自密实高性能水泥基复合材料的研究

根据紧密堆积原理,通过正交试验研究了多元胶凝粉体材料各组分的水化进程匹配和复合胶凝效应.试验结果表明:改变胶凝组分含量和细度以及钢纤维的掺量可以调控多元胶凝粉体的流动性和强度.在90℃热水养护钢纤维体积纤维掺量在2.5%时可配制出抗折强度超40 MPa,抗压强度超200 MPa的自密实高性能水泥基复合材料.     

非洲火山灰质材料在大体积混凝土中的应用

通过胶凝材料水化热试验及混凝土的绝热温升试验研究了天然火山灰质材料对胶凝材料水化放热量及对混凝土绝热温升的影响,并通过混凝土绝热温升曲线的匹配养护研究了天然火山灰质材料对大体积混凝土抗压强度的影响。结果表明:掺入不同天然火山灰质材料能降低胶凝材料体系的水化热,与掺入粉煤灰降低的程度相当或更低;掺入天然火山灰质材料能降低混凝土的绝热温升,与掺入粉煤灰降低程度相当或更低;火山灰混凝土在匹配养护条件下强度高于标准养护条件,但随着龄期的增加,标准养护混凝土后期强度又高于匹配养护;与粉煤灰相比,天然火山灰质材料活性较低。     

蒸养条件下胶凝材料颗粒级配对混凝土强度的影响

基于固体粒料最佳堆积密度理想曲线(Fuller曲线),研究了胶凝材料颗粒分布对蒸养混凝土抗压强度的影响,并对其作用机理进行了初步分析.研究结果表明,不同细度的粉体胶凝材料复合掺配时,其颗粒可以相互补充,当胶凝材料颗粒的粒径分布更接近紧密堆积状态要求时,改善了水泥浆体的密实度,蒸养混凝土的抗压强度明显提高.     

混凝土绝热温升的影响因素

研究了混凝土的初始入模温度、流动度和掺加粉煤灰等因素对混凝土绝热温升值和温升速率的影响,同时还研究了所用胶凝材料的水化动力学。研究结果表明,提高混凝土初始入模温度将加速胶凝材料的水化,并缩短水化反应持续时间。这对低强度等级混凝土所用胶凝材料的水化程度影响不大,因而对其绝热温升值影响不显著;但却会明显降低高强度等级混凝土所用胶凝材料的水化程度,使其绝热温升值下降。掺加粉煤灰或改变混凝土的工作性也会影响混凝土的绝热温升值和温升速率。     

一种轻质高强混凝土的制备方法

本文通过采用超细矿粉和胶凝材料高效激发剂制备出了轻质高强的混凝土材料。研究发现通过添加比重较低的混合材可在保证混凝土性能的情况下,降低硬化浆体的容重,矿粉在超细粉磨后,水化活性大幅度提升,超细矿粉能够填充胶凝材料间的间隙,从而形成紧密堆积,进一步提高了混凝土力学性能;高效激发剂则进一步提升了各种胶凝材料的水化活性。采用这两种材料在配制同等强度的混凝土时可以大幅度降低密度较大的水泥在整个胶凝体系的比例,为配制轻质高强混凝土提供了较大的技术空间。     

混凝土绝热温升的实验测试与分析

从理论上讨论了影响混凝土绝热温升的主要因素，并通过实验分析了初始入模温度、掺加粉煤灰和减水剂等因素对混凝土绝热温升和温升速率的影响．结果表明，提高混凝土初始入模温度将加速胶凝材料的水化，并缩短水化反应持续时间，这对低强度等级混凝土所用胶凝材料的水化程度影响不大，所以对其绝热温升值影响不显著，但明显降低高强度等级混凝土所用胶凝材料的水化程度，使其绝热温升值下降．掺加粉煤灰或减水剂来改变混凝土的工作性也会影响混凝土的绝热温升值和温升速率．     

矿物掺合料的颗粒级配对高性能混凝土浆体材料力学性能的影响

利用Andreasen颗粒紧密堆积理论 ,将不同细度的矿物掺合料以适当比例掺配 ,使得胶凝材料颗粒的级配在一定程度上接近紧密堆积状态。通过砂浆强度试验 ,发现胶凝材料粉体颗粒级配满足Andreasen紧密堆积理论要求时 ,砂浆的强度会有所提高     

海工自密实高性能混凝土绝热温升试验研究

采用粉煤灰、矿渣粉、石灰石粉、硅灰等矿物掺合料,配制出海工自密实高性能混凝土,并重点开展海工自密实高性能混凝土胶凝材料的水化热以及六种海工自密实高性能混凝土的绝热温升试验。试验研究结果表明,六种海工自密实混凝土胶凝材料7 d水化热小于238 J/g,具有较低的水化热;六种海工自密实高性能混凝土均具有较低的绝热温升,7 d的绝热温升不大于55℃。宜采用复掺矿物掺合料配制海工自密实高性能混凝土,提高大体积混凝土抗裂性,且复掺粉煤灰和矿渣粉以及复掺矿渣粉与石灰石粉效果较好,其7 d的绝热温升可控制在50℃以内。     

