三元复合水泥浆体水化进程及其与干缩的关系

采用选择性溶解法和非蒸发水法分别测量了粉煤灰-硅灰和水泥的反应程度;通过复合浆体中有效水胶比的计算和非线性拟合的方法,得出复合浆体中水泥的反应程度,研究了粉煤灰-硅灰-水泥三元体系中矿物掺合料对水泥水化程度的影响.根据矿物掺合料和水泥的反应程度数据,并结合强度数据分析了复合水泥浆体干燥收缩的规律.研究发现:在相同龄期,随着硅灰的逐渐增多,粉煤灰的逐渐减少,复合浆体的干燥收缩逐渐增大;在不同龄期,复合浆体的干燥收缩值随着龄期的延长,干燥收缩曲线由陡逐渐变得平缓;当粉煤灰和硅灰总掺量为50％,而其中的硅灰为5％时,可以得到干燥收缩较小,抗压强度较高的三元复合水泥浆体.     

矿物超细粉对水泥浆体化学收缩的影响研究

通过笔者自行设计的化学收缩测量装置分别对掺硅灰、磨细矿渣、超细粉煤灰的水泥浆体化学收缩进行了测定。结果表明，硅灰的掺入增大了水泥浆的化学收缩；磨细矿渣的掺入使水泥浆体的化学收缩稍有增长，但不十分明显；而超细粉煤灰则可以较好地抑制水泥浆体的化学收缩。对掺矿物掺合料的水泥浆体强度的测试结果从另一个角度论证了化学收缩是由水化引起的，即水化程度的大小反映了化学收缩的大小。     

矿渣、粉煤灰和硅灰对硬化水泥浆体孔隙率的影响

本文用3种不同的试样制备方法和3种测孔方法分别测定了加矿渣、粉煤灰和硅灰等掺合料的硬化水泥浆体孔隙率。结果表明,试样制备方法和孔隙率测定方法一样,都会影响孔隙率的测定结果,掺加掺合料以后,这种影响更为显著。     

粉煤灰砂浆自生收缩和干燥收缩关系的研究

为了揭示粉煤灰对水泥基材料自生收缩和干燥收缩间的定性和定量关系，分别测定了质量分数为0．30，0．45和0．60的超细低钙粉煤灰或I级低钙粉煤灰砂浆从加水养护1d至120d的自生收缩(ε1)和干燥收缩应变值(ε2)。试验结果表明，早期(7d内)粉煤灰砂浆的自生收缩会比基准砂浆低，粉煤灰对砂浆自生收缩的作用受到粉煤灰自身活性和粉煤灰取代水泥质量分数的影响，粉煤灰活性高，其砂浆早期自身收缩大，后期自身收缩随粉煤灰取代水泥质量分数的增加而减小。提出的回归模型ε1／ε2＝e^σt^-b能够很好地反映随时间延长，水泥基材料自生收缩在总干燥收缩中所占的比率。     

水泥浆体早期的自收缩和干燥收缩

水泥浆体早期(<7 d)收缩行为已受到越来越多的关注,利用波纹管法测量自收缩,通过测量不同水灰比净浆的自收缩和干燥收缩来评价早期收缩.试验结果表明,与其他方法相比,波纹管法能直接准确地测量早期自收缩.养护1 d后测量初长为基准测量自收缩会忽略水泥浆体早期很大一部分自收缩,初凝后10 min开始测量较为合理.由于很多工程中实际养护条件不足,以养护3 d初长为基准测得的干燥收缩不能准确反映真实的早期干燥收缩.     

水泥-硅灰/粉煤灰体系强度、收缩性能与微观结构研究

为研究硅灰及粉煤灰对不同养护龄期的水泥浆体强度及收缩性能的影响,以水胶比为0.29的水泥浆体为基体,设计制备了五种硅灰及粉煤灰掺量的复合水泥浆体,借助量热仪和压汞仪测试表征了不同复合水泥浆体的水化放热特性以及孔结构组成,分析了水化放热量、孔隙率等参数随硅灰和粉煤灰掺量增加的变化规律,建立了复合浆体抗压强度与孔结构以及水化特性与收缩应变之间的量化关系。结果表明,掺入粉煤灰会大幅降低水泥净浆早期抗压强度,但对减小自收缩应变和干缩应变极为有利。掺入硅灰能明显提高净浆3 d抗压强度,但当硅灰掺量超过10%(质量分数)后,净浆3 d自收缩应变及28 d干缩应变增加极为明显。掺入硅灰会使水泥水化诱导期开始和结束的时间提前,还会增加水化反应级数和各阶段的反应速率常数值,导致水泥-硅灰复合浆体的水化放热总量和放热速率相较于水泥-粉煤灰体系大幅增加。粉煤灰和硅灰的掺入均能有效细化水泥浆体内部孔结构,提高凝胶孔比例,大幅降低大孔比例。复合浆体的72 h水化放热总量和3 d自收缩应变呈现正相关关系,而孔隙率和抗压强度呈现明显的负相关关系。     

