硫酸盐-冻融循环下自感应水泥砂浆的耐久及压敏性能

为提升寒冷地区建筑结构的实时损伤监测效果,研究了硫酸盐-冻融循环作用下采用短切碳纤维与铁尾矿作为导电材料制备的自感应水泥砂浆的耐久与压敏性能。利用质量损失、相对动弹性模量及抗压强度损失为依据探讨耐久性能变化规律,以电阻率变化率-压应力的相关关系反映硫酸盐-冻融循环作用下压敏性能发展规律并解释其导电机理,并采用平均应力敏感系数评价硫酸盐-冻融循环作用下压敏性能稳定性。结果表明,碳纤维体积掺量为0.4%、铁尾矿替代率为30%(质量分数)组合掺入水泥砂浆时,其耐久性能与压敏性能均达到较高水平,但硫酸盐-冻融循环造成的孔洞与裂缝会导致铁尾矿碳纤维水泥砂浆电阻率变化率-压应力呈一阶指数衰减关系,可采用Plane模型来反映平均应力敏感系数衰减程度与冻融循环次数、铁尾矿替代率之间良好的相关关系。     

高阻抗高抗渗混凝土及其微结构特征

采用正交设计方法研究了矿物掺合料(粉煤灰和矿渣微粉)、轻集料(页岩陶砂)和聚合物(聚乙烯醇可再分散性乳胶粉)复合使用对混凝土电阻率和抗氯离子渗透性能的影响,上述材料对混凝土电阻率的影响效果由大到小的顺序依次为:聚合物、矿物掺合料、轻集料,对抗氯离子渗透性能的影响效果由大到小的顺序依次为:轻集料、矿物掺合料、聚合物。当矿物掺合料取代30%的水泥(质量分数),且其中粉煤灰和矿渣微粉质量比为3:7,轻集料取代河砂的体积率为30%,聚合物掺量为胶凝材料总质量的1.5%时,混凝土具有最佳的高阻抗和高抗渗特性。3种功能材料复掺明显提高了混凝土密实程度,优化了混凝土的界面过渡区,并且聚合物在水泥石和集料界面能够成膜,从而使得混凝土具有高阻抗和高抗渗的特性。     

电石渣对碱激发粉煤灰-矿渣抗碳化性能的影响

为实现工业废料的二次利用,将电石渣部分替代粉煤灰掺入碱激发粉煤灰-矿渣(AAFS)中,制备碱激发粉煤灰-矿渣-电石渣复合凝胶材料(AAFSC)。本文考察了不同电石渣掺量下AAFSC的抗碳化性能,并通过压汞测试、热重分析、X射线衍射仪和扫描电子显微镜等分析材料的微观结构。结果表明：经快速碳化作用,AAFSC的孔隙结构会向有害孔发展,抗压强度明显衰减;AAFSC在碳化前中期的抗碳化性能优于AAFS,但随碳化龄期延长,这种优势逐渐减小甚至消失;试验推荐的电石渣掺量质量分数为6%,此时AAFSC在碳化前中期具备最佳抗碳化性能,且在碳化后期仍具有最大抗压强度39.92 MPa;随电石渣掺量增加,AAFSC中Ca(OH)₂含量增加,这些Ca(OH)₂在碳化过程中被消耗,生成了方解石、霰石等碳酸盐。     

陶瓷抛光渣对水泥基材料碱集料反应的影响

以0%、20%、30%、40%陶瓷抛光渣等量取代水泥制备砂浆试样,矿渣作对比试验,通过膨胀率、强度测定、扫描电子显微镜观察和能谱分析,研究陶瓷抛光渣对水泥基材料碱集料反应的影响规律,揭示矿物掺合料抑制碱集料反应的机理。结果表明:陶瓷抛光渣能有效抑制水泥基材料的碱集料反应膨胀,且其抑制作用比矿渣更显著;两种掺合料使集料与胶凝材料界面区结构更密实,界面宽度更小;抛光渣的合理掺量为20%～30%、矿渣掺量应30%。矿物掺合料抑制碱集料反应的机理为界面过渡区中Ca/Si比降低使集料表面碱度降低,降低了近集料区域生成高Na/Si比膨胀性产物的可能性,并且K+和Al~(3+)在近集料处富集,形成非膨胀性产物。由于体系中Al_2O_3的存在,使K+对碱集料反应的作用低于Na+的作用。     

