化学激发与热处理耦合作用对再生微粉的活性激发

为研究化学激发、热处理及两者耦合作用对再生微粉的活化效果，本文采用抗压强度测试、X射线衍射测试、红外光谱测试等对再生微粉的力学性能、矿物组成、反应产物类型进行了研究。结果表明，化学激发能够提供碱性环境及可反应的离子，高温煅烧能够改变原有物质的矿物结构，两种方式均可使再生微粉具备再水化胶凝的能力。高温热活化后，再生微粉的硅铝体结构发生重组或破坏，矿物中的基团在化学激发时更易溶出，参与反应形成胶凝产物，此时再生微粉的3、28 d抗压强度分别达到27.0、48.6 MPa,与原试件相比，强度值分别提高了10.3倍与5.8倍，耦合作用使再生微粉具有更高的活性及强度。     

基于不同激发机理再生微粉活性激发制备砂浆应用性能对比研究

以再生微粉砂浆的应用性能为指标,对比研究了五种不同激发剂激发下,两种再生微粉FB和FC砂浆在不同的激发剂用量的情况下,砂浆的孔隙率、平均孔径、孔径分布、抗冻融性能等,研究结果发现LQ1和LQ2激发下,再生微粉砂浆的强度高,干缩小,孔隙率低,孔径分布均匀,吸水率低,抗冻融性好.     

不同激发剂激发建筑垃圾再生微粉活性研究

本文选用五种不同的激发剂,在相同的条件下激发再生微粉的活性,以砂浆的抗压强度、孔隙率、平均孔径、SEM为指标,根据指标判断五种激发剂激发再生微粉的效果,实验结果表明:CaCl2激发再生微粉效果最好,CaSO4·2H2O激发效果次之,NaOH、Ca(OH)2 、Na2SO4激发效果稍差,但其再生微粉活性激发的效果都好于无激发剂作用的对比试样.     

碱激发偏高岭土-矿渣砂浆的碱骨料反应机理研究

碱激发胶凝材料是一种新型低碳材料，其液相环境的碱度普遍高于水泥基材料，势必导致碱骨料反应引起的体积变形不同于水泥基材料。为探究碱激发胶凝材料的碱骨料反应行为与液相碱度的关系，选取花岗岩为代表性骨料制备碱激发偏高岭土-矿渣砂浆，研究在不同浓度NaOH溶液浸泡下的砂浆变形行为。结合微观分析表明，碱激发胶凝材料的体积收缩能很好地抑制碱骨料反应产生的膨胀，不同浸泡条件下碱激发偏高岭土-矿渣砂浆会呈现不同的变形行为。碱激发偏高岭土-矿渣砂浆的膨胀是由碱骨料反应生成产物以及原类沸石结构的水化硅铝酸钠凝胶向沸石结构转化所造成的。当碱激发胶凝材料的孔溶液氢氧根离子浓度大于0.209 mol/L时，碱骨料反应会发生。     

废玻璃粉作为辅助胶凝材料对砂浆性能影响及作用机理

作为辅助胶凝材料掺入混凝土是废弃玻璃回收利用的途径之一。研究废玻璃粉掺料对砂浆性能影响及作用机理,结果可为该类应用提供指导。本文研究0~0.075 mm、0.075~0.15 mm和0.15~0.3 mm这三组不同粒径废玻璃粉作为辅助胶凝材料对砂浆力学性能及碱硅酸反应(ASR)膨胀作用的影响。研究发现:掺入玻璃粉粒径为0~0.075 mm可将砂浆28 d抗压强度增加5%~15%,ASR膨胀率减小20.2%;掺入玻璃粉粒径为0.15~0.3 mm则使砂浆28 d抗压强度降低5%~8%,ASR膨胀率增加39.7%。采用热重分析、等离子电感耦合、扫描电镜及能谱分析试验对反应产物、孔溶液、微观结构及其元素分布进行检测。分析认为粒径粗的玻璃粉碱骨料活性强,易发生ASR,导致膨胀率增加;粒径细的火山灰活性强,发生火山灰反应生成了膨胀率低的低钙硅比水化硅酸钙凝胶,该产物不仅会吸收Na⁺、K⁺,从而减少用于发生ASR的反应物含量,而且更密实,有利于降低孔隙率,减少水的渗透,提高抗压强度并抵抗膨胀压。     

