偏高岭土复合胶凝材料(M-AAS)的强度发展情况.结果表明:80%湿度和40℃温度下,掺入适量偏高岭土能提高碱矿渣水泥的强度性能,最佳掺量为20%左右;对于掺20%偏高岭土的碱-矿渣-偏高岭土复合胶凝材料,在80%湿度下,养护温度的提高有利于抗压强度的发挥,但对抗折强度的发挥不利;在80%湿度和20℃温度下,复合材料的抗折强度出现倒缩,对80%湿度养护和水中养护两种养护条件进行适当的组合,强度倒缩现象没有发生.     

低温环境下不同地聚物砂浆力学性能及水化反应机理研究

为进一步提升低温环境下矿渣基地聚物砂浆的力学性能，以矿渣、硅灰和偏高岭土为主要原料制备了4种地聚物砂浆，探究不同原料组合对地聚物砂浆力学性能的提升效果，并结合扫描电镜和傅里叶红外光谱试验分析了不同组合地聚物砂浆的微观结构和硅灰、偏高岭土的改性机理。结果表明：在低温环境10℃的养护下，掺加硅灰可极大促进矿渣基地聚物砂浆早期水化反应，生成大量的C-S-H凝胶与水化铝酸钙产物，宏观上表现出更高的早期力学性能和强度增长速率；掺加偏高岭土，对矿渣基地聚物砂浆的早期力学性能有不利影响，但后期强度增长速率较快且强度值较高，养护时间为28d时，矿渣-偏高岭土基(S-MK)、矿渣-硅灰-偏高岭土基地聚物砂浆(S-SF-MK)试件的抗压强度均达60MPa以上；掺入硅灰和偏高岭土后，试件微观结构得到了改善，内部裂缝减少，均降低了地聚物砂浆的干缩率，偏高岭土降低干缩的效果较硅灰更好。研究结果为低温环境下矿渣基地聚物砂浆的制备和寒区抢修工程的应用提供了理论参考。     

高铁钢渣作碱激发剂对过硫磷石膏矿渣凝结硬化性能的影响

磷石膏作为磷化工企业湿法生产磷酸产生的固体废弃物，由于其杂质含量高、晶体结构存在缺陷导致其应用性能远不如其他副产石膏，现已成为我国主要的工业固废之一。为实现磷石膏的低成本化、大掺量化及高性能化应用，本研究基于全固废胶凝材料设计思路，将活性较低的高铁钢渣作为碱激发剂制备过硫磷石膏矿渣水泥，并探究物理、化学活化处理钢渣对胶凝材料凝结硬化的影响。测试结果表明：球磨时间的延长有助于细化大粒径钢渣并分散部分团聚颗粒，提升钢渣各龄期的活性指数，最佳球磨时间为20～40 min。相较于CaO,利用高铁钢渣作为碱激发剂时不利于新拌浆体的早期凝结硬化，但是对后期强度发展具有较好的促进作用，28 d时抗压强度可超过50 MPa。SEM测试结果显示，随着水化的持续进行，基体内生成大量C-(A)-S-H凝胶包裹未反应的石膏，结晶良好的棒状钙矾石填充缝隙和孔洞，进一步提升了基体的密实度。     

高吸水树脂对混凝土水化及强度的影响

高吸水树脂(Super-absorbent polymer,SAP)作为混凝土内养护材料可有效抑制混凝土自收缩,提高混凝土抗裂性,但其对混凝土是否具有负面影响有待研究。利用XRD和DTA-TG研究了不同SAP掺量净浆在不同养护龄期的水化产物量,并测试其抗压强度,定量分析高吸水树脂对混凝土水化和强度的影响。实验结果表明:掺加SAP会延缓混凝土早期(0~7d)的水化反应,降低混凝土的抗压强度,但对混凝土中后期(7~28d)水化的进行及强度发展的影响不大。当高吸水树脂的掺量为1kg/m~3(占胶凝材料的质量分数为0.2%)和1.5kg/m~3(占胶凝材料的质量分数为0.3%)时,混凝土28d抗压强度可达基准组的100%和96%,56d抗压强度可达基准组的107%和96%。针对C50混凝土,推荐掺量为1kg/m~3。     

碱渣、矿渣制备碱激发胶凝材料的力学性能研究

以唐山某碱厂的碱渣和邯郸某公司的矿渣微粉为原料、NaOH为碱激发剂、标准砂为细集料、添加一定量的外加剂,进行了碱激发胶凝材料的砂浆力学性能实验。采用正交试验设计与极差分析,研究了矿渣与碱渣质量比、胶砂比、水胶比、NaOH和胶凝材料质量比对砂浆的流动性、抗压强度的影响。结果表明:碱激发胶凝材料的砂浆流动度随着矿渣与碱渣质量比的增大而增大;提高水胶比对砂浆的流动性有利但对于强度的形成不利;砂浆的抗压强度随着矿渣与碱渣质量比的增大而增强,且随着龄期的增加,强度呈增长的趋势;方案2、3、6碱激发胶凝材料的砂浆试样抗压强度达到了"325水泥"抗压强度的标准;少量NaOH有利于碱渣、矿渣胶凝材料强度的形成,而高浓度NaOH抑制强度形成。     

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.     

铜选矿废水对碱激发粉煤灰/矿渣胶凝材料性能的影响

为加速铜选矿废水(CMw)的资源化利用,采用CMw作为拌合水制备碱激发粉煤灰/矿渣(AAFS)胶凝材料,研究了不同CMw掺量对AAFS凝结时间、水化特性、水化产物、孔结构和抗压强度的影响。结果表明：在AAFS中掺入CMw会略微延长其凝结过程,但略微促进AAFS的水化过程,这与CMw的酸性、有机药剂残留和金属离子有关。通过掺入不同量CMw, AAFS的凝胶孔不断增加,而过渡孔体积逐渐减小,抗压强度呈现出先增大后略微降低的趋势。当CMw掺量为50%时,AAFS的抗压强度提升幅度最大,分别为12.23%(3 d)、21.07%(7 d)、16.74%(28 d)。研究结果可为铜选矿废水的资源化利用提供新的思路和参考。