新型绿色无机聚合物道面混凝土性能与应用研究

采用矿渣＋Na2SiO3和NaOH复合激发剂,制备了坍落度在160mm以上,4h抗折强度在2．5MPa以上的快硬早强自密实IPC,并进行了不同激发剂类型、矿渣掺量及养护温度等对IPC强度的影响规律试验研究,并通过机场道面现场试验,研究了IPC的施工工艺和技术。结果表明,通过严格控制原材料质量,采用合适的工艺技术,可有效保证施工质量,利用IPC快速修复的道面4h抗折强度可达3．03MPa,抗压强度达到26．19MPa,且表面性能优异,满足机场道面抢修要求。     

石墨填充高岭土基矿物聚合物复合材料的摩擦学性能研究

采用万能材料试验机和M-2000型摩擦磨损试验机考察了石墨填加量对矿物聚合物复合材料的机械性能和摩擦磨损性能的影响,利用XRD对材料的晶体结构进行了表征,利用SEM观察了材料的断面和磨损表面形貌并分析了其磨损机理.结果表明,填加石墨对矿物聚合物材料的机械性能会有一定程度的影响,但可以有效地改善矿物聚合物复合材料的摩擦磨损性能;随石墨填加量的增大,材料的摩擦系数和磨损率都有明显的降低,当石墨体积含量为25v%时,摩擦系数和磨损率均达到最低,分别为0.443和5.05×10-5mm3/N·m.研究发现,当石墨含量较低时,磨损机理主要是磨粒磨损,当石墨含量较高时,磨损机理除了磨粒磨损外还有粘着磨损.     

稻壳灰对地聚合物混凝土收缩开裂性能的影响

地聚合物混凝土制品的体积收缩严重,影响其在建筑工程中的推广应用。为提高体积安定性,在粉煤灰-矿渣地聚合物混凝土中掺入吸水性较强的稻壳灰颗粒,研究稻壳灰对混凝土强度发展和收缩行为的影响。采用BET氮吸附法和扫描电子显微镜(SEM)表征硬化体的微观结构。结果表明,稻壳灰在地聚合物中的反应活性较高,可有效加速碱激发反应进程,提高地聚合物混凝土的抗压强度,同时可有效改善自收缩和干燥收缩。掺入30%稻壳灰的混凝土的自收缩和干燥收缩分别为56.2μm/m和447.9μm/m,相较于未掺稻壳灰的试样,自收缩和干燥收缩减缩率分别为62.4%和48.0%。干燥的稻壳灰颗粒可吸附液体碱激发剂中的水分,有助于保持基体内的相对湿度。此外,掺入稻壳灰还有助于硬化体结构的致密化,降低毛细孔所占比重,抑制裂纹扩展。     

无机矿物氟碳复合涂料对混凝土抗盐冻性能的影响

通过表面疏水性能试验、力学性能试验、界面粘结性能试验和混凝土盐冻试验,研究了无机矿物对水性氟碳涂料性能的影响,研究了盐冻环境下无机矿物氟碳复合涂料附着力变化,分析了其对混凝土单位面积剥落量的影响,结合微观形貌变化和孔结构变化,分析了混凝土抗盐冻性能提升机制。结果表明：单掺硅溶胶时,氟碳复合涂料水接触角较氟碳涂料增大了10.2%,其铅笔硬度高达3 H;三掺硅溶胶、海泡石粉和铁尾矿粉时,氟碳复合涂料铅笔硬度高达3 H,其附着力增大了44.2%;复掺硅溶胶和海泡石粉时,氟碳复合涂料性能介于两者之间。盐冻环境下单掺硅溶胶氟碳复合涂料残余附着力最大。无机矿物氟碳复合涂料能显著改善混凝土抗剥蚀性能,但改善效果较氟碳涂料不显著。盐冻环境下水性氟碳涂料产生部分微孔,孔结构粗化,而单掺硅溶胶氟碳复合涂料微观结构仍较致密,其最可几孔径略有增大,涂料仅略有损伤。单掺硅溶胶氟碳复合涂料防护下混凝土微观结构更致密,其单位面积剥落量较未防护时降低幅度高达81.2%。为寒冷地区盐冻环境下混凝土防护涂料的设计提供了试验和理论依据。     

