硅质材料对硅酸盐水泥基体GRC耐久性的影响

本文研究了在硅酸盐水泥基体中掺入硅灰、偏高岭土或者矿渣后,GRC耐久性能的变化情况.通过测试掺加不同硅质物料、经不同龄期加速老化后GRC试件的抗弯强度和抗冲击强度,得到各种掺合料或掺合料组合对GRC材料强度性能的影响;并通过微观测试手段对采用各种掺合料时GRC强度的衰减机理进行了分析.试验结果表明:单掺20%硅灰或30%偏高岭土,对GRC的耐久性都有一定程度的改善,以20%偏高岭土和10%硅灰组合取代普硅水泥对其耐久性改性最为有效;本试验发现矿渣对GRC的耐久性似乎无明显改善,即使掺量高达50%时仍无明显改善.     

硅灰和稻壳灰对竹浆纤维水泥基复合材料抗劣化性能的影响

以硅灰和稻壳灰作为掺合料（固定总掺量为40%）、竹浆纤维作为增强材，采用抄取法制备了纤维增强水泥基复合材料，并研究了干湿循环和热水浸泡老化试验下，不同硅灰和稻壳灰掺入比例对竹浆纤维水泥基复合材料力学性能的影响。结果表明：不同掺入比例的硅灰和稻壳灰均有效提高了竹浆纤维水泥基复合材料在干湿循环和热水浸泡老化下的抗弯强度和断裂韧性，其中，单掺40%硅灰的提高效果最好。     

硫酸盐-干湿循环下高延性纤维增强水泥基材料的自愈合

采用1.0%,1.5%和2.0%预加拉伸应变,使养护7,28d龄期的高延性纤维增强水泥基复合材料(ECC)试件产生裂缝,研究其在经历10,20和30次硫酸盐-干湿循环后的裂缝特性、自愈合后的拉伸性能及自愈合产物.结果表明:带裂缝试件在经历不同循环次数后均表现出了良好的自愈合效果,残余裂缝的最大宽度和数量明显减少;养护7d试件经历10次循环后的残余裂缝最大宽度由愈合前的80μm降至25μm,养护28d试件经历30次循环后的残余裂缝最大宽度由愈合前的100μm降至50μm;67%以上带裂缝试件自愈合后的单轴拉伸应变能力接近甚至超过同样经历的对比用无裂缝空白试件;养护7d试件自愈合后的最终应力可分别恢复至75%以上,养护28d试件可恢复至131%以上;层状结构的CaCO_3晶体是ECC试件的主要自愈合产物.     

多掺矿物掺合料再生混凝土力学性能研究

通过测试再生混凝土坍落度、立方体抗压强度及劈裂抗拉强度,并对再生混凝土微观形貌、矿物组成进行分析,探究矿物掺合料种类及掺量对再生混凝土力学性能的影响。研究结果表明：将粉煤灰分别与矿渣、硅灰、偏高岭土组合使用能够明显改善再生混凝土和易性;单掺矿物掺合料中,偏高岭土能显著提升再生混凝土力学性能,相较于基准组,养护龄期90 d时,抗压强度和劈拉强度分别提升24.0%和11.0%;复掺矿物掺合料中,粉煤灰-偏高岭土对混凝土的劈拉强度提升效果突出,劈拉强度提升14.0%,抗压强度提升6.5%;三掺矿物掺合料中,粉煤灰-硅灰-偏高岭土对再生混凝土的劈拉强度提升较好,劈拉强度提升9.8%,抗压强度提升4.6%;粉煤灰-矿渣-硅灰-偏高岭土四掺再生混凝土力学性能表现良好,抗压强度最高提升18.4%,劈拉强度最高提升15.5%。     

掺偏高岭土的高性能混凝土研究

介绍偏高岭土、粉煤灰、矿渣、硅灰等活性掺合料组合复掺配制高性能混凝土，通过对各组试样进行力学性能测试与混凝土微观结构分析。讨论不同掺合料组合对混凝土性能的影响。实验表明：微细偏高岭土具有相当高的活性，可用来替代硅灰。     

