水泥乳化沥青砂浆静态力学性能与组成的关系EI北大核心CSCD

基于背散射电子成像、扫描电子显微镜等微观实验结果,运用Hashin复合球模型,从水泥水化产物、水泥凝胶骨架、水泥沥青复合胶凝体系和水泥乳化沥青(CA)砂浆4个尺度,建立了CA砂浆的静态受压力学模型,分析了CA砂浆弹性模量ECA、抗压强度f与组成的关系。结果表明:水泥水化物相体积分数VCH是影响CA砂浆弹性模量ECA和抗压强度f的主要参数;沥青视为气孔或低模量组分时,CA砂浆静态弹性模量ECA与水泥水化物相体积分数VCH、抗压强度f与胶空比x,均存在幂函数的关系,且R2>0.8;试验与模型分析表明,CA砂浆中水泥水化物为连续相并构成复合胶凝体骨架,沥青穿插其中,沥青对CA砂浆静态强度和弹性模量贡献较小。     

高强型水泥乳化沥青砂浆抗压强度的计算公式

为建立高强型水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)抗压强度的计算公式,采用万能材料试验机对不同配合比的CA砂浆进行了应力-应变压缩试验,研究了砂灰比(mS/mC)对CA砂浆抗压强度的影响,推导了CA砂浆抗压强度与组成配比的定量关系.结果 表明,在一定mS/mC范围内,砂对CA砂浆抗压强度的影响较小;CA砂浆的强度主要取决于水泥沥青胶凝材料和胶凝材料与砂的界面性能;依据水泥基材料的细观力学理论,建立了CA砂浆抗压强度与配合比参数的数学模型,经与相关文献中的数据进行验证,所建模型具有良好的普适性.     

用多层次二元复合法则计算高强型CA砂浆弹性的模量

根据细观力学模型,将水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)分解成多个层次的二元复合体系。通过借鉴二元复合体弹性模量计算模型逐层进行计算,建立了通过配合比参数计算CA砂浆弹性模量的方法,并对不同配合比的水泥沥青砂浆的弹性模量进行了计算,并与实验结果进行了比对,有较好的一致性,验证了该计算方法的合理性与有效性。     

温度对水泥-矿渣复合胶凝材料水化的影响（英文）

研究了温度对水泥-矿渣复合胶凝材料硬化浆体微观结构及净浆和砂浆后期强度的影响。利用背散射图像分析法测定了硬化浆体中水泥和矿渣各自的反应程度。探讨了水泥-矿渣复合胶凝材料水化程度、微观结构和力学性能之间的关系。结果表明:温度对纯水泥的水化程度影响很小,但高温(60℃)降低了纯水泥净浆的后期抗压强度。高温阻碍了复合胶凝材料浆体中水泥的后期水化,但促进了矿渣的水化,提高了矿渣的后期反应程度。高温下矿渣持续反应使硬化浆体的孔结构细化,使复合胶凝材料净浆的后期抗压强度与常温养护时相近。高温对水泥-矿渣复合胶凝材料砂浆后期抗压强度的不利影响大于净浆后期抗压强度。高温养护并不导致水泥-矿渣复合胶凝材料的后期水化程度降低。复合胶凝材料的水化程度与强度不呈线性相关。     

水对水泥乳化沥青砂浆静态力学性能的影响

为了研究水对水泥乳化沥青砂浆(SL砂浆)静态力学性能的影响,采用阳离子型(A1)、复合离子型(A2)和阴离子型(A3)3种乳化沥青制备了沥青与水泥质量比(mA/mC)为0.3、0.5、0.7和0.9的SL砂浆圆柱体试件,将其真空吸水饱和后经低湿和恒湿两种干燥方法获得不同饱水度,再对不同饱水度的试件进行抗压试验。结果表明:SL砂浆的饱和体积吸水率均大于10%,且与mA/mC值和乳化沥青种类有关;其抗压强度和弹性模量随饱水度增加而显著降低,且抗压强度降低幅度较大,最大可达40%以上;mA/mC值越大,力学性能降低幅度也越大。3种乳化沥青制备的试件中,A1试件降低幅度最大,A3试件次之,A2试件最小。提高SL砂浆抗水性的关键是增强界面结合力和减小吸水率。     

铜渣-水泥复合胶凝材料力学性能研究

铜渣以5%、10%、15%的比例取代水泥制备铜渣-水泥复合胶凝材料.研究铜渣对水泥基胶凝材料标准稠度用水量、凝结时间、净浆抗压强度、胶砂抗折与抗压强度的影响,并利用XRD、TG/DSC和SEM-EDS技术手段分析掺入铜渣后水泥基胶凝材料物相和微观形貌的变化.研究结果表明:铜渣掺入会使水泥胶凝材料的标准稠度用水量增加,凝结时间延长,一定程度上提高水泥胶凝材料的抗折、抗压强度;铜渣-水泥胶凝材料的主要水化产物和水泥胶凝材料类似,并有Fe(OH)3/Fe(OH)2凝胶生成.铜渣-水泥复合胶凝材料微观结构较水泥胶凝材料密实.     

