乳化沥青粉改性水泥砂浆性能及微观结构研究

乳化沥青粉(Emulsified asphalt powder,EAP)是乳化沥青经喷雾干燥处理制得的一种粉体材料,具有易分散、稳定性好等优点,在水泥基材料韧性改性方面具有广阔的应用前景.研究了EAP对水泥砂浆抗压强度、弹性模量、抗折强度和轴心抗拉强度等力学性能的影响,并通过水化热、氮吸附和扫描电镜等微观测试手段研究了其对水泥浆体水化性能和微观结构的影响.结果表明,随EAP掺量提高,水泥砂浆的抗压强度和弹性模量呈下降趋势,但其折压比显著提高,增幅可达53.9％;抗拉强度呈先提高后降低的趋势,当掺量为4wt％时抗拉强度提高最多,高达44.4％,表明EAP的加入显著提高了水泥砂浆的韧性.同时,EAP降低了水泥浆体的水化放热速率,减少了C-S-H凝胶的生成量.当掺量为15wt％时,沥青膜与水化产物相互交织并在一定程度上包覆水化产物,从而对水泥砂浆抗压性能产生不利影响.     

水泥-乳化沥青-环氧乳液复合胶浆硬化机理研究

针对水泥路面表面损伤修补材料应当具有良好的适应性、界面粘结强度高和较强耐久性等特点,对砂浆类修补材料进行复合改性,研发出一种新型有机-无机类复合修补材料--CAE复合胶浆.对不同龄期的CAE砂浆进行抗折、抗压试验以及冲击韧性试验并采用XRD、红外光谱和SEM等微观测试方法研究其硬化机理.研究结果表明,环氧乳液掺量为30％时,CAE复合胶浆抗折强度与普通砂浆差别不大,抗压强度较普通砂浆低,但冲击韧性显著提高.加入乳化沥青和环氧乳液能够延缓水泥水化但不能阻碍水化进程,环氧乳液能够在CAE复合胶浆中完全固化,乳化沥青和环氧乳液固化形成的网络结构与水泥水化产物相互交织穿插,有效改善了CAE复合胶浆材料的孔隙结构.     

晶体源对碱矿渣水泥力学性能的影响

为改善碱矿渣水泥基材料的脆性,以水玻璃为碱组分的碱矿渣砂浆为对象,研究掺入晶体源Al2 O3、A1(OH)3、Ca(OH)2以及引气剂后碱矿渣砂浆的力学性能.结果表明:掺入Al2O3与Al(OH)3,没有改善碱矿渣砂浆的脆性;掺入Ca(OH)2的碱矿渣砂浆3d折压比有较大提高,随龄期延长,折压比有所降低,但仍高于基准碱矿渣砂浆;引气剂与Ca(OH)2复掺时,对碱矿渣砂浆脆性改善明显,随龄期延长,韧性增加更多;单掺Al(OH)3与Ca(OH)2,以及复掺引气剂可以提高碱矿渣水泥水化产物的结晶程度.     

纳米二氧化硅改性混凝土宏观性能及微观调控机理分析

系统研究了纳米SiO2对水泥净浆流动性、水泥砂浆强度、混凝土强度和动弹性模量、混凝土渗透性能的影响,并采用X射线衍射(XRD)分析了不同掺量纳米SiO2对混凝土不同水化阶段水化产物的影响规律,同时借助电镜扫描(SEM)分析了水化产物微观结构受到的影响,从宏观性能和微观机理两方面探讨了纳米SiO2对水泥基材料的影响.结果表明,纳米SiO2会影响水泥水化尤其是早龄期水化速度,从而提高混凝土和砂浆强度,提高混凝土的抗渗性能,降低混凝土的动弹性模量.一定范围内,随着纳米SiO2掺量的增加,水泥水化产物受影响的程度逐渐增大,通过XRD和SEM分析水化产物微观结构变化规律,发现与宏观力学性能和耐久性能吻合较好.纳米SiO2本身的特性(粒径大小、表面活性、分散性能等)决定其对水泥水化过程和产物的影响程度.     

