装配式混凝土结构用高性能钢筋套筒灌浆料制备及性能研究

采用快硬硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥和石膏三元胶凝材料复配体系,制备高性能微膨胀钢筋套筒灌浆料,研究了硫铝酸盐水泥与硅酸盐水泥复配比例、水胶比、硅灰掺量、骨料品种对灌浆料流动性和力学性能的影响。结果表明:硫铝酸盐水泥与硅酸盐水泥复配能提高灌浆料的早期抗压强度,当复配比例为2∶8时,1、3 d抗压强度分别达到35.7、61.7 MPa;随水胶比增大,灌浆料流动度增大,抗压强度下降,水胶比为0.26时,灌浆料的初始流动度为335 mm,1、3、28 d抗压强度分别为36.0、61.7、90.6 MPa;适量硅灰能提高灌浆料强度,硅灰掺量为3.0%时,各龄期抗压强度最高,1、3、28 d抗压强度分别为36.9、63.6、92.1 MPa。     

水泥对负温套筒灌浆料性能的影响

负温套筒灌浆料对满足冬季预制构件灌浆连接的施工要求,具有十分重要的意义。为了充分发挥普通硅酸盐水泥-高铝水泥-硫铝酸盐水泥三元体系的强度优势,考察了在普通硅酸盐水泥中单掺高铝水泥和硫铝酸盐水泥以及复掺混合水泥对负温套筒灌浆料性能的影响。结果表明,同等掺量的条件下,灌浆料的强度为:复掺混合水泥单掺高铝水泥单掺硫铝酸盐水泥。3种水泥混合使用效果要好于单掺高铝水泥或单掺硫铝酸盐水泥,其最佳水泥复掺配合比为:普通硅酸盐水泥70%、高铝水泥20%、硫铝酸盐水泥10%。     

复合水泥配制装配式结构连接套筒灌浆料的试验研究

采用水泥基灌浆套筒进行预装配式混凝土结构节点的连接是目前最常见、最可靠的方式。试验研究了硫铝酸盐水泥与普通硅酸盐水泥以不同比例混合制备的水泥基灌浆材料工作、力学与变形性能。试验结果表明,硫铝酸盐水泥取代后灌浆料初始流动度及其经时保持能力降低,早龄期抗压、抗折强度提升,后期强度下降,自收缩和干燥收缩减小。综合考虑水泥基灌浆材料工作、力学与体积稳定性能,硫铝酸盐水泥取代普通硅酸盐水泥比例以50%左右为宜。     

高贝利特硫铝酸盐复合水泥发泡保温板的制备

通过用高强双快高贝利特硫铝酸盐水泥与普通硅酸盐水泥按一定比例复合后,极大程度上加快了普通硅酸盐水泥的水化反应速率;使复合后形成的水泥基发泡保温板的脱模时间大大缩短,早期强度明显提高,后期强度持续增长,完全解决了普通硅酸盐水泥发泡保温板容易开裂的问题。在相同干密度的前提下,分别对比了不同复合比例浆体流动度、脱模时间及各龄期的抗压强度,最终确定了高强双快高贝利特硫铝酸盐水泥与普通硅酸盐水泥以40%∶60%比例复合后,干密度为180 kg/m~3时,抗压强度最高,1 d为0.33 MPa,28 d为0.57 MPa,脱模时间:3 h,导热系数为0.054 W/(m·K),完全达到建材行业标准并满足工业化生产的需要,为最优复合比例。     

超早强灌浆料耐火性能试验研究

通过研究不同比例铝酸盐水泥与普通硅酸盐水泥的超早强耐火灌浆料在不同温度下燃烧30min后的残余强度,分析超早强灌浆料的耐高温机理。结果表明,铝酸盐水泥与普通硅酸盐水泥的比例为1∶7时,超早强灌浆料的经济效益好,在1 000℃高温燃烧30min后,残留54.7%的抗压强度。超早强灌浆料的残留抗压强度与温度有较好的拟合关系。     

水泥混凝土路面修补砂浆的制备

以普通硅酸盐水泥与快硬硫铝酸盐水泥为胶凝材料制备水泥混凝土路面修补砂浆,通过加入减水剂、自制早强剂改善砂浆流动性,提高砂浆早期力学性能。实验结果表明:普通硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥比例为85%:15%时,胶凝材料有合适的凝结时间。减水剂的加入降低了砂浆中水胶比,在一定程度上提高了砂浆的力学性能,通过加入自制早强剂提高了修补砂浆的早期力学性能。制备的修补砂浆1d抗折强度和抗压强度分别达到4.05、19.00MPa,28d抗折强度和抗压强度分别达到20.18、82.46 MPa,具有良好的力学性能。     