页岩提钒尾渣基地聚合物一体化制备研究

以页岩提钒尾渣为主要原料,采用与碱激发剂混合焙烧的方式提高其反应活性,然后加入偏高岭土校正硅铝比后制备成只需直接加水即可得到地聚合物的粉体胶凝材料,免去碱溶液激发过程,实现尾渣基地聚合物的一体化制备.采用正交实验考察碱激发剂用量、焙烧温度以及焙烧时间对地聚合物强度的影响.探究了偏高岭土掺量以及液固比对地聚合物强度的影响.结果表明,在碱激发剂用量为25％,焙烧温度550℃,焙烧时间1 h的条件下,得到的尾渣活性最高.在偏高岭土掺量为30％,液固比为0.35时制得的地聚合物产品抗压强度最高,达到40.41 MPa.尾渣经过与碱激发剂混合焙烧处理后,低活性石英消失,生成了多种可溶性硅铝酸盐,尾渣反应活性大幅提升.粉体胶凝材料加水后,活化尾渣及偏高岭土中的活性硅铝溶出而后发生聚合反应,形成无定形结构的地聚合物胶凝体,从而使最终产品具有较高的力学强度.     

砖混类再生微粉泡沫胶凝材料力学性能研究

利用建筑垃圾制备的再生微粉,可以有效替代水泥,减少水泥资源的使用,提高建筑垃圾的资源利用率。本文通过气泡参数分析、力学性能测试等方法,研究了砖混类再生微粉和发泡剂掺量对低强度泡沫胶凝材料力学性能的影响。结果表明：再生微粉的掺入会导致胶凝材料抗压强度降低,微粉掺量大于水泥时,胶凝材料抗压强度随再生微粉掺量增加而小幅提高;浆体流动度随再生微粉掺量的增加先降低后增高;再生微粉掺量较小时,发泡剂掺量对浆体流动性影响较大,而当微粉掺量较大时,发泡剂掺量对浆体流动性无显著影响;不同批次再生微粉性能差异较小。通过调节再生微粉和发泡剂掺量可制备满足不同力学性能需求,同时具有良好流动性的泡沫胶凝材料。     

碱激发粉煤灰/钢渣胶凝材料的制备

以低钙粉煤灰和钢渣为主要原料制备碱激发胶凝材料,对比了碱激发粉煤灰和碱激发粉煤灰-钢渣复合胶凝材料的力学性能,研究了原料配比、水玻璃模数和早期养护温度对力学性能的影响,并对比了两种胶凝材料的水化产物.结果 表明,钢渣与粉煤灰质量比为1∶2,水玻璃模数为1.4,早期养护温度为80℃时,复合胶凝材料的抗压强度最高,且优于纯粉煤灰组的强度.钢渣的掺入促进了体系中生成较多的钠系菱沸石,为胶凝材料提供了更高的强度.     

不同化学激发剂对再生微粉活性的影响及机理研究

再生微粉由于活性较低，难以被有效利用，造成极大的资源浪费。为激发再生微粉的活性，本文研究了四种传统碱激发剂(氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化镁、水玻璃)、两种醇胺类激发剂(多元异构醇胺、三乙醇胺)和一种纳米晶核型激发剂对掺再生微粉砂浆抗压强度的影响，并通过分析化学激发剂对再生微粉-水泥浆体水化放热、水化产物及微观结构的影响揭示其提升机理。结果表明：氢氧化钠和水玻璃会导致掺再生微粉砂浆的抗压强度进一步降低，且砂浆强度与氢氧化钠和水玻璃的掺量成反比；氢氧化钙、氢氧化镁、三乙醇胺和纳米晶核型激发剂在一定掺量条件下可以提高早期强度，但无法提高后期强度；多元异构醇胺激发剂的掺入明显促进了矿物相铝酸三钙(C₃A)与铁铝酸四钙(C₄AF)的水化，从而加快再生微粉-水泥浆体的水化进程，提高水泥基体的密实度并改善水泥基体与砂的界面黏结情况，使砂浆各龄期抗压强度明显提高，在最佳掺量0.2%(质量分数)时再生微粉的活性指数由62.8%提升至74.8%。研究成果可为提高再生微粉的利用率从而实现建筑行业节能减排目标提供借鉴和参考。     

碱激发剂浓度及模数对碱矿渣胶凝材料抗压性能及水化产物的影响研究

采用水玻璃(复掺氢氧化钠调整模数)激发粒化高炉矿渣活性制备碱矿渣净浆试样.采用抗压强度测试、X-射线衍射(XRD)、综合热分析(TG-DSC)等技术手段研究了激发剂碱浓度(4%、6%、8%)及模数(0.75、1.00、1.50、2.00)对碱矿渣胶凝材料抗压性能及水化产物的影响.研究结果表明:激发剂模数较低时(0.75和1.00),碱矿渣胶凝材料抗压强度随着碱浓度的增加而呈下降趋势;激发剂模数较高时(1.50和2.00),试件强度在碱浓度为6%时达到最大值.在相同碱浓度下,激发剂模数为1.50时试件抗压强度值最大.碱矿渣胶凝材料主要水化产物为C-S-H凝胶,同时伴有C-A-S-H凝胶生成.另外观测到少量斜方钙沸石(CaAl2Si2O8· 4H2O)的生成.在部分配合比中还观测到水滑石(Mg6Al2(OH)16CO3· 4H2O)的存在.碱浓度较高的碱矿渣胶凝材料中生成了较多的C-S-H水化产物.激发剂模数较高时(1.50和2.00),更有利于碱矿渣中C-S-H水化产物的生成.碱浓度/模数较低时, C-S-H产物结晶度有所提高.相较于C-S-H凝胶结晶度,其生成量对碱矿渣胶凝材料抗压强度的影响更为显著.     

