Na碱和K碱对低热水泥收缩性能的影响

通过分别外掺Na₂SO₄(Na碱)和K₂SO₄(K碱)的方式,将低热水泥的总碱含量提高至0.8%,1.2%和1.6%,研究了不同碱含量和不同碱类型对低热水泥干燥收缩和自收缩的影响,并从水化动力学和孔结构方面,探究了不同碱含量和不同类型碱对低热水泥收缩性能的影响机制。结果表明,碱促进了低热水泥的干燥收缩和自收缩,这种促进作用不可忽略,且对自收缩影响时效短于干燥收缩,而以K₂SO₄形式存在的碱更易促进低热水泥干燥收缩和自收缩。基于水化动力学和孔结构研究,不同类型碱对低热水泥收缩性能的影响机制在于:碱促进了低热水泥结晶成核和晶体生长过程,细化了孔结构,增加了与收缩性能相关的孔分布,而以K₂SO₄形式存在的碱,能使这种促进作用和细化作用更加明显。该研究可为精细化提高混凝土耐久性提供数据支撑。     

减缩材料对特细砂泵送混凝土干燥收缩的影响

通过混凝土干缩试验,研究了粉煤灰、聚丙烯纤维和膨胀剂等3种常见减缩材料对特细砂泵送混凝土不同龄期干燥收缩的影响。试验结果表明:分别掺加粉煤灰、聚丙烯纤维和膨胀剂均能不同程度地降低特细砂泵送混凝土的干缩率,且降低作用随着掺量增加、龄期增长而增大。粉煤灰能延缓干燥收缩的发展,在60~90 d龄期内降低作用明显;聚丙烯纤维掺量在0.8 kg/m3时对干燥收缩影响效力最大;膨胀剂通过早期膨胀补偿抑制了干燥收缩,且其效果在湿度较大环境下更好。     

大掺量粉煤灰混凝土的干燥收缩性能研究

为了更好地研究混凝土的干燥收缩发展规律,分析了其影响因素和机理,对掺量分别为20%、40%、60%和80%(采用超量取代法选取粉煤灰掺量)的粉煤灰混凝土干燥收缩性能进行了试验研究。结果表明:大掺量粉煤灰对混凝土的干燥收缩有良好的抑制作用;水灰比、龄期等因素对混凝土的干缩也有着十分重要的影响。     

混凝土化学收缩的试验方法及影响因素探讨

混凝土的收缩裂缝是混凝土结构产生裂缝和破坏的主要原因,精确的测量混凝土收缩值、研究收缩机理、预防收缩裂缝的产生是解决收缩裂缝的关键所在.论述了混凝土化学收缩的产生机理、预测模型及其与自收缩的区别,探讨了国内外混凝土化学收缩的试验方法,水泥的矿物组成、掺和料、水泥细度、水灰比和环境温度等因素对化学收缩的影响,对研究混凝土的收缩裂缝具有重要意义.     

低活性矿渣内养护水泥砂浆自收缩与孔结构分析

采用预吸水饱和状态的低活性矿渣作为内养护材料部分替代砂,研究不同低活性矿渣掺量内养护砂浆的力学性能与自收缩变化规律,并通过MIP、SEM和XRD测试结果探讨了低活性矿渣内养护砂浆的微观机理。结果表明：不同低活性矿渣掺量砂浆试样在标准养护与密封养护条件下抗压强度发展规律相似,即随着低活性矿渣掺量的增加,砂浆早期强度下降幅度较大,但随着龄期的延长,砂浆后期强度降低幅度小于早期降低幅度;并且低活性矿渣能有效抑制浆体各阶段的自收缩,尤其在快速收缩阶段和短暂膨胀阶段作用最为明显;低活性矿渣内养护作用下,虽增加了浆体的孔隙率,但有效降低了平均孔径,改善了各类型孔的分布比例,细化孔隙结构;内养护作用使浆体水化产物C-S-H凝胶增多,Ca(OH)2被消耗,界面过渡区薄弱结构得到显著改善。     

