纳米颗粒对粉煤灰水泥基材料干缩变形的影响及机理

为探讨纳米颗粒对掺粉煤灰的水泥基材料干缩变形的影响,选取了纳米SiO2和纳米SiC两种纳米颗粒,分别制备了纳米改性粉煤灰水泥砂浆和混凝土试件,通过试验研究了纳米颗粒掺量对不同龄期粉煤灰水泥砂浆和混凝土干缩性能的影响,并分析了其作用机理.结果表明,掺纳米颗粒的水泥砂浆干缩率明显增大,掺量为2％的纳米SiO2水泥砂浆和纳米SiC水泥砂浆的28 d干缩率较普通水泥砂浆分别增大了90％和120％;掺量为2％的纳米SiO2混凝土和纳米SiC混凝土28 d干缩率较基准混凝土增大了124.8％和85.8％;纳米颗粒对粉煤灰水泥砂浆和粉煤灰混凝土干缩性能的影响很明显,而混掺与单掺纳米颗粒对混凝土的干缩率影响不大.分析认为,纳米颗粒比表面积大,吸附水分增多,造成内部自由水被大量消耗,同时由于纳米颗粒填充了混凝土内部结构中的微小孔隙,使得外部水分难以进入内部而被蒸发,造成内外变形不一致,最终增大了混凝土的干缩率.     

废弃阴极射线管玻璃砂对砂浆性能的影响

废弃阴极射线管（cathoderaytubes,CRT）玻璃因其含有有害物质铅而导致严重环境问题,为此,使用粉煤灰、磨细矿渣作为矿物掺合料,研究了磨细阴极射线管玻璃（groundcathoderaytubeglass,MG）取代0、30％、60％、100％（质量分数,下同）河砂细骨料时砂浆新拌性能、力学性能、干缩性能、碱骨料反应（alkali-silicareaction,ASR）膨胀性能、金属铅浸出值。结果表明：随着MG取代比例从0变化到100％,砂浆初始流动度与容重不段增加,硬化砂浆抗压强度、抗折强度和静弹性模量、干缩性能先增加后逐渐减小;MG取代比例为60％时,砂浆具有较高力学性能和较大干缩值;砂浆ASR膨胀值和硬化砂浆金属铅浸出值随MG取代比例增加而增加,但仍在安全范围内;掺加矿物掺合料的MG砂浆作为循环材料可用于干燥环境下的建筑砂浆。     

Influence of fly ash fineness on strength, drying shrinkage and sulfate resistance of blended cement mortar

In this paper, the influence of fineness of fly ash on water demand and some of the properties of hardened mortar are examined. In addition to the original fly ash (OFA), five different fineness values of fly ash were obtained by sieving and by using an air separator. Two sieves, Nos. 200 and 325, were used to obtain two lots of graded fine fly ash. For the classification using air separator, the OFA was separated into fine, medium and coarse portions. The fly ash dosage of 40% by weight of binder was used throughout the experiment. From the tests, it was found that the compressive strength of mortar depended on the fineness of fly ash. The strength of mortar containing fine fly ash was better than that of OFA mortar at all ages with the very fine fly ash giving the highest strength. The use of all fly ashes resulted in significant improvement in drying shrinkage with the coarse fly ash showing the least improvement owing primarily to the high water to binder ratio (W/B) of the mix. Significant improvement of resistance to sulfate expansion was obtained for all fineness values except for the coarse fly ash where greater expansion was observed. The resistance to sulfuric acid attack was also improved with the incorporation of all fly ashes. In this case the coarse fly ash gave the best performance with the lowest rate of the weight loss owing probably to the better bonding of the coarse fly ash particles to the cement matrix and less hydration products. It is suggested that the fine fly ash is more reactive and its use resulted in a denser cement matrix and better mechanical properties of mortar.     

粉煤灰部分取代石灰石粉的水泥胶砂干缩性能研究

通过测定水泥胶砂不同龄期干缩率,分别研究了石灰石粉、粉煤灰单掺以及石灰石粉和粉煤灰双掺时水泥胶砂干燥收缩性能的影响。结果表明：随着石灰石粉掺量增加,胶砂干燥收缩先增大后减小,石灰石粉掺量为10％左右时胶砂干燥收缩最大;胶砂干燥收缩随粉煤灰掺量增加先减小后增大,粉煤灰掺量10％左右时,胶砂干燥收缩最小;石灰石粉掺量一定时掺入粉煤灰可以减小胶砂干燥收缩。     