The role of activating solution concentration on alkali–silica reaction in alkali-activated fly ash concrete

To enable commercial use of alkali-activated fly ash concrete, its durability must be better understood. Alkali–silica reaction is a primary concern since highly alkaline solutions are generally used for activation. This study investigated the effect of NaOH activating solution concentration on pore solution alkalinity and subsequent alkali–silica reaction in alkali-activated fly ash concrete. It was found that pore solution alkalinity increased with increasing activating solution NaOH concentration, and this effect was amplified at concentrations above an optimum, defined as the concentration that resulted in the highest mortar compressive strength. Expansion of concrete prisms containing highly reactive fine aggregate and activating solution concentrations above the optimum concentration was approximately three times that of concrete with optimum activating solution concentrations, but only about 5% of the expansion observed in the ordinary portland cement control. The low expansion may be attributed to the low calcium levels in the alkali-activated fly ash concrete.     

再生混凝土单轴受压下多重界面过渡区的破坏机理研究

为研究再生粗骨料混凝土在单轴受压荷载下的破坏特性,使用数字图像相关技术记录混凝土立方体在破坏过程中的应变变化规律,并结合显微硬度测试、背散射电子成像技术等观测手段对界面过渡区的宽度和孔隙率进行定量表征。试验结果表明,分别经骨料强化和砂浆强化后,再生混凝土的抗压强度较未处理试样提升了17.86%和35.55%,说明砂浆强化更有利于提升再生混凝土的抗压强度。骨料强化可以提升老砂浆显微硬度值,降低老骨料-老砂浆界面过渡区孔隙率;砂浆强化可以提升新砂浆显微硬度值,降低老骨料-新砂浆界面过渡区以及新-老砂浆界面过渡区的孔隙率。经强化处理后的特定界面产生贯通裂缝的概率降低。     

Experimental study on the failure mechanism of recycled concrete

In this study, Young's modulus, strength, and peak strain of recycled concrete under both compressive and tensile loading were experimentally studied to understand its failure mechanism. Due to the different colors of natural aggregates, old hardened mortar, new hardened mortar, and interfacial transition zone (ITZ), the quantity and the distribution of each phase were analyzed by images processing and analysis of cut sections. With the tests, the failure processes and crack situation of the recycled concrete under tensile and compressive loadings were illustrated. It was found that some mechanical properties of recycled concrete are similar to those of mortar, for instance, lower Young's modulus, higher peak strain and more brittleness, due to a larger volume content of both new and old hardened mortar. When compared with old hardened mortar, new hardened mortar has more significant influence on both the strength and the Young's modulus of recycled concrete.     

Bonding behavior of concrete matrix and alkali-activated mortar incorporating nano-SiO2 and polyvinyl alcohol fiber: Theoretical analysis and prediction model

As an emerging construction material, alkali-activated mortar is considered as a sustainable alternative to cementitious composites for the repairing and reinforcement of existing defective buildings. Furthermore, the bonding performance of alkali-activated mortar and concrete matrix can be promoted by adding polyvinyl alcohol (PVA) fiber and nano-SiO₂ (NS). In this study, the effects of PVA fiber and NS contents, alkali-activated mortar type, concrete strength grade, and interfacial roughness on the bonding behavior of two-interfaced shear samples were explored. Based on the experimental results, the grey relation analysis was applied to evaluate the significance of each factor on the bond properties of the alkali-activated mortar and concrete matrix. A prediction model of artificial neural network (ANN) was established considering the effects of alkali-activated mortar type, concrete strength grade, and interfacial type on the bond strength of the samples. The relevant factors affecting bond strength derived by grey relation analysis and weight contribution algorithm was compared and analyzed. Results of the two-interfaced shear test showed that the addition of PVA fiber and NS can significantly boost the bonding property of the samples, and the bond strength increases with the increase of concrete strength grade, alkali-activated mortar strength, and interfacial roughness. Grey relation analysis results indicate that the interfacial type has the most noticeable effect on the bond strength of the samples, followed by the concrete strength grades and the alkali-activated mortar types. The optimum bond strength is derived from PN-C40-III, which is alkali-activated mortar with 0.6% PVA fiber and 1.0% NS contents, concrete strength grade of C40, and interface of type III. The prediction results of the ANN indicate that the predicted values of the bond strengths of the samples are consistent with the experimental values (R = 0.982), and the importance of each factor towards the bond behavior derived by the grey relation analysis and weight contribution algorithm is ultimately consistent after normalization.     

