10℃下不同水灰比水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能试验研究

研究了不同水灰比对水泥砂浆试件在10℃下抗硫酸盐侵蚀的性能的影响,采用0.36与0.5两种水灰比的普通硅酸盐水泥、中抗硫水泥以及加入矿粉与硅灰的水泥砂浆试件,测试各试样在(10±1)℃的3％Na2SO4溶液中浸泡后的强度变化情况,综合考虑强度与抗蚀系数对砂浆抗硫酸盐侵蚀性能进行评价.结果表明:在10℃下0.36水灰比试件强度高于0.5水灰比试件,抗硫酸盐侵蚀性能随着水灰比的降低而提高;加入矿物掺合料明显改善了水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性能,并且硅灰的含量越高效果越明显.砂浆抗硫酸盐侵蚀性能15％矿粉+3％硅灰>15％矿粉+1％硅灰>中抗硫水泥>普通硅酸盐水泥.     

5℃环境下水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性能试验研究

研究了不同水泥品种、矿物掺合料对水泥基材料在5℃下抗硫酸盐侵蚀的性能的影响,分别采用普通硅酸盐水泥、中抗硫水泥以及加入矿粉与硅灰的水泥砂浆试件,测试各试样在(5±1)℃的3%Na2 SO4溶液浸泡后的强度变化情况,综合考虑砂浆强度与抗蚀系数对砂浆抗硫酸盐侵蚀性能进行评价,并运用SEM、EDS、XRD分析方法对腐蚀机理进行了分析.结果表明:在5℃环境下,砂浆试样的强度普遍低于常温环境下,砂浆抗硫酸盐侵蚀能力15%矿粉+3%硅灰>中抗硫水泥>15%矿粉+1%硅灰>普通硅酸盐水泥;加入矿物掺合料明显改善了水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性能,并且硅灰的含量越高效果越明显;低温下腐蚀产物不仅有石膏,还有碳硫硅钙石的生成.     

不同温度下矿物掺合料对喷射混凝土水化行为及力学性能的影响

不同温度下粉煤灰、矿粉和硅灰对喷射混凝土水化行为及力学性能的影响规律尚不明确。本文通过XRD定量分析、热重分析和SEM测试等手段表征了不同温度和龄期下三种矿物掺合料对喷射混凝土水化行为的影响,并测试了砂浆抗压强度。结果表明,不同温度下,硅灰和矿粉能提高喷射混凝土早期和后期强度,粉煤灰不利于早期强度的发展,20℃时粉煤灰体系砂浆6 h抗压强度低于基准值。6 h和1 d龄期时,温度对试块抗压强度的影响非常显著,60℃时硅灰体系砂浆6 h抗压强度高达13.39 MPa;随着龄期增长,温度对试块强度的增强作用减弱。温度升高会激发矿物掺合料的火山灰效应,生成C-S-H凝胶填充内部孔隙,提高体系砂浆试块抗压强度。同一温度、龄期下,硅灰体系水化产物中C-S-H凝胶含量多,抗压强度最高。矿粉体系水化程度最高,抗压强度较高。粉煤灰体系中AFt含量最高,但C-S-H凝胶含量少,抗压强度最低。本文对特殊环境下矿物掺合料在喷射混凝土中的应用有指导作用。     

矿物掺合料对煤矸石水泥复合体系需水性的影响

自燃煤矸石具有火山灰活性,可以作为水泥混合材使用.但由于自燃煤矸石表面形态粗糙、颗粒孔隙率较大,当其掺量较大时会引起体系标准稠度需水量增大等问题.本课题通过掺加不同细度、不同掺量的粉煤灰、矿渣、石灰石粉和硅灰四种矿物掺合料,研究矿物掺合料对自燃煤矸石水泥复合体系需水性的影响.结果表明,分别复掺5wt％的矿渣、石灰石和工业硅灰三种矿物掺合料,可明显降低自燃煤矸石-水泥复合体系标准稠度需水量.其中复掺粉磨40 min石灰石减水率为4.4％;复掺粉磨30 min矿渣减水率为6.2％;复掺工业硅灰减水率达到10.2％.复掺矿物掺合料后,自然煤矸石-水泥复合体系早期强度稍有降低,但后期强度有所增强,其中复掺5％工业硅灰,28 d抗压强度提高2.5 MPa.     

