膨胀土-超细水泥-粉煤灰灌浆材料性能试验研究

为满足膨胀土地区输水渠边坡裂缝灌浆材料对流动性、稳定性和安全性的要求，利用当地弱膨胀土作为稳定剂，结合超细水泥与粉煤灰制备复合型灌浆材料，开展了复合浆液黏度、析水性、结石体强度和密度特性的试验研究。探究了不同水固比和材料配比对灌浆材料性能影响规律，结合SEM图像分析了结石体的微观结构，最后通过室内模拟试验探讨了灌浆后浆-土界面胶结情况。结果表明：固体材料中，膨胀土质量占比介于30%～70%、粉煤灰介于12%～24%之间时，水固比为1.0的浆液兼具良好的流动性和稳定性；降低水固比、提高膨胀土掺量可降低复合浆液析水率，改善浆液稳定性，添加粉煤灰能改善浆液流动性；灌浆后，浆液水分向土体渗透，伴随胶结物质迁移，在浆液和土体界面形成过渡层，有利于两者的黏结。研究结果可为膨胀土输水渠边坡裂缝灌浆材料的选取提供科学依据。     

盾构法隧道施工同步注浆材料研究

 为满足隧道盾构施工工法要求，研制了水泥、粉煤灰、膨润土、水玻璃系双液塑性同步注浆材料。探讨了材料组分对注浆材料流动性、凝胶特性、稳定性、强度等的影响，解决了大水灰比水硬性浆液的长期稳定性问题，较好地统一了材料的长期稳定性、早期强度等因素与施工性能的矛盾，浆材具有良好的综合性能，能满足同步注浆施工自动化技术要求。     

超细水泥及掺加硅粉浆材试验研究

采用MCM方法对普通525号硅酸盐水泥进行研磨得到超细水泥，这种水泥不但保留了普通硅酸盐水泥的各种优良性质，还大大提高了浆液的可灌性，是一种具有很高使用价值的新型灌浆材料．在超细水泥中掺加硅粉后，其浆液稳定性增加，在灌浆过程中有助于提高浆液流动性，灌浆结束后还能增进浆液结石的均匀性和提高浆液充填空隙的饱满度，因而对提高灌浆质量非常重要．本文对超细水泥及其掺加硅粉装材的性能进行了初步探讨．     

超细水泥修补与加固混凝土裂缝技术的应用与开发

从理论上阐述超细水泥灌浆浆液组成材料和浆液的特性 ,以及配置浆液和裂缝修补与加固的工艺、设备等 ;介绍小浪底工程混凝土裂缝修补与加固中的国外超细水泥灌浆技术的应用情况 ,并针对小浪底高性能混凝土裂缝补强与加固要求 ,开发国产超细水泥灌浆材料和浆液 .试验和应用情况表明 ,研制开发的国产超细水泥浆液性能已接近国外产品     

超细粉煤灰水泥浆液可注性试验研究

超细粉煤灰作为电厂废弃物具有分布广、细度模数小的特点,将其掺入水泥中配制成超细粉煤灰水泥浆液,可以提高浆液的流动性和可注性。以水灰比、超细粉煤灰掺量和水玻璃掺量为主要因素进行正交试验,测定了所配浆液的胶凝时间、黏度、结石率等物理性能指标,并对结果进行极差分析、方差分析和回归分析;研制出一种新型胶凝时间可控的超细粉煤灰水泥浆液,并回归出胶凝时间预测公式;对所配浆液进行可注性模型试验。结果表明:在水灰比为0.8、超细粉煤灰掺量为70%、水玻璃掺量为15%时,超细粉煤灰水泥浆液具有良好的胶凝时间和黏度,与普通水泥浆液相比具有更好的可注性。     

C60泵送混凝土的研制

通过试验,采用粉煤灰、矿渣粉作为C60高性能泵送混凝土胶结材料组分,依靠水泥、高效减水剂、粉煤灰、矿渣粉各组分的流动特性和强度特性以及各组分之间的复合效应,较好地解决了低水灰比与大流动性之间的矛盾,经过试验、对比证实了采用"三掺"技术更能有效的发挥各组分的"超迭效应",配制出C60泵送混凝土.     

矿渣粉与粉煤灰改善水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能差异研究

采用宏观观测与微观测试相结合的方法对掺矿渣粉与粉煤灰水泥基材料抗侵蚀性能的差异进行研究。通过测定掺矿渣粉与粉煤灰胶砂试件的抗蚀系数来判断其抗侵蚀性能,结合扫描电子显微镜、X射线衍射等微观测试手段分析矿渣粉与粉煤灰改善水泥基材料抗侵蚀性能差异的内在机理。结果表明:矿渣粉与粉煤灰对水泥基材料抗侵蚀性能的改善效果主要与自身活性矿物含量、火山灰活性及侵蚀溶液的SO_4~(2-)浓度有关。侵蚀前,矿渣粉的火山灰反应程度远高于粉煤灰,对水泥基材料抗侵蚀性能的改善效果较好。SO_4~(2-)浓度≤4 000 mg/L时,矿渣粉更易析出活性Al~(3+),会加速钙矾石生成,掺矿渣粉水泥基材料抗侵蚀性能相对较差。SO_4~(2-)浓度≥8 000 mg/L时,掺矿渣粉水泥基材料中钙矾石与石膏生成量均少于掺粉煤灰水泥基材料,抗侵蚀性能相对较好。     

