MgO/硅酸钠复合对碱矿渣水化和力学特性的影响

为促进MgO基单组分碱激发矿渣胶凝材料(AASM)的发展和应用,采用MgO和硅酸钠作为激发剂,通过单独及复合激发的方式,研究了MgO和硅酸钠组合形式对单组分AASM水化微结构和力学特性的影响,并采用纳米压痕分析了其微观力学性能.结果表明：加入MgO后,会形成Mg(OH)₂,可提供碱性环境,促使矿渣溶解;硅酸钠溶解后,会进一步提升溶液pH值,加速矿渣Al—O、Si—O键断裂以及Ca²⁺等溶出,形成双重强化效应,促进矿渣水化;MgO/硅酸钠复合激发时,体系产生了相对单独激发时更丰富的水化产物;孔结构分析发现,复合激发时AASM具有最小的孔隙率,且有害孔隙最少;两者复合激发时会产生更多的高弹性模量水化产物,较强的微观力学性能则促使宏观力学强度的提高.     

水胶比对高强砂浆早期收缩特性的影响

通过设计4种不同水胶比(0.18、0.21、0.24、0.27)的高强砂浆试样,研究掺入等量硅粉和羧酸基高效减水剂时不同水胶比对高强砂浆试样的单轴抗压强度、化学收缩、自收缩和干燥收缩的影响.试验结果表明:高强砂浆的早期收缩比较明显,其化学收缩和干缩与水胶比正相关,试块抗压强度和自收缩与水胶比负相关;掺入的硅粉发生二次水化,能够提升砂浆抗压强度,增加收缩量;掺入的羧酸基高效减水剂增加了水泥的凝结时间,但一定程度减少了砂浆试样的早期收缩.     

MgO激发剂对碱矿渣抗压强度、水化产物及孔结构的影响

运用XRD、SEM、核磁共振等测试方法研究了MgO碱当量对碱矿渣材料的抗压强度、水化产物及孔结构的影响.结果表明,在试验给定碱当量范围内(3％～11％),碱矿渣砂浆的抗压强度与MgO碱当量近似呈现线性关系.MgO激发矿渣材料的水化产物主要是水滑石、托贝莫来石等C-S-H和方解石,随着龄期增长,水滑石、托贝莫来石型C-S-H结晶程度逐渐提高.随着MgO碱当量增大,碱矿渣砂浆28 d孔结构不断粗化,孔隙率不断降低,最小孔径均大于10 nm.研究结果可为MgO基碱矿渣材料的理论研究提供参考.     

正火处理对Cu/Al爆炸焊接板显微结构及力学性能的影响

采用爆炸焊接技术制备出以T2紫铜为覆板、1060工业纯铝为基板的T2/1060层状复合板.300℃正火处理12,24,36,48 h后,对复合板结合界面的微观结构及各项力学性能进行了测试与分析.结果表明,T2/1060爆炸焊接板焊接质量良好,结合界面出现规则的、幅值/宽度分别约为35 μm/200 μm的波形结合.正火处理48 h后,两种元素在结合界面附近互相扩散明显,其扩散层的厚度、均匀程度有明显的提高;力学性能方面,试样的显微硬度、抗拉强度明显下降（分别从215 HV,255.7 MPa降为170 HV,228.8 MPa）,而延展性有明显提升（屈服应变由3.64%变为22.4%）.     

水灰比对大掺量塑料砂浆力学及收缩性能影响研究

减小水泥基材料水灰比,提高胶凝材料含量是提高大掺量塑料砂浆力学性能的重要途径,然而,提高胶凝材料含量对大掺量塑料砂浆收缩性能的影响也不容忽视.使用PP塑料等体积替代20％砂子,研究不同水灰比对大掺量塑料砂浆物理性质、力学和收缩性能的影响.结果表明,减小水灰比可有效地补偿大掺量塑料砂浆力学强度,水灰比越小,则抗折强度和抗压强度均越高,近似呈线性关系.此外,水灰比越小,塑料砂浆微结构越密实,孔隙率较低,吸水率越小,密度越大.然而,水灰比越小,自收缩越大,干缩通常也越大.结合试验结果,优选水灰比为0.3或0.4.     