高强无收缩水泥基灌浆料的试验研究

通过在普通硅酸盐水泥中加入硫铝酸盐水泥及多种助剂配制高强无收缩灌浆料。主要研究了硫铝酸盐水泥、缓凝剂、塑性膨胀剂、保水剂对灌浆料性能的影响。结果表明,掺入10%的硫铝酸盐水泥、0.03%的复合缓凝剂、0.03%~0.05%的塑性膨胀剂及0.02%的保水剂配制的灌浆料具有大流动性、早强高强和微膨胀等特点。     

高流态半柔性路面灌浆料试验研究

以硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥作为主要胶凝材料,掺加适量的减水剂、缓凝剂、纤维素等制备高流态半柔性路面灌浆料,通过单因素试验及正交试验确定半柔性路面灌浆料的合适配合比。结果表明,半柔性路面灌浆料的最佳配比为:水胶比1∶2,胶砂比3∶2,硫铝酸盐水泥与普通硅酸盐水泥(二者质量比为5.7∶1)86%~88%、膨胀剂5%、微珠7%~9%,减水剂、早强剂、硼酸、硼砂、和易性调节剂掺量分别为胶凝材料的0.10%~0.13%、0.04%~0.06%、0.06%~0.07%、0.06%~0.07%、0.01%。制备的半柔性路面灌浆料具有更好的早强性能和工作性能。     

不同减水剂下高性能水泥基结构灌浆料微观结构研究

主要从不同减水剂、不同水泥类型两个方面对灌浆料试样放大10000倍的微观结构图像进行对比分析,并结合宏观试验现象,分析了硫铝酸盐水泥基灌浆料强度高于普通硅酸盐水泥基灌浆料强度的内在反应机理。     

钢渣微粉在水泥基灌浆料中的应用研究

研究了钢渣微粉以不同比例取代硅酸盐水泥时,对水泥基灌浆料的流动度和抗压强度的影响。结果表明:钢渣微粉取代硅酸盐水泥时,水泥基灌浆料的流动性能得到改善、早期强度下降显著、后期强度则变化不大;取代比例为20%时,可配制出流动度315 mm,1、28 d强度分别达到25.5、78.4 MPa,体积安定性良好的水泥基灌浆料,满足水泥基灌浆料国家标准相关要求。     

负温套筒灌浆料的性能研究

负温套筒灌浆料是在普通套筒灌浆料基础上改进研制而成的。通过加快其早期水化反应速度、降低冰点,达到可以在负温环境使用的特殊性能。通过在普通硅酸盐水泥中掺加不同比例的硫铝酸盐水泥、高铝水泥进行试验,并在复掺水泥的基础上掺加促凝剂、缓凝剂、防冻剂,提高水泥在负温环境的水化反应程度,使其早期强度得以快速提高,满足在-5℃的使用要求。     

多元复合超早强水泥基材料的性能研究

研究了不同掺量石灰石粉和普通硅酸盐水泥对硫铝酸盐水泥凝结时间和力学性能的影响,采用水化热测试对水化进程进行了分析,同时,采用DTG对水化产物进行了综合热分析。结果表明：石灰石粉的掺入,缩短了终凝时间,降低了抗压强度;普通硅酸盐水泥的掺入,提高了硫铝酸盐水泥的水化速率,促进了C-S-H凝胶和AFt的生成;随着普通硅酸盐水泥掺量的增加,胶砂的早期强度逐渐降低,后期强度逐渐提高,当普通硅酸盐水泥掺量为40%时,5 h抗压强度最高,为35.9 MPa,当普通硅酸盐水泥掺量为80%时,28 d抗压强度最高,为94.5 MPa。     

不同水泥基的低负温套筒灌浆料性能研究

通过测试2种不同水泥基低负温套筒灌浆料和1种常温套筒灌浆料在不同温度环境及养护方式下的流动度和抗压强度,对比研究了三者在低负温环境下的性能差异。结果表明,常温套筒灌浆料在低负温下极易被冻害,强度无法有效增长;掺激发剂的硅酸盐水泥基低负温套筒灌浆料可长期在低负温环境下养护,有良好的低温流动性,-5℃养护28 d抗压强度大于85 MPa;硫铝酸盐水泥基低负温套筒灌浆料只可在低负温环境下短期养护,再转标准养护后强度也能继续增长,-5℃养护7 d+标养28 d抗压强度可达85 MPa以上。     

硫铝酸盐水泥性能的调整与应用

研究了普通硅酸盐水泥、化学外加剂和可再分散乳胶粉对硫铝酸盐水泥性能的影响,结果表明在硫铝酸盐水泥中掺人普通硅酸盐水泥或化学外加剂或可再分散乳胶粉能调整硫铝酸盐水泥的凝结时间和强度性能,可以根据不同的实际要求将改性后的硫铝酸盐水泥应用于特殊工程.     

