碱式硫酸镁水泥混凝土在硫酸盐溶液中的损伤过程研究

采用干湿循环的试验方法研究碱式硫酸镁水泥(BMSC)混凝土抗硫酸盐腐蚀性能.以质量变化和相对动弹模量作为评价指标,研究了不掺加矿物掺合料(BMSC)、掺加30％粉煤灰(BMSC-F)碱式硫酸镁水泥和普通硅酸盐水泥(POC)混凝土抗硫酸盐腐蚀性能.结果表明:干湿循环前期,混凝土的质量缓慢增加;后期,混凝土的质量损失比较明显.在干湿循环的环境下,BMSC混凝土的Erd变化包括以下4阶段:上升段,缓慢下降段,线性上升段,加速下降段;POC混凝土的Erd随着干湿循环次数的增加,呈现先升高后下降的趋势.同等条件下,BMSC混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能优于POC混凝土;掺加粉煤灰有利于提高BMSC混凝土的抗硫酸盐腐蚀能力.     

矿物掺合料对碱式硫酸镁水泥耐硫酸盐腐蚀性能的影响

为了研究粉碱式硫酸镁水泥耐硫酸盐腐蚀性能,对不同材料组成的碱式硫酸镁水泥浸入水和硫酸钠溶液中各龄期抗折强度、抗压强度、质量变化及水化产物进行了分析.结果表明,在0.3 mol/L的硫酸钠溶液试验环境下,掺入粉煤灰对水泥抗折抗蚀性能改善较为显著,而掺入矿渣对水泥抗压抗蚀性能改善较为显著.掺入粉煤灰和矿渣的碱式硫酸镁水泥180 d的抗折抗蚀系数和抗压抗蚀系数与未掺加矿物掺和料的碱式硫酸镁水泥相比分别提高了0.61和0.15;掺入粉煤灰和矿渣的碱式硫酸镁水泥各龄期的吸水率均低于未加外掺料的碱式硫酸镁水泥的吸水率,同时粉煤灰和矿渣的掺入能有效抑制Mg(OH)2晶相的产生.     

粉煤灰及水胶比对水泥净浆抗硫酸盐侵蚀性能影响的试验研究

通过5%的硫酸钠溶液对净浆进行长期浸泡试验,以粉煤灰等量取代水泥(0%、20%、30%、40%)以及固定粉煤灰等量取代20%水泥,水胶比在0.35～0.7之间变化来分析粉煤灰以及水胶比对水泥净浆抗硫酸盐侵蚀性能的影响.结果表明:在本试验条件下, W/B=0.5时,清水养护条件下,粉煤灰掺量为20%时在后期拥有最高的抗折强度,粉煤灰掺量为30%时具有最高的强度增长率;5%硫酸钠溶液浸泡条件下,其抗折强度先升高后降低,粉煤灰对改善水泥净浆的抗硫酸盐腐蚀是有利的,且随着粉煤灰掺量的增加,抑制腐蚀破坏效果越明显.但是考虑到试件本身的强度值,其掺量也不宜过高,可取20%～30%;20%粉煤灰的掺入并不能改变水泥净浆随水胶比增大其抗硫酸盐腐蚀性能下降的规律.     

聚合物改性碱式硫酸镁水泥用于路面裂缝修补的工作性能研究

为了研究聚合物改性碱式硫酸镁水泥用于路面裂缝修补的工作性能,对不同配合比的改性碱式硫酸镁水泥的粘度、可灌性、凝结时间进行了测试,讨论了不同聚合物掺量对碱式硫酸镁水泥工作性能的影响.结果表明,碱式硫酸镁水泥的粘度随着聚合物掺量的增加而减小,表现为更好的流动性和可灌性,聚合物掺量为20％时,改性碱式硫酸镁水泥对应30 min时的粘度为17 s,与未掺加聚合物的碱式硫酸镁水泥30 min时的粘度相比缩小了50％;碱式硫酸镁水泥的凝结时间随着聚合物掺量的增加先增大后减小,与未改性碱式硫酸镁水泥凝结时间相比,聚合物掺量为10％和20％时凝结时间分别延缓3 h和缩短50 min.     

