外加剂及其相互作用对水泥胶砂试件抗折强度的影响

通过正交设计,采用L3427正交表格,进行了27组试验,检测了水泥胶砂试件1d和28d的抗折强度;并采用极差、方差、影响率、试验水平分析和多重比较T法的分析方法,研究了外加剂及其相互作用对水泥胶砂试件抗折强度的影响情况.结果表明,对1d抗折强度有特别显著影响的因素是水泥用量,有显著影响的因素是膨胀剂、增粘剂以及水泥与膨胀剂和水泥与增粘剂之间的交互作用;对28d抗折强度有特别显著影响的因素是水泥用量、速凝剂及增粘剂,有显著影响的因素是水泥与增粘剂之间的交互作用.外加剂之间的交互作用可以忽略不计.     

磷石膏制备胶结材和混凝土的研究

以磷石膏作为掺合料替代部分水泥、添加聚羧酸减水剂,制备了胶结材和混凝土,并对其性能进行了研究。结果表明:掺入5%的磷石膏的胶砂试块的抗压抗折强度均满足P.O42.5水泥的指标要求,掺入10%~15%的磷石膏的胶砂试块抗压抗折强度能达到P.O32.5水泥的指标要求,胶砂试块的凝结时间及安定性均合格;采用磷石膏替代小于等于25%的水泥、添加2.0%~2.3%的聚羧酸减水剂可以配制C30混凝土,抗渗性能达到P12抗渗等级要求。     

超细硅灰石粉对水泥基材料性能的影响

在测定超细硅灰石粉特性及其胶砂强度指数的基础上,研究了超细硅灰石粉对水泥砂浆流动性、试件强度及抗化学侵蚀性能的影响。结果表明:超细硅灰石粉是长径比在(18～25)∶1的纤维状粒子,其胶砂强度指数为72.9%,将超细硅灰石粉掺入水泥基材料中能够提高水泥试件的抗折强度与折压比,但由于硅灰石粉具有较大的细度与长径比,硅灰石粉掺量超过15%时砂浆扩展度会明显降低。当硅灰石粉掺量为15%～20%范围时,在水泥试件抗压强度没有明显降低的情况下,能够提高水泥试件的抗折强度10%以上,同时折压比接近0.20,有利于改善水泥基材料的脆性。同时,硅灰石粉掺量不超过30%的水泥试件具有良好的抗化学侵蚀性能,且抗蚀系数大于0.80。     

磷石膏水泥复合胶凝材料的水化机理

以废渣磷石膏作为掺合料替代部分水泥、添加聚羧酸减水剂,制备了胶结材和混凝土。结果表明:掺入5%的磷石膏的水泥胶砂强度均满足P.O 42.5水泥的强度要求,掺入10%~15%的磷石膏的水泥胶砂强度能达到P.O 32.5水泥的强度要求,胶砂试块的凝结时间及安定性均合格;采用磷石膏替代小于等于25%的水泥、添加2.0%~2.3%的聚羧酸减水剂,可配制C30混凝土,其抗渗性能达到P12抗渗等级要求。对制备的不同龄期胶砂及混凝土试样进行XRD分析可知,磷石膏-水泥复合胶凝材料的水化产物主要是CS-H凝胶和钙矾石(AFt);磷石膏中的Ca SO4·2H2O可与Ca O、Al2O3反应,生成AFt,增加硬化浆体的强度。且磷石膏颗粒细小,能起到微集料作用,增加硬化浆体的致密性。     

复合激发剂对大掺量粉煤灰水泥强度的影响

为解决粉煤灰大宗利用的问题, 研究了复合激发剂对大掺量粉煤灰水泥强度的影响及其水化的机理。结果表明:NaOH、Ca(OH)₂、Na₂SO₄三种激发剂协同激发效果显著, 3 d及28 d抗压、抗折强度均超过42.5水泥强度指标; 最终得到粉煤灰胶凝材料的质量配比为:粉煤灰75%、熟料20%、石膏5%、激发剂3%;对制备的粉煤灰胶凝材料进行凝结时间、胶砂流动度、安定性等物理性能进行测试, 结果均达到粉煤灰水泥的国标要求。研究表明:采用复合激发剂可以提高粉煤灰的胶凝活性, 所制备大掺量粉煤灰水泥可以进行工程实用。      