硅酸盐—硫铝酸盐水泥混合体系的试验研究

研究了不同比例的硅酸盐、硫铝酸盐水泥混合体系的凝结时间、水泥砂浆的强度性能,并对一定混合比例的OPC-SAC水泥进行了XRD、SEM和水化量热测试。结果表明,硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥混合,SAC中的C4A3^-S矿物与OPC中的G3S矿物在共同水化过程中有相互促进的作用,会使混合水泥水化和凝结加速;混合水泥的强度性能与两种水泥的混合比例有关。本研究可对硅酸盐-硫铝酸盐水泥混合体系的应用提供借鉴。     

低收缩早强型灌浆料的制备与微观机理

采用硫铝酸盐水泥-硅酸盐水泥-石膏三元复合体系制备了低收缩早强型灌浆料,探究了其微观结构形成机理.结果表明：根据最优配合比制备的灌浆料1、3 d抗压强度分别为60.1、75.5 MPa,3 d自收缩率为351.39×10^-6,28 d干燥收缩率为239.75×10^-6,均高于国家标准;灌浆料水化产物中的钙矾石（AFt）晶体相互交错搭接,构成了致密的网状骨架,使灌浆料具有较高的早期强度,而水化硅酸钙凝胶则促进了灌浆料后期强度的发展;AFt表现出的微膨胀作用使灌浆料的收缩变形逐渐变小,进一步保障了其早强与低收缩特性.     

超细CaCO3增强硫铝酸盐水泥强度的研究

在硫铝酸盐水泥硬化体中,钙矾石主要以柱状、棒状而存在,这对水泥的性能产生了不利影响。探讨了超细CaCO3对硫铝酸盐水泥进行改性的研究。试验结果表明,超细CaCO3掺量为3%时,明显改善了硫铝酸盐水泥的强度,其28 d净浆与砂浆抗压强度分别达到100.6 MPa和94.1 MPa,且水泥的28 d砂浆抗折强度高达12.5 MPa。SEM显示掺超细CaCO3硫铝酸盐水泥硬化体中难以发现大颗粒状的水化硫铝酸钙晶体,结构较致密、均匀。     

减水剂对套筒灌浆料强度影响的试验研究

为了同时发挥硫铝酸盐水泥与普通硅酸盐水泥的优点,现将两种水泥按比例进行复配,配制套筒灌浆料,研究复合胶凝体系的基本性能。研究表明,随着硫铝酸盐水泥的增加,复合胶凝体系的凝结时间逐渐减少,强度有先减少后增加的趋势。在复合水泥最优配比中分别加入萘系和聚羧酸减水剂,研究两种减水剂的单掺效果,根据相关数据确定最佳掺量。随着减水剂的加入,复合胶凝体系的和易性有所改善,复合体系的抗压强度显著提高。     

普硅水泥和低碱度硫铝酸盐水泥复合体系性能的研究

研究了在不同普通硅酸盐水泥掺量下,硫铝酸盐水泥基复合胶凝材料的流动度,凝结时间和水泥砂浆强度性能的影响。研究结果表明:普通硅酸盐水泥掺量小于50%时,普硅水泥-低碱度硫铝酸盐水泥混合体系的凝结时间和流动度随着普硅水泥掺量的增加而减小。随普通硅酸盐水泥掺量的增加,复合水泥砂浆的强度先减小后增大,当掺量为40%时水泥砂浆的强度达到了最大值。利用XRD和SEM微观测试手段对硫铝酸盐水泥基复合胶凝材料的水化产物和水化机理进行了分析和讨论。     

水泥基灌浆料适用水泥试验分析

以硫铝酸盐水泥R.SAC 425分别按比例替代硅酸盐水泥P.O 42.5、P.O 42.5R、P.O 52.5、P.O 52.5R,试验分析其初始流动度、30min流动度保留值及1d、3d、28d抗压强度。试验结果表明,硫铝酸盐水泥R.SAC 425分别按比例替代P.O水泥对初始流动度影响不大,替代P.O 42.5水泥、P.O 42.5R水泥、P.O 52.5水泥超过50%时,使得浆料30min流动度保留值急剧下降,替代P.O 52.5R水泥超过65%时,使得浆料30min流动度保留值急剧下降;硫铝酸盐水泥R.SAC 425分别按比例替代P.O水泥对抗压强度的影响均表现为提高1d、3d强度,降低28d强度,对快硬性水泥降低28d强度幅度稍小,对非快硬性水泥强度降低较大。