高掺量矿渣粉煤灰复合水泥的耐久性研究

通过测定抗碱集料反应能力、抗硫酸盐侵蚀以及抗碳化性能,对高掺量矿渣粉煤灰复合水泥对砼耐久性的影响进行了研究.结果表明,采用适当的复合外加剂激发矿渣和粉煤灰的活性获得的高掺量矿渣粉煤灰复合水泥不仅具有较高的强度,而且用其拌制的砼具有较好的耐久性能.     

应用灰色系统理论预测硫酸盐侵蚀环境下混凝土的强度劣化规律及服役寿命

制备了水胶比分别为0.32,0.40和0.48的纯水泥混凝土试件,水胶比0.32,粉煤灰掺量10%或20%的粉煤灰混凝土试件,矿粉掺量15%或30%的矿粉混凝土试件,粉煤灰和早强剂掺量分别为20%和1%的含早强剂粉煤灰混凝土试件,及粉煤灰和矿粉掺量分别为15%和15%的混凝土试件.将混凝土试件暴露于干湿循环-硫酸盐加速侵蚀环境中,测试试件抗压强度的演变规律.采用灰色关联理论研究了硫酸盐浓度、水胶比、矿物掺合料及外加剂等因素对混凝土抗压强度的影响.通过建立多元灰预测模型分析了硫酸盐侵蚀环境下混凝土的强度劣化规律及服役寿命.结果表明:强度影响因素的灰色关联度由大到小的排序为;水胶比,硫酸盐浓度,测试龄期,粉煤灰掺量,矿粉掺量,早强剂掺量.多元灰预测模型呈现出较高的精度以预测硫酸盐侵蚀环境下混凝土的强度劣化规律和服役寿命.     

菱苦土对轻烧白云石制备碱式硫酸镁水泥影响的研究

采用内掺法,在以轻烧白云石粉为原料制备的碱式硫酸镁水泥(basic magnesium sulfate cement,BMSC)中添加不同掺量轻烧菱镁矿粉,并通过研究其凝结时间、抗压强度、抗折强度、流动度、水泥放热速率等,结合XRD、SEM分析其水化产物组成、微观形貌,分析轻烧菱镁矿粉的掺量对以轻烧白云石粉为原料制备的BMSC的影响.实验现象表明,在以轻烧白云石粉为原料制备的BMSC中添加轻烧菱镁矿粉能有效提高抗压强度和抗折强度,缩短凝结时间,提高其耐水性能,但其流动度下降.     

粉煤灰对磷酸盐水泥砂浆与混凝土之间粘结性能的影响

主要研究了粉煤灰对磷酸盐水泥砂浆流动度及其与混凝土之间粘结性能的影响,结果表明,通过掺加粉煤灰,可明显改善磷酸盐砂浆的流动度和成型性能;随着粉煤灰掺量的增大,该砂浆的3h粘结抗折强度和粘结拔拉强度降低,但当粉煤灰掺量20%时,MPC砂浆7d后的粘结抗折强度和1d后的粘结拔拉强度仍超过硅酸盐水泥混凝土基体的抗折强度和拔拉强度。     

Ⅱ级粉煤灰对水泥性能的影响及应用

通过对水泥强度、凝结时间等物理性能的测定，研究了不同掺量的粉煤灰对水泥性能的影响。结果表明：随着粉煤灰掺量的增加，水泥-粉煤灰体系的 3 d抗压强度呈线性较低趋势；粉煤灰单掺效果＜粉煤灰与矿粉复合效果＜矿粉单掺效果；在保证强度的前提下，水泥中掺加适当的粉煤灰有助于改善水泥与外加剂的适应性，且对标准稠度用水量和凝结时间的影响不大；建议粉煤灰替代水泥的掺加量不大于 5%；粉煤灰替代矿粉的掺加量不大于 33%。     

基于碱式硫酸镁水泥的新型泡沫混凝土的制备及性能研究

以轻烧氧化镁粉、七水硫酸镁为水泥主要原材料,利用化学发泡法制备了容重为100~500 kg/m3的碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土(BMSCFC),研究了容重、外掺粉煤灰等对BMSCFC物理性能的影响,并且比较了相同容重下的改性氯氧镁泡沫混凝土.结果表明:随着BMSCFC 容重的增大,其体积吸水率减小、导热系数和抗压强度增大;外掺粉煤灰增强了BMSCFC抗压强度的同时降低了其保温性能,外掺粉煤灰量为轻烧氧化镁粉质量的150%时,容重为402 kg/m3,抗压强度为2.22 MPa,导热系数为0.138896 W/(m· K);与改性氯氧镁发泡混凝土相比,碱式硫酸镁发泡混凝土具有更好的抗压强度和保温性能.     

