复合型硅烷凝胶对碳化后水泥基材料防水性能的影响

以正硅酸四乙酯(TEOS)和异丁基三乙氧基硅烷乳液为主要原料,采用溶胶凝胶法制备复合型硅烷凝胶,并将其涂敷于碳化后的水泥砂浆试块表面。通过静水压力下毛细吸水实验研究了复合型硅烷凝胶对不同碳化龄期砂浆试块防水性能的影响;通过SEM分析了复合型硅烷凝胶在砂浆试块表面的结合情况。结果表明:不同碳化龄期(7 d、14 d、28 d)砂浆试块的毛细吸水率在涂覆复合型硅烷凝胶后分别降低了78.71%、80.83%和82.41%,碳化带来的砂浆自密实化并不影响复合型硅烷凝胶的渗透效果。SEM观察表明,在复合型硅烷凝胶涂覆区域,硅钙比明显增加,并且砂浆表面更加密实,说明复合型硅烷凝胶有效地填充在了表面的毛细孔与微裂缝中,对经过长时间碳化的水泥基材料具有良好的防水效果,并可以用于材料表面的修复和防护。     

硅烷乳液对水泥基整体防水材料渗透性的影响

向混凝土掺入一定比例的聚乙烯醇纤维、硅烷乳液,制成内掺硅烷整体防水增强水泥基试件。通过四点弯曲试验测定试件在不同弯曲应力水平下的抗水渗透性能、抗氯离子渗透性能。结果表明,试件的抗渗透性能随着弯曲应力水平的提高而降低;提高试件的养护时间可提高其抗渗透性能;在应力水平相同、养护时间相同条件下,内掺硅烷试件的水分侵入总量、毛细吸收系数、氯离子侵入量均有较大幅度的降低;其中28天养护期试件在弯曲应力达到极限应力的30%时,内掺硅烷试件的毛细吸水系数比空白试件降低41.3倍。     

内掺和外涂硅烷防水混凝土抗盐冻剥蚀性能研究

采用单面盐冻的实验方法,对非引气混凝土、引气混凝土、外涂硅烷凝胶混凝土和内掺硅烷乳液混凝土,以及采用外涂硅烷凝胶处理受冻融混凝土的抗盐冻剥蚀能力进行研究.结果表明:混凝土引气或者采用硅烷凝胶表面处理技术,50次盐冻循环能降低混凝土表面剥蚀量82％和98％;内掺硅烷乳液以及硅烷乳液和引气剂复掺混凝土具有较低的抗盐冻剥蚀能力;采用硅烷凝胶外涂技术能明显改善冻融损伤混凝土表面的剥蚀状况.     

硅烷基聚合物防水粉末对早强砂浆性能影响的试验研究

通过试验,研究了硅烷基聚合物防水粉末掺量对早强砂浆的流动性能、抗压强度、抗折强度、吸水性能及抗氯离子渗透性能的影响规律。早强砂浆是由普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和石膏为胶凝材料制备而成,硅烷基聚合物防水粉末是由γ-氨丙基三乙氧基硅烷、聚乙烯醇和异丁基三乙氧基硅烷为主要原料制成。试验结果表明：硅烷基聚合物防水粉末掺量3.0%以内时,早强砂浆流动度和经时流动度损失符合规范要求;掺量为3.0%时,28 d龄期的早强砂浆试件吸水率最大降低58.9%,抗压强度和抗折强度未降低,抗氯离子渗透性能提高44.6%。     

再生砂混凝土毛细吸水特性研究

为了探明再生砂混凝土的毛细吸水特性，研究了再生砂掺量(0%、30%、50%、70%、100%,质量分数)、再生砂微粉含量(3%、7%、10%,质量分数)、水胶比(0.37、0.45、0.58)、矿物掺合料品种和掺量、再生砂预湿程度(0%、50%、100%)、硅烷浸渍处理等因素对再生砂混凝土抗压强度与毛细吸水性能的影响，分析了不同再生砂掺量的混凝土孔结构与毛细吸水系数的关系。结果表明：再生砂混凝土0～240 min和240～1 440 min两阶段的毛细吸水量皆与时间的平方根之间呈线性关系；随着再生砂掺量和微粉含量的增加，混凝土的毛细吸水系数逐渐增大，再生砂掺量超过50%时，会显著影响混凝土的毛细吸水性能和强度；通过降低水胶比、增大再生砂的预湿程度、掺入三元复合矿物掺合料(15%粉煤灰+15%矿渣粉+8%硅灰)以及对混凝土表面进行硅烷浸渍处理，均可以降低再生砂混凝土的毛细吸水系数。随着再生砂掺量的增加，混凝土的孔隙率和临界孔径增大，进而导致混凝土毛细吸水系数增加。     