粉煤灰砼的干燥收缩性能

研究了粉煤灰对砼干燥收缩性能的影响。试验结果表明 :(1)在同水胶比条件下掺入粉煤灰 ,砼干缩值有些增加 ,但增幅不大。 (2 )在同标号 (R2 8)条件下 ,粉煤灰掺量不大时 (2 5 % ) ,砼的早期 (7d)干缩值平均增幅约为 13 % ,后期 (180d)平均增幅约 12 .6% ;大掺量粉煤灰砼 (4 0 % )早期 (7d)增幅较大 ,平均高达 2 6% ,后期 (180d)增幅较小约为 15 .7% )。 (3 )在同水胶比同掺量下 ,粉煤灰和矿粉两种掺合料对砼干缩值的影响差别不大     

粉煤灰－硅灰双掺蒸养混凝土配制技术研究

将Ⅰ级粉煤灰与硅灰复合 ,研究双掺掺合料蒸养混凝土配制方法。试验表明 :通过控制混凝土拌合物的沉落度 ,优化胶凝材料用量和掺合料掺配比 ,采用适宜水量 ,可配制出强度满足预应力混凝土轨枕技术要求的C60蒸养混凝土 ,其抗冻性能能满足F3 0 0要求     

硅灰混凝土早期收缩开裂研究

通过平板约束实验,研究了不同硅灰掺量和水灰比的混凝土早期收缩开裂情况,主要得到以下结论:水灰比0.32、硅灰掺量12%的混凝土其3d开裂总面积比硅灰掺量6%和硅灰掺量9%的混凝土分别增加89.7%和43.7%;而水灰比0.28、硅灰掺量12%的混凝土,其3d开裂总面积较硅灰掺量6%和硅灰掺量9%的混凝土均有所增加。混凝土中硅灰掺量宜控制在3%~9%。     

镁渣粉煤灰复掺配制混凝土的自收缩特性

为了探索镁渣与粉煤灰复掺对混凝土自生收缩的作用规律,设计正交试验方案研究了混凝土的自生收缩特性,微观分析掺合料的形貌与作用机理.结果表明:镁渣和粉煤灰对混凝土的自生收缩具有显著的抑制效应,镁渣与粉煤灰的掺量由(10%,15%)增加到(40%,30%),混凝土180 d的自生收缩变形减少约44.0%;混凝土自生收缩在镁渣掺量为30%~40%区间上的极差较镁渣掺量为10%~20%区间上的极差增大3.5倍,混凝土自生收缩变形的敏感性在镁渣掺量高时相对较大;混凝土的自生收缩变形主要发生在早期,28 d就完成了测定龄期内总自生收缩变形的65.0%~80.0%,早期是混凝土收缩变形控制的重要阶段;自生收缩的模型预测值与实测值间的偏差小,可用于复掺镁渣粉煤灰混凝土自生收缩的分析与预测.     

粉煤灰对水泥浆体的电阻率与化学收缩的影响

研究了粉煤灰掺量分别为0、20%和40%,水胶比为0.4的水泥浆体的抗压强度、电阻率、化学收缩以及水化产物的变化规律.电阻率采用无电极电阻率法进行测试,化学收缩采用ASTM C1608-12规定的膨胀测定法进行测试.结果表明,在250 d龄期时,粉煤灰掺量为20%的硬化水泥浆体抗压强度仅比空白组低5%;当粉煤灰掺量增大时,水泥浆体在3 d龄期时的强度、电阻率和化学收缩均减小,抗压强度与电阻率之间具有很好的线性关系.XRD及热重分析表明,随着粉煤灰掺量增加,水化硅酸钙含量减少,在3 d龄期时水化产物中出现了钙矾石.     

