基于水泥水化的混凝土碳化深度预测模型

为了准确预测混凝土碳化深度的时变演化规律,基于周期性边界条件,本文提出了改进的水泥水化数值分析模型。引入中心水泥颗粒的未水化水泥层、水化产物层和空气层的受干扰程度3个参数量化表征了水化过程中水泥颗粒之间的干扰效应,考虑水泥矿物组分、水灰比、粒径分布对水泥水化进程的影响,分析了水泥水化度、孔隙率、水化产物随龄期的发展变化规律。结合Papadakis的混凝土碳化深度预测模型,提出了基于水泥水化的混凝土碳化深度预测方法。采用标准碳化试验方法对本文提出的模型进行了验证,试验研究表明模型预测结果与试验结果吻合良好,本文提出的混凝土碳化深度预测模型对研究混凝土耐久性具有重要意义。     

浅谈影响砼抗渗性能的主要因素

砼是一种透水性材料,在长期的静水压力作用下,砼结构物在施工质量薄弱部位,常常出现渗漏现象。由于骨料颗粒在砼中被水泥石包裹,对渗透性影响较大的是水泥石的渗透性.水泥石的渗透性是由毛细孔所决定,并随着水泥水化的程度而变化。随着水泥水化的进行,渗透逐渐降低,水泥凝胶体逐渐填充了由水占据的孔隙。完成硬化的水泥石的渗透性则取决于凝胶体颗粒的大小、形状和数量及毛细孔的连通性。因此,影响砼抗渗性能的主要因素有:     

浅谈影响混凝土抗渗性能的主要因素

混凝土结构物在长期的静水压力作用下,其施工质量薄弱部位,常常会出现渗漏现象.由于骨料颗粒在混凝土中被水泥石包裹,对混凝土渗透性影响较大的是水泥石的渗透性,水泥石的渗透性是由毛细孔所决定,并随着水泥水化的程度而变化.随着水泥水化的进行,渗透逐渐降低,水泥凝胶体逐渐填充了由水占据的孔隙.完成硬化的水泥石的渗透则取决于凝胶体颗粒的大小、形状和数量及毛细孔的连通性.因此,影响混凝土抗渗性能的因素是多方面的.     

自溃坝应用引爆素混凝土闸门的可行性

混凝土结构物在长期的静水压力作用下,其施工质量薄弱部位,常常会出现渗漏现象。由于骨料颗粒在混凝土中被水泥石包裹,对混凝土渗透性影响较大的是水泥石的渗透性,水泥石的渗透性是由毛细孔所决定,并随着水泥水化的程度而变化。随着水泥水化的进行,渗透逐渐降低,水泥凝胶体逐     

水泥基材料微观分析模型颗粒与像素关系研究

水泥基材料水化全过程微观数值模拟是研究水泥基材料性能最先进的方法之一。在构建水泥颗粒模型过程中,颗粒与所包含像素的关系会影响模拟的合理性和精确性,并影响颗粒投放的精准度。根据不同的规则建立了不同的颗粒与包含像素的参数关系,与现有国外的一种参数关系进行对比验证。进一步研究了颗粒移动后颗粒与像素的关系,掌握了颗粒移动后对应的像素变化规律,通过移动较小粒径的颗粒实现"振捣"的效果,达到密实填充,为高密度颗粒模型的投放奠定基础。同时分析了数值模拟的计算误差,实际应用时要根据水泥颗粒级配的实际情况选取合适的精度。     