喷射粉煤灰混凝土微观结构和力学性能试验研究

为研究喷射粉煤灰混凝土在养护过程中微观结构和力学性能的变化,采用X-射线衍射法、热重-差示热法、扫描电镜法对喷射粉煤灰混凝土微观结构进行分析,并对其1d、3d、7d、28 d、60 d、90 d和180 d的抗压强度、劈裂抗拉强度进行研究.结果表明:养护龄期对喷射粉煤灰混凝土微观结构和力学性能影响大,且微观结构与力学性能之间存在密切联系.龄期为1d时,由于速凝剂的作用,喷射粉煤灰混凝土强度较高.龄期低于28 d时,粉煤灰等量替代水泥,控制水泥水化速度的有效水灰比相对增大,喷射粉煤灰混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度随粉煤灰掺量增加下降;龄期高于28 d时,粉煤灰活性被激发,喷射粉煤灰混凝土微观结构变得密实,喷射粉煤灰混凝土抗压强度随粉煤灰掺量增加先上升后下降,劈裂抗拉强度随之上升.     

矿渣掺量对水泥胶砂耐磨性和强度的影响

研究了不同矿渣掺量的水泥胶砂28d、45d和350d龄期耐磨性和强度。在水泥胶砂中掺入矿渣等量取代部分水泥后水泥胶砂28d、45d和350d龄期耐磨性均降低,且随矿渣掺量增加,水泥胶砂各个龄期耐磨性逐渐降低。在水泥胶砂中掺入矿渣等量取代部分水泥后,水泥胶砂28d、45d和350d龄期强度均随矿渣掺量增加先增加后降低。掺矿渣胶砂的耐磨性随胶砂强度增大并不单调增加,强度相同的矿渣胶砂常常表现出不同的耐磨性。     

偏高岭土改性超高强混凝土的强度构成分析

以偏高岭土、矿粉和粉煤灰为矿物掺合料进行单掺、二元和三元复掺配制偏高岭土改性超高强混凝土。为了研究偏高岭土改性超高强混凝土的抗压强度及其强度构成、矿物掺合料的活性,分别对龄期为3d、28d、56d的混凝土试件进行抗压试验,并利用混凝土火山灰效应数值分析方法,对三种矿物掺合料的活性指数及其火山灰效应强度贡献率、水泥水化反应强度贡献率进行了计算分析。结果表明:28d龄期时,混凝土的抗压强度达到了100MPa,且三元复掺时混凝土的抗压强度最高;三种矿物掺合料中偏高岭土的活性指数最高;依据矿物掺合料的活性指数及其火山灰效应强度贡献率、水泥水化反应强度贡献率,计算出具体贡献的强度值,得出了偏高岭土改性超高强混凝土的强度构成。     

掺氢氧化钠激发剂粉煤灰-水泥强度性能试验研究

掺碱能激发粉煤灰的早期活性,在粉煤灰-水泥中掺氢氧化钠,通过室内试验测定3d、28d龄期的胶砂强度值。首先,分析胶砂实验的强度值可知,3d龄期时,胶砂强度达到最大的氢氧化钠最佳掺量为5%,28d时为6%;粉煤灰的掺量都为10%;相对于基准组,3d龄期时强度提高率最高的粉煤灰最佳掺量为20%,28d为30%;其次,将3d龄期的强度提高率和28d时比较,结果显示掺氢氧化钠的胶砂强度早期强度发展快,后期发展较缓慢。     

硅溶胶对水泥基材料微观结构和力学性能的影响

用在水泥基材料试件中插入玻璃板的方法进行黏结强度实验,结合 X射线衍射和扫描电子显微镜分析了硅溶胶对水泥基材料微观结构和力学性能的影响.结果表明:随着硅溶胶掺量的增加,水泥硬化浆体强度、水泥硬化浆体与玻璃板界面黏结强度和混凝土强度均随之增加;但当硅溶胶掺量(质量分数)大于1.50%时,各项强度值不再增加.在1.5%硅溶胶掺量和28 d龄期时,掺矿渣的水泥硬化浆体与玻璃板界面黏结强度比不掺硅溶胶时提高了40%;掺矿渣的水泥混凝土抗折强度和抗压强度分别提高了20%和15%.硅溶胶的掺入能有效地降低水泥硬化浆体与玻璃板界面中氢氧化钙晶体的取向程度,可明显减少界面中氢氧化钙晶体的数量并细化其尺寸,减小界面过渡区的厚度.     