氧化石墨烯沙漠砂水泥基复合材料力学性能研究

通过正交试验,分析了氧化石墨烯(GO)掺量、沙漠砂替代率、水灰比和胶砂比对GO-沙漠砂水泥基复合材料28 d的抗压强度、抗折强度和稠度值的影响趋势.在正交试验基础上,进一步揭示沙漠砂替代率和GO掺量对复合材料7d、28 d抗压强度和抗折强度的影响规律.试验研究表明:随着GO掺量的增加,水泥基复合材料抗折和抗压强度先提高后降低,且对于抗压强度增强效果略超过抗折强度.当GO掺量为0.03wt％时,GO-沙漠砂砂浆试块抗压强度和抗折强度达到最大值;随着沙漠砂替代率增加,GO-沙漠砂砂浆试块抗折和抗压强度呈现先增大后减小趋势,沙漠砂替代率为50％时,氧化石墨烯沙漠砂砂浆试块抗压强度和抗折强度均达到最大值;但沙漠砂替代率为100％时,掺量为0.03wt％的GO-全沙漠沙水泥基材料强度提升最高,且28 d抗压、抗折强度可达标准砂试块强度.通过SEM对GO增强沙漠砂水泥基复合材料微观结构进行表征,发现GO能够优化水泥水化产物的微观结构形态,并且与沙漠砂活性材料产生正相关作用,从而形成更加致密均匀的结构改善沙漠砂水泥基复合材料的宏观性能.     

蔗糖对氧化石墨烯掺配砂浆流动性与力学性能影响研究

掺入少量氧化石墨烯(GO)能显著改善水泥基材料的综合性能.但GO极易在水泥水化的高钙高碱性介质中聚沉并降低新拌浆体的流动性.目前国内外还未有对同时改善GO在水泥浆体中分散能力及其掺配砂浆的流动性的系统研究.本文研究了在聚羧酸减水剂(PC)存在下,蔗糖(T)对GO在饱和氢氧化钙(CH)溶液中的分散性能以及GO掺配砂浆流动性与力学性能的影响.相比只用PC分散剂,额外添加少量T能显著提升GO在CH溶液中稳定分散的能力并能改善浆体流动性.力学性能测试表明,T能大幅增加GO掺配砂浆抗压强度和抗折强度.相对于PC/GO空白砂浆试件,当GO、T掺量分别为0.07％、0.175％(质量分数)时,试件28 d抗折和抗压强度分别提高25.42％和20.16％,电通量降低33.6％.微观结构测试表明T能进一步促使GO在水泥基材料中均匀分散,有利于形成结构更规整密实的水泥水化产物以及空洞裂缝等缺陷更少的水泥石.     

聚羧酸减水剂对矿渣水泥性能影响的研究

将自制聚羧酸减水剂按照一定掺量掺入到不同配比的矿渣水泥中,比较了聚羧酸减水剂对不同矿渣掺量水泥的初始流动度、流动度经时损失、减水率、抗压与抗折强度以及凝结时间的影响,利用SEM技术对矿渣水泥水化产物的形貌进行表征.     

钢渣-赤泥-水泥基复合砂浆的水化硬化特性

为探明二元固废间的协同胶凝作用，本文研究了不同配合比条件下钢渣-赤泥-水泥基复合砂浆的力学性能，并采用水化热、XRD、TG-DTG、SEM等手段来表征复合砂浆的水化特征及微观形貌。研究结果表明：与纯水泥组相比，单掺30%(以下均为质量分数)钢渣会抑制浆体的水化反应，从而降低砂浆的力学性能，而在单掺30%钢渣的基础上复掺适量的赤泥可以有效降低钢渣对砂浆力学性能的负面影响。其中，当钢渣掺量为15%、赤泥掺量为15%时，复合砂浆的28 d抗折强度和28 d抗压强度均最高，分别为6.8和39.8 MPa,与单掺30%钢渣组相比，复合砂浆的28 d抗折强度和28 d抗压强度分别提高了11.5%和20.6%,这主要是因为掺入的赤泥不仅起到物理填充作用，而且为钢渣的水化反应提供了良好的碱性环境，促进钢渣参与水化反应，生成更多的钙矾石和水化硅酸钙凝胶，改善砂浆的微观结构。     

磷渣粉改性磷石膏实验研究

以磷建筑石膏为原料,研究磷渣粉对磷建筑石膏力学性能和微观性能的影响。采用抗折抗压试验机研究力学性能,SEM电镜研究微观形貌。结果表明：FDN减水剂添加量为1.5‰,改性磷渣粉掺量在10%~15%范围内时,磷石膏基制品抗折强度均达到7.0 MPa以上,抗压强度达到15.0 MPa以上,约为空白样的2倍,效果显著。通过SEM电镜分析磷建筑石膏水化前后微观形貌,结果表明,添加磷渣改性材料后,磷石膏水化晶体形貌从片状或条状改变成短柱状或中空管状结构,大大提高了磷石膏基材料性能指标,为磷石膏生产石膏砂浆提供了理论和技术支持。     

石膏掺量对三元胶凝体系水泥基自流平砂浆的影响

研究了不同石膏掺量对硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、石膏组成的三元胶凝体系制备的水泥基自流平砂浆工作性能、力学性能、收缩性能、水化产物、水化热的影响.结果 表明:石膏掺量基本不会影响自流平砂浆的流动度和凝结时间,石膏掺量≤40 g/kg时,自流平砂浆各龄期的抗折强度、抗压强度和28 d拉伸粘结强度随着石膏掺量的增加而增大,但石膏掺量≥50 g/kg时自流平砂浆因膨胀开裂各龄期的抗折强度、抗压强度和28 d拉伸粘结强度随着石膏掺量增加而降低.随着石膏掺量的增加自流平砂浆各龄期的收缩值由负变正,即由收缩变为膨胀.24h之前三元胶凝体系的水化放热速率及水化放热量均随着石膏掺量的增加而增大,当石膏掺量为60 g/kg时,因膨胀使得容器胀裂,三元胶凝体系的水化放热量在30 h出现最高峰后逐渐减小.     