高导电率的硅烷交联型半导电屏蔽料的制备及性能研究

通过挤出共混法制备出一种高导电率的硅烷交联型半导电屏蔽料,对其体积电阻率、力学性能进行研究。通过自产助剂C的引入以达到提高导电率的目的,结果表明:新配方2#、3#试样均符合产品标准,由于3#试样中助剂C的含量更高、体积电阻率下降更明显,因此3#试样性能最佳;3#试样相比于现有半导电屏蔽料PYJGD导电率提升较大,20℃体积电阻率减小73%;带电运行体阻(90℃体积电阻率)降低100%。     

叶腊石基锑掺杂二氧化锡复合导电粉体的制备及电性能

通过化学共沉淀法制备了以叶腊石微粉为基体、表面包覆锑掺杂二氧化锡的复合导电粉体,采用X射线衍射(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)分别对该复合导电粉体晶体结构和微观形貌进行表征,并进一步研究了各反应条件对复合粉体体积电阻率的影响。实验结果表明,当水解温度60℃、水解pH值为1、SnCl4加入量100%、Sb掺杂量16%、600℃煅烧1 h时,可得到体积电阻率为26.cm的复合导电粉体。该复合导电粉体可作为填料广泛应用于导电塑料、橡胶等复合导电产品,同时为矿物基功能材料的低成本制备提供了新的思路。     

碳纤维协同碳纳米管改性聚乳酸的性能研究

选用可完全生物降解的聚乳酸材料作为导电抗静电聚合物复合材料的基体,以阵列碳纳米管(CNT)为主要电介质,碳纤维(CF)为增强材料和辅助导电剂,采用熔融共混法制备生物降解导电高分子材料。研究表明,含2%碳纳米管的聚乳酸(PLA)表面电阻率可达到1010Ω/sq,即可达到抗静电材料的要求;添加1%的碳纤维(CF),制备成PLA/CNT/CF导电复合材料,碳纤维不但可以提高材料的导电性能,还显著改善材料的拉伸强度和冲击性能,导电性和冲击强度均提高了4倍。     

掺不同功能材料水泥砂浆力学与电热性能的研究

研究不同功能材料替代量对水泥砂浆力学性能和电阻率的影响,根据力学和导电性能分析炭黑的最优替代量,分析了基准砂浆和最优替代量砂浆的电热效果.用不同量的炭黑替代水泥砂浆中的碳纤维,研究表明:随炭黑替代比例增加,砂浆电阻率增大,基于力学和导电性能确定炭黑的最优替代量为25％～50％;60 V电压下,含碳纤维1％的水泥砂浆、25％及50％炭黑替代碳纤维的砂浆在90 min的平衡温度分别为63℃、61℃和44℃;通过砂浆的电热实验最终确定炭黑替代碳纤维在砂浆中的最优替代量为25％.     

VAE改性水泥砂浆微观结构及性能研究

以醋酸乙烯-乙烯共聚物(VAE)、水泥、石英砂等材料,制备出一种混凝土路面修复用聚合物改性水泥砂浆,研究了VAE掺量对水泥砂浆流动度、强度、干缩、抗碳化特性及界面粘附性的影响,并采用扫描电镜(SEM)观测其微观结构。结果表明,抗折强度、界面粘结强度随VAE掺量的增加先增加后降低,表明VAE可以提高水泥砂浆的柔韧性、界面粘结强度;随着VAE掺量的增加,1 h流动度损失率、干缩率、碳化深度逐渐降低,表明VAE可以改善水泥砂浆的保水能力、干缩率、抗碳化侵蚀能力;SEM测试结果显示,聚合物胶膜填充于砂浆内部的有害孔隙,裹附于水化产物表面,提高了砂浆的密实程度。综合考虑水泥砂浆物理力学及经济性能,推荐VAE作为改性聚合物的合理掺量为胶凝材料用量的8%。     

VAE改性水泥砂浆微观结构及性能研究

以醋酸乙烯-乙烯共聚物(VAE)、水泥、石英砂等材料,制备出一种混凝土路面修复用聚合物改性水泥砂浆,研究了VAE掺量对水泥砂浆流动度、强度、干缩、抗碳化特性及界面粘附性的影响,并采用扫描电镜(SEM)观测其微观结构。结果表明,抗折强度、界面粘结强度随VAE掺量的增加先增加后降低,表明VAE可以提高水泥砂浆的柔韧性、界面粘结强度;随着VAE掺量的增加,1 h流动度损失率、干缩率、碳化深度逐渐降低,表明VAE可以改善水泥砂浆的保水能力、干缩率、抗碳化侵蚀能力;SEM测试结果显示,聚合物胶膜填充于砂浆内部的有害孔隙,裹附于水化产物表面,提高了砂浆的密实程度。综合考虑水泥砂浆物理力学及经济性能,推荐VAE作为改性聚合物的合理掺量为胶凝材料用量的8%。     