高铁酸钾预处理对水泥固化淤泥强度的影H向

淤泥的有机质中含氧官能团易与水泥水化产生的铝和钙相结合,延缓水泥水化的进程,阻碍水泥发生硬化,影响水泥固化淤泥强度的形成。为消除有机质对水泥水化的不利影响,选择高铁酸钾作为外掺剂对淤泥进行预处理,通过无侧限抗压试验和直剪试验,研究高铁酸钾对水泥固化淤泥强度的影响规律,并利用扫描电子显微镜分析水泥固化淤泥的微观结构。研究结果表明:高铁酸钾预处理可有效提高水泥固化淤泥的无侧限抗压强度和抗剪强度,其原因在于淤泥中的有机质被高铁酸钾氧化分解,保证了水泥水化反应和火山灰反应的充分进行,利于水泥水化产物的生成。同时,高铁酸钾被有机质还原,游离的Fe(III)吸附在黏土颗粒表面上,减薄了扩散层厚度,引起了黏土颗粒的絮凝。高铁酸钾预处理,通过改变水泥固化淤泥的微观结构,从而提高水泥固化淤泥强度。     

高钛矿渣-水泥复合胶凝材料体系的水化机理研究

采用SEM,XRD,TG-DSC等微观测试手段,探讨掺高钛矿渣-水泥复合胶凝材料体系的水化机理。研究结果表明：高钛矿渣主要由结晶性强的稳定矿物组成,水化活性低;高钛矿渣颗粒分散并填充水泥颗粒,明显改善浆体结构。水化反应早期,硬化浆体结构疏松,水化产物较少,有大量未被反应的稳定晶相。反应后期,Ca(OH)₂参与二次水化反应,强度稳定增长。     

河道断面分形维数对面积测算误差的影响研究

采用分形布朗运动模型和数学函数模拟了不同形态的断面。参考长江河道地形测量方式,按一定间距在断面上提取测点数据并计算断面面积,引入分形维数描述断面不规则程度。通过断面面积的相对误差与分形维数之间的相关性分析,揭示了横断面面积计算误差的根源是河道地形起伏,误差随着断面分形维数的增大而呈幂函数递增。     

水泥-凝灰岩-粉煤灰复合胶凝材料硬化浆体微观结构特征

利用X射线衍射(XRD)、热重(TG)、压汞法(MIP)、扫描电镜分析(SEM)等现代测试技术与方法对水泥-凝灰岩-粉煤灰复合胶凝材料硬化浆体微观结构特征进行测定和分析。结果显示:凝灰岩的掺入使得硬化浆体中引入了长石、水云母及低温型石英(α-SiO₂)等晶相物质,其余水化产物与纯水泥样品基本相同;含有凝灰岩的水泥硬化浆体中Ca(OH)₂含量降低幅度明显小于水泥-粉煤灰二元胶凝体系;随着养护龄期的延长,复合胶凝材料硬化浆体孔隙率逐渐降低,孔径逐步得到细化,到水化180 d时,各样品中最可几孔径的分布主要集中在4.5~50 nm,浆体结构朝着对耐久性有利的方向发展;凝灰岩颗粒特殊形貌引起的形态效应和微集料填充作用在水化初期显得较为明显;相比于同掺量情况下的单掺粉煤灰体系和单掺凝灰岩体系,水泥-凝灰岩-粉煤灰三元胶凝体系的水化产物较多,越来越多的凝灰岩和水泥的水化产物包裹粉煤灰球形颗粒,并逐渐形成整体,整个浆体微观结构结合紧密。     

跌坎型底流消力池水力特性二维数值模拟研究

采用二维数值模拟的方法,模拟了表孔溢流坝及其末端的跌坎式底流消力池的二维流场.并分别从调整跌坎高度、在跌坎前增加水平段,以及改变出流角度3个方面对跌坎体型进行修改,通过各方案对比,得出消力池临底流速变化规律.可为工程设计和科学试验工作提供参考.     

镍铁渣粉水泥土的固化机理试验研究

为了研究镍铁渣粉水泥土的固化机理,从滨海区域工程实际出发,将镍铁渣粉等量替代水泥质量掺入到水泥中,结合ＸＲＤ试验、ＳＥＭ试验和压汞试验对镍铁渣粉水泥土的固化机理进行分析,从而实现以宏观和微观相结合的方式来考察其在海洋环境下的强度及抗渗性能。结果表明:水泥石中掺与镍铁渣粉,其物相种类不发生改变,主要为Ｃａ（ＯＨ）２、Ｃ３Ｓ、Ｃ２Ｓ、ＣａＣＯ３和ＳｉＯ２这五种物相;镍铁渣粉水泥土的孔径在７ｄ和２８ｄ时走势及大小变化不显著,而６０ｄ龄期以后,总孔隙体积和最可几孔径逐渐减小;随着龄期的增长,镍铁渣粉水泥土中的水泥水化产物增加,其孔隙逐渐消失,镍铁渣粉开始发挥作用并且其微观结构整体性愈发增强。     