碱激发碳酸盐矿-矿渣复合灌浆材料流变性能的研究

采用R/S-SST流变仪测定了不同配方的碱激发碳酸盐矿-矿渣复合灌浆材料浆液静置不同时间的流变曲线。探讨了硅酸钠溶液模数和浓度、矿渣及缓凝剂掺量对浆液流变性能的影响。结果表明：碱激发碳酸盐矿-矿渣复合灌浆材料为宾汉姆流体,随硅酸钠溶液浓度增大、模数减小、矿渣掺量增加,浆液的屈服值和塑性粘度增大;掺加缓凝剂后,浆液的流变性能显著改善。     

膨胀复合浆液的物理力学性能试验研究

目前普通硅酸盐水泥浆液是水利工程中最常用的注浆加固材料,针对其存在流动性差、析水率高、结石率低、结石体强度低、抗渗性能差等问题,采用单因素控制变量法和正交试验法,对制备的不同配合比的水泥基膨胀复合浆液进行黏度、密度以及结石体力学性能试验。试验结果表明:掺加粉煤灰可以增加浆液的和易性和流动性;掺加膨润土可以提高浆液的结石率和稳定性,同时降低浆液的析水率;掺加粉煤灰和膨润土的浆液流动性和结石率性能都有所改善,但是前期结石体强度较低,而后期强度主要靠粉煤灰的水化作用进行补充;水泥浆液掺加适量的膨胀剂对结石体的膨胀影响较大,并且可以提高结石体的抗渗性能。合理选择和控制粉煤灰、膨润土和膨胀剂掺量,可以明显改善和提高注浆效果。     

灌浆水泥的研究

灌浆水泥是为适应灌浆工程使用而研制的,它的组成、性能都与常用的水泥不同。本文包括该种水泥组成的研究、浆材特性、应用工艺的研究以及模拟灌浆效果。试验研究表明,灌浆水泥最大粒径为40μm,具有较高的细度;浆液稳定性好;流动性得以改善;硬化后结石具有微膨胀性等优越性能。鉴于它所具有的特性,提出了最佳应用工艺。模拟灌浆表明,它比普通水泥具有更好的灌浆效果。     

矿物掺合料对生态混凝土力学性能的影响

矿物掺合料加入混凝土中可替代部分水泥,目前矿物掺合料对混凝土性能的影响已获得大量的研究成果并已经广泛应用与混凝土的制备中。鉴于矿物掺合料复掺制备生态混凝土的系统研究尚少,该文利用矿物掺合料制备生态混凝土并对其力学性能进行了研究。结果表明,单掺硅灰、矿渣对生态混凝土的力学性能的影响规律一致,相比于空白样,掺入硅灰或矿渣后生态混凝土的力学性能显著提高,但掺量的增加对力学性能的影响不大;随着Ⅰ级粉煤灰的掺量增加,生态混凝土力学性能同样有所提高;对生态混凝土抗压强度影响的强弱为硅灰掺量矿渣掺量粉煤灰,并且最优组合为硅灰6%、矿渣30%、粉煤灰10%;适宜掺量的矿粉和粉煤灰的掺入有利于提高生态混凝土抗干湿交替的性能。     

硬化水泥石热膨胀性能的调节及其机理研究

研究了水灰比和矿物掺合料对硬化水泥石在20℃～85℃热膨胀性能的影响,并进行了机理分析。研究结果表明：水泥石的热膨胀率和热膨胀系数随着水灰比的增大而减小;粉煤灰和矿粉均可有效降低水泥石的热膨胀性能,其降低程度随掺量的增大而增大;当矿物掺合料掺量相同时,粉煤灰水泥石的热膨胀率及热膨胀系数略低于矿粉水泥石。通过观察水泥石微观形貌和测定水泥石孔隙率等方法,对硬化水泥石的热膨胀性能进行机理分析。     

高坝洲工程水泥掺粉煤灰灌浆材料试验研究

 水泥掺粉煤灰灌浆材料室内试验研究成果表明，用粉煤灰代替部分水泥的浆材，其稳定性得到改善， 流动性变差，凝结时间延长，结石的早期强度偏低，后期强度增长较快。综合分析各项试验成果并结合高坝洲帷幕灌浆的防渗要求，认为粉煤灰可以作为水泥帷幕灌浆材料的一种添加剂。     

三峡工程掺粉煤灰与矿渣微粉混凝土的性能

选择三峡工程使用的原材料，对单掺粉煤灰，单掺矿渣微粉和双掺粉煤灰与矿渣微粉的混凝土性能进行了试验，结果表明，掺入一定量的优势级粉煤灰可以降低混凝土的单用水量，在水胶比不变的情况下，可减少混凝土的胶凝材料用量，从而降低了混凝土的水化热温升，但是，掺粉煤灰的混凝土早期强度较低，而掺矿渣微粉的混凝土早期强度较高，但降低水化热温升的作用不如粉煤灰，如在混凝土中同时掺优质粉煤灰和矿渣微粉，可使混凝土的各项性能得到改善。     