NBR-PVC聚合物改性屋面混凝土收缩徐变的研究

混凝土初拌合后,入模体积会在终凝后稳定,但在一定小范围内呈持续的微量的变化(恒温状态下表现为体积缩小),该性质对混凝土建筑的体积稳定和功能使用方面有很大的影响。本研究设计本次试验设计将聚合物pvc/slk-1000PVC粉末及树脂PMMA按比例混合,掺入混凝土屋面结构,使混凝土屋面耐久性增强,那么控制NBR-PVC聚合物改性屋面混凝土体积收缩将成为重要的研究之一。     

碱激发矿渣/偏高岭土复合胶凝材料干燥收缩机理研究

本实验研究了偏高岭土掺量、碱当量及养护温度对碱激发矿渣/偏高岭土砂浆(AASM)干燥收缩性能的影响.结果表明:掺入50％(质量分数)偏高岭土的碱激发体系质量损失加大、内部相对湿度较低,但由于其游离水与基体产物中晶体含量增加,干缩对质量损失的敏感性显著降低.另外,适当提升养护温度可进一步改善产物中晶体成分,能够更好地降低体系干缩.值得注意的是,AASM易碳化,且过高碱当量(如10％)与过长高温养护时间都会降低改善干缩的效果.     

基于灰色关联与二分法的无机矿物聚合物强度特性研究

采用灰色关联分析法与二分法结合,研究了氧化物组成对无机矿物聚合物强度主导因素的影响。研究发现根据强度主导因素的不同可以将无机矿物聚合物分成两个区域,Ⅰ区CaO含量小于25%(ωCaO25%),该区强度受活性n(SiO_2)/n(Al_2O_3)主导。Ⅱ区CaO含量大于25%(ωCaO25%),该区强度受CaO含量的影响更大。分别在两区域内进行强度拟合,Ⅰ区符合二元多项式函数,Ⅱ区符合二元傅里叶函数。在各区域内进行强度拟合,拟合曲面投影图说明水玻璃模数在0.8~1.6时,Ⅰ区使用低模数水玻璃激发较好;当n(CaO)/n(SiO_2+Al_2O_3)0.3时,无机矿物聚合物强度随着n(SiO_2)/n(Al_2O_3)的增大而增大;当n(CaO)/n(SiO_2+Al_2O_3)0.3时,开始显现出n(CaO)/n(SiO_2+Al_2O_3)对强度的影响,随着n(SiO_2)/n(Al_2O_3)的增大,强度呈现先增大后减小的趋势;Ⅱ区则是高模数水玻璃激发更好,水玻璃模数小时最高强度区域出现在n(CaO)/n(SiO_2+Al_2O_3)值大的区域,当激发剂模数增大时,最高强度区域n(CaO)/n(SiO_2+Al_2O_3)的值减小。     

复合助剂改性混凝土的收缩性能

应用材料复合改性原理,以胶粉、消泡剂和硅粉为助剂组分,制备了复合助剂改性混凝土,并采用正交试验研究了其收缩性能。结果表明:在给定的水平范围内,水胶比对复合助剂改性混凝土的收缩性能影响最大,硅粉掺量次之,消泡剂掺量第三,胶粉掺量最小;胶粉对复合助剂改性混凝土7d之前的收缩有明显抑制作用,7d以后抑制效应越来越小且与胶粉掺量无关;配比参数为水胶比0.40,胶粉掺量4.0%,硅粉掺量3.0%,消泡剂掺量0.4%的复合助剂改性混凝土,其收缩性能最优,180d收缩率仅为261×10-6。     

不同活性高岭土矿物聚合反应的研究

使用8M氢氧化钠溶液和模数为3.2的硅酸钠水玻璃的混合溶液为激发剂,选用两种不同活性的高岭土在室温、4MPa的压力条件下制备了矿物聚合物材料.通过XRD、IR和SEM等手段研究了矿物聚合反应的机理,考察了高岭土的活性对矿物聚合反应的影响,观察了基于高岭土的矿物聚合物材料的形貌.结果表明,较高活性的高岭土在激发剂作用下发生了较完全的矿物聚合反应,其产物可以用XRD得到明显的鉴别,而低活性高岭土与激发剂的作用产物XRD上没有明显的特征识别;两种活性高岭土基的矿物聚合反应产物均为层状结构,基于高活性高岭土的矿物聚合反应产物的层的连续性和致密性比基于低活性高岭土的好.     