机械活化和不锈钢渣掺量对矿渣胶凝材料性能的影响

为了促进不锈钢厂废渣的资源化利用,以红土镍矿酸性高炉渣和不锈钢渣为主要原料制备胶凝材料,研究机械活化和不锈钢渣质量掺量对矿渣胶凝材料性能的影响,并利用XRD、SEM对胶凝材料的水化产物及微观结构进行分析。结果表明,机械活化主要通过改变原料的比表面积和颗粒级配来影响胶凝材料性能,且矿渣中细颗粒占比是影响其胶凝活性的关键因素,适宜的球磨时间为45 min,此时矿渣比表面积达到524.66 m²/kg。不锈钢渣与酸性矿渣之间存在协同作用,当不锈钢渣质量掺量为20%时,胶砂试块3 d、7 d、28 d抗压强度分别为17.8 MPa、24.3 MPa 和34.8 MPa,抗折强度分别为4.5 MPa、6.2 MPa和6.8 MPa,达到P·S 32.5R矿渣硅酸盐水泥强度标准。不锈钢渣的掺入在水化早期和后期都促进钙矾石及C-S-H凝胶的生成,对胶砂试块各龄期强度都有促进作用,而未水化的钢渣细颗粒也起着微集料填充作用,有利于胶凝材料早期强度的提高。     

消石灰、无水石膏与石灰石粉对矿渣水泥性能的影响

通过掺加消石灰、无水石膏和石灰石粉提高矿渣水泥的早期强度、干缩等性能。研究结果表明：消石灰、无水石膏及石灰石粉可加速矿渣水化进程,并使水泥浆体密实度提高,最终体现为矿渣水泥早期抗压强度大幅度提高。复合掺加消石灰、无水石膏和石灰石粉的矿渣水泥水化早期的干缩率小于普通硅酸盐水泥,水化后期矿渣水泥的干缩率稍大于普通硅酸盐水泥,但大大小于未掺激发剂的矿渣水泥。     

磨细矿物掺合料对水泥硬化浆体孔结构及砂浆强度的影响

采用压汞法研究了钢渣、矿渣、粉煤灰单掺或复掺对水泥硬化浆体孔结构的影响.同时还研究了掺合料单掺或复掺对水泥砂浆抗压强度的影响.结果表明:掺合料单掺或复掺对早期水泥硬化浆体的孔结构有一定的劣化作用;水化后期,矿渣与钢渣均明显降低了水泥硬化浆体的孔隙率,矿渣与粉煤灰均明显降低了水泥硬化浆体的中值孔径并改善了水泥石的孔径分布,掺合料复掺对改善水泥硬化浆体的孔结构有积极作用,尤其是掺合料三元复合可取得最佳的效果.3种掺合料降低水泥硬化浆体孔隙率能力的大小顺序为:矿渣>钢渣>粉煤灰.3种掺合料降低水泥硬化浆体孔径并改善孔径分布能力的大小顺序为:矿渣>粉煤灰>钢渣.掺合料降低了水泥砂浆早期的抗压强度,却增加了水泥砂浆90 d的抗压强度.掺合料的活性大小顺序为:矿渣>钢渣>粉煤灰.     

利用锰渣、矿渣、石灰石制备复合水泥

针对目前矿渣等高活性混合材资源的紧张,实验进行了锰渣、石灰石部分取代矿渣制备复合水泥的试验研究。研究表明,当石灰石粉掺量固定为10%时,相同水泥比例下,随着锰渣和矿渣比例的增加,胶砂试块3d强度增加,28d强度有所下降;当加入复合激发剂后复合混合材总掺量为60%,锰渣和矿渣质量比为4:1时,仍能配制合格的P.C32.5标号水泥。     

超细矿渣粉和偏高岭土对硫铝酸盐水泥水化和强度的影响

掺入矿物掺合料是改善硫铝酸盐水泥(CSA)混凝土凝结硬化性能和降低生产成本的主要技术途径之一。研究了水胶比为0.4时,单掺超细矿渣粉(UFS)、偏高岭土(MK)与复掺超细矿渣粉、偏高岭土对硫铝酸盐水泥凝结时间、流动度、电阻率、抗压强度的影响,并对其1 d、28 d龄期时的水化产物进行XRD半定量分析。结果表明,单掺和复掺缩短了水泥浆体的凝结时间,但单掺偏高岭土时的缩短效果更明显,且水泥浆体的流动度随着超细矿渣粉和偏高岭土掺量的增加而减小。掺入超细矿渣粉、偏高岭土缩短了水泥浆体电阻率变化速率曲线峰值出现的时间,峰值大小与掺量成递减关系。当掺量从0%(质量分数,下同)增大到20%时,单掺超细矿渣粉试样的28 d抗压强度减小了24.7%,单掺偏高岭土试样的28 d抗压强度减小了17.7%,两者复掺试样的28 d抗压强度减小了17.3%。超细矿渣粉和偏高岭土对水泥水化产物没有明显影响,但促进了硅酸二钙(β-C₂S)的早期水化。     