胶凝材料组成对高强混凝土早期温升的影响

分别在25、50℃条件下测定了水泥、水泥-矿渣、水泥-粉煤灰-硅灰三种不同胶凝材料的水化放热特性,并测定了分别用三种胶凝材料配制的相同强度等级的混凝土的绝热温升。试验结果表明:无论在常温还是高温条件下,水泥-粉煤灰-硅灰体系的水化放热速率始终低于纯水泥体系;水泥-矿渣体系的水化放热速率在水化减速期的后阶段超过纯水泥体系,使其与纯水泥体系的放热量差距缩小;提高水化温度对水泥-矿渣体系的水化促进作用非常明显。混凝土的初期绝热温升与其胶凝材料在常温条件下的水化放热特性相关性强,随着内部温度的增大,绝热温升与其胶凝材料在高温条件下的水化特性具有更好的相关性。     

低水化温升自密实高强混凝土性能研究

对比研究了低水化温升自密实高强混凝土的工作性能和力学性能,并利用水化温升测定仪测定了混凝土胶凝体系的水化温升,采用非接触式混凝土收缩变形测定仪测定了混凝土的自收缩.结果表明低水化温升自密实高强混凝土的工作性能较普通自密实高强混凝土优异;大幅降低水泥用量可以有效减小水化温升的速率和降低水化温升的峰值;低水化温升自密实高强混凝土的自收缩远低于试验对比组的普通自密实高强混凝土,且其优越性主要体现在初凝后200h内.     

石灰石粉对水泥混凝土性能影响的研究进展

从石灰石粉对C3S、C3A和水泥混凝土水化影响方面入手,阐述了水泥-石灰石粉胶凝体系的水化特性,并在此基础上,进一步从石灰石粉对水泥基材料流变性、强度、尺寸稳定性、耐久性的影响等方面,综述了水泥-石灰石粉胶凝材料的国内外研究现状.针对现有水泥-石灰石粉基材料研究存在的问题,探讨了全面、系统研究水泥-石灰石粉胶凝体系的重要性.     

纳米SiO2超高强高流态混凝土及改性机理

通过正交试验提出纳米超高强高流态混凝土的胶凝材料配合比设计参数,并研究了纳米SiO_2的掺入对传统掺硅灰、粉煤灰超高强水泥基胶凝材料强度及工作性能的影响。在保证水胶比不变的条件下,开展了混凝土配合比试验,并研究了纳米SiO_2对混凝土抗压强度的影响及其微观机理。结果表明:超高强高流态混凝土中胶凝材料最优比例为:纳米SiO_2:硅灰:粉煤灰:水泥=1:8:20:71;在胶凝材料用量为600～1 000kg/m~3范围内,随着其掺量的增加,混凝土流动度不断增加,抗压强度先增大后减小,当其掺量为800kg/m~3时,抗压强度最大。分析认为,纳米SiO_2、硅灰与粉煤灰形成的三元多尺度堆积体系能优化粉体材料在混凝土中的微集料密实填充效应,纳米SiO_2的二次水化反应也有效改善了硬化水泥石的微观结构,并优化其形态分布,进一步增大其强度。     

矿物掺合料对混凝土钢筋保护性能的影响

研究了矿物掺合料对混凝土钢筋保护性能的影响.结果显示,单掺矿粉、粉煤灰与矿粉复掺均能改善混凝土的钢筋保护性能.粉煤灰和矿粉复掺时,改善混凝土钢筋保护性能效果最为显著,复掺总量为20％时,比基准混凝土钢筋锈蚀率减少了24.37％.通过对各配合比混凝土试样进行压汞试验和Sirion场发射扫描电镜实验观察混凝土表面形貌特征发现,粉煤灰与矿粉复掺使胶凝材料水化完全,混凝土表面较为致密,从而大大提高了混凝土对钢筋的保护性能.     