CFB灰渣抹灰砂浆的组成设计与性能研究

为了提高抹灰砂浆的强度和体积稳定性,研究了水泥用量和灰渣比(循环硫化床(CFB)飞灰和CFB炉渣的质量比)对CFB灰渣抹灰砂浆2 h稠度损失率、抗压强度和体积稳定性的影响,并采用扫描电子显微镜、X射线能谱仪和X射线衍射仪对砂浆的微观形貌、元素分布和物相组成进行测试表征。结果表明,当水泥用量为5%、8%、12%(质量分数)时,CFB灰渣抹灰砂浆分别达到抹灰砂浆M10、M15、M20的强度等级。当胶凝材料用量一定时,随着水泥用量增大,砂浆2 h稠度损失率减小;当水泥用量一定时,随着灰渣比增大,砂浆2 h稠度损失率增大,膨胀效应减弱。CFB灰渣抹灰砂浆中生成的膨胀性钙矾石有效填充了颗粒之间的孔隙,从而提高砂浆的强度和体积稳定性。     

阴离子CA砂浆的制备及性能

制备了阴离子乳化沥青CA砂浆,并研究了CA砂浆的弹性模量、流动度、可工作时间等性能,结果表明:先加乳化沥青时CA砂浆的早期弹性模量低于后加乳化沥青CA砂浆的早期弹性模量,而两种加料顺序的后期弹性模量基本相同;CA砂浆的流动度随着乳化沥青含量的增大而增大,而可工作时间随着乳化沥青含量的增大而减小;随着砂浆中水含量增加,可工作时间和空气含量增加,而流动度和单位体积质量减小。     

水泥乳化沥青砂浆的静态热机械性能及拟合模型

为了获得水泥乳化沥青砂浆(CA砂浆)的静态热机械性能,采用德国GABO公司生产的动态热力学谱仪EPLEXOR500 N系统研究了CA砂浆在–40~60℃的温度范围内和0.1 MPa的恒定荷载下变形随温度的发展规律。结果表明:CA砂浆的变形随着温度的升高逐渐增大,整体变形可分为减速变形阶段和变形速率相对稳定的第1、第2匀速变形阶段;当温度相同时,CA砂浆的变形随着沥青和水分含量的增大而增大;当沥青/水泥比由0.3增加到0.9和水/水泥比由0.63增加到0.83时,由减速变形阶段进入第1匀速变形阶段的转变温度T1分别由–30.1℃升高到–27.2℃和由–31.3℃升高到–21.7℃;当沥青/水泥比由0.3增加到0.9,由第1匀速变形阶段进入第2匀速变形阶段的转变温度T2由33.3℃降低到15.6℃,当水/水泥比由0.63增加到0.83时,T2由15.6℃升高到17.9℃。建立了CA砂浆的静态热机械模型,模型拟合结果与试验结果的相关系数均大于0.97,能够有效体现转变温度T2随沥青和水分含量的变化规律。模型参数较少,可为CA砂浆变形性能的温度依赖性提供有效预测。     

硅酸盐水泥—阳离子乳化沥青浆体的流变模型

硅酸盐水泥--乳化沥青浆体的流变性决定了水泥乳化沥青砂浆的施工性能,并影响高速铁路板式无砟轨道砂浆充填层的施工质量和耐久性。采用P·II52.5R硅酸盐水泥和阳离子乳化沥青制备了不同配合比的硅酸盐水泥--阳离子乳化沥青(PC-CEA)浆体。在25℃用同轴旋转流变仪测量各种PC-CEA浆体的流变曲线。用不同流变模型拟合实测的PC-CEA浆体的剪切应力和剪切应变数据,分析了其流变行为和组成配比的关系。结果表明:PC-CEA浆体具有屈服应力和触变性,并主要呈剪切变稀行为;依据拟合良好性,Herschel-Bulkley模型最适合表征PC-CEA浆体流变性;由该模型拟合获得的PC-CEA浆体的屈服应力和稠度系数随浆体中水泥占浆体总体积分数(水泥体积分数)增加而增加,随着浆体中水泥和沥青颗粒的体积分数(固体体积分数)的减小而减小;当固体体积分数≤40%时,PC-CEA浆体出现剪切增稠行为。     

