高石粉含量人工砂水工混凝土抗冻性的试验研究

以抗折强度损失率、相对动弹性模量、质量损失率作为评价指标,研究了人工砂中石粉含量对两种水胶比的二级配泵送混凝土的抗冻性能影响,借助SEM测试技术分析探讨了石粉对混凝土抗冻性的影响机理。结果表明:相对于质量损失率,抗折强度损失率和相对动弹性模量能更准确地反映冻融循环对混凝土性能劣化的程度。混凝土的抗冻性随石粉含量增大而呈现先提高后下降的趋势,这是由于一方面石粉颗粒的微集料填充效应和活性效应能提高混凝土密实度,对改善混凝土抗冻性有利,另一方面,混凝土的含气量随石粉含量的增大而降低,从而对抗冻性不利。因此,从抗冻性的角度,石粉含量存在一最佳范围值。在本试验研究条件下,二级配泵送混凝土所用人工砂中石粉含量的最佳范围为20%~25%。     

水泥基材料中钢筋锈蚀初期的声发射信号特征

采用干湿循环的方式来加速钢筋锈蚀,同时运用声发射(AE)技术对钢筋锈蚀过程进行监测,研究了水泥基材料中钢筋锈蚀过程的声发射信号特征.结果表明:砂浆在养护过程中伴随有大量的声发射信号,其峰值频率主要集中在20～60kHz和130～200kHz;水泥基材料在吸水湿胀和脱水盐析过程中均伴随有声发射信号,其声发射信号峰值频率约为50kHz;基于声发射信号能量分布统计分析和b值法,能够较为准确地确定水泥基材料中钢筋锈蚀的产生情况;钢筋钝化膜破裂的声发射信号峰值频率位于100～150kHz,钢筋点蚀的声发射信号峰值频率位于20～70kHz.     

磷渣粉的粒径分布与其活性的灰色关联分析

研究了磷渣粉比表面积对其胶凝活性的影响,运用灰色关联理论分析了其粒径分布与活性指数的关系。结果表明:粒径30.2μm以上的颗粒对磷渣粉的活性起削弱作用,粒径0.00~30.2μm的颗粒对其活性起增强作用。其中,粒径5.0~10.0μm颗粒的含量是影响磷渣粉7d活性指数A7的关键因子,粒径10.0~20.0μm颗粒的含量是影响28d活性指数A28的关键因子。为提高磷渣粉的胶凝活性,其比表面积不宜低于397m2·kg-1,同时,应尽可能提高磷渣中粒径为5.0~30.2μm,尤其是粒径5.0~20.0μm的颗粒含量,并减少或限制粒径大于30.2μm的颗粒含量。     

早强微膨胀泵送C50钢管混凝土的研制

将硼酸、葡萄糖酸钠和聚羧酸盐减水剂按一定比例复合,研制出一种用于硫铝酸盐水泥的新型缓凝减水剂M,实验表明,该外加剂对硫铝酸盐水泥具有较强的缓凝及减水作用。采用该外加剂和42.5级快硬硫铝酸盐水泥,配制出具有良好工作性的C50早强微膨胀钢管混凝土:初始坍落度为24 cm,3 h后仍达18 cm以上,不离析、不泌水,满足泵送施工要求;其3 d抗压强度达50 MPa以上6、0 d自由膨胀率3.41×10-4,能有效解决钢管混凝土中普遍存在的脱粘问题。     

胶凝材料组成对含钢渣粉RPC强度的影响

针对当前活性粉末混凝土(RPC)的成本高、能耗大的问题,以钢渣粉、超细粉煤灰、硅灰等作活性细掺料、细河砂作集料,进行含钢渣粉RPC的研制.研究了钢渣粉掺量、钢渣粉与超细粉煤灰总掺量,以及两者的比例等胶凝材料的组成参数对RPC强度的影响.结果表明:使用总量达45％的矿物细掺料以及细河砂等原料,掺人体积分数为2％的钢纤维并...     

人工砂中石粉含量对泵送水工混凝土性能的影响

在保证混凝土水胶比、砂率、外加剂掺量不变的条件下,混凝土坍落度控制在160~180mm范围内,研究了人工砂中石粉含量对两种水胶比(0.45、0.37)的二级配泵送水工混凝土性能的影响。结果表明,随着人工砂中石粉含量从12%增至28%,混凝土用水量呈先增后减趋势;对于水胶比较大的A组混凝土,增加石粉含量显著降低了拌合物1.5、2.0h的坍落度经时损失率,而对水胶比较小的B组的坍落度经时损失率影响略小;拌合物的含气量随石粉含量增加而降低,而相同含气量时,引气剂的掺量必然随石粉含量的增加而增大;凝结时间随石粉含量的增加整体呈下降趋势;当石粉含量上限值增至20%时,混凝土的抗压强度高于原级配混凝土,抗冻性能满足设计要求。综合考虑,二级配泵送水工混凝土所用人工砂的石粉含量可控制在15%~20%之间。     

掺钢渣活性粉末混凝土的制备及其变形性能

进行了掺钢渣粉活性粉末混凝土配合比的正交设计试验,研究了钢纤维掺量与养护条件对掺钢渣RPC强度和体积变形的影响.结果表明:掺入总量为48%的钢渣粉、超细粉煤灰和硅灰,并以细河砂代替石英砂,同时掺入适量钢纤维,在0.18水胶比下制备了掺钢渣活性粉末混凝土(RPC200).经90℃热水养护72 h后,其抗压和抗折强度分别达152 MPa和27.9 MPa;钢纤维或热养护均有利于提高掺钢渣RPC的强度,且掺入钢纤维还能有效降低掺钢渣RPC的收缩率.     