Na2SiO3/Na2CO3复合制备清洁型碱矿渣胶凝材料

为解决弱碱单独激发碱矿渣胶凝材料(AASM)时存在的力学性能弱、矿渣反应程度低等问题,缓解AASM的操作危害性,本文采用Na₂SiO₃/Na₂CO₃复合激发矿渣,研究了复合激发剂组成对AASM凝结时间、抗压强度、水化产物及自收缩的影响,并评估了AASM的环境效益。结果表明:随着Na₂CO₃碱当量的增加,AASM缓凝效果较为明显,抗压强度也有所降低,但抗压强度的降低幅度随龄期增大而减小。通过加入Na₂CO₃,AASM水化产物种类增多,C-(A)-S-H的峰值强度随Na₂CO₃碱当量占比的增加呈现出先增加后降低的趋势,因而解释了AASM浆体自收缩的变化。另外,由CO₂排放指数可以看出,Na₂SiO₃/Na₂CO₃复合激发矿渣较Na₂SiO₃单独激发更为清洁,环境效益显著。     

SHPB劈裂试验下橡胶水泥砂浆的动态力学、能量特性及破坏机理试验研究

基于静载巴西劈裂原理,开展了橡胶水泥砂浆的分离式霍普金森压杆(SHPB)劈裂试验,对其动态力学、能量特性及破坏机理进行了研究.根据损伤力学,从强度和能量的角度分析了橡胶掺量、养护湿度和冲击荷载对水泥砂浆动态劈裂损伤的影响,并探讨了三种损伤因素下的六种损伤路径.结合圆盘试件的破坏模式,建立了冲击劈裂简化平面理想受力模型,分析了破裂方式-Ⅰ和破裂方式-Ⅱ两种截然不同的动态劈裂方式,并初步探讨了破裂方式-Ⅱ下圆盘试样的破坏机理.结果表明,掺入橡胶颗粒和降低养护湿度均降低了水泥砂浆的动态劈裂拉伸强度;普通水泥砂浆和橡胶水泥砂浆有着相同的应力率和应变率演化趋势;掺入橡胶颗粒和降低养护湿度均在一定程度上阻碍了能量在水泥砂浆圆盘试件中的传递;不同的单一损伤因素和复合损伤因素对水泥砂浆圆盘试样造成的动态劈裂损伤不同;在较大的冲击荷载下,圆盘试样会因"三角形压碎区"、"劈裂拉伸区"和"弯曲断裂区"的形成而被破坏.最后,从细观的角度分析讨论了界面过渡区(ITZ)对SHPB劈裂下橡胶水泥砂浆强度和抗冲击性能的影响.     

高掺量矿渣砂浆的力学强度、耐久性及生态效率评价

为充分发挥矿渣混凝土的绿色环保的优点,加快高掺量矿渣混凝土的应用,使用矿渣取代80%水泥制备了矿渣生态砂浆,利用硅粉作为基本性能调控材料,研究了硅粉掺量与矿渣砂浆力学和耐久性能的关系,并评价了矿渣砂浆的生态效率。研究结果表明,硅粉有助于缓解高掺量矿渣砂浆的缓凝问题,在10%硅粉掺量下,矿渣砂浆的凝结时间与基准组相近。另外,硅粉可显著改善矿渣砂浆的力学强度和耐久性,在最优掺量组 (5%)中,矿渣砂浆的28 d抗压强度和抗折强度均高于基准组。矿渣与(2.5%~10%)硅粉复掺时,砂浆的毛细吸水率降幅为8.83%~26.81%,电通量降幅为5.28%~36.87%。本研究通过使用矿渣和硅粉共同取代80%水泥,有效改善了矿渣砂浆的基本性能,提升了其生态效率,可为矿渣生态混凝土的应用与发展提供理论依据。     

硅粉掺量对低水胶比混凝土收缩特性及水化产物的影响

低水胶比混凝土(LWCC)因收缩变形较大,限制了其工程应用.硅粉是影响LWCC收缩变形的重要因素.本文系统地研究了不同硅粉掺量对LWCC化学收缩、自生收缩、干缩、抗压强度和水化产物的影响.研究表明,硅粉可减小LWCC化学收缩,掺量越大,则降低幅度越大.硅粉掺量对LWCC自收缩与干缩的影响规律相似,随着硅粉掺量的增大,自收缩或干缩先增大后减小,30％硅粉掺量使得两种收缩出现最大值.此外,硅粉可与水泥水化产物Ca(OH)2发生反应产生更多的承重物质CSH,从而可提高LWCC抗压强度,掺量越大,抗压强度提高幅度越高.     

纳米SiO2对氧化镁激发矿渣材料性能的影响试验研究

为改善MgO-激发矿渣材料(MASM)力学性能,利用纳米SiO₂(NS)促进MASM的强度发展,研究了不同NS掺量对MASM凝结时间、抗压强度、水化历程、水化产物和微观形貌的影响,分析并揭示了NS的作用机理。研究结果表明:随着NS掺量的增大,MASM凝结时间逐渐缩短,流动度逐渐减小;NS掺量越大,矿渣水化越快,主要水化峰出现越早,峰值越高。NS不仅促进了MgO的反应和C-(A)-S-H的形成,还提高了MASM的结构密实性。掺入1%~2%(质量分数)的NS,可将MASM的抗压强度分别提高7.12%~33.37%(3 d)、12.44%~26.29%(7 d)、12.49%~31.09%(28 d)。