混杂纤维对大掺量矿物掺合料混凝土干燥收缩的影响

通过测定混凝土的长期干燥收缩值,研究了单掺聚丙烯(polypropylene,PP)纤维、聚酯纤维和钢纤维及其混杂技巧对大掺量矿物掺合料混凝土干燥收缩的影响.结果表明,大掺量矿物掺合料混凝土的干燥收缩比较大,纤维及混杂技巧有利于降低其干燥收缩,纤维的弹性模量越高,其抑制干燥收缩的效果越好;(0.05%PP纤维 0.05%聚酯纤维)的有机纤维混杂效果优于(0.1%PP纤维 0.7%钢纤维)和(0.1%聚酯纤维 0.7%钢纤维)的有机与无机纤维混杂;混杂纤维对混凝土干燥收缩的抑制效果与纤维之间的搭配有关.综合分析表明,(PP纤维 聚酯纤维)的二元混杂技术具有良好的工程应用价值.     

地质聚合物混凝土研究现状

地质聚合物混凝土是一种新型绿色建筑材料,以来源广泛的工业固体废弃物为原材料,能耗小、碳排放低、制备方便,并且抗压抗折强度、抗酸碱侵蚀性能、冻融性能、抗碳化性能优异,具有广阔的应用前景,是普通硅酸盐水泥基材料的最佳替代物之一。本文回顾了地质聚合物混凝土的国内外研究进展,综述了原材料组成、配合比设计、工作性、力学性能以及耐久性等几个方面的发展状况,评述了地质聚合物混凝土技术所面临的问题。     

镍渣/偏高岭土基地聚合物的制备与表征

以工业固体废弃物镍渣和偏高岭土为原料,以水玻璃为激发剂,在相同稠度下制备镍渣/偏高岭土基地聚合物。研究了镍渣种类和掺量对地聚合物力学性能和体积变化的影响,测定了地聚合物的碱溶出情况,并利用XRD、SEM-EDS对地聚合物的矿物组成和微观形貌进行分析。结果表明:随着水淬镍渣掺量的增大,地聚合物的抗压强度先增大后降低,在镍渣掺量为50%、液固比为0.45时,地聚合物的抗压强度最大,28d达到58.8 MPa;而随着风冷镍渣掺量的增大,地聚合物的强度逐渐降低。此外,水淬镍渣/偏高岭土基地聚合物的体积变化主要表现为膨胀,而风冷镍渣/偏高岭土基地聚合物表现为收缩。     

偏高岭土基地质聚合物的制备

以偏高岭土为主要固体原料,掺加少量粉煤灰和矿渣,以硅酸钠水玻璃为碱激发剂,制备了偏高岭土基地质聚合物.研究了粉煤灰含量、水玻璃模数、养护方式和矿渣掺量对样品抗压强度的影响.结果表明,在粉煤灰含量为35%、硅酸钠水玻璃模数为l.2、矿渣含量为10%时样品具有较高的抗压强度,养护温度为常温时,28天强度为72MPa,80℃时可达80MPa;通过XRD和MAS-NMR微观分析表明制备的地质聚合物具有类沸石结构,其微观结构形态为无定形态;-Si-O-Al-的键接方式主要为SiQ4(4Al)、SiQ4(2Al)和SiQ4(4Si).     

同一硫酸盐环境下地聚物混凝土与普通混凝土的耐蚀性能及机理分析

实验采用国家标准GB/T 50082-2009中推荐的混凝土抗硫酸盐侵蚀试验方法,将粉煤灰基地聚物混凝土(FGC)和普通混凝土(PCC)试样置于质量分数为5%的硫酸钠溶液中进行干湿循环侵蚀实验。以试样侵蚀后的结构形态变化、抗压强度损失、质量体积变化、动弹性模量变化为评价指标,并借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)等分析手段对FGC与PCC在同一硫酸盐侵蚀环境中的耐蚀性能、损伤机理以及两者间的相互影响进行了研究与分析。结果显示,随着侵蚀周期的增长两种混凝土的抗压强度和体积均表现出先降低后上升的趋势;二者的最大质量变化率均较小,FGC为0.3%,PCC为0.6%;二者的动弹性模量变化均较为复杂。微观观测发现影响FGC和PCC结构形态的关键物质分别是粉煤灰颗粒与膨胀性产物。化学分析表明FGC与PCC间产生相互影响的原因是材料各组分在侵蚀液中的溶解与渗透。     