低热水泥胶凝体系水化热计算研究

为了评价几种传统水化热计算方法对低热水泥的适用性,进而提出低热水泥胶凝体系水化热的计算公式,采用直接法测定了不同掺量粉煤灰、矿渣条件下的低热水泥胶凝体系7 d水化热,对比应用矿物成分法、折算公式法、数值拟合法算得相应结果,调整各模型参数并对其计算精度进行评价分析。研究结果表明:矿物成分法仅能计算特征龄期下水泥水化热,算得结果与试验数值差距较大;折算公式法用于计算单一掺合料下胶凝材料7 d水化热时所得结果准确度较高;数值拟合法适用于单掺、复掺不同掺量矿物掺合料的低热水泥胶凝体系,该体系下粉煤灰、矿渣的最终水化热分别为126.6 J/g和172.4 J/g。研究成果可为大体积混凝土的绝热温升计算提供基础数据参考。     

硅酸盐水泥基胶凝材料体系水化热计算研究

基于传统水化热模型计算水泥水化热,建立矿物掺合料水化热计算公式;采用直接法测定掺粉煤灰、矿渣条件下普通硅酸盐水泥和低热水泥基胶凝材料体系1~7 d水化热。计算结果与实测结果对比表明:矿物掺和料水化热双指数计算公式可表征普通硅酸盐水泥和低热水泥基胶凝材料体系下粉煤灰和矿渣1~7 d水化热,可采用此法结合水泥水化热计算方法进行以水化热作为目标函数的胶凝材料体系优化设计。     

磷酸盐和氟盐对水泥凝结特性的影响及作用机理

为揭示磷酸盐与氟盐延缓水泥水化的作用机理,向硅酸盐水泥中分别掺入易溶性和难溶性的磷酸盐和氟盐,利用XRD、微量热仪等微观测试手段,研究了不同胶凝体系的凝结特性和水化特性。试验结果表明,P₂O₅与氟当量掺量在0.5%~1.5%范围内时,易溶性的Na₂HPO₄,Na₃PO₄与难溶性的CaF₂会显著延缓水泥的凝结时间,而难溶性的CaHPO₄,Ca₃(PO₄)₂与易溶性的NaF则不会产生明显的缓凝,甚至还会出现速凝。微观测试表明,易溶性的Na₂HPO₄,Na₃PO₄和难溶性的CaF₂是通过延长水泥的水化诱导期导致凝结时间延长。其中,Na₂HPO₄,Na₃PO₄主要通过降低液相pH值、形成铝相水化产物以及硅酸盐固溶体等多重效应叠加,CaF₂则是通过与水泥颗粒表面水化产物的H⁺形成氢键产生的吸附效应,延缓水泥的水化。     

大体积混凝土胶凝材料体系水化放热规律研究

为研究低热硅酸盐水泥与大掺量矿物掺合料胶凝材料体系间水化放热规律方面的差异,采用直接法测定两者的水化放热过程,根据计算出的水化放热曲线及水化速率曲线,分析了两者在水化放热规律方面的差异;并采用Krstulovic-Dabic模型3个时期的积分方程进一步对比分析两者在水化进程方面的差异。研究结果表明试验方案中掺有矿粉的胶凝材料体系水化热前期低于低热硅酸盐水泥,而后期高于低热硅酸盐水泥;在水化放热规律方面,掺入一定掺量的矿物掺合料后,与低热硅酸盐水泥相比,初终凝时间延后,加速期与减速期延长;在结晶成核与晶体生长(NG)时期,n值越大,水化阻力越大,初凝时间相对推后,k_NG值越大,水化速率越快,加速期越短,终凝时间相对提前,在相边界反应时期(I)与扩散时期(D),k_I,k_D越大,水化速率越快,减速期越长。研究结果为改善大体积混凝土的温度防裂性能提供参考。     