矿物掺合料对砌筑水泥的性能影响

砌筑水泥大量应用于新型墙体材料的砌筑和抹面工程,因此,如何提高砌筑水泥的性能也是近年来研究的重点。本文以偏高岭土、膨润土以及粉煤灰为掺合料,研究了外掺时几种掺合料对砌筑水泥砂流动度、强度、 14 d拉伸粘结强度的影响。结果表明:掺量提高,砌筑水泥胶砂拌合物出现流动性降低、强度提高的趋势;外掺偏高岭土、膨润土的砌筑水泥14 d拉伸粘结强度随着掺量的提高而减小,外掺粉煤灰的砌筑水泥14 d拉伸粘结强度随着掺量的提高而增大。     

偏高岭土砂浆耐久性研究

偏高岭土组成稳定,来源广泛,作为水泥混凝土矿物掺合料,其火山灰活性可以与硅灰相当,因此采用偏高岭土来制备高性能混凝土的潜力巨大。该试验研究了0%、10%和30%三种偏高岭土掺量下的水泥胶砂试件在盐酸侵蚀和硫酸盐侵蚀两种侵蚀环境下的耐久性和抗压强度、抗折强度。结果表明:当偏高岭土掺量为10%时,能够显著提高水泥混凝土的耐久性和抗压强度、抗折强度,特别是抗硫酸盐侵蚀性能;而偏高岭土掺量达到30%时,其改善效果反而不及10%掺量。     

玄武岩纤维对水泥基材料力学性能的影响

研究了玄武岩纤维对水泥基材料力学性能,以及掺有矿物掺合料的水泥基材料力学性能的影响。结果表明,玄武岩纤维对早期水泥基材料具有增强作用,随着龄期延长,增强作用减弱,后期强度反而低于未掺纤维的水泥基材料;使用粉煤灰和硅灰等活性掺合料对掺有玄武岩纤维水泥基材料长期强度发展的改善是有效的,能够有效延缓玄武岩纤维在水泥基体中的腐蚀,其中以30%粉煤灰,10%硅灰取代普通硅酸盐水泥的改善效果最佳。     

超高强复合水泥基掺入料对抗压强度及疲劳性能影响研究

为了探究超高强水泥基复合材料力学及收缩性能,研究了超高强复合水泥基材料的收缩性能及力学表现,从抗压强度、抗折强度、体积收缩率及疲劳性能进行分析,得到不同硅粉掺加量和不同种类纤维及其掺加量对超高强复合水泥基材料的力学性能影响,对不同种类纤维及硅粉掺合料的配合比进行优化。结果表明,两种纤维及硅粉掺入水泥基材料后,收缩及力学性能得到明显改善,钢纤维对水泥基复合材料抗压及抗折强度提升较突出,但碳纤维与硅粉及水泥基材料相容性较好。纤维掺入体量为1%的碳纤维及1.5%的钢纤维对水泥基复合材料综合性能改善效果最佳,其抗压强度分别提高2.7%、3.0%,抗折强度分别提高21.2%、12.6%,体积收缩率分别降低3.5%、12.2%;且掺加1.5%钢纤维的水泥基复合材料相较于未掺加材料疲劳性能提升约4倍,最大跨中挠度阶段性特征变现显著;掺入8%硅粉相较于纤维改善效果最佳,其抗压、抗折强度分别提升10.4%、13.3%,体积收缩率降低了28.8%。     

硅灰、偏高岭土对无机人造石材强度的影响

硅灰和偏高岭土作为无机粘结材料掺入无机人造石中,不仅能替代部分水泥,还能改善无机人造石的强度。本文研究了不同掺量硅灰和偏高岭土对人造石材工作性能和力学性能的影响趋势。结果表明,利用偏高岭土和硅灰制备无机人造石会降低其工作性能,且偏高岭土对混合料工作性能的影响较硅灰略大;随着掺量的增加,强度呈先增大后降低趋势,在掺量为3%时,弯曲强度和压缩强度达到最大。同时,偏高岭土和硅灰对人造石的压缩强度影响显著,其中偏高岭土对人造石早期压缩强度影响更显著,其在对早期强度要求较高的工程中有一定的优势。     