Strength and shrinkage properties of mortar containing a nonstandard high-calcium fly ash

A laboratory study was undertaken to assess the compressive and flexural tensile strength and drying shrinkage properties of mortar mixtures containing high-calcium nonstandard Afsin-Elbistan fly ash (FA). Possibility of using Afsin-Elbistan FA in cement-based materials as shrinkage-reducing or compensation agent was also discussed. Five mortar mixtures including control Portland cement (PC) and FA mortar mixtures were prepared. FA replaced the cement on mass basis at the replacement ratios of 10%, 20%, 30% and 40%. Water-cementitious materials ratio was 0.4 for all mixtures. The mixtures were cured at 65% relative humidity and 20±2 °C. The compressive and flexural tensile strength and drying shrinkage values of the mortar mixtures were measured. The results show that Afsin-Elbistan FA reduced drying shrinkage of the mortar by 40%. Therefore, it was concluded that Afsin-Elbistan FA can be used as a shrinkage-reducing agent. The mortar containing 40% FA expanded. This indicates that Afsin-Elbistan FA may be utilized to compensate drying shrinkage of cement-based materials.     

水泥基体参数对水泥砂浆干缩性能的影响

采用干缩实验研究水灰比、灰砂比、水泥细度等水泥基体参数对水泥浆干缩性能的影响。结果表明,水灰比在0.35～0.60时,砂浆的干缩率随水灰比增大而增大;其它条件不变时,砂浆的干缩率随胶砂比增大而明显增大,随水泥细度提高而增大;高标号水泥的干缩率大于低标号水泥,水泥标号相同时,P.II>P.F>P.S;矿渣微粉比粉煤灰更适用于生产高性能水泥和高性能混凝土;减缩剂能明显减小水泥砂浆的干缩率。     

基于粉煤灰掺量的砂浆塑性收缩开裂本构关系的研究

研究了粉煤灰掺量对于砂浆塑性收缩性能和塑性粘度的影响。试验表明,随着粉煤灰掺量的增加,砂浆抗裂指数增大,开裂所需时间增加,塑性粘度降低;建立了粉煤灰掺量与砂浆抗裂指数、开裂时间的本构关系,及掺加粉煤灰后砂浆塑性粘度与抗裂指数的本构关系。     

海水和矿物掺合料对硫铝酸盐水泥砂浆性能的影响

本文研究了不同拌和水以及海水拌和时粉煤灰和硅灰掺量对硫铝酸盐水泥(SAC)砂浆力学性能和表观孔隙率以及净浆凝结时间、化学收缩、孔溶液pH值和氯离子结合能力等的影响,并通过XRD、SEM和EDS分析水泥水化产物和微观结构。结果表明,海水能加快SAC早期水化并提高其早期强度,但后期强度和淡水拌和时无明显差别。粉煤灰和硅灰均会延长SAC凝结时间,对早期抗压强度不利,而掺加质量分数为5.0%和7.5%的硅灰能提高SAC砂浆28 d抗压强度。硅灰掺量增加时会提高用水量和表观孔隙率,降低流动性,使水泥化学收缩增大,降低净浆pH值且减少氯离子结合量;粉煤灰能够提高砂浆流动性,减少水泥化学收缩,但掺量越大对SAC砂浆抗压强度和抗折强度越不利,掺质量分数为10%的粉煤灰可小幅提高氯离子结合量且减小表观孔隙率。     

矿物掺和料与再生骨料对水泥强度和收缩性能的影响

矿物掺和料与再生骨料应用于水泥制品中是废弃物资源化利用的重要途径。为了研究矿物掺和料与再生骨料对水泥强度和收缩性能的影响,设计不同掺和料掺合比例与再生骨料取代率,进行不同龄期的强度、干燥收缩和早期自收缩测试。结果表明,粉煤灰降低水泥强度,而矿粉可提高水泥后期强度;粉煤灰和矿粉对水泥的干燥收缩有抑制作用,但对水泥早期自收缩有促进作用;再生骨料能够提高水泥强度,而对水泥的收缩性能无明显影响。     

Influence of metakaolin on the properties of mortar and concrete: A review

Supplementary cementing materials (SCM) have become an integral part of high strength and high performance concrete mix design. These may be naturally occurring materials, industrial wastes, or byproducts or the ones requiring less energy to manufacture. Some of the commonly used supplementary cementing materials are fly ash, silica fume (SF), granulated blast furnace slag (GGBS), rice husk ash (RHA) and metakaolin (MK), etc. Metakaolin is obtained by the calcination of kaolinite. It is being used very commonly as pozzolanic material in mortar and concrete, and has exhibited considerable influence in enhancing the mechanical and durability properties of mortar and concrete. This paper presents an overview of the work carried out on the use of MK as partial replacement of cement in mortar and concrete. Properties reported in this paper are the fresh mortar/concrete properties, mechanical and durability properties.     