可再分散乳胶粉改性水泥基薄喷材料研究

聚合物改性水泥基韧性薄喷材料是煤矿巷道表面封闭材料的发展方向,可再分散乳胶粉具有增加水泥基材料黏结性、改善韧性的特点,但目前关于可再分散乳胶粉改性水泥基薄喷材料的研究较少。本文采用可再分散乳胶粉改性硅酸盐与硫铝酸盐复合水泥制备薄喷材料,研究了可再分散乳胶粉对浆液黏度、凝结时间以及结石体抗折和抗压强度、单轴压缩应力-应变、单轴拉伸荷载-位移的影响。结果表明,随可再分散乳胶粉掺量增加,浆液黏度快速增加的起始时间延长,凝结时间增加,结石体抗折、抗压强度均先升高后降低,在掺量为2.25%(质量分数)时达到最大值,压缩、拉伸破坏变形率均增加,韧性得到改善。通过微观分析阐释了可再分散乳胶粉对水泥基材料宏观性能的影响机理。     

聚丙烯酸酯乳液在水泥砂浆中的应用

为了提高水泥砂浆的韧性,选用了能形成柔性薄膜结构的聚合物--聚丙烯酸酯乳液对水泥砂浆进行改性.研究了聚丙烯酸酯乳液对水泥砂浆体积密度、抗压强度、抗折强度、韧性、动弹模量和黏结抗拉强度的影响.结果表明:聚丙烯酸酯乳液在一定程度上降低了水泥砂浆体积密度和抗压强度,对抗折强度影响较小,改善了水泥砂浆的韧性,并且可提高黏结抗拉强度.当乳液掺量(质量分数)大于5%时,28 d混合养护聚丙烯酸酯乳液水泥砂浆的压折比降低到3以下,只有当乳液掺量大于10%时,水泥砂浆的黏结抗拉强度才明显提高.     

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.     

可再分散乳胶粉对水泥砂浆的改性作用

特细砂水泥砂浆一般都存在和易性差、抗裂性能低等缺陷,而可再分散乳胶粉具有改善水泥砂浆各项性能的优点.本文对可再分散乳胶粉对特细砂水泥砂浆的和易性、抗裂性、抗渗性以及粘结性等的影响进行研究,结果表明,可再分散乳胶粉掺量达到1.5％时,特细砂水泥砂浆的压折比最低达到2.49,此时粘结强度和抗裂强度的增加量分别达到49％和84％.     

Preparation and characterization of a novel magnesium phosphate cement-based emulsified asphalt mortar

To improve the efficiency of repairing asphalt pavements, a rapid-hardening magnesium-based cement emulsified asphalt (MCEA) mortar was developed. The effect of mix parameters on the properties of MCEA sample was systematically discussed, including asphalt to cement (A/C) ratio, asphalt and cement (S/(A+C)) ratio, water to cement (W/C) ratio, and MgO to phosphate (M/P) ratio, as well as the fresh properties, mechanical behavior and microstructure of MCEA sample were investigated. The results show that the initial setting time of MCEA paste is within 30 min, and the fluidity is 60–180 mm, which can effectively improve the efficiency of pavement repair engineering. Meanwhile, by adjusting the mix proportion parameters, the setting time and fluidity can be adjusted according to engineering needs. The compressive and flexural strengths of plain magnesium phosphate cement mortar reach 46.45 and 7.7 MPa, respectively, and they decrease with the increase of A/C, W/C, and M/P ratios. With the increase of S/(A+C) ratio, the area of emulsified asphalt encapsulated particles decreases, which improves the mechanical properties of MCEA mortar. Increasing the A/C ratio results in an increase in the residual MgO content and a decrease in the struvite content in the MCEA paste. Meanwhile, the residual MgO content in the MCEA paste prepared by the S-type emulsified asphalt is significantly lower than that of the N-type MCEA paste, which is related to the water content of the emulsified asphalt. In addition, the incorporation of emulsified asphalt also increases the porosity of the MCEA sample, but the N-type emulsified asphalt can play a role in refining the pore structure of the sample.     