低温对水泥砂浆硫酸盐侵蚀速率的影响试验研究

对于低温环境下普通硅酸盐、抗硫酸盐水泥砂浆试件的硫酸盐侵蚀情况进行了试验研究,建立了两阶段侵蚀破坏模型来反应温度对硫酸盐侵蚀速率的影响.通过将不同水泥品种不同水灰比试件浸泡在5℃、10℃、20℃环境下3％硫酸钠溶液中,以抗折强度为评价指标分析不同温度下硫酸盐侵蚀速率.结果表明:普通硅酸盐水泥、抗硫酸盐水泥砂浆试件随着温度的降低,受到的硫酸盐侵蚀逐渐加剧.抗折强度降低速率随着温度的降低而加快,同时降低水灰比可以提高水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀能力.     

偏高岭土改性超高强混凝土的强度构成分析

以偏高岭土、矿粉和粉煤灰为矿物掺合料进行单掺、二元和三元复掺配制偏高岭土改性超高强混凝土。为了研究偏高岭土改性超高强混凝土的抗压强度及其强度构成、矿物掺合料的活性,分别对龄期为3d、28d、56d的混凝土试件进行抗压试验,并利用混凝土火山灰效应数值分析方法,对三种矿物掺合料的活性指数及其火山灰效应强度贡献率、水泥水化反应强度贡献率进行了计算分析。结果表明:28d龄期时,混凝土的抗压强度达到了100MPa,且三元复掺时混凝土的抗压强度最高;三种矿物掺合料中偏高岭土的活性指数最高;依据矿物掺合料的活性指数及其火山灰效应强度贡献率、水泥水化反应强度贡献率,计算出具体贡献的强度值,得出了偏高岭土改性超高强混凝土的强度构成。     

矿物掺合料对机制砂砂浆性能的影响

研究了在相同水灰比与流动度情况下,单掺或复掺硅灰及不同地区粉煤灰等矿物掺合料对机制砂砂浆流动性、强度的影响,并与标准砂砂浆进行了比较。结果表明、与标准砂相比,机制砂砂浆需水量大、保水性差、易泌水,但具有增强作用;硅灰引起机制砂砂浆流动性减小、减少泌水、增进强度。水灰比相同时,随掺量灰增大,机制砂砂浆流动性增大,不同龄期下砂浆抗压强度均下降。复掺硅灰与粉煤灰可提高机制砂的强度。上海与贵州两地的粉煤灰品质基本相同,对砂浆性能的影响也基本相同。     

普通硅酸盐水泥基矿物掺合料对硫铝酸盐水泥性能的影响

本文研究了普通硅酸盐水泥掺量及不同种类和掺量的矿物掺合料对硫铝酸盐水泥性能的影响.结果表明普通硅酸盐水泥掺量小于60％时,普硅水泥-硫铝酸盐水泥体系(OPC-SAC体系)的胶砂强度随着普通硅酸水泥掺量的增加而降低,普通硅酸盐水泥掺量大于60％时,OPC-SAC体系的胶砂强度随着普通硅酸水泥掺量的增加而增大.并且对早期强度的影响较大.在硫铝酸盐水泥体系中掺入矿渣、粉煤灰和硅灰时,其胶砂强度随着掺量的增加而降低,在相同掺量下,矿物掺合料对强度的贡献率为:硅灰＞矿粉＞粉煤灰,对凝结时间的影响强弱为:硅灰＞矿粉＞粉煤灰.     