养护条件对EVA乳液改性水泥浆体水化行为和孔结构的影响

本文制备了不同乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)乳液含量的聚合物改性硅酸盐水泥浆体,对比了其在相同水灰比,不同养护制度(标准养护、蒸汽养护)条件的水化性能与孔结构。通过X射线衍射分析、水化热分析、压汞分析、氮吸附测试,以及立方体抗压强度测试评价了EVA乳液在不同养护状态下对水泥水化产物、水化特性、孔结构以及抗压强度的影响。结果表明,与标准养护相比,蒸汽养护下EVA乳液没有改变水泥水化产物,在EVA乳液较高掺量下,降低了其延缓水泥水化的程度,降低了试样的孔隙率,并且增加了试样中小孔的含量,而蒸汽养护削弱了EVA乳液对水泥净浆强度的负面影响。     

Interactions between shrinkage reducing admixtures (SRA) and cement paste's pore solution

Shrinkage reducing admixtures (SRA) have been developed to combat shrinkage cracking in concrete elements. While SRA has been shown to have significant benefits in reducing the magnitude of drying and autogenous shrinkage, it has been reported that SRA may cause a negative side effect as it reduces the rate of cement hydration and strength development in concrete. To examine the influence of SRA on cement hydration, this study explores the interactions between SRA and cement paste's pore solution. It is described that SRA is mainly composed of amphiphilic (i.e., surfactant) molecules that when added to an aqueous solution, accumulate at the solution-air interface and can significantly reduce the interfacial tension. However, these surfactants can also self-aggregate in the bulk solution (i.e., micellation) and this may limit the surface tension reduction capacity of SRA. In synthetic pore solutions, SRA is observed to form an oil-water-surfactant emulsion that may or may not be stable. Specifically, at concentrations above a critical threshold, the mixture of SRA and pore fluid is unstable and can separate into two distinct phases (an SRA-rich phase and an SRA-dilute phase). Further, chemical analysis of extracted pore solutions shows that addition of SRA to the mixing water depresses the dissolution of alkalis in the pore fluid. This results in a pore fluid with lower alkalinity which causes a reduction in the rate of cement hydration. This may explain why concrete containing SRA shows a delayed setting and a slower strength development.     

氧化石墨烯/硅烷复合乳液对混凝土防渗透性能的影响

用溶胶合成法将氧化石墨烯(GO)与异丁基硅烷单体合成出一种新型的渗透型复合乳液。通过混凝土毛细吸水实验和混凝土的毛细吸盐实验,对比研究了GO/异丁基硅烷复合乳液、异丁基硅烷乳液和GO分散液对混凝土渗透性能的影响。结果表明:在防水方面,GO/异丁基硅烷复合乳液效果最好,毛细吸水系数比空白试样降低92.5%(W/C=0.4)和93%(W/C=0.6)。接触角测试结果表明:未经防护处理的混凝土表面水接触角为65.65°,属于亲水性表面;而经GO/异丁基硅烷复合乳液处理后,混凝土表面的水接触角为121.53°,属于憎水性表面,憎水性极大增强。在抗氯离子侵蚀方面,效果最好的也是GO/异丁基硅烷复合乳液,毛细吸盐28 d后,混凝土表层2 cm处的氯离子含量比空白试样降低了80.9%(W/C=0.4)和54.3%(W/C=0.6)。     

减缩剂外涂对混凝土性能的影响及作用机理

内掺减缩剂可有效降低混凝土收缩,但存在掺量大和影响混凝士强度发展等诸多问题.研究了减缩剂外涂对混凝土力学性能、收缩抗裂性能、孔结构和水化产物的影响.结果表明:减缩剂外涂混凝士的减缩效果明显;减缩剂外涂对混凝土和胶砂强度有一定的提高作用;与基准混凝土相比,减缩剂外涂可明显降低水泥石总孔隙率和孔径小于100nm毛细孔的数量;外涂减缩剂作用区域中的水泥水化产物更趋于丰富.     

超硫水泥混凝土抗盐冻性能及提升研究

通过测试不同盐冻循环次数后超硫水泥混凝土的表面剥落质量和超声波相对动弹性模量,并对气泡结构参数进行表征,系统探究了引气剂对超硫水泥混凝土抗盐冻性能的影响规律,以及弱碱性激发剂——乳酸钠对超硫水泥混凝土抗盐冻性能的提升效果。研究结果表明,添加引气剂可有效提高超硫水泥混凝土抗盐冻性能,但会降低强度,复合掺加乳酸钠可避免强度降低。加入胶凝材料质量0.3%的引气剂,剥落质量仅为919.7 g/m²,较基准组降低了36.8%,且超声波相对动弹性模量未明显降低。引气剂的加入,改善了超硫水泥混凝土的气孔结构,降低了内部气孔间距系数和弦长大于100 μm的气孔数占比。这可以减缓冻融作用下内部微裂纹的发展速率,延缓冻融破坏过程。此外,乳酸钠通过促进超硫水泥水化使得混凝土抗盐冻性能得到增强,但提升效果主要体现在测试后期,且对混凝土气孔结构参数影响不大(28 d龄期)。     

