提高南澳大桥混凝土结构耐久性的技术措施

南澳大桥全长11.08 km,目前尚在建设当中,是广东省有史以来最长的跨海大桥。综合分析了桥位特殊的环境条件下影响桥梁混凝土结构耐久性的因素,提出了切实可行的提高混凝土结构耐久性的技术措施,旨在保证南澳大桥100年设计使用年限的要求。     

纳米二氧化硅改性大掺量矿粉-水泥胶凝体系性能与微结构研究

利用沉淀法制备的纳米二氧化硅(PNS)极强的火山灰活性,能改善大掺量矿粉-水泥胶凝体系早期抗压强度低、内部结构疏松等缺陷,研究了PNS对大掺量矿粉-水泥胶凝体系抗压强度、抗氯离子渗透性的影响,通过XRD、TG-DSC及MIP对该体系的水化产物与孔结构进行微观分析。研究表明:随着PNS掺量的增加,试件的抗压强度也随之提高,尤其是7 d抗压强度,掺5%(质量分数,下同)PNS试件的强度增幅达到了20%;同时,水泥抗氯离子渗透能力先上升后下降,PNS掺量为3%时,达到最优,其28 d氯离子扩散系数较不掺PNS降低44.8%。PNS在早期能够大量消耗Ca(OH)₂,生成更多的C-S-H凝胶等水化产物,使得孔结构更加致密,降低孔隙率,在适宜范围内掺入PNS还可有效细化孔径。     

高抗蚀胶凝材料的制备及其抗硫酸盐侵蚀性能研究

为了提高在城市污水处理系统服役的混凝土管道的抗硫酸盐侵蚀性能,本文对高抗蚀胶凝材料(HCRC)展开了系列研究。基于正交试验,以抗蚀系数为考核指标,优化矿粉、粉煤灰、硅灰和脱硫石膏替代水泥的比例,获得高抗蚀胶凝材料的最优配合比(HCRC1)。采用模拟污水浸泡法研究了HCRC1的抗硫酸盐侵蚀性能,并利用FTIR、XRD、TG-DSC、压汞法(MIP)和氮气吸附法(BJH)等测试分析了水化产物和孔结构的变化。结果表明,HCRC1由26%水泥、50%矿粉、15%粉煤灰、6%硅灰和3%脱硫石膏(均为质量分数)组成。随着在污水中浸泡时间的增加,试件抗压强度比(K_f)下降,将HCRC1浸泡在污水中100 d后,其K_f值比普通胶凝材料(NC)的高37.94%。此外,微观分析表明浸泡于污水的浆体中的Ca(OH)₂和C-S-H凝胶被腐蚀性离子部分消耗,侵蚀产物主要为石膏,其中HCRC1生成石膏比NC少。同时,与NC浆体相比,HCRC1浆体孔径更为细小,其中有害孔、少害孔向更小孔径转变,这有助于提高其抵抗腐蚀性离子侵蚀的能力。因此,所研制的高抗蚀胶凝材料具有高抗硫酸盐侵蚀性能,可用于混凝土污水管道。     

高温对碱激发超高性能混凝土力学性能的影响

研究了高温对碱激发超高性能混凝土(AUHPC)力学性能的影响,并利用MIP、XRD及FTIR分析了其浆体的孔结构及物相组成.结果 表明:采用90℃蒸汽养护可显著提高AUHPC的早期强度,其28 d抗压、抗折强度可分别达197.0 MPa和38.7 MPa;高温处理后,其强度随温度升高而先升后降,且其使用温度不宜超过600℃.200℃时,AUHPC的浆体孔径得以细化,结构最致密,强度显著提高;高于400℃后,其浆体少害孔数量增加,结构变疏松;800℃时,浆体中发生固相反应,生成大量钙黄长石,强度大幅降低.     

玄武岩粉对海工胶凝材料性能及水化的影响

利用玄武岩粉、矿粉及脱硫石膏大掺量取代硅酸盐水泥制备海工胶凝材料,研究了玄武岩粉对海工胶凝材料抗压强度及抗氯离子渗透性能的影响,并通过红外光谱、X射线衍射、压汞等手段研究了其水化机理.结果表明,当玄武岩粉掺量小于24％ 时,56 d龄期的海工胶凝材料具有良好的性能,与普通硅酸盐水泥相比,尽管抗压强度有所降低,但抗氯离子渗透性能提高了76％.适量玄武岩粉能优化水泥-矿粉胶凝体系的级配,在掺量从6％ 增加到30％ 时,28 d龄期的浆体孔隙率提高了2.3％,但浆体的孔径分布得到了优化.     

磁流变液矩形夹层板的动力特性分析

作为一种新型智能材料,磁流变液的应用研究近年来倍受重视。从磁流变液的特性出发,对含磁流变液矩形夹层板结构的动力特性进行了研究。在经典的夹层板理论基础上,利用能量法建立了含磁流变液矩形夹层板结构的运动微分方程,导出了四边简支条件下的磁流变液矩形夹层板的固有频率和损耗因子的解析表达式。通过算例,分析了不同磁场强度对磁流变液矩形夹层板的固有频率和损耗因子的影响,并与有限元分析计算的结果进行了比较,两者结果吻合较好。分析和计算结果表明:随着外加磁场强度的增加,夹层板的固有频率和损耗因子均增大,说明磁流变液在外加磁场作用下对夹层板有明显的抑振作用。     

碱矿渣-粉煤灰砂浆的耐高温性能及孔结构研究

研究了不同粉煤灰掺量的碱矿渣-粉煤灰砂浆在20℃、200℃、400℃、600℃、800℃下力学性能的变化规律,并通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和压汞法(MIP)分析了浆体的水化及孔结构。结果表明:掺粉煤灰可优化浆体的孔径分布,降低内部孔隙率,提高砂浆的耐高温性能,粉煤灰的适宜掺量为30%~50%;200℃时,掺30%粉煤灰砂浆的抗压强度最高,较20℃时提高了49.3%;600℃时,发生了固相反应,C-S-H凝胶减少,少害孔(20~50 nm)数量增加,砂浆保持了与20℃相当的抗压强度;800℃时,浆体生成大量钙黄长石,砂浆的抗压强度为20℃时的11.5%,基本失去工作性能。综合考虑,碱矿渣-粉煤灰砂浆的使用温度不宜超过600℃。     

水煤浆渣用于烧制陶瓷的研究

建筑陶瓷业每年要产生大量的水煤浆渣,废料堆放成为重要难题。这里以建筑陶瓷水煤浆废料为主要原料研制了以石英和莫来石为主晶相的陶瓷抛光砖,并采用XRD、SEM分析了建筑陶瓷水煤浆渣掺量对陶瓷抛光砖的晶相、气孔结构与断裂模数的影响。研究结果表明:水煤浆渣掺量为5%的抛光砖具有很好的力学性能,满足瓷质砖标准。     

垃圾焚烧飞灰制备超高强混凝土

随着越来越多的垃圾焚烧厂的建成与投入使用,垃圾焚烧飞灰的排放量越来越巨大。垃圾焚烧飞灰中富含有害重金属Zn、Cr、Pb、Cd以及二英,属于危险废物。经综合比较分析,以飞灰作为辅助胶凝材料制备混凝土是飞灰资源化利用的最佳途径。探索了用飞灰制备超高强混凝土的可能性:应用常规的工艺方法,率先在国内成功研制了28 d抗压强度为117.8 MPa、坍落度为270 mm的飞灰超高强混凝土,且重金属浸出量未超过国家标准。