PP/PVA纤维增强硫铝酸盐水泥基快速修补材料试验研究

针对交通压力增大,公路桥梁路面易出现疲劳破坏的问题,提出以聚丙烯(PP)纤维与聚乙烯醇(PVA)纤维提升硫铝酸盐水泥基快速修补材料性能。分别探究了PP纤维与PVA纤维单掺及复掺对硫铝酸盐水泥基快速修补材料流动度、强度以及韧性的影响,并进一步研究了最优复掺比例对修补材料粘结强度及体积稳定性的影响。结果表明:单掺PP纤维对修补材料砂浆流动度影响较小,并且能显著提升抗折强度,掺入0.2%(体积分数,下同)的PP纤维流动度仅下降4%,1 d和28 d抗折强度分别达到了12.8 MPa、15.5 MPa。单掺PVA纤维会大幅减小修补材料砂浆流动度,提升抗压强度,掺入0.2%的PVA纤维流动度下降21%,1 d和28 d抗压强度分别达到了56.6 MPa、84.3 MPa。当PP和PVA纤维按3:1的比例,以0.2%的总体积掺量进行复掺时,两种纤维可以发挥协同作用使修补材料不仅可以获得良好的流动性能、强度与韧性,同时获得较好粘结强度与体积稳定性。28 d时修补材料砂浆的粘结强度达到5.6 MPa,干燥收缩率低至2.73×10^-4,可以更好地满足公路桥梁路面、伸缩缝的快速修补需求。     

Influence of PP fiber and SBR latex on the mechanical properties of crumb rubber mortar

This article presents a new kind of rubber mortar modified by polypropylene fiber (PP fiber) and styrene‐butadiene rubber latex (SBR latex). The mechanical properties of this crumb rubber mortar were investigated in the research, including the compressive strength, flexural strength, flexural toughness, and flexural elasticity modulus. The test results showed that the flexural toughness index of the rubber mortar was seen to enhance by about 50–100% with the addition of PP fiber and SBR polymer latex. Due to the addition of PP fiber and SBR latex, the flexural elastic modulus of rubber mortar could further reduce by 4–27%. The three‐phase composite dispersion model of this rubber mortar was put forward. Furthermore, it was observed from scanning electron micrograph that the interfacial transition zone between the rubber particles and cement paste was enhanced by the SBR latex, and the interleaving of polymer films and rubber particles strengthen the flexibility and toughness of the mortar. © 2014 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2014 , 131, 40591.     

水性环氧树脂改性水泥砂浆力学性能及微观结构

通过对水泥砂浆中掺加水性环氧树脂,制备了水性环氧树脂改性水泥砂浆,研究了不同聚灰比下,水性环氧树脂对水泥砂浆水化和强度的影响.运用XRD、TG/DSC、SEM、FTIR微观测试手段,研究了水性环氧树脂对水泥砂浆水化产物的影响.研究结果表明:水性环氧树脂可形成聚合物膜会延迟水泥水化;水性环氧树脂的加入会降低水泥砂浆的抗压强度;当聚灰比在2％范围以内,水性环氧树脂可以提高水泥砂浆的抗折强度.     

吐温⁃80对PB⁃g⁃PSG乳液改性水泥砂浆性能的影响及作用机理

以聚丁二烯（PB）接枝苯乙烯（St）和甲基丙烯酸环氧丙酯（GMA）为主要原料制备了水泥砂浆改性剂PB?g?PSG乳液,将吐温?80作为稳定剂加入至PB?g?PSG乳液,再将乳液与水泥、标准砂混合制备了改性水泥砂浆;通过扫描电子显微镜（SEM）、水泥胶砂流动度测定仪和激光粒度分析仪等仪器观察了改性水泥砂浆的微观形貌,并研究了吐温?80及PB?g?PSG乳液含量对改性水泥砂浆流动性、力学性能、保水率以及吸水性的影响,同时探讨了吐温?80对PB?g?PSG乳液的作用机理。结果表明,改性水泥砂浆的保水效果优异,保水率的最大值为99.3 %;改性水泥砂浆的吸水质量随吐温?80含量的增加先降后增;改性水泥砂浆的流动性增强,其抗压强度随PB?g?PSG乳液含量的增加而逐渐降低,且小于未改性的水泥砂浆,其抗折强度随PB?g?PSG乳液含量的增加先增后降,且基本高于未改性的水泥砂浆,当PB?g?PSG乳液含量为10 %（质量分数,下同）时,抗折强度最高,为9.52 MPa;PB?g?PSG乳液对水泥水化物具有黏合及桥接作用,二者能够形成互穿网络结构;吐温?80分子结构中的亲水基团能够将水吸附在PB?g?PSG乳液粒子的表面并形成一层很厚的水化层,使乳胶粒子之间被隔离而避免了凝聚的发生。