碱式硫酸镁水泥钢筋混凝土梁静力荷载和疲劳性能试验研究

为了研究碱式硫酸镁水泥钢筋混凝土梁的静力和疲劳性能,分别制备了C30、C40和C50三种强度等级的碱式硫酸镁水泥(BMSC)和普通硅酸盐水泥(PO·C)钢筋混凝土梁试件.试验结果表明,钢筋混凝土梁试件跨中挠度随着静力荷载的增加而增加.C40(BMSC)和C50(BMSC)的极限承载力分别为33 kN和38 kN,相比C40(PO·C)、C50(PO·C)的19 kN和21 kN分别提高了73.7％和81％.说明,高强度等级的BMSC试件具有较高的承载能力.在疲劳荷载的作用下,试件挠度值随着疲劳次数的增加呈下降趋势.高强度等级的BMSC试件疲劳循环寿命要多于PO·C试件,且强度等级越高,越为明显.此外,BMSC试件跨中挠度小于PO·C试件.说明,BMSC试件的刚度较大,抵抗变形的能力好.BMSC试件裂缝宽度发展包括三个阶段:快速发展阶段、稳定阶段和破坏阶段.碱式硫酸镁水泥完全能够用于制作钢筋混凝土构件,且性能更加优异,本文为碱式硫酸镁水泥混凝土能够大规模应用于结构工程提供了重要理论依据.     

5℃环境下水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性能试验研究

研究了不同水泥品种、矿物掺合料对水泥基材料在5℃下抗硫酸盐侵蚀的性能的影响,分别采用普通硅酸盐水泥、中抗硫水泥以及加入矿粉与硅灰的水泥砂浆试件,测试各试样在(5±1)℃的3%Na2 SO4溶液浸泡后的强度变化情况,综合考虑砂浆强度与抗蚀系数对砂浆抗硫酸盐侵蚀性能进行评价,并运用SEM、EDS、XRD分析方法对腐蚀机理进行了分析.结果表明:在5℃环境下,砂浆试样的强度普遍低于常温环境下,砂浆抗硫酸盐侵蚀能力15%矿粉+3%硅灰>中抗硫水泥>15%矿粉+1%硅灰>普通硅酸盐水泥;加入矿物掺合料明显改善了水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性能,并且硅灰的含量越高效果越明显;低温下腐蚀产物不仅有石膏,还有碳硫硅钙石的生成.     

不同矿物掺合料对改性硫氧镁水泥性能影响的研究

为探究矿物掺合料对改性硫氧镁水泥的影响及作用机理,分别将不同掺量的粉煤灰、矿粉掺入改性硫氧镁水泥中,对其力学性能、耐水性和耐酸性进行测试,并结合X射线衍射和扫描电镜对其物相组成及微观形貌进行表征和分析。研究结果表明:粉煤灰的掺入会提高改性硫氧镁水泥的3 d强度,但后期强度有所下降,当粉煤灰掺量大于20%(质量分数)时,其28 d抗压强度相较于基准组损失了14.7%;掺入矿粉对改性硫氧镁水泥的前期强度影响较小,并导致后期强度下降,当矿粉掺量为30%~40%(质量分数)时,水泥的28 d强度损失率高达17.3%。适量的粉煤灰与矿粉均能够提升改性硫氧镁水泥的耐水性和耐硫酸腐蚀性,其中水泥的耐硫酸腐蚀性随着粉煤灰掺量的增加而增强,耐硫酸腐蚀效果最好时矿粉掺量为20%。     

10℃下不同水灰比水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能试验研究

研究了不同水灰比对水泥砂浆试件在10℃下抗硫酸盐侵蚀的性能的影响,采用0.36与0.5两种水灰比的普通硅酸盐水泥、中抗硫水泥以及加入矿粉与硅灰的水泥砂浆试件,测试各试样在(10±1)℃的3％Na2SO4溶液中浸泡后的强度变化情况,综合考虑强度与抗蚀系数对砂浆抗硫酸盐侵蚀性能进行评价.结果表明:在10℃下0.36水灰比试件强度高于0.5水灰比试件,抗硫酸盐侵蚀性能随着水灰比的降低而提高;加入矿物掺合料明显改善了水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性能,并且硅灰的含量越高效果越明显.砂浆抗硫酸盐侵蚀性能15％矿粉+3％硅灰>15％矿粉+1％硅灰>中抗硫水泥>普通硅酸盐水泥.     