木质纤维与水泥共同改良软土的力学性能与微观机制分析

通过压实试验、无侧限抗压强度试验和劈裂试验,分析不同木质纤维含量、水泥含量和固化时间对软土力学性能的影响规律,探讨木质纤维、水泥改良软土的微观机制。结果表明,木质纤维的加入对水泥改良软土的击实特性有显著的影响;木质纤维与水泥可有效改善土体的抗压和劈裂抗拉强度,随着木质纤维含量的增加,改良土的抗压和劈裂抗拉强度呈现出明显的“驼峰”现象,并在木质纤维含量为0.25%时最大;木质纤维与水化产物、软土颗粒形成互锁效应,增大了改良土的摩擦力,同时木质纤维还承担一定的拉伸强度,使改良土的劈裂强度增加。     

不同垂直荷载与剪切速率条件下水泥稳定风化砂直剪试验研究

以湖北宜昌三峡库区风化砂为研究对象,在风化砂中掺入不同量的水泥,然后改变剪切速率、改变上覆垂直荷载,进行室内直接剪切试验,研究了剪切速率、垂直荷载对不同掺量水泥稳定风化砂抗剪强度指标的影响。试验结果表明:剪切速率、垂直荷载对水泥稳定风化砂抗剪强度指标有明显影响。在相同的剪切速率和垂直荷载下,水泥稳定风化砂的黏聚力会随着水泥掺量的增加显著提高,但内摩擦角会先增大再减小;在相同的水泥掺量下,增大剪切速率和垂直荷载均会显著增大水泥稳定风化砂的黏聚力而减小其内摩擦角。剪切速率较大时,试样在剪切破坏过程中不仅要克服颗粒间的滑移,还要克服颗粒的旋转、滚动与换位阻力,使黏聚力增大。较大的垂直荷载会使试样产生较大的压缩固结,粒间的孔隙减少,孔隙间的水应力和垂向附加应力增大,砂颗粒间的相互作用力加强,抗剪强度提高。     

碾压混凝土中粉煤灰对胶砂性能影响研究

结合广西百色水利枢纽工程拟用材料特性，经长龄期试验，就粉煤灰掺量、品种的变化对碾压混凝土（RCC）的净浆性能、胶砂强度性能、脆性性质、水化热性能、胶砂干缩性能及RCC凝结时间的影响进行分析，并得出粉煤灰与胶砂性能、胶硝性能与龄期的相关关系，成果为碾压混凝土工程使用粉煤灰提供重要参考依据。     

纳米SiO2和碳酸钙晶须制备水泥基材料性能试验

采用纳米SiO₂和碳酸钙晶须制备水泥基材料，利用SEM、XRD和TG-DSC等技术手段对水泥基材料的水化产物、微观结构和热稳定性等进行有效表征，并试验研究了双掺0%、1%、2%、3%、5%、10%的碳酸钙晶须和1%纳米SiO₂保温水泥砂浆的力学性能和导热性能。研究结果表明：纳米-毫米两种尺度材料掺入水泥浆内部后，纳米SiO₂与水泥水化产物Ca(OH)₂晶体发生二次水化反应，生成C-S-H凝胶体，有效地填充水泥基体孔隙、细化水泥基内部孔径尺寸，碳酸钙晶须具备纤维和微粒双重作用，可以在水泥基中产生纤维的桥联效应，两者材料结合起来，可在水泥基内部形成密实网状絮凝结构；纳米SiO₂和碳酸钙晶须掺入后可以提高砂浆的强度，3%碳酸钙晶须和1%纳米SiO₂配制的保温水泥砂浆抗压和抗折强度分别为25.6 MPa和6.19 MPa,导热系数为0.456 7 W/(m·K),强度和导热性能兼顾。