利用电炉氧化钢渣制备混凝土矿物掺合料的研究

研究了磨细电炉氧化钢渣对水泥标准稠度需水量、水泥净浆流动度以及混凝土抗压强度、抗渗性、抗冻性、抗碳化等性能指标的影响.研究结果表明,磨细钢渣具有令人满意的减水效果且与混凝土减水剂有较好的适应性;适量磨细钢渣掺入混凝土中对混凝土抗压强度以及耐久性能影响不大;将磨细钢渣与磨细粉煤灰或矿渣混掺可以发挥复合效应,提高掺合料的活性,改善混凝土的性能.     

海水浸泡下全固废胶凝材料的试验研究

为了促进钢铁冶金渣与化工废渣的高值化利用,以钢渣、矿渣、碱渣、脱硫石膏为原材料,通过活性激发剂与全固废材料间的组合协同作用制备海洋牧场人工鱼礁胶凝材料。胶凝材料中钢渣掺量为16%(质量分数,下同),矿渣为64%,碱渣为8%,脱硫石膏为12%,胶砂试块28 d抗压强度为52.6 MPa,在某些场合具有取代硅酸盐水泥的潜力。研究了东海海水条件下净浆试块浸泡15个月龄期内,钢渣与矿渣掺比对净浆试块抗压强度发展的影响,通过XRD、SEM、MIP等表征方法研究了全固废胶凝材料体系的水化产物。结果表明:钢渣和矿渣之间具有协同水化作用,其水化产物主要为钙矾石(AFt)、C-S-H凝胶和Friedel盐(FS),非晶态的C-S-H凝胶将针棒状的AFt与FS紧密结合在一起,这是整个体系强度的主要来源。本研究为大宗固废的妥善安置提供了科学依据。     

高炉干渣的特性及配制水泥干粉砂浆的性能研究

介绍了高炉干渣的基本性能和将其作为细集料用于干粉砂浆的试验结果。实验表明：干渣细集料性能稳定,物理力学指标符合建筑砂的要求,可大掺代砂配制水泥干粉砂浆,在合理的集料级配下．干渣砂浆的工作性与普通砂浆相当。且砂浆强度达到甚至高于普通砂配制的干粉砂浆.     

不同温度下矿渣对铝酸盐水泥早期水化行为的影响

通过凝结时间、抗压强度、电阻率、浆体内部温度测试和水化产物分析,研究了20 ℃、35 ℃和50 ℃下矿渣(GGBFS)对铝酸盐水泥(CAC)早期水化行为的影响。结果表明,掺入矿渣会逐渐减小CAC 72 h的化学收缩,降低化学收缩速率峰值。20 ℃时,电阻率变化曲线出现了明显的晶相转变期,化学收缩曲线存在明显的诱导期; 35 ℃时,凝结时间延长,掺入矿渣抑制了电阻率的发展;50 ℃时,电阻率在接近24 h时显著降低,凝结时间显著缩短,掺入矿渣缓解了24 h电阻率的减小。矿渣-铝酸盐水泥体系的水化产物和抗压强度受养护温度的影响较大。20 ℃时,掺入40%(质量分数)矿渣减少了CAH₁₀的生成量,降低了硬化浆体的强度;35 ℃和50 ℃时,1 d水化产物主要为C₂AH₈和少量C₃AH₆,掺入矿渣延缓了强度的倒缩。在28 d龄期时,不同养护温度下掺入矿渣均能促进C₂ASH₈的生成。     

粉煤灰、矿渣掺量对胶砂强度的影响

对不同粉煤灰、矿渣掺量的胶砂抗压、抗折强度进行了研究.结果表明,水泥胶砂中随粉煤灰取代水泥量增加,胶砂3d、28d抗压和抗折强度不断减小.水泥胶砂中随矿渣取代水泥量增加,胶砂3d抗压和抗折强度不断减小;当矿渣取代量小于55％时,胶砂28d的抗压和抗折强度均稍有提高,当矿渣取代量大于60％时,胶砂28d的抗压和抗折强度均...