铜离子掺杂对高铁低钙水泥熟料性能的影响

基于C4AF可以提高水泥基材料的抗蚀性,以高铁低钙水泥熟料为研究对象,掺入不同含量的CuO,通过对熟料及其水化产物进行X射线衍射(XRD)、水化热、抗压强度、非蒸发水含量和固化氯离子能力等测试,探究Cu2+对高铁低钙水泥熟料水化性能与氯离子吸附固化能力的影响.结果发现,适量CuO的掺入促进了高铁低钙水泥熟料中C4AF的生成,降低了熟料液相的粘度,有利于C3S的晶粒生长,有利于提高高铁低钙水泥熟料的水化活性和固化氯离子能力,最佳掺量为0.2 wt％.     

不同掺合料对碱-硅反应的抑制及比较研究

在掺合料对碱-硅反应的抑制机理基础上,根据不同矿物掺合料对碱-硅反应的抑制试验结果,比较并分析了四种掺合料对碱-硅反应的抑制效果.结果表明,硅粉对混凝土碱一硅反应的抑制效果最好,当硅粉掺量为15%时,抑制率可超过90%;粉煤灰和石灰石粉的抑制效果次之,而矿渣的抑制效果相对较差.     

掺合料对超高性能水泥基材料强度的影响

试验采用正交设计方法,研究了石灰石粉、硅粉、粉煤灰等掺合料的掺量及水胶比对超高性能水泥基材料强度的影响,试验结果表明：抗压强度的影响因素次序为水胶比〉石灰石粉掺量〉粉煤灰掺量,抗压强度随着水胶比和石灰石粉掺量的降低、硅粉掺量的增加而提高;粉煤灰掺量对抗压强度的影响较小。石灰石粉的掺入对抗压强度的影响较小,在配制超高性能水泥基材料时适量的掺入石灰石粉是经济可行的。     

铁相组分对铁相和高铁低钙水泥熟料水化性能及抗侵蚀性能影响

随着国家海洋战略的提出,大量水泥基材料被应用到海洋工程建筑中,海洋环境对水泥基材料的侵蚀破坏也愈发受到人们的广泛关注。研究表明,水泥中的铁相具有较好的抗侵蚀性能,而铁相中Al₂O₃和Fe₂O₃的摩尔比(Al/Fe,下同)是影响铁相抗侵蚀性能的主要因素。本文设计并烧成了两种铁相单矿C₄AF和C₆A₂F(Al/Fe分别为1和2),以及铁相为C₄AF或C₆A₂F的高铁低钙硅酸盐水泥熟料(铁相质量分数均为20%)。通过对铁相单矿C₄AF和C₆A₂F,以及高铁低钙水泥熟料进行X射线衍射、水化热、抗压强度、抗硫酸盐侵蚀能力和固化氯离子能力等测试,探究Al/Fe对铁相单矿和高铁低钙水泥熟料各项性能的影响。结果表明,随着Al/Fe增大,铁相晶面间距变小,氯离子固化能力增强,而抗硫酸盐侵蚀能力有所下降。同时,熟料中铁相含量提高促进了C₃S的水化,且Al/Fe高的熟料促进效果更加明显。铁相的Al/Fe提高,水泥熟料的氯离子固化能力增强,而抗硫酸盐侵蚀性能下降则较小。     

高铁低钙硅酸盐水泥体系的抗氯离子侵蚀性能研究

为了改善水泥基材料的抗氯离子侵蚀性能,提出高铁低钙硅酸盐水泥体系[C4 AF≥18％,C3 S≤50％,层状双氢氧化物材料(LDHs)].分别制备了矿相组成为(18％C4 AF,50％C3 S)及(20％C4 AF,48％C3 S)的高铁低钙水泥熟料,探讨了高铁低钙水泥熟料的烧成制度和材料特性;测试了硬化高铁低钙水泥浆体的3、7、28 d抗压强度及28 d氯离子扩散系数,研究了0％～8％掺量的LDHs对高铁低钙水泥体系的力学性能及抗氯离子侵蚀能力的影响.结果表明,C4 AF含量为20％的高铁低钙水泥熟料比C4 AF含量为18％的高铁低钙水泥熟料的结晶度高;掺LDHs的高铁低钙水泥基材料的3d和7d强度有所提高,当掺量为2％时强度达到最大;高铁低钙水泥体系通过提高水泥熟料中的铁相含量、降低硅酸三钙含量、引入具有离子固化能力的LDHs,显著改善了其抗氯离子侵蚀性能,当LDHs掺量为4％时,高铁低钙水泥基材料抗氯离子侵蚀能力最强.     