减水剂与磷建筑石膏基胶凝材料兼容性研究

以磷建筑石膏、粉煤灰、水泥、硅灰制备磷建筑石膏基胶凝材料。通过分析聚羧酸系减水剂(HC)、萘系减水剂(FDN)、木质素磺酸钙(MG)对磷建筑石膏基胶凝材料减水率、初凝时间、终凝时间、抗压强度、抗折强度、流动度经时损失等性能的影响,研究减水剂与磷建筑石膏基胶凝材料的兼容性。试验表明:萘系减水剂具有缓凝、增强的效果,与磷建筑石膏基胶凝材料兼容效果好;聚羧酸系减水剂在提高抗压强度、抗折强度方面有明显的优势;木质素磺酸钙具有促凝的效果,与磷建筑石膏基胶凝材料兼容效果较差。     

钛石膏-脱硫石膏复合胶凝材料力学性能研究

将钛石膏和脱硫石膏两种工业固体废弃物综合利用,制备钛石膏-脱硫石膏(简称:TG-FGD)复合胶凝材料。利用Origin软件对TG-FGD复合胶凝材料抗折强度与抗压强度数据进行非线性拟合,得到相关度较高的拟合曲线与强度关系式。结合XRD、SEM等测试方法分析TG-FGD复合胶凝材料反应物相和微观形貌。结果表明:随着脱硫石膏掺量的增加,TG-FGD复合胶凝材料2 h抗折与抗压强度均增大;钛石膏与脱硫石膏按质量3∶2制作TG-FGD复合胶凝材料,石膏增强剂(主成分为聚羧酸醚)的适宜掺量为0.05%,达到GB/T 9776-2008《建筑石膏》1.6等级,复合胶凝材料的强度提高10%左右;掺加石膏增强剂降低了水膏比,且水化产生的二水石膏晶体排列较为紧凑,有利于TG-FGD复合胶凝材料形成较高强度。     

复合胶凝剂在贵州云峰铝土矿充填膏体中的应用研究

为促进工业废渣的资源化利用和降低充填采矿的碳排放,采用水泥矿渣赤泥复合胶凝剂对贵州云峰铝土矿充填料浆进行改性,对充填体试件开展了抗压强度、抗折强度、收缩率、渗透率、抗冻融耐久性测试与微观结构观测,分析了胶凝剂掺量对充填体性能的影响规律及其机理,并结合现场观察评价了充填采矿的经济效益.结果表明:相较于单掺水泥的充填膏体试件,经赤泥和矿渣微粉改性的试件的抗压强度、抗折强度、干燥收缩性、抗渗性能与抗冻融耐久性均显著提高;当复合胶凝剂中的水泥、矿渣和赤泥质量比为2:1:1时,充填膏体的各项性能达到最佳;采用复合胶凝剂能够促进胶凝材料的水化反应和微集料反应,进而提升充填膏体的物理力学性能.贵州云峰铝土矿自流充填平台的应用实例表明,采用水泥矿渣赤泥复合胶凝剂改性充填膏体,提高了固废资源化利用效率,同时可创造显著的经济效益.     

黄石膏-水泥复合胶凝材料的水化机理

以废渣黄石膏10%、水泥90%、高效减水剂1.2%～2.0%为原料配制的胶结材胶砂,其抗压、抗折强度满足P.O42.5水泥的强度指标要求,其凝结时间及安定性合格;采用配比为黄石膏30%、水泥70%、高效减水剂1.2%～2.0%,可配制C30混凝土,其抗渗性能达到P12抗渗等级要求;对制备的不同龄期胶砂及混凝土试块进行XRD分析,结果表明:黄石膏-水泥复合胶凝材料的水化产物,主要是C-S-H凝胶、钙矾石及二水石膏。C-S-H凝胶、钙矾石及二水石膏相互胶结在一起,形成致密的硬化体,从而产生强度。     