掺合料对硫铝酸盐水泥基混凝土耐久性影响的研究

研究了掺合料复掺(矿渣∶粉煤灰=2∶1)、单掺矿渣、单掺粉煤灰对硫铝酸盐水泥基混凝土强度、抗渗性、抗冻性的影响,并与相同水灰比下掺合料复掺对普通硅酸盐水泥基混凝土对应性能的影响进行对比。结果表明:在硫铝酸盐水泥基混凝土中,掺合料的加入使混凝土的早期和后期强度都明显降低,抗渗性稍微降低,抗冻性明显降低,且掺量越高,其强度、抗渗性、抗冻性降低越明显;但复掺时的效果比单掺时的效果好,粉煤灰的效果最差;而在普通硅酸盐水泥基混凝土中,掺合料的加入使混凝土的早期强度降低,但后期强度超过空白样的强度,抗渗性、抗冻性明显提高,但是,在无掺合料时其抗渗性、抗冻性大大低于相同水灰比下硫铝酸盐水泥基混凝土的抗渗性、抗冻性。     

掺粉煤灰和矿粉对混凝土开裂性能的影响

选用粉煤灰、矿粉作为掺合料以单掺和复掺的形式掺入到硅酸盐水泥混凝土中,检测其坍落度和3d、28d抗压强度以及早期抗开裂性能。研究结果表明:矿粉、粉煤灰均会降低混凝土3d强度,矿粉可以提高混凝土28d强度,粉煤灰掺量过大会降低混凝土28d强度。随着矿粉掺量的增加,混凝土坍落度随之降低,粉煤灰刚加入时会使混凝土坍落度降低,但是随着掺量的升高,坍落度会逐渐增大;开裂方面:单掺时,粉煤灰与矿粉都在掺量为37%时,抗开裂效果最佳,其中粉煤灰效果最好,复掺时,随着矿粉相对掺量的变大,裂缝的面积和数目都在增大。     

粉煤灰和矿渣微粉在水泥基材料中的复合效应研究

通过测定不同龄期的水泥净浆、砂浆和混凝土的力学强度以及水泥净浆的抗模拟酸雨侵蚀性能，探讨了在矿物掺合料总量为胶凝材料总量的40％时，单掺粉煤灰、单掺矿渣微粉以及粉煤灰与矿渣微粉双掺对水泥基材料性能的影响。试验结果表明：在本试验条件下，与基准试件相比，矿物掺合料的掺入可以显著改善水泥基材料的工作性能，但是在一定程度上会导致其力学性能的降低；同时双掺可以发挥出明显的“叠加效应”，但是“超叠加效应”不显著.     

活性复合掺合料对水泥胶砂抗侵蚀性能影响

以防腐阻锈成分、粉煤灰、矿渣粉等量取代部分水泥,研究单掺防腐阻锈成分、双掺粉煤灰和矿渣粉以及复掺三者时对水泥胶砂抗蚀系数、电极电位的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM)对不同复合掺合料水化产物和表面特征进行分析.试验结果表明:单掺FZJ的水泥胶砂,当掺量为6%时,其初始抗蚀系数比未掺的基准水泥胶砂高20%;双掺粉煤灰与矿渣粉的水泥胶砂,当两者掺量为65%时,100次循环后抗蚀系数远高于基准水泥胶砂,抗蚀效果显著;三者复掺最佳替代水泥量为71%时,56 d电极电位曲线趋向钝化,水泥胶砂的抗氯盐锈蚀效果最显著.电镜分析表明:防腐阻锈成分对粉煤灰、矿渣粉实现了碱改性,增加其二次水化活性,使三者复合掺合料的砂浆试块抗侵蚀性能随养护龄期的增长更加显著,为在氯盐、硫酸盐环境下矿物掺合料砂浆或混凝土耐久性研究提供应用技术.