不同龄期下双掺矿物掺合料对GRC构件抗弯、抗冲击强度及抗渗性能的影响

针对实际工程应用中玻璃纤维增强水泥(GRC)试件存在表面微裂纹以及在潮湿环境下强度和韧性较低等问题,采用加速老化法(50 ℃热水加速老化)对双掺矿物掺合料以改性普通硅酸盐水泥为基材的GRC试件抗弯强度、抗冲击强度以及抗渗性能进行试验,并通过扫描电镜试验分析GRC试件玻璃纤维网格布表面的侵蚀情况。结果表明:无论是在50 ℃热水加速老化条件下还是在自然环境下,提高GRC试件抗冲击强度的最佳掺量(质量分数)为10%硅灰和20%偏高岭土; 双掺10%硅灰、20%粉煤灰以及双掺10%硅灰、20%偏高岭土能够显著提高GRC试件抗弯强度; 双掺20%粉煤灰、20%偏高岭土的GRC试件抗渗性能优异; 玻璃纤维网格布侵蚀程度与其宏观力学性能呈负相关; 掺入一定比例的矿物掺合料可以改善玻璃纤维网格布的抗侵蚀性能,同时改善界面区微观结构,对GRC试件的耐久性能有较大提升。     

玄武岩纤维增强超高性能混凝土基本力学性能研究

超高性能混凝土（Ultra high performance concrete,UHPC）是一种具有高强度、高韧性及优良耐久性的水泥基复合材料。研究了UHPC常用原材料组分及玄武岩纤维（Basalt fiber,BF）对UHPC流动性及力学性能发展的影响。试验研究结果表明：纤维的掺入使得UHPC流动性降低,且随着纤维掺量的增加,流动度逐渐减小,使用1%掺量的12 mm BF的试样获得最佳的抗压强度、抗折强度及良好的流动度;在标养情况下,UHPC的性能受水灰比影响较大,随着水灰比增大,UHPC新拌物流动性增加,强度逐渐减小;UHPC流动度随着灰砂比增大而增大,强度则表现为1∶1.2时最佳;硅灰掺量对UHPC性能影响相对较小;矿渣粉可考虑作为较佳的矿物掺合料选择。综合分析原材料组成为12 mm纤维掺量1%、水灰比0.17、灰砂比1∶1.2、硅灰掺量12.5%、减水剂掺量1.5%时UHPC性能最佳。     

严寒环境下双掺矿物掺合料对玻璃纤维增强水泥构件抗弯、抗冲击强度的影响

为解决玻璃纤维增强水泥(GRC)构件在严寒环境下出现表层剥落、起皮甚至强度降低等问题,对双掺矿物掺合料且以改性普硅水泥为基材的GRC试件的抗冻性能进行试验研究,对比分析冻融循环前后GRC试件力学性能的试验数据,从而确定最优的双掺矿物掺合料配合比。试验结果表明:经过冻融循环后,双掺10%硅灰和20%粉煤灰以及双掺10%硅灰和20%偏高岭土能够有效提高GRC试件的抗弯强度与抗冲击强度。     

矿物掺合料和耐碱玻璃纤维对混凝土抗裂性能的影响

以掺合料种类和纤维掺量为变量,设计了8组配合比,研究矿渣、粉煤灰、硅灰及耐碱玻璃纤维掺量对混凝土力学性能和抗裂性能的影响规律。试验结果表明,粉煤灰和矿渣使得混凝土力学性能小幅降低,硅灰使混凝土的抗压和劈拉强度有所增加;碱玻璃纤维对混凝土抗压强度的影响并不显著,但可明显改善劈拉强度;矿物掺合料中,粉煤灰对混凝土抗裂性能改善效果最佳,其次是矿渣,硅灰会缩短混凝土开裂时间并增大开裂面积,对抗裂性能不利;随着耐碱玻璃纤维掺量的增加,混凝土的开裂面积先降低后增加,最佳掺量为1.5kg/m3。     

不同掺量改性组分对硫铝酸盐灌浆水泥性能的影响

本文简要介绍了灌浆材料,主要针对目前遇到的问题和满足灌浆注浆的要求,分别以快硬硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥为基础,加入粉煤灰、硅灰、偏高岭土等改性优化组分,以及掺加少量减水剂和消泡剂设计不同的原料配比,配制出灌浆水泥。并对其物理力学性能、流动度和泛霜程度进行研究,通过试验结果得出了最优配料方案：水灰比0.7,硫铝酸盐水泥78%、硅灰掺量7%,偏高岭土掺量5%和粉煤灰10%。按此配比设计的硫铝酸盐水泥基灌浆材料流动性、强度和泛霜程度均满足要求。最优配比的硫铝酸盐水泥基灌浆材料的流动性能良好,7d、28d抗折强度和抗压强度满足要求、抗霜性能高。     