改性磷建筑石膏防水性能研究

以云南磷建筑石膏为主要原料,探究复合硅酸盐水泥、硬脂酸-聚乙烯醇乳液、聚羧酸、椰棕丝对磷建筑石膏防水性能的影响,采用正交试验进一步研究复合改性材料对磷建筑石膏抗压强度、抗折强度、吸水率及软化系数指标的影响,确定最佳方案。结果表明:在磷建筑石膏中掺加10%的复合硅酸盐水泥、3%的硬脂酸-聚乙烯醇乳液、1.5%的聚羧酸及0.5%的椰棕丝时,可以显著改善磷建筑石膏的防水性能,并且借助扫描电子显微镜进行微观分析,探讨复合改性磷建筑石膏的作用机理。     

磨细矿渣配制大体积混凝土和高强混凝土的试验研究

论文研究了矿渣细度、掺量对水泥砂浆流动度和强度的影响,利用矿渣配制大体积混凝土和高强混凝土的矿渣最佳掺量。研究结果表明:矿渣微粉的掺入对砂浆的流动度有很大的改善作用,但其细度对流动度影响不大,而随着矿渣细度的增加,砂浆强度有所提高;配制大体积混凝土和高强混凝土的最佳矿渣掺量为40%~50%。     

铁尾矿粉-硅粉矿物掺合料对混凝土性能的影响

将研磨后的铁尾矿粉末和硅粉分别按照3∶2和4∶1的比例制备了两种复合矿物掺合料替代水泥进行浆体和混凝土试样的制备。通过微观结构分析、强度和耐久性分析对铁尾矿-硅粉复合矿物掺合料浆体和混凝土的基本性能进行了研究,结果表明：随着复合矿物掺合料掺量的增加,试样的水化反应放热量、抗压强度、劈裂抗拉强度和冻融耐久性均逐渐降低;且加入铁尾矿粉可使的硬化浆体试块孔隙结构变大,导致混凝土的抗压强度和冻融耐久性降低;但增加硅粉的掺量可以提高试样的水化反应强度,降低Ca(OH)₂的含量,且硅粉水化反应生产的C-S-H凝胶也可以细化孔结构,从而改善混凝土的微观特性、抗压强度、劈裂抗拉强度和冻融耐久性;弥补铁尾矿粉对混凝土性能的负面影响。整体上,改性混凝土的抗压强度在普通混凝土抗压强的85%以上,能满足工程要求。     

钢渣矿渣掺合料对水泥性能的影响

研究了钢渣的掺入量对水泥浆体性能的影响,以及钢渣单掺和钢渣与矿渣复掺对水泥胶砂强度的影响。结果表明:钢渣的掺入可以改善水泥浆体的流动性,凝结时间随钢渣掺量增加而延长。单掺钢渣时,水泥胶砂强度下降明显。钢渣与矿渣复掺会相互激发、相互促进水化,水泥胶砂强度变化不大,且钢渣在复合粉中的比例为20%,替代水泥量为50%时,28 d强度已超过基准样。     

钨尾矿在水泥胶砂中的应用

钨尾矿作为生产水泥的原料之一,既可以有效利用资源,又可以缓解水泥混合材供应紧张的局面。以湖南某钨尾矿为研究对象,采用机械及化学的方法对钨尾矿进行活化,并考察不同掺合量对水泥胶砂强度的影响。研究结果表明,采用磨矿方式对钨尾矿进行活化时磨矿细度对水泥胶砂的活性指数影响不明显;选用CaO作激发剂可改善水泥胶砂的活性,活性指数达到67.65%。经活化后的钨尾矿掺合量为20%时,所制得的水泥满足PO.42.5水泥的要求,可用于混凝土浇灌。     

微波辐照激发煤矸石活性机理研究

通过XRD和SEM等测试手段，对微波辐照煤矸石硅酸盐水泥砂浆的微结构进行了分析。结果表明，微波辐照煤矸石能充分激发煤矸石的活性，使煤矸石与硅酸盐水泥水化后所产生的Ca(OH)2充分反应生成CaCO3等物质，从而提高普通混凝土制品的耐久性和强度。     