三种不同掺合料对水泥浆体界面性能的影响

为了分析新型矿物掺合料对高性能混凝土界面区微结构的影响,采用层析方法进行研究。通过分别掺入不同量的钢渣、矿渣及粉煤灰,定量分析了硅酸盐水泥浆体 － 集料界面区氢氧化钙取向指数和界面区厚度的变化。试验结果表明: ( 1) 掺入 30% 矿渣粉后,界面处 Ca( OH) 2 取向比纯水泥明显下降,几乎没有取向,界面区厚度比纯水泥浆体的界面略低。掺 30% 粉煤灰后,界面处 Ca( OH) 2取向度介于纯水泥与掺矿渣粉水泥界面取向度之间,但过渡区厚度明显减小。加入 30% 的钢渣后,水泥浆体与集料的界面晶体取向明显增加,界面区厚度也明显增加; ( 2) 随钢渣比表面积增加,水泥浆体与集料界面的 Ca( OH) 2 晶体取向度及界面厚度都有不同程度的减小。当钢渣比表面积增加至600 m2 /kg 时,含钢渣浆体界面的性能已优于纯水泥浆体界面的性能; ( 3) 钢渣与矿渣粉或粉煤灰二元复合只能改善浆体与集料界面区某一方面的性能,但钢渣与矿渣粉、粉煤灰三元复合可明显改善浆体与集料界面的综合性能。研究结果可为高性能混凝土整体性能研究及设计提供参考意见。     

复掺纤维和粉煤灰的面板混凝土性能研究

为了考察纤维和粉煤灰对面板混凝土力学性能和体积稳定性的影响,试验研究了复掺粉煤灰和纤维的面板混凝土力学性能、干缩性能以及早期抗裂性能,并与基准混凝土进行了对比。结果表明:复掺粉煤灰和纤维,可以同时发挥粉煤灰混凝土后期强度增长快的特点以及纤维抗裂增韧的效果,复掺粉煤灰和纤维的混凝土90 d龄期抗压强度接近基准混凝土,28 d和90 d劈拉强度和极限拉伸值超过基准混凝土。纤维和粉煤灰可以约束混凝土的干缩,复掺粉煤灰和纤维的混凝土干缩率明显低于基准混凝土干缩率。复掺纤维和粉煤灰减少了水泥浆体和混凝土早期的收缩,并抑制了裂纹的产生和发展,从而提高了硬化水泥浆体和混凝土的抗裂能力。     

基于正交试验多因素条件下的混凝土强度分析

探讨了粉煤灰、硅粉、磷渣在不同龄期作用下对混凝土强度的影响,进一步得到三者在不同龄 期的最佳掺量和最优配比。作者运用正交方法和ＳＰＳＳ软件对试验数据进行线性回归分析,科学地分析 粉煤灰、硅粉、磷渣对混凝土强度的影响,得出了多因素条件下混凝土的各个龄期混凝土强度的最优线 性回归方程和影响混凝土的主次因素。试验表明:粉煤灰混凝土中加入少量硅粉掺量,早期强度和后期 强度与各因素的线性相关性都比较好。硅粉对混凝土强度增长的贡献主要在前期,后期相对较缓慢。 研究成果将为粉煤灰、硅粉、磷渣在混凝土中的应用提供必要的数据以及试验支持。     

粉煤灰与磷矿渣对水泥水化热及胶砂强度的影响

试验研究了单掺粉煤灰和复掺磷矿渣与粉煤灰(PF料)对水泥水化热及水泥胶砂强度的影响,结果表明:水泥水化热随粉煤灰和PF料掺量的增大而降低;与纯水泥相比,掺粉煤灰或PF料的水泥7 d水化热降低百分率均低于掺合料(粉煤灰、PF料)替代水泥的百分率;复掺PF料的胶砂抗压强度比单掺粉煤灰高,且PF料对延迟放热峰值出现时间比粉煤灰好。     

矿渣对高镁水泥硬化浆体膨胀特性及微观结构的影响

MgO可用于补偿大体积混凝土的收缩,大坝混凝土中也已有应用高镁水泥的先例。为充分利用高镁水泥的膨胀特性,避免其膨胀量过大,本文研究了矿渣掺量和细度对其膨胀特性的影响,并表征了硬化浆体的孔结构与微观形貌。结果表明,掺入矿渣可以有效降低高镁水泥硬化浆体的膨胀率。矿渣的掺量越高,硬化浆体膨胀率越低。矿渣的细度越细,抑制硬化浆体膨胀的作用越明显,中位径为4．81μm时,硬化浆体膨胀率显著降低。矿渣抑制高镁水泥硬化浆体膨胀的作用,主要源于矿渣掺入之后所产生的“物理稀释作用”和“二次水化效应”。“物理稀释效应”降低了硬化浆体中方镁石总量;“二次水化效应”填充了硬化浆体空隙,使硬化浆体孔径细化,毛细孔缓冲和释放硬化浆体膨胀应力。