活性掺合料对环氧树脂修补砂浆综合性能的影响

为了探究活性掺合料对环氧树脂修补砂浆的改性效果,为修补工程应用提供依据。研究硅灰和粉煤灰对环氧树脂修补砂浆力学性能、粘结强度、尺寸稳定性和抗冻性的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)和压汞法探究和分析影响机理。结果表明:环氧树脂使砂浆抗压强度降低,掺入硅灰可补偿强度损失,掺粉煤灰砂浆的强度随龄期增加而增加,但其中28 d和56 d强度低于对照组;硅灰和低掺量(≤10%,质量分数)粉煤灰可以提高修补砂浆粘结强度;硅灰对修补砂浆尺寸稳定性有不利影响,粉煤灰则相反;砂浆的抗冻性随着硅灰掺量增加先增加后降低,随着粉煤灰掺量增加而降低。     

用Design-Expert软件研究掺合料对轻集料混凝土性能的影响

采用Design-Expert软件研究了矿物掺合料的种类及掺量对轻集料混凝土工作性能及力学性能的影响。结果表明:矿物掺合料掺入能够改善轻集料混凝土拌合物的工作性能,提高混凝土拌合物的匀质性;但粉煤灰掺入会降低轻集料混凝土的抗压强度,而硅灰掺入则能够提高轻集料混凝土的强度;本试验中各种矿物掺合料的最佳掺量为粉煤灰20%、矿粉10%、硅灰5%;使用Design-Expert软件能够准确有效分析矿物掺合料种类及掺量对轻集料混凝土性能的影响。     

低温干湿循环条件下砂浆抗硫酸盐侵蚀性能试验研究

研究了不同水胶比水泥砂浆试件在低温干湿循环条件作用下的抗硫酸盐侵蚀性能.试验制作了0.36与0.5两种水胶比的普通硅酸盐水泥、中抗硫水泥以及矿粉-硅灰复掺的水泥砂浆试件,检测了试件标养28 d后的孔结构及各试件在(5±1)℃的3％Na2 SO4溶液中干湿循环后的强度、动弹性模量变化情况,对砂浆在低温干湿循环条件下的抗硫酸盐侵蚀性能进行了评价,并分析了检测指标间的相关性.结果表明:低温干湿循环条件下,0.5水胶比砂浆抗硫酸盐侵蚀性能低于0.36水胶比砂浆,抗硫酸盐侵蚀性能随着水胶比的降低而提高;低水胶比砂浆复掺矿粉-硅灰后抗低温干湿循环条件下的硫酸盐侵蚀性能提升明显;两个水胶比砂浆的相对动弹模均与抗压强度高度相关.     

Efficiency of mineral admixtures in concrete: Microstructure,compressive strength and stability of hydrate phases

The use of mineral additives in concrete such as fly ash, silica fume, natural pozzolan, metakaolin and calcined clay has become widespread due to their pozzolanic reaction and environmental friendliness. The microstructure characteristics of concrete including pore structure and interfacial transition zone (ITZ) with addition of metakaolin, silica fume and slag were investigated in this study. The experimental results show that the addition of mineral admixtures results in the denser ITZ, optimized pore structure and reasonable pore size distribution especially at later curing stages. Metakaolin presents the most distinct improvement effects on microstructure of concrete. The development of the compressive strength is quantificationally related to the total porosity and average microhardness of the ITZ. Importantly, the influence of metakaolin, silica fume and slag on concrete was analyzed from thermodynamic stability of hydrate phase aspects.     

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。     

海水环境下矿物掺合料对硫铝酸盐水泥的水化影响

研究了海水环境下掺入硅灰、粉煤灰、矿渣对硫铝酸盐水泥抗压强度、化学收缩和水化产物的影响规律.结果表明:当硅灰的掺量为2.5%时,水泥浆体的抗压强度比空白组高.矿渣掺量为10%的水泥浆体28 d抗压强度明显超过掺入硅灰和粉煤灰时的强度,60 d强度高于空白组.掺入2.5%硅灰后,水泥浆体的化学收缩增大;在水化早期,粉煤灰和矿渣的火山灰活性很低,导致水泥浆体的化学收缩降低.掺入10%硅灰加快了硫铝酸盐水泥3 d水化反应,钙矾石生成量增多,水泥浆体早期强度比掺其它掺合料有所提高,但体积过快膨胀会破坏其内部结构,对水泥浆体的强度发展不利.     