纳米颗粒对井壁混凝土耐久性能的影响

为了改善矿山井壁混凝土的耐久性能,利用2种纳米颗粒作为外掺材料制备混凝土试件,并开展强度、耐磨性和干缩性试验。结果表明,纳米材料在提高井壁混凝土抗压和抗弯强度的同时,也改善了耐磨性能和干缩性能;双掺NS和NC颗粒的含量为3%和2%的水工混凝土具有最优的耐冲磨性能,耐磨测试的磨损量仅为0.64 kg/m^2,比参照组磨损量降低了85%;与普通水泥砂浆相比,双掺2%NS和3%NC的水泥砂浆干缩率提高了128%,此配比为改性的最优组合;从改性前后的混凝土微观形貌发现纳米颗粒的填充效应和火山灰反应是混凝土耐磨性能提升的主要原因,黏结作用和表面反应是干缩性能提高的主要原因。     

燃煤矸石喷射混凝土界面结构分析与性能研究

通过自燃煤矸石骨料压碎值、吸水率、粒径分布测定和混凝土抗压强度试验研究了矸石骨料替代天然骨料及碱性拌合水对喷射混凝土抗压强度的影响,并利用SPSS软件对实验数据进行分析。结果表明：骨料类型对混凝土强度影响不显著;碱性拌合水有助于矸石混凝土3 d、28 d强度的提高,而对1 d及石子混凝土各龄期强度影响不明显。SEM观察和分析表明：矸石疏松多孔、易吸水、粗糙的表面特征有利于水泥砂浆的附着,有效降低了高拌合水量下界面处的水灰比,减少了对强度不利的界面过渡区的厚度;碱性的矿井水有助于激发自燃煤矸石中活性SiO₂和Al₂O₃的溶出,这些活性物质与界面处聚集的Ca(OH)₂发生反应产生凝胶,提高了界面过渡区的密实度。     

纤维增强氯氧镁水泥砂浆弯曲韧性研究

为提高基准氯氧镁水泥砂浆强度,同时改善其弯曲韧性,将聚丙烯纤维和钢纤维以单掺和混掺两种方式掺入氯氧镁水泥砂浆中,测试了砂浆试块的抗折抗压强度,对其进行弯曲试验,绘得荷载-挠度曲线图。结果表明：掺入聚丙烯纤维和钢纤维一方面能提高基准氯氧镁水泥砂浆强度,当单掺0.5%聚丙烯纤维或单掺1%钢纤维或混掺1%钢纤维和0.75%聚丙烯纤维时,对镁水泥砂浆强度提高幅度最大;另一方面能改善基准镁水泥砂浆的抗弯拉韧性,当单掺0.75%聚丙烯纤维或单掺1%钢纤维或混掺1%钢纤维和0.75%聚丙烯纤维时,对镁水泥砂浆韧性改善效果最好。对比发现钢纤维比聚丙烯纤维对基准镁水泥综合性能提高效果好。     

钢渣粒度分布对钢渣水泥胶凝性能的影响

为了给钢渣水泥用钢渣粉的颗粒级配优化提供指导,研究了不同研磨时间下钢渣粉的粒度特性以及相应钢渣水泥的胶凝性能,并运用灰色关联分析方法计算了钢渣粉各粒级与钢渣水泥胶砂强度的关联度。结果表明：随着研磨时间的延长,钢渣的比表面积增大,活性增强,从而使钢渣水泥胶砂的抗折强度和抗压强度都得到提高。钢渣粉中小于20 μm的颗粒、特别是10~20 μm粒级对钢渣水泥胶砂的强度起促进作用,而大于20 μm的颗粒对钢渣水泥胶砂的强度起阻碍作用,因此要使钢渣水泥具有更好的胶凝性能,应设法提高-20 μm尤其是10~20 μm粒级的含量,同时减少+20 μm粒级的含量。