脱硝粉煤灰铵含量对水泥胶砂性能影响研究

研究了脱硝粉煤灰的铵含量对水泥胶砂物理性能的影响规律,提出脱硝粉煤灰残留铵的安全含量阈值。结果表明:随着粉煤灰中铵含量的逐渐升高,水泥标准稠度用水量、需水量比和含气量呈现逐渐升高的趋势,而胶砂强度、活性指数和流动度逐渐降低,且凝结时间显著延长。粉煤灰铵含量对水泥安定性、水化热、假凝和干缩性能的影响并不明显。在一般工程情况下,建议脱硝粉煤灰的铵含量应不大于200 mg/kg。     

水泥砂浆塑性收缩开裂多元本构方程的研究

基于平板法和八字模法,系统研究了组成参数和外部环境两因素对水泥砂浆塑性收缩开裂的影响并建立了抗裂指数K关于水灰比Wc、集灰比Sc、粉煤灰掺量FA、减水剂掺量P和失水蒸发速率V的多元本构方程。试验结果表明:建立起水泥砂浆收缩开裂的本构方程K=0.208×35.3~(Wc)×3.80~(Sc)×1.00~(FA)×9.62~P×0.00608~V,经验证方程可信度高并且建立了可靠的开裂判据;失水蒸发速率对水泥砂浆塑性收缩开裂影响最大,而粉煤灰掺量对其无明显影响;此外,对辅助性胶凝材料种类的不可以量化因素"甄别分处",得到矿粉可适用已建立的关于粉煤灰的五元方程。     

粉煤灰-矿渣微粉复合双掺对水泥砂浆抗酸雨侵蚀性能的影响

研究了粉煤灰、矿渣微粉复合双掺时对水泥砂浆的强度以及抗模拟酸雨侵蚀性能的影响。通过试验发现:随着粉煤灰、矿渣微粉总掺量的不断增加,砂浆强度逐渐下降;各不同配比的砂浆经pH值为4.0的模拟酸雨干湿交替循环腐蚀后的强度变化规律为先升高后下降;与纯水泥砂浆试件相比,如粉煤灰、矿渣微粉的掺入过高,则会降低试件的强度值,但是如以强度增长率来评价砂浆的抗酸雨侵蚀能力,则各不同比例的粉煤灰、矿渣微粉复合双掺等量取代水泥配制的砂浆的强度增长率均优于同等条件下纯水泥砂浆试件,即粉煤灰、矿渣微粉复合双掺对水泥砂浆试件在模拟酸雨条件下的强度发展有改善作用。     

大掺量粉煤灰注浆活性单液砂浆配合比优化设计

采用正交试验设计方法对长江地下隧道大掺量粉煤灰同步注浆活性单液砂浆配合比进行系统研究和优化设计.试验表明:同步注浆活性单液砂浆配合比中水胶比和胶砂比对砂浆工作性能影响最大,水泥与粉煤灰比对砂浆固结性能影响最大,胶砂比对砂浆抗渗性能影响最大;最优配合比为:水胶比0.7,水泥∶粉煤灰20∶80,胶砂比1∶3.     

掺Ⅱ级粉煤灰高性能混凝土在短龄期养护条件下的抗侵蚀性能初讨

按高性能混凝土配比方法配制不同掺量的Ⅱ级粉煤灰胶砂试件,分别与普通水泥胶砂试件和高抗硫酸盐水泥胶砂试件进行抗硫酸盐侵蚀的对比试验。试验结果发现,在短龄期养护条件下,经过高浓度硫酸盐溶液的侵蚀浸泡,不掺粉煤灰的普通胶砂试件和高抗硫水泥胶砂试件的抗蚀系数随侵蚀浸泡时间下降很快,在较短时间内就丧失了抗蚀能力;而掺有Ⅱ级粉煤灰的胶砂试件则维持较高的抗蚀系数,特别当Ⅱ级粉煤灰掺量达到60%时,其抵抗高浓度侵蚀溶液侵蚀的效果显著。     