柠檬酸钠对半水石膏不同晶面结晶习性及力学性能的影响

本工作采用X射线衍射(XRD)分析方法,研究了在不同柠檬酸钠掺量下半水石膏在蒸压时不同晶面的结晶习性.运用Materials Studio 2017软件进行分子动力学模拟,研究了柠檬酸钠吸附在半水石膏晶体不同晶面的结晶习性.基于等温等容系统(NVT)对柠檬酸钠吸附于半水石膏晶体不同晶面的最低能运动轨迹进行模拟,研究了半水石膏晶体不同晶面的力学性能.XRD分析结果表明:柠檬酸钠的掺量为0.06％(质量分数,下同)时,半水石膏晶体的(200)晶面、(020)晶面和(400)晶面衍射峰强度最高,即晶面发育较好.分子动力学模拟结果表明:从柠檬酸根离子与半水石膏晶面距离来看,(200)晶面和(400)晶面是柠檬酸根离子与Ca2+的主要结合位点;相互作用能从小到大的顺序为ΔE(400)<ΔE(200)<ΔE(111)<ΔE(204)<ΔE(020),则柠檬酸钠更易于与半水石膏晶体的(200)晶面、(400)晶面作用,从而抑制半水石膏晶体在C轴方向上生长;从弹性模量(E)、体模量(K)和剪切模量(G)等力学性能的参数可知,柠檬酸根离子与(200)晶面和(111)晶面上钙离子之间主要有较强的结合力,即柠檬酸根离子易于吸附在C轴方向的晶面上.柠檬酸根离子使半水石膏晶体在垂直于C轴方向上的尺寸变大,对半水石膏晶体在C轴方向上的强度的影响显著.试验所得的晶面分析结果与模型研究的结果具有互证性.     

盐冻融环境下钢筋混凝土结构锈蚀寿命预测

针对北方海洋环境冻融作用和氯离子侵蚀对钢筋混凝土结构的服役寿命的影响,基于Fick第二定律,建立了混凝土内综合考虑时间、温度、湿度、氯离子结合和冻融损伤效应的氯离子传输模型,并运用该模型对青岛海湾大桥桥墩混凝土进行了结构锈蚀寿命预测。结果表明:混凝土构件中钢筋对氯离子的传输具有明显的阻滞效应,氯离子在靠近保护层一侧的钢筋表面累积,而远离保护层一侧钢筋表面会产生浓度迟滞;角区较非角区钢筋表面氯离子浓度峰值更高,且浓度峰值随侵蚀时间延长而增大;角区钢筋表面氯离子浓度分布形式随侵蚀时间而变,初期钢筋表面氯离子浓度峰值在钢筋距构件正、侧表面最近处,后期转向两侵蚀面对角处;较无盐冻融环境而言,其他条件相同时,经历冻融循环作用后混凝土结构的锈蚀寿命显著降低,且角区与非角区钢筋锈蚀寿命的差异明显增大。     

磷石膏—磷渣基复合胶凝材料强度和水化特性研究

为实现磷石膏、磷渣固废材料的再生利用,提高工业固废的利用率,以磷石膏、磷渣作为主要原料,采用水玻璃、水泥熟料和磷石膏共同激发磷渣活性制备磷石膏—磷渣基复合胶凝材料。 分别探讨磷石膏掺量、水玻璃掺量和磷渣粉磨制度对磷石膏—磷渣基复合胶凝材料强度的影响;并运用 SEM、XRD 分析磷石膏—磷渣基胶凝材料硬化体的微观结构及组成形貌。结果表明:磷石膏掺量低于 50%时,复合胶凝材料各龄期强度与磷石膏掺量成反比;当 m(磷石膏) ∶ m(磷渣) ∶m(熟料)= 20 ∶72 ∶8,水玻璃掺量为 1. 5%时,胶凝材料 28 d 抗压、抗折强度均达到最大值,分别为 43、6. 3 MPa; 较单独粉磨磷渣与水泥熟料而言,混合粉磨制度会产生“微介质效应”,有利于提高复合胶凝材料强度;复合胶凝材料主要水化产物为 C—S—H 凝胶与钙矾石,钙矾石与未溶解的磷石膏作为骨架被生成的 C—S—H 凝胶包裹、充填、交织在一起,形成致密结构;复合胶凝材料用于替代水泥作为矿区充填材料时推荐磷石膏掺量为 20% ~ 40%。