Effects of carbonation and freeze-thaw cycles on microstructure of concrete

The hydraulic concrete durability under the alternation of freeze-thaw and carbonation has been systematically investigated in this work, where both the micro part and the microscopic characteristics of concrete interface were analyzed based on computed tomography (CT) test and scanning electron microscopy (SEM). Average CT numbers of each section, declined at water-cement ratio of 0.35, increased at 0.45, and changed a little at 0.55. The specimen in the absence of fly ash exhibited less types of hydration products and the surface was observed to be a needle-like ettringite, with a relatively dense overall structure. However, with the increase of fly ash content, pores and micro-cracks of specimen structure increased. Hexagonal flake calcium hydroxide, present in the specimen after the first carbonation, was negligible in the test pieces of the first freezethaw where the main hydration products were ettringite and calcium silicate gel. Regular hexagonal plates of calcium hydroxide exhibited in the interior of the specimen in which charring first occurred but calcium hydroxide rarely existed in the interior of the specimen in which freeze-thaw first occurred.     

复合侵蚀环境下含石灰石粉砂浆的劣化行为

为研究混凝土在掺入石灰石粉后的抗复合侵蚀性能，采用不同含量的石灰石粉制备水泥净浆及砂浆试件，将其浸泡在盐酸与硫酸镁复合侵蚀溶液中展开试验。运用pH测试仪测试溶液的pH值变化，并通过强度试验及XRD能谱分析，观测不同侵蚀时间下水泥砂浆试件强度和侵蚀产物的变化，揭示石灰石粉对水泥砂浆抗盐酸与硫酸镁复合侵蚀性能的影响。结果表明：前期侵蚀溶液的pH变化较快，后期较慢；在侵蚀28d之前，砂浆试件的强度呈上升趋势，28 d之后随着石灰石粉掺量的增加，强度呈下降趋势。侵蚀过程中主要表现为酸与氢氧化钙和碳酸钙的反应，镁离子侵蚀并不明显；由于硫酸根离子的存在，侵蚀过程中会生成石膏，可延缓侵蚀进程。     

蒸养条件下矿粉、粉煤灰对高铁相硅酸盐水泥基材料毛细孔和抗侵蚀性能的影响

为提高蒸养高铁相硅酸盐水泥(HFC)构件的抗侵蚀性能,推进HFC在海洋工程中的应用,本文通过力学性能测试、毛细孔测试、氯离子固化测试及X射线衍射等手段,研究了50 ℃蒸养条件下矿粉(SL)和粉煤灰(FA)对HFC水泥基材料毛细孔结构和抗侵蚀性能的影响。结果表明,由于SL具有较高的火山灰反应活性,掺入SL可以提高蒸养HFC砂浆的早期力学性能,同时降低HFC砂浆的28 d毛细孔率。掺入FA显著降低了HFC砂浆的早期力学性能,且后期强度增长缓慢,但FA的“微集料”效应导致HFC砂浆的毛细孔率降低。氯离子固化结果表明,SL促进了水泥对氯离子的物理吸附,而FA促进了水泥对氯离子的化学固化,SL和FA均提高了复合胶凝材料的氯离子结合能力。     

研究与标准之间的桥梁(上)

标准的发展和持续存在有利于商业往来。确定材料的最低要求,采用标准测试方法来判定这些要求范围。水泥材料和混凝土的其他成分的说明需参考混凝土的规范,这些规范同时指导着建筑标准。对标准最常见的抱怨是它不能及时反映新的研究发明,落后于新的材料发展和建筑实践。然而,随着需要的提升和新的测试方法的增加或者标准测试要求的确定,标准一直在发展。另一个抱怨是标准应转化为以性能为基础,以便于不再限制材料的革新和建筑方法的发展。值得注意的是,许多标准的制定机构发展了一个统一的标准,如ASTM和CSA;ASTM和CSA提供了一系列的不同利益的平衡性代表,特别是包括了生产者和用户,也包括政府组织机构的利益代表。作为这种平衡的结果,单独的一个组织无法改变标准而损害大部分人的利益。在这种情况下,一些曾经的和最新的关于胶凝材料的标准发展以及未来的发展方向构想应运而生。与此同时,许多国际化标准被提及,但本文主要讨论的是北美标准。     

自密实混凝土的关键技术

SCC是最近才获得了广泛认同的一种新型混凝土,有关SCC性能和应用技术的研究仍非常有限。本文就SCC工作性、强度、尺寸稳定性、热学性能及耐久性等关键技术问题进行全面论述,力图寻找解决这些关键技术的措施和方法。