硅灰掺量对免烧粉煤灰陶粒性能的影响

以粉煤灰为原料,辅掺硅灰制备了碱激发免烧陶粒。采用筒压强度试验、吸水率试验、含泥量试验、磨破率试验、耐腐蚀试验、X射线衍射仪和扫描电子显微镜试验,系统地研究了硅灰掺量对陶粒性能的影响。结果表明,3 d、7 d、14 d龄期时,随着硅灰掺量增加,粉煤灰陶粒的筒压强度呈逐渐增加趋势,磨破率与吸水率呈逐渐下降趋势,耐腐蚀性能也得到提高。当硅灰掺量为15%和20%(质量分数)时,龄期为14 d时,陶粒的筒压强度分别达到19.43 MPa和20.37 MPa。由微观分析知,适量的硅灰掺量可以提高粉煤灰的水化程度,增加陶粒结构密实性,但当掺量达到15%~20%时,水化程度有所减弱。     

Zeolite Formation in Class F Fly Ash Blended Cement Pastes

Zeolite formation in Class F fly ash blended cement pastes is under investigation. A Na–P type zeolite and Zeolite Y were synthesized from Class F fly ash and NaOH solution after 2 days of aging at room temperature and 6 days of curing at 80°C. However, no zeolites formed when KOH was used. In additional experiments, a Na–P type zeolite, Zeolite Y, and chabazite developed in cement pastes blended with Class F fly ash and NaOH solution which had been aged 2 days at room temperature and then cured 6 days at temperatures ranging from room temperature to 90°C. Seeding the pastes with natural zeolites was also investigated.     

粉煤灰部分取代石灰石粉的水泥胶砂干缩性能研究

通过测定水泥胶砂不同龄期干缩率,分别研究了石灰石粉、粉煤灰单掺以及石灰石粉和粉煤灰双掺时水泥胶砂干燥收缩性能的影响。结果表明：随着石灰石粉掺量增加,胶砂干燥收缩先增大后减小,石灰石粉掺量为10％左右时胶砂干燥收缩最大;胶砂干燥收缩随粉煤灰掺量增加先减小后增大,粉煤灰掺量10％左右时,胶砂干燥收缩最小;石灰石粉掺量一定时掺入粉煤灰可以减小胶砂干燥收缩。     

掺纳米硅粉和掺粉煤灰防火耐热混凝土性能的比较

对掺纳米硅粉和掺粉煤灰防火耐热混凝土性能进行了研究.测试了高温煅烧前后混凝土试件的尺寸、质量及耐压强度,试验结果表明,掺入纳米硅粉能显著降低混凝土的高温收缩变形值及高温质量损失率,能显著提高混凝土的烧后耐压强度及相对耐压强度.掺5％纳米硅粉的混凝土与掺25％粉煤灰的混凝土相比,其高温收缩变形值约降低15.2％,质量损失程度约降低10.2％,烧后耐压强度约提高25.4％,而与不掺纳米硅粉的混凝土相比,其烧后耐压强度提高41.4％ ～ 90.5％,试验表明纳米硅粉比粉煤灰更能改善混凝土内部的微结构,提高混凝土的高温耐热性能.     

粉煤灰水泥石碳化性能的化学分析

开发了一种自制测量装置。利用该装置,沿碳化深度方向,分层测定了碳化粉煤灰水泥石中CaCO3的含量。绘制了＂CaCO3含量–深度＂曲线。根据曲线特点,定义了完全碳化区、部分碳化区、未碳化区等概念和碳化程度、碳化速度等特征指标。研究了粉煤灰掺量、水胶比、龄期、养护条件、碳化前烘干处理、碳化时间、碳化湿度等对粉煤灰水泥石碳化性能的影响。结果表明：粉煤灰掺量越大,水胶比越高,龄期越短,养护环境越干燥,碳化前试件越干燥,粉煤灰水泥石的抗碳化性能越差;碳化时间越长,碳化湿度越低,粉煤灰水泥石的碳化程度越高;但碳化速度随碳化时间的增长而减慢。这些结论与文献报道的用其他方法得到的公认的结论一致。本方法还得到了更加深入的研究结果,即：粉煤灰掺量越大、粉煤灰水泥石中可碳化物质的相对含量越低;水胶比、龄期、养护条件、碳化时间、碳化湿度基本不改变粉煤灰水泥石中可碳化物质的相对含量;龄期、养护条件可改变未碳化粉煤灰水泥石中碳酸盐的相对含量。     

低品位粉煤灰的改性及其对水泥浆体强度和自收缩的影响

采用石灰石粉对低品位粉煤灰进行煅烧改性,利用X射线衍射、扫描电镜和能谱分析等方法对改性粉煤灰的矿物组成和化学组成进行表征.同时测定了掺改性粉煤灰的水泥浆体的抗压强度和自收缩,并采用背散射扫描电镜和压汞测孔仪研究了掺改性粉煤灰水泥浆体的微观结构.结果表明,粉煤灰经煅烧改性生成了水硬性矿物β-C2S,水化可生成CSH凝胶,改善了等外粉煤灰颗粒与水泥基体的界面粘接,降低了复合水泥浆体的孔隙率和自收缩,提高了复合水泥浆体的强度.