补偿收缩混凝土抗渗性研究

为探究补偿收缩混凝土中膨胀剂掺量对混凝土抗渗性能的影响,以掺膨胀剂后混凝土的抗渗性研究为重点,对不同水灰比和不同掺量膨胀剂的补偿收缩混凝土试件进行了抗渗试验,主要探讨了水灰比、膨胀剂掺量两者耦合对混凝土抗渗性能的影响,并对最优值进行了探讨。试验结果表明：水灰比、膨胀剂掺量均能影响混凝土的抗渗性能,两者的组合形式不同,对混凝土的抗渗性能影响也不同;水灰比为0.45时,掺入膨胀剂反而会降低混凝土的抗渗性能;水灰比为0.55和0.65时,混凝土中掺入一定量膨胀剂可以提高其抗渗性能,最佳掺量分别为6%～8%和11%～12%。     

混凝土多元非线性干燥收缩计算模型研究

干燥收缩是混凝土早期收缩裂缝产生的重要原因之一,为对自密实混凝土干燥收缩进行有效预测分析,通过考察粉煤灰单掺、粉煤灰与矿渣复掺、胶结料用量、水胶比四大配比参数对干燥收缩的影响规律,对比分析已有的较为广泛应用的混凝土干燥收缩预测模型,得出自密实混凝土多元非线性干燥收缩预测计算公式。该公式经相关性、残差、残差百分比分析验证,其结果计算精度较为理想,表明该模型可对自密实混凝土干燥收缩进行有效预测分析。     

水灰比对外掺氧化镁的介质孔隙结构参数的影响

为了进一步促进氧化镁混凝土的广泛应用,论文开展了水灰比对外掺氧化镁水泥净浆、砂浆、一级配混凝土砂浆等介质的孔隙结构参数影响的试验研究.结果表明,水灰比对外掺氧化镁介质的孔隙结构参数有重要影响;水灰比增大,试件28 d和180 d的孔隙率均呈增大趋势,孔径均匀性得到改善;水泥净浆和砂浆的平均孔径随着水灰比的增大而增大,一级配混凝土砂浆则相反;随着龄期的延长,水泥石越来越密实,其孔隙构造不断改善.     

不同类型盐碱对不同水泥基材料收缩性能的影响

通过分别外掺Na₂SO₄(Na碱)和K₂SO₄(K碱)将低热硅酸盐水泥、中热硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥总碱含量均调节至0.8%和1.2%,探究了不同类型盐碱对不同水泥基材料自收缩和干燥收缩的影响,并基于微量热技术、孔结构分析技术和核磁共振技术,揭示了不同类型盐碱对不同水泥基材料自收缩和干燥收缩的影响机制。研究表明:①盐碱促进了不同水泥基材料的收缩。在相同盐碱含量下,低热硅酸盐水泥具有较低的自收缩率,普通硅酸盐水泥自收缩率最大,但普通硅酸盐水泥干燥收缩最小,中热硅酸盐水泥干燥收缩最大;②在不同水泥基材料中,K碱的促进作用高于Na碱,并随碱含量的增加而增加,当碱含量为0.8%时,K碱的促进作用为Na碱的1.1倍以上,当碱含量为1.2%时,K碱的促进作用为Na碱的1.3倍以上。微观试验表明,K碱较Na碱对水泥基材料收缩具有更高的促进作用,其机制在于K碱能更大程度促进水泥水化,提高影响收缩的＜50 nm的孔含量,并与Al原子向水化硅酸钙(C-S-H)链中转移有关。     