热养护过程中超高性能混凝土的收缩性能研究

热养护能够提高UHPC的强度和减小UHPC的干燥收缩,已经广泛应用于工程实践中。主要研究了UHPC在热养护过程中的收缩变形性能和不同热养护龄期下UHPC的微观结构。结果表明,在热养护过程中,UHPC在50℃以内基本不发生收缩,当温度接近70℃时,收缩值迅速增加,最终的收缩值为450×10-6;随着配筋率的提高,UHPC在热养护过程中的收缩减小。热养护后,基体变得致密,Ca(OH)2的含量大幅减少,水化程度大大提高。     

钢纤维对超高性能混凝土干燥收缩的影响

研究了在(20±2)℃、相对湿度为(50±5)%的环境中钢纤维体积掺量为0%、1%、2%和3%的超高性能混凝土(UHPC)的干燥收缩。结果表明:UHPC在前7d的干燥收缩发展速率较快,7d后发展速率逐渐减缓;但当钢纤维掺量超过2%后,钢纤维对干燥收缩的改善作用明显降低,相比钢纤维掺量为2%的UHPC,3%掺量UHPC的干燥收缩仅仅降低了1.5%。钢纤维高弹模及它与基体的界面粘结有效降低了混凝土的干燥收缩,但钢纤维掺量过多可导致多孔薄弱的界面区增加,从而使其对混凝土的收缩抑制作用减小。粉煤灰对超高性能混凝土干燥收缩的抑制作用大于矿粉。提出的新的数学拟合指数公式相比于文献中常用的ACI和王铁梦公式与实测结果吻合度更好。     

偏高岭土改性混凝土的耐久性研究进展

偏高岭土(MK)是高岭土在500~800℃下煅烧脱羟基生成的一种无定型相活性材料。将MK按一定比例替代混凝土中的水泥可以改善混凝土的力学和耐久性能,并且由于水泥用量减少,这对于降低水泥生产过程中二氧化碳排放量以及节约能源有很大帮助,能够产生良好的经济和环境效益。重点综述了偏高岭土改性混凝土(MKC)在干燥收缩、吸水性和水渗透性、氯离子渗透性、抗硫酸盐侵蚀以及碳化5个方面的耐久性研究进展,最后对MKC耐久性研究的不足进行了探讨。     

粉煤灰-偏高岭土基地质聚合物的孔结构及抗压强度

地质聚合物因其优异的力学性能、化学稳定性、耐高温等性能,在建筑、耐火、有毒有害离子固化等领域备受关注。本研究通过压汞法(MIP)、FT-IR、SEM测试分析了粉煤灰-偏高岭土基地质聚合物的孔径分布、凝胶结构及断裂方式,探讨了偏高岭土掺量对其结构与性能的影响。结果表明:地质聚合物的孔径分布随水灰比的调整存在大范围的变化,最可几孔径由几个纳米到100nm。当水灰比固定时,偏高岭土掺量由25%(质量分数)增加至60%(质量分数),地质聚合物中气孔均以凝胶孔为主,最可几孔径由40nm减小至26nm,总气孔率无显著变化,但有害孔的孔隙率明显由3.6%降至0.09%。偏高岭土掺量的增加,提高了凝胶相多元环结构中[AlO_4]的数目,使材料呈均匀化、致密化结构,尤其是改善了未反应粉煤灰颗粒与凝胶相之间的界面结合。偏高岭土掺量为60%时,裂纹在粉煤灰颗粒堆积气孔或薄弱界面周围的快速扩展得到有效控制,抗压强度显著提高,7d龄期时强度达到75.5 MPa。     

建筑垃圾—矿渣地聚合物材料的制备及性能

以建筑垃圾、矿渣为原料,以硅酸钠为碱激发剂制备地聚合物材料,考察硅酸钠模数、建筑垃圾/矿渣重量比、水胶比及硅酸钠用量等因素对地聚合物初凝时间、抗压强度和抗折强度的影响规律。结果显示:当硅酸钠模数为1.0,建筑垃圾/矿渣重量比为0.5,水胶比为0.26,硅酸钠用量为10%时,地聚合物综合性能最佳:初凝时间65min;7d(28d)抗压强度33.3MPa(45.6MPa);7d(28d)抗折强度6.0MPa(4.5MPa)。SEM分析显示建筑垃圾包覆在地聚合物材料中,界面结合紧密。