粉煤灰渣替代细骨料对砂浆混凝土强度及抗冻性影响

通过筛分和破碎两种方式分别获得粒径区间为0.6~1.18 mm、0.3~0.6 mm的粉煤灰渣,并用其等体积替代对应粒径区间的细骨料,分析粉煤灰渣对砂浆工作性和强度的影响,探究粉煤灰渣的最优替代粒径区间。结合扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等方法分析了粉煤灰渣替代细骨料后砂浆试件的强度变化机理。基于砂浆最优替代粒径区间结果,验证了砂浆混凝土试件的强度和抗冻性。研究结果表明:分别以筛分方式和破碎方式得到的0.3~0.6 mm粒径区间粉煤灰渣替代对应区间细骨料后,其砂浆试件强度均与基准组(未替代)基本一致;而以筛分方式得到的0.3~0.6 mm粒径区间粉煤灰渣替代对应区间细骨料后,其混凝土试件强度和抗冻性与基准组基本一致。在水泥提供的氢氧化钙环境下粉煤灰渣表面生成水化硅酸钙,从而增加了水泥和粉煤灰渣界面胶结强度,强化水泥与粉煤灰渣界面区域,凹凸不平的粉煤灰渣表面与水泥浆咬合嵌锁,保证了试件的强度。     

CFB灰渣抹灰砂浆的组成设计与性能研究

为了提高抹灰砂浆的强度和体积稳定性,研究了水泥用量和灰渣比(循环硫化床(CFB)飞灰和CFB炉渣的质量比)对CFB灰渣抹灰砂浆2 h稠度损失率、抗压强度和体积稳定性的影响,并采用扫描电子显微镜、X射线能谱仪和X射线衍射仪对砂浆的微观形貌、元素分布和物相组成进行测试表征。结果表明,当水泥用量为5%、8%、12%(质量分数)时,CFB灰渣抹灰砂浆分别达到抹灰砂浆M10、M15、M20的强度等级。当胶凝材料用量一定时,随着水泥用量增大,砂浆2 h稠度损失率减小;当水泥用量一定时,随着灰渣比增大,砂浆2 h稠度损失率增大,膨胀效应减弱。CFB灰渣抹灰砂浆中生成的膨胀性钙矾石有效填充了颗粒之间的孔隙,从而提高砂浆的强度和体积稳定性。     

氧化镁微膨胀水泥-粉煤灰胶凝材料的膨胀性能及孔结构特征

研究低钙粉煤灰对氧化镁微膨胀水泥的膨胀性能与水泥石孔结构的影响。粉煤灰强烈抑制氧化镁膨胀,粉煤灰的质量分数大于20％左右时,氧化镁膨胀几乎被完全抵消。粉煤灰降低早期强度,但随着龄期的增长,粉煤灰使强度增加的作用逐渐体现,对较长龄期的强度而言,适当掺人粉煤灰反而是有利的,如粉煤灰掺量高达35％时,其3a强度比纯水泥的还高。粉煤灰能促使水泥石孔隙细化,适当掺人粉煤灰可以改善氧化镁微膨胀水泥的水泥石孔结构。     

外加剂对混凝土收缩与开裂性能影响的试验研究

针对传统混凝土中加入矿物外加剂会导致混凝土开裂的问题,提出在传统方法上加入粉煤灰和硅灰。为验证方法的可行性,采用不同实验配方比,并结合单掺和复掺方式,对上述方法进行验证。实验表明:复掺30%~40%的粉煤灰和矿粉可有效降低混凝土的开裂面积;硅灰与粉煤灰和矿粉在二元或三元复合下可降低砂浆自收缩和干燥收缩,且混凝土强度不会降低。由此得出混凝土收缩与开裂和砂浆收缩存在显著相关性,砂浆的自收缩和干燥收缩是影响开裂的主要因素。     

粉煤灰和矿渣微粉在水泥基材料中的复合效应研究

通过测定不同龄期的水泥净浆、砂浆和混凝土的力学强度以及水泥净浆的抗模拟酸雨侵蚀性能，探讨了在矿物掺合料总量为胶凝材料总量的40％时，单掺粉煤灰、单掺矿渣微粉以及粉煤灰与矿渣微粉双掺对水泥基材料性能的影响。试验结果表明：在本试验条件下，与基准试件相比，矿物掺合料的掺入可以显著改善水泥基材料的工作性能，但是在一定程度上会导致其力学性能的降低；同时双掺可以发挥出明显的“叠加效应”，但是“超叠加效应”不显著.