氯盐环境下复合胶凝材料砂浆中钢筋锈蚀状态EI北大核心CSCD

采用腐蚀电位、线性极化、循环动电位极化等电化学方法,研究了氯盐环境下偏高岭土(MK)改性复合胶凝材料砂浆中钢筋的锈蚀状态,分析了不同电化学参数之间的关系。结果表明:在氯盐环境中,当MK掺量不高于MK/水泥总质量的30%时,随MK掺量的增加,复合胶凝材料中钢筋的腐蚀电位增大,锈蚀速率降低,耐点蚀性能增强;复合胶凝材料砂浆中钢筋的腐蚀电流密度与腐蚀电位存在相关关系;循环动电位极化测试的电化学参数可以反映复合胶凝材料砂浆内部钢筋的点蚀破坏程度;MK改善了复合胶凝材料砂浆的孔隙结构,降低了复合胶凝材料砂浆的氯离子扩散系数。复合胶凝材料砂浆延长了钢筋的脱钝化时间和钢筋保护层的预期开裂时间。     

氯盐环境下复合胶凝材料砂浆中钢筋锈蚀状态

采用腐蚀电位、线性极化、循环动电位极化等电化学方法,研究了氯盐环境下偏高岭土(MK)改性复合胶凝材料砂浆中钢筋的锈蚀状态,分析了不同电化学参数之间的关系。结果表明:在氯盐环境中,当MK掺量不高于MK/水泥总质量的30%时,随MK掺量的增加,复合胶凝材料中钢筋的腐蚀电位增大,锈蚀速率降低,耐点蚀性能增强;复合胶凝材料砂浆中钢筋的腐蚀电流密度与腐蚀电位存在相关关系;循环动电位极化测试的电化学参数可以反映复合胶凝材料砂浆内部钢筋的点蚀破坏程度;MK改善了复合胶凝材料砂浆的孔隙结构,降低了复合胶凝材料砂浆的氯离子扩散系数。复合胶凝材料砂浆延长了钢筋的脱钝化时间和钢筋保护层的预期开裂时间。     

钛基铝酸盐水泥性能研究

为了比较冶金固废钛铁渣制备的钛基铝酸盐水泥与普通铝酸盐水泥的差异,从微观形貌、矿相组成与物理性能等方面对钛基铝酸盐水泥与矾土基铝酸盐水泥进行了研究,通过研究得出,钛基铝酸盐水泥的主要胶凝矿相与矾土基铝酸盐水泥相同,均为CA与CA2,且钛基铝酸盐水泥的胶凝矿相含量更高一些,因而钛基铝酸盐水泥具有较矾土基铝酸盐水泥更短的凝结时间和更高的抗折抗压强度。     

钢渣-水泥熟料-石膏胶凝体系稳定性的研究

采用压蒸与沸煮试验方法,对钢渣-水泥熟料-石膏胶凝体系稳定性进行试验研究,结果表明:对所构成的三元胶凝体系而言,压蒸法比沸煮法更能敏感的表征其膨胀性;通过对胶凝体系的物相分析和压蒸试样SEM测试,阐述了游离氧化钙、氧化镁及金属铁对体系稳定性的影响规律,获知钢渣-水泥熟料-石膏胶凝体系的膨胀,一方面是由于影响其安定性的不良物相的水化物的堆积反应,另一方面是由于钢渣水化形成的水化物及其孔洞与钢渣中惰性相、水泥水化物粘结弱,结构不致密而导致.     

辅助胶凝材料及保水型外加剂对砂浆性能的影响

研究了辅助胶凝材料粉煤灰、磨细矿渣对砂浆保水性和抗压强度的影响,再将粉煤灰与磨细矿渣以不同比例复配掺入砂浆中,研究水泥-粉煤灰-矿渣复合胶凝体系对砂浆保水性和强度的影响.结果表明,粉煤灰对砂浆保水性贡献大,对强度贡献小,与矿渣相反,综合保水率和强度两方面因素,应对砂浆进行水泥-粉煤灰-矿渣复合配伍,但3种情况下砂浆的保水性均不能达到国家标准要求.基于以上结果,研究了保水型矿物外加剂石灰石粉和化学外加剂纤维素醚对纯水泥砂浆保水性和强度的影响.结果表明石粉能大幅改善砂浆的保水性,但对工作性造成不利影响,纤维素醚在改善保水性的同时降低强度.基于以上研究,将石粉和纤维素醚复掺到水泥-粉煤灰-矿渣复合胶凝体系的砂浆中,结果表明砂浆在牺牲小部分强度下可获得保水率的大幅提升.     