黏土水泥浆材抗溶蚀性能试验研究

为研究黏土水泥浆材结石抗溶蚀性能,采用自制的压滤装置进行了注浆模拟试验,采用浸析法测得不同压力下注浆结石的CaO累计溶出量,并结合扫描电镜照片和吸水动力学法研究不同黏土掺量下结石的孔隙结构。结果表明:黏土水泥浆材水灰比越大,结石的CaO累计溶出量越小;速凝剂掺量越高,CaO累计溶出量越大;黏土掺入水泥浆液能改善结石的孔隙均匀性,减小速凝剂的不利影响;考虑压滤效应时,黏土水泥、纯水泥结石的CaO累计溶出率分别减小5%、1.4%左右,黏土水泥比纯水泥浆材结石的抗溶蚀性能提高更明显。为获得良好的抗溶蚀性能,工程实践使用黏土水泥浆材灌浆防渗,黏土的掺量不宜超过45%,速凝剂掺量不宜超过1%。     

水泥种类对砂浆收缩性能和孔结构参数的影响

研究常见水泥种类对砂浆收缩性能和孔结构参数的影响,为水泥的合理选用提供试验参考。采用贵州常见的4种水泥(毫龙水泥、西南水泥、尧柏水泥、中诚水泥),探索砂浆的力学性能、收缩性能和孔结构参数等性能。结果表明:随着养护龄期的延长,砂浆的抗折强度和抗压强度越高,但90 d时4种水泥砂浆抗压强度相差不大于3MPa。砂浆的抗压强度与抗折强度之间呈现出显著的线性关系,折压比呈现出降低的趋势,干燥收缩与自收缩均随养护龄期的延长不断增长,但干燥收缩始终高于自收缩。通过吸水法发现,养护龄期的延长对砂浆孔结构均匀性有细化作用,但4种水泥砂浆的平均孔径相差不大,相差不到0.04。表明水泥产地不同,其性能的表现各异,文中4种水泥的建议选择顺序为:西南水泥中诚水泥尧柏水泥豪龙水泥。     

粉煤灰掺量对碳化水泥浆体微结构的影响

为了探究粉煤灰掺量对水泥浆抗碳化性能的影响,采用压汞法、可蒸发含水量法、XRD衍射图谱等,研究了碳化作用下粉煤灰掺量对水泥浆体内部微观结构的影响。结果表明：掺入粉煤灰可促进水泥浆试件的碳化,粉煤灰掺量为30%时水泥浆试件的碳化深度最大;随着粉煤灰掺量的增加,水泥浆总孔隙率增大,碳化后总孔隙率减小,小孔所占比例增大,水泥浆的孔结构改善效果越好,碳化后钙矾石消失,生成CaCO₃;碳化有利于水泥浆试件裂缝的愈合,30%粉煤灰掺量试件养护后的平均裂缝宽度比养护前减小了72%。     

环境水侵蚀下水泥净浆钙溶蚀的模拟与验证

钙溶蚀是导致水环境中混凝土等水泥基材料耐久性退化的重要原因之一。为获得软水环境下水泥净浆的钙溶蚀过程, 首先, 基于Fick定律及质量守恒定律, 利用钙溶蚀过程中材料骨架内固体钙含量和孔溶液中钙离子浓度之间的化学平衡关系及Newton边界条件, 建立软水环境下水泥净浆的钙溶蚀模型, 并通过有限差分法, 对该模型进行数值求解; 其次, 进行不同水灰比的水泥净浆试件在6M NH₄Cl溶液中的加速钙溶蚀试验, 测定该溶液中各水泥净浆试件在不同溶蚀时间的钙硅比与孔隙率, 并将所建立模型的计算结果与实测结果进行对比分析, 验证模型的合理性; 最后, 利用验证后的钙溶蚀模型, 数值分析了环境水侵蚀下水泥净浆薄板孔溶液中钙离子浓度、固体钙含量及孔隙率的时空分布规律。结果表明, 模型的计算结果与试验测试结果基本一致; 溶蚀前期, 试件中固体钙含量下降速度和孔隙率增加速率均较大, 溶蚀后期, 试件固体钙溶蚀速率和孔隙率的增加速率逐渐减小。     