混凝土修复中水分交换对水泥水化、微观结构和界面黏结强度的影响(英文)

修复材料浇注到旧混凝土上后,在毛细作用驱动下修复材料和旧混凝土之间存在水分交换。此过程会引起修复材料中水含量的变化,从而影响修复材料的水化过程和微观结构以及界面的黏结强度。研究了修复材料和旧混凝土之间水分交换对修复材料的水化程度、孔隙率和黏结强度的影响。结果表明:饱和的旧混凝土可以为修复材料提供更多的水,促进了修复材料的水化。当旧混凝土不饱和时,不饱和的旧混凝土从修复材料里吸取大量的水分,导致修复材料水灰比降低。因此,修复材料的水化程度和孔隙率也降低了。同时,降低的水灰比提高了界面的黏结强度。     

苯丙乳液改性砂浆的优化配比及其性能研究

针对工程渗漏、混凝土修补问题,研究了苯丙乳液对水泥砂浆的改性效果.结果表明:砂浆中加入苯丙乳液能够提高抗折强度、抗拉强度和粘结强度,分别提高最大为42.8%、61.8%和1.91 MPa;苯丙乳液对砂浆吸水率影响十分显著,乳液掺量越大,吸水率越小;苯丙乳液能够改善砂浆的抗冻性、抗渗性、抗碳化性、耐腐蚀性和收缩率;龄期42 d,改性砂浆的收缩量减少13.6%;改性砂浆的透水压力为2.4 MPa,提高0.9 MPa;改性砂浆的氯离子渗透高度减少13.6%,且乳液掺量越大,氯离子的渗透高度越小.     

水胶比对混凝土性能及气孔结构的影响分析

通过试验,对不同水胶比下混凝土28 d龄期的抗压强度、氯离子电通量及微观方面的气孔结构和气孔特征参数进行了对比分析,研究了水胶比对混凝土宏观性能及微观孔结构的影响.结果表明:过量的自由水会在混凝土内部产生毛细孔,增大水胶比相当于变相增多了混凝土内部的孔隙数量,能够显著降低混凝土的抗压强度,但较大的水胶比又能够增强局部的水泥水化反应.对氯离子电通量而言,水胶比越大,毛细孔越多,孔含量越多,相对增大了连通孔隙的数量,氯离子电通量会呈现出增大的现象.随着水胶比的减小,孔径分布也有向小孔径方向发展的趋势.此外,抗压强度与较小孔径的孔含量及孔隙率的关联度计算结果较大,氯离子电通量与气孔间距系数的关联度计算结果较大,这说明小孔含量及孔隙率能够用来表征混凝土的抗压强度,气孔间距系数也能在一定程度上表征混凝土的耐久性.     

CoFeMgAl-LDHs/CNTs复合材料对水泥水化及微观结构的影响

通过进行水化热测试、非蒸发水含量测试、X射线衍射分析、扫描电镜分析、压汞测试及强度试验,研究了钴铁镁铝水滑石-碳纳米管复合材料(CoFeMgAl-LDHs/CNTs)对水泥水化过程、硬化水泥净浆孔结构及强度的影响。结果表明,CoFeMgAl- LDHs/CNTs复合材料通过成核作用显著提升了水泥3 d内的水化程度,从而显著提高了水泥净浆3 d内的抗压强度,3 d后强度提高效果逐渐减小,7 d后复合材料对硬化水泥浆体强度没有明显的提高作用。掺入CoFeMgAl-LDHs/CNTs复合材料的水泥净浆与空白净浆相比,胶凝孔和毛细孔含量明显增多,大孔含量有所降低,同时复合材料的桥联作用进一步优化了水泥净浆的微观结构,从而提高了水泥基体薄弱部位的应力承载能力。因此在同一龄期,复合材料掺入后硬化水泥净浆的强度有所增大。由于复合材料掺量的变化对孔径分布没有明显的影响,改变复合材料的掺量对同龄期硬化水泥净浆强度提升影响较小。     

5%乙烯-醋酸乙烯共聚物复合低热水泥浆体的碳化促进养护

采用碳化养护方法促进5%乙烯-醋酸乙烯共聚物复合低热水泥浆体的水化.通过X射线衍射定性及定量分析测定了养护后样品的组成及水泥中硅酸三钙(3CaO·SiO2,C3S)、硅酸二钙(2CaO·SiO2,C2S)的水化率;利用带固体样品测试装置的全有机碳素分析仪测定了样品所吸收的CO2量;采用水银压入法检测了样品的孔径分布.结果显示:碳化养护大大促进了低热水泥的水化,并有球霰石生成.样品中的总孔隙体积也明显减少,但有大量较大孔径的毛细孔隙存在.碳化养护前,对样品进行水中预养护可以减少这些毛细孔隙,但不利于水泥的水化并导致CO2吸收量及抗折强度显著降低.