水泥-乳化沥青-环氧乳液复合胶浆硬化机理研究

针对水泥路面表面损伤修补材料应当具有良好的适应性、界面粘结强度高和较强耐久性等特点,对砂浆类修补材料进行复合改性,研发出一种新型有机-无机类复合修补材料--CAE复合胶浆.对不同龄期的CAE砂浆进行抗折、抗压试验以及冲击韧性试验并采用XRD、红外光谱和SEM等微观测试方法研究其硬化机理.研究结果表明,环氧乳液掺量为30％时,CAE复合胶浆抗折强度与普通砂浆差别不大,抗压强度较普通砂浆低,但冲击韧性显著提高.加入乳化沥青和环氧乳液能够延缓水泥水化但不能阻碍水化进程,环氧乳液能够在CAE复合胶浆中完全固化,乳化沥青和环氧乳液固化形成的网络结构与水泥水化产物相互交织穿插,有效改善了CAE复合胶浆材料的孔隙结构.     

超细磷渣粉对水泥性能的影响

为了研究超细磷渣粉对水泥性能的影响,测试了普通磷渣,4 μm、2μm超细磷渣-水泥复合胶凝材料的标准稠度用水量、凝结时间、水化热、胶砂抗压强度.结果 表明:与纯水泥相比,超细磷渣掺入使复合胶凝材料标准稠度用水量增大5.6％～12.6％,凝结时间延长;普通磷渣-水泥复合胶凝材料相比于纯水泥水化速率缓慢,第二水化放热峰时间延迟8.26h;超细磷渣-水泥复合胶凝材料相比于普通磷渣-水泥复合胶凝材料水化放热速率增大,第二水化放热峰提前5.5h,超细磷渣-水泥复合胶凝材料120 h水化放热总量接近纯水泥;超细磷渣-水泥复合胶凝材料3d、7d抗压强度与水泥胶砂强度持平,28 d抗压强度超过水泥胶砂强度.超细化处置可增强磷渣的活性,促进磷渣本身的火山灰反应,提高水泥基材料性能,对实现磷渣的资源化利用具有重要意义.     

三元胶凝材料比例对自流平砂浆性能的影响

硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥-半水石膏三元胶凝体系可以满足自流平砂浆凝结快、早期强度高、收缩小等要求,而三元胶凝材料的比例又是影响自流平砂浆性能的主要因素.研究结果表明,半水石膏比例是影响流动度和凝结时间的主要因素,为了满足快凝、大流动性的自流平要求,半水石膏的比例不宜过高.自流平砂浆的强度和体积变形主要受硫铝酸盐水泥与半水石膏的比例影响,比例较低时会在早期产生较大的体积膨胀而影响强度的发展.为满足自流平砂浆工作性、强度及体积变形的要求,建议控制硫铝酸盐水泥和半水石膏质量比不小于2:1.三元胶凝体系自流平砂浆水化产物主要为棒状的三硫型水化硫铝酸钙(AFt)和片状的单硫型水化硫铝酸钙(AFm)晶体以及一些絮状凝胶体.     

复合胶凝体系对砂浆性能的影响

选用3种低钙类辅助胶凝材料粉煤灰、活化煤矸石和烧粘土分别与高钙类辅助胶凝材料矿渣复合掺入到水泥砂浆中,形成水泥-低钙类-矿渣复合胶凝体系。研究结果表明:利用复合胶凝材料优化配伍可以改善砂浆的工作性能,但大部分砂浆试样的保水率仍达不到国家标准要求。就砂浆力学强度而言,在水泥-粉煤灰-矿渣胶凝体系中,粉煤灰占辅助胶凝材料总量40%~60%较为适宜;辅助胶凝材料以粉煤灰为主时,辅助胶凝材料替代水泥量宜控制在40%以下;在水泥-活化煤矸石-矿渣胶凝体系中,活化煤矸石占辅助胶凝材料总量20%~40%较为适宜;辅助胶凝材料以活化煤矸石为主时,辅助胶凝材料替代水泥量宜控制在40%以下;在水泥-烧粘土-矿渣胶凝体系中,辅助胶凝材料以烧粘土为主时,辅助胶凝材料替代水泥量宜控制在20%以下。     

脱硫石膏在水泥-粉煤灰-矿渣粉复合胶凝体系普通干混砂浆中的应用研究

本文针对水泥-粉煤灰-矿渣粉复合胶凝体系配制的干混砂浆早期和后期强度较低的难题,选取粉煤灰、矿渣粉两者单掺或复掺取代水泥率为70%的复合胶凝体系,研究脱硫石膏(FGD)对该体系活性的改进效果.结果表明:掺加一定量的FGD对水泥-粉煤灰-矿渣粉复合胶凝体系活性的改进效果明显,能明显提高该体系的早期和后期抗压强度和拉伸粘结强度,且能使胶凝体系的收缩降低10%以上;通过XRD和SEM、孔结构微观分析表明:FGD对粉煤灰或矿渣粉起到了硫酸盐和碱性激发的双重作用,且对水泥水化也有一定的促进作用,胶凝体系水化产物改善了浆体内部结构,使浆体中空隙大大降低.