纤维素纤维对砂浆干缩性能的影响

水泥基材料极易干缩开裂,因此一般在水泥基体中掺入纤维来限制其干缩。为研究纤维素纤维对水泥基材料干缩性能的影响,现通过对比不同水胶比及纤维素纤维掺量下水泥砂浆的干缩性能,分析了纤维掺量对水泥砂浆干缩性能的影响规律,探讨了纤维素纤维改善水泥砂浆抗干缩性能的机理,并与聚丙烯纤维进行对比分析,确定干缩变形较小的纤维种类与合理掺量。试验结果表明:纤维砂浆的干缩值随水灰比的增大而增大,纤维砂浆的干缩随龄期的变化呈指数关系;纤维素纤维的掺入显著降低了水泥砂浆早期干缩的变化速率,大大减少了砂浆的硬化后期干缩值,并且砂浆干缩值随着纤维素纤维掺量的增加而降低;纤维素纤维的经济掺量为1.1kg/m3。     

恒温湿循环环境下水泥基材料的体积变形

研究了在20℃、循环湿度变化环境下水泥基材料的体积变形。结果表明:随着湿度的下降,试件水分损失及收缩变形增大,当环境湿度上升时,毛细孔吸湿膨胀,但同一相对湿度下,吸湿过程试件的含水量小于干燥过程的含水量,且试件吸湿膨胀值小于干燥收缩值;从水分损失及收缩速率看,随着相对湿度下降而减小,而在65%~35%区间内其值变化较小;而从湿胀曲线看,其发展趋势相反,开始经历一个平缓期,随后出现加速期;水分损失及收缩变形随着水灰比的降低逐渐减小,不可逆水分及不可逆收缩比重增加,但总的水分损失和残余收缩值仍减少。     

水泥细度对砂浆体积稳定性的影响

主要研究了水泥细度对硬化浆体强度、弹性模量、干缩和线膨胀系数的影响情况。试验结果表明,随着水泥细度的增加,弹性模量和线膨胀系数呈线性增长趋势;当中热硅酸盐水泥比表面积超过340 m2/kg时,对试件7 d龄期后的增强效果非常微弱,但干缩速度明显加快,最终干缩率较大。这说明中热硅酸盐水泥细度越大,砂浆体积稳定性越差,尤其是当水泥比表面积超过340 m2/kg时,水泥细度对砂浆体积稳定性的影响非常显著。     

水泥的化学收缩研究

化学收缩是混凝土产生收缩裂缝的基本原因之一。研究水泥的化学收缩及其预测模型对研究混凝土的体积稳定性,提高混凝土的抗裂性能有重要的意义。采用自制的化学收缩试验装置对3种常用水泥的化学收缩进行了试验研究,提出了水泥最终化学收缩值的计算方法及化学收缩的预测模型,模型的预测值与测试值吻合得很好,对工程实践和科学研究具有指导和参考作用。     

腐蚀介质对硬化水泥浆体溶蚀特性的影响

为了获得腐蚀介质对水泥浆体溶蚀特性的影响规律, 采用去离子水和6 M NH₄Cl溶液作为腐蚀介质, 分别开展室温(25 ℃)环境下水灰比为0.45的硬化水泥净浆薄片试件的常规和加速溶蚀, 并通过饱水干燥称重法、扫描电子显微镜(SEM/EDS)、X射线衍射法(XRD)等测试, 分析了2种腐蚀介质中硬化水泥浆体的孔隙率、钙硅比及其物相组成和微结构的演变规律。结果表明, 在25 ℃室温环境下, 同去离子水相比, 氯化铵溶液中水泥净浆试件孔隙率增加和钙硅比降低的速率均显著提高, 而氯化铵溶液中溶蚀9 d后的试件微观形貌与去离子水浸泡360 d的微结构形貌基本一致, 且溶蚀后的物相组成也基本相同; 氯化铵溶液显著提高了硬化水泥浆体的溶蚀进程, 并可较短的时间内获得其溶蚀特性, 但并未改变溶蚀过程中硬化水泥浆体的物相组成和微结构特性, 可作为混凝土等水泥基材料的加速溶蚀介质。