蒸汽养护对水泥基材料性能影响的研究进展

蒸汽养护能够加快水泥基材料水化速率,提高混凝土的早期强度,但水泥基材料水化性能在蒸汽养护及普通养护下存在显著差异,其高温养护条件下产生微结构缺陷、损伤和脆性的内在机理仍需要系统深入研究。为了更好的研究和应用蒸汽养护技术,综述了蒸汽养护对水泥基材料水化性能、孔结构、抗压强度、体积稳定性能和耐久性能等方面的研究进展,认为蒸汽养护制度与胶凝材料体系在水泥基材料水化性能、孔结构与强度之间的平衡点是评价其总体作用效果的关键,并指出蒸汽养护条件下掺合料间的相互作用机制、复合激发效果;多元胶凝体系水化热力学、动力学及其微观结构的演变规律。     

纳米SiO2对掺污泥焚烧灰水泥胶砂性能的影响

研究了纳米SiO₂对污泥焚烧灰-水泥复合胶凝体系性能的影响,并对其水化程度进行了分析。结果表明:随着污泥焚烧灰掺量的增加,复合胶凝体系的标准稠度用水量增加、凝结时间延长,水泥胶砂流动度降低、抗压和抗折强度降低;纳米SiO₂的掺入在一定程度上缩短了复合胶凝体系的凝结时间,提高了水泥胶砂的强度,但对工作性不利;掺入纳米SiO₂后,复合胶凝体系7 d内的化学结合水生成量和生成速率较高,纳米SiO₂对复合胶凝体系早期水化影响较大。     

铜渣粉-水泥复合胶凝体系的水化热及动力学研究

采用等温量热法,分别测定了铜渣粉磨时间为30、60min,掺量为0%、20%、30%和40%的铜渣粉水泥复合胶凝体系的水化放热速率和放热量,分析了铜渣粉细度和掺量对复合胶凝体系水化反应历程的影响,并且基于Kstulovic Dabic模型计算得到了水化动力学参数.结果表明：铜渣粉推迟了复合胶凝体系的诱导期结束时间、加速期开始时间以及第2放热峰出现时间,降低了复合胶凝体系水化放热量及水化速率;水化12h前,铜渣粉对复合胶凝体系水化热呈抑制作用;水化12h后,铜渣粉活性逐渐被激发,水化速率加快;铜渣粉水泥复合胶凝体系的水化反应经历结晶成核与晶体生长相边界反应扩散作用（NG I D）过程,由Kstulovic Dabic水化动力学模型计算得到的铜渣粉水泥复合胶凝体系水化反应速率曲线,能够较好地分段模拟由量热试验得到的水化速率曲线;复合胶凝体系的结晶成核与晶体生长（NG）过程随铜渣粉掺量的增加和细度的降低而延长,相边界反应（I）过程随铜渣粉掺量的增加而缩短.     

梯级粉磨制备铁尾矿矿渣基胶凝材料

运用梯级粉磨技术制备铁尾矿矿渣基胶凝材料(TSBC）,研究了梯级粉磨时间组合、材料配比和助磨剂对TSBC粉料粒度分布与浆体强度的影响,通过压汞、X射线衍射(XRD）和扫描电镜(SEM）研究了TSBC浆体的亚微观结构及水化产物,探讨了利用TSBC和铁尾矿砂制备活性粉末混凝土的可行性.结果表明：合理的梯级粉磨时间组合有利于TSBC粉料的颗粒分布宽化和亚微米级铁尾矿颗粒含量的增加,可改善TSBC浆体的孔结构和提高强度;材料配比主要通过影响TSBC的水化活性而影响浆体早期强度;掺入适量助磨剂使TSBC粉料粒径细化,增强组分的胶凝活性和填充效应,利于改善TSBC浆体的孔结构和提高强度;TSBC和原状铁尾矿砂可用于制备活性粉末混凝土.     

碱激发锰渣矿渣胶凝材料的力学性能及水化过程研究

利用基于水玻璃形成的复合碱组分SN和少量硅酸盐水泥共同激发锰渣-矿渣体系,制备出碱激发胶凝材料,并对该胶凝材料的力学性能及水化过程进行了探讨。结果表明:水化3～7d内是该碱激发胶凝材料中锰渣与矿渣的适应性由劣向好转变的关键。水化初期(3d前),随着矿渣替代锰渣量增加,碱激发胶凝材料中生成水化产物的程度变慢,抗压强度降低;水化7d后,碱激发锰渣-矿渣胶凝材料中随着矿渣替代量的增加,石英(SiO2)被剥蚀解体量增多,体系的溶解-聚合程度逐渐提高,水化产物逐渐增多,化学结合水量逐渐增大,抗压强度逐渐提高。     

隧道石粉取代胶凝材料对机制砂混凝土性能的影响

以石粉部分取代混凝土中的胶凝材料,研究石粉取代量为0, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%时的机制砂混凝土性能,测试混凝土抗压强度、抗硫酸盐侵蚀、碳化深度、抗氯离子扩散系数等性能指标。结果显示,当水胶比、石粉细度固定时,混凝土性能随石粉取代量增加而降低;当石粉取代胶材量为15%、石粉细度为30%、水胶比为0.5时,28d抗压强度大于34.5MPa。