基于细观尺度的再生混凝土性能研究综述

基于当前国内外学者对再生混凝土性能试验的结果,研究骨料、砂浆、界面过渡区等细观参数对再生混凝土宏观性能影响.在骨料方面,骨料分布的均匀程度高、颗粒级配较好、大中型骨料颗粒数越多的再生混凝土在抗拉、抗压、抗折强度及弹性模量等方面都会有所提高;在砂浆方面,随着新、老砂浆的强度提高,再生混凝土力学性能更好,老砂浆厚度越高,再生混凝土内部氯离子浓度越大;在界面过渡区方面,随着新、老界面过渡区弹性模量的提高,再生混凝土的性能表现地越好,界面过渡区厚度越大,氯离子扩散系数越大.     

再生砂对砂浆的施工和易性及抗压强度的影响

将湖北襄阳地区的建筑垃圾粉碎筛分得到再生砂,以再生砂部分或全部取代建筑砂浆中的天然砂,用粉煤灰作为掺加料,制作再生砂浆,研究再生砂对砂浆和易性及抗压强度的影响.在砂浆流动性基本相同的情况下,随再生砂掺量增加,砂浆的用水量明显增大、保水性趋于提高.再生砂浆在再生砂取代量为40%时获得良好的骨料级配,强度提高.     

碱激发胶凝材料固化/稳定化土壤重金属研究进展

碱激发胶凝材料作为一种新型铝硅酸盐无机聚合物胶凝材料,其特殊的水化反应机理和水化产物使其在固化/稳定化有毒重金属离子领域得到了广泛应用.阐述了碱激发胶凝材料的反应产物、结构性能和反应机理,综述了碱激发胶凝材料对砷、汞、镉、铅、锌以及多种重金属协同的固化/稳定化方式.研究现状表明,目前尚未对碱激发胶凝材料进行详细分类,碱...     

再生骨料和橡胶颗粒对透水混凝土性能的影响

以C20透水混凝土为设计基准,再生骨料和橡胶颗粒掺量为影响因素,通过测定透水混凝土的连通孔隙率、透水系数、28 d抗压强度、劈裂抗拉强度及弹性模量等性能指标,研究再生骨料和橡胶颗粒对透水混凝土基本性能的影响规律;同时,采用拟合回归和综合对比的方法建立透水混凝土连通孔隙率与透水系数、劈裂抗拉强度及弹性模量与28 d抗压强度之间的关系模型.     

再生混凝土力学性能和收缩性能试验研究

采用传统替代法和等体积砂浆法( EMV法)两种方法配制再生混凝土,对再生混凝土与对比普通混凝土的力学性能和收缩性能进行试验研究。结果表明,再生混凝土立方体抗压强度的变化规律与普通混凝土基本一致,传统替代法配制的再生混凝土各龄期强度均较低,采用EMV法配制的再生混凝土28 d后强度增长较明显;再生混凝土的收缩随时间的增加而增加,与对比普通混凝土相比,传统等体积替代法配制的再生混凝土其280 d收缩率提高4.7%,而等体积砂浆法配制的再生混凝土的280 d收缩率较对比普通混凝土低10.2%。     

基于正交试验的透水再生混凝土性能优化试验研究

透水混凝土在缓解城市内涝、噪音效应和热岛效应等方面具有广泛的应用前景,但多孔导致的强度偏低限制了其进一步推广应用。本文采用再生粗骨料和聚丙烯纤维配制高性能透水再生混凝土,设计五因素四水平正交试验,采用极差法分析水胶比、目标孔隙率、再生粗骨料取代率、粉煤灰掺量和聚丙烯纤维掺量对透水再生混凝土抗压强度、有效孔隙率、透水系数的影响规律。结果表明：透水再生混凝土抗压强度影响因素的主次顺序为目标孔隙率>再生粗骨料取代率>水胶比>聚丙烯纤维掺量>粉煤灰掺量;透水再生混凝土抗压强度最大为48.26 MPa,此时透水系数为1.96 mm/s;随着目标孔隙率的提高抗压强度呈线性下降的趋势;40%再生粗骨料等质量取代天然粗骨料后,透水再生混凝土的抗压强度达到28.7 MPa,提高119.08%,透水系数增加9.44%;掺入0.11%体积掺量的聚丙烯纤维后透水再生混凝土的抗压强度达到27.4 MPa,提高幅度为10.48%,而且透水性能不会降低。研究结果可以为高性能透水再生混凝土的制备提供依据。