掺合料复掺对水泥基材料孔溶液碱度的影响

通过测定低水胶比下复掺粉煤灰、矿渣、硅灰的水泥基复合体系孔溶液PH值，研究孔隙液碱度随矿物掺合料的种类、掺量、不同复配情况的变化规律和碱度变化的原因。结果表明，复掺粉煤灰、矿渣（或同时掺硅灰）的多组分水泥基体系各龄期孔隙液的PH值均低于纯水泥净浆；粉煤灰和矿渣等双掺的水泥基体系，总掺量小于等于40％时，随掺量增加，同龄期的孔隙液PH值降低，其主要原因是稀释效应和化学效应；总掺量相同，掺合料复掺方式不同的试样其碱度不尽相同。     

偏高岭土掺量对水泥净浆、砂浆性能的影响试验

以广西高岭土矿为原料，通过一定温度煅烧、使其脱水形成白色粉末状的偏高岭土，利用煅烧所得产品，通过等量取代水泥用量的方式，对比研究了偏高岭土净浆、硅灰净浆及水泥净浆7、28 d的抗压、抗折强度关系和不同偏高岭土类型、掺量的砂浆7、28 d抗压、抗折强度的变化规律。结果表明：所制得的偏高岭土产品能够有效提升净浆试件的抗压、抗折强度，且当900℃下煅烧2 h的偏高岭土和硅灰掺量均为水泥用量的15%时，其性能提升作用甚至优于硅灰；能够有效提升砂浆试件的抗压、抗折强度，且当煅烧温度在750～800℃范围内，煅烧时间为3～4.5 h范围内所制得的偏高岭土砂浆性能最好。偏高岭土掺量对砂浆试件的抗压强度影响不明显，对中后期抗折强度具有一定积极作用。因此，将适量的偏高岭土掺入水泥净浆、砂浆中能够一定程度上提升结构强度性能。     

海水环境下铝酸盐水泥基材料的抗蚀性能研究

研究了海水环境下铝酸盐水泥与单掺硅灰、矿渣组成的复合水泥浆体的抗压强度和水化产物变化规律。结果表明,海水对铝酸盐水泥具有侵蚀作用;掺入矿物掺合料能够促进铝酸盐水泥的水化,改善水泥浆体孔隙结构,生成水化钙铝黄长石等水化产物,有利于浆体结构密实和强度发展,进而提高铝酸盐水泥强度及抗蚀性能,且随着矿物掺合料掺量的增多,抗蚀性能逐渐提升。与矿渣相比,硅灰对提高铝酸盐水泥抗蚀性能具有更好的效果,海水环境下掺入10%硅灰,28 d抗压强度最高,超过淡水环境下空白组。     

矿物添加剂对混凝土力学性能的影响

对掺加矿渣、粉煤灰、硅灰等矿物掺合料混凝土力学性能进行了研究。结果表明,单掺矿渣与硅灰能提高混凝土的保水性、黏聚性,但对于拌合物流动性的提高要比单掺粉煤灰的差。随着掺量的增加,单掺粉煤灰或矿渣的混凝土强度降低,单掺粉煤灰早期强度下降较大。双掺粉煤灰、矿渣混凝土,混凝土强度随着矿渣掺量的增加而降低;矿渣、粉煤灰掺量分别为30.5%、20.5%时,混凝土91 d的抗压强度要比基准混凝土的抗压强度高。在掺合料总量不小于61%时,AB组混凝土28、91 d的抗折强度和基准混凝土强度比较接近。其91 d强度甚至超过了基准混凝土。双掺粉煤灰、硅灰混凝土,当粉煤灰掺量不变时,单掺硅灰对提高混凝土强度比较显著。对于粉煤灰、矿渣、硅灰三掺的混凝土,与同等掺量的双掺组AB和AC相比,该组混凝土具有较高的抗压强度。     

矿物掺合料改性磷酸镁水泥力学和耐久性能研究进展

总结了粉煤灰、偏高岭土、矿渣、硅灰等矿物掺合料改性磷酸镁水泥（MPC）的力学性能及耐久性能研究进展，基于现阶段研究中存在的问题，结合实际工程需求，对矿物掺合料改性MPC的研究及发展方向进行了展望。