焙烧对工业微硅粉除碳效果及结构特性的影响

采用焙烧法除去微硅粉中游离碳杂质,同时用多种表征手段研究焙烧温度对微硅粉性能影响.结果表明:碳含量随焙烧温度升高呈下降、稳定、再下降、最后稳定的阶梯型变化趋势,焙烧温度大于950 ℃,微硅粉中游离碳含量、SiO2含量以及微硅粉失重率趋于稳定,分别为0.05％、83.78％、4.82％.焙烧过程中微硅粉的性质发生了明显变化.微硅粉平均粒径随焙烧温度逐渐增大,从焙烧前的0.490 μm增大到1050 ℃焙烧2 h后的0.817 μm;微硅粉圆度随焙烧温度升高而下降,以850 ℃为界,焙烧温度低于850 ℃微硅粉保持原始的球状形貌,焙烧温度高于850 ℃微硅粉颗粒逐渐变为无规则块状;比表面积随焙烧温度升高而增大,焙烧温度大于850 ℃微硅粉开始结晶,比表面积随之迅速下降直至无法测得.     

新型混凝土表面防护材料的研究

以纳米SiO2、硅灰、粉煤灰作为矿物掺和料对水泥基材料进行改性,形成混凝土表面防护层.利用RCM法测定氯离子扩散系数,并通过SEM、XRD、DSC等手段研究改性水泥基材料的水化产物组成及微观结构,分析改善机理.结果表明:混凝土表面砂浆防护层能将混凝土抗氯离子侵蚀能力提升56.75％,并且这种提升效果随着粉煤灰、硅灰、纳米SiO2的掺入更加明显,且其提升能力依次增加;粉煤灰依靠其微集料效应及填充效应,增强了水泥石的密实程度;纳米SiO2、硅灰依靠其火山灰活性促进水泥的水化并产生二次水化,进而提升抗氯离子侵蚀能力.研究结果说明了利用无机矿物掺合料对水泥基材料进行改性形成防护层可明显提升混凝土的抗氯离子侵蚀能力,为进一步研究无机混凝土表面防护体系提供了研究基础.     

硅灰改性水泥/石灰砂浆微观结构的研究

以水泥和石灰为胶凝材料,中细砂为集料,再掺加有机聚合物流化剂制成水泥/石灰砂浆,水泥/石灰砂浆中添加外加剂的文献资料很少,通常是有关水泥砂浆的研究.本实验用硅灰取代10%(质量分数)的普通硅酸盐水泥,水泥、石灰和砂子的质量比为3:1:12,外加有机聚合物对砂浆改性,利用扫描电子显微镜、能谱仪和压汞仪对浆体进行微观分析.分析结果显示,由于硅灰的加入,浆体内部水化产物在早期先以Ⅲ型C-S-H凝胶的形式出现,随后,Ⅲ型和I型的C-S-H凝胶以并存的形式在水化后期出现;正如预期的那样,试样的总的孔隙率也比没加硅灰前有了大幅度的下降,而抗压强度的提高在水化后期才表现出来.     

矿物掺合料的复合效应及对混凝土性能的影响

选用硅灰、粉煤灰、矿渣粉及偏高岭土等活性矿物掺合料,控制活性掺合料的总掺量为胶凝材料的40%等量取代水泥,采取单掺、双掺、三掺的方式配制混凝土,通过对比各组混凝土试样的力学性能、抗腐蚀性能及微观结构,探讨活性矿物掺合料的复合效应以及对混凝土性能的影响.