基于电性法测试水泥基材料孔隙率

水泥基材料是一种非均质多孔材料,研究其孔结构是提出改善和提高水泥基材料质量的有效措施。本研究根据毛细吸水原理,通过推导得到毛细吸水系数和渗入深度系数之间的关系,基于电性法和称重法相结合,对水泥基材料孔隙率进行测定,得到试件相对精确孔隙率,最大相对误差不超过5%。对于评价水泥基材料收缩等与孔隙率相关的特性有较好的参考价值。试验测试装置较为简单易行,将该装置优化后,可以作为实际工程原位监测手段。     

改性方法对生土材料水分传输特性的影响

通过未改性生土材料、水泥改性生土材料、黄麻改性生土材料和水泥/黄麻复合改性生土材料的毛细吸水试验,研究了改性方法对生土材料毛细吸水速率、毛细吸收系数和表面渗入深度等水分传输参数的影响及其作用机理.结果表明:生土材料的毛细吸水量与时间平方根呈线性关系;水泥改性生土材料的毛细吸收系数和初始吸水速率较未改性生土材料的毛细吸收系数和初始吸水速率分别降低19.8%和25.3%,而黄麻改性生土材料的毛细吸收系数和初始吸水速率分别提高了43.4%和26.2%;黄麻纤维明显提高了生土材料水分的表面渗入深度;水泥改变了黄土颗粒表面状态和生土材料的孔结构,从而影响了生土材料的水分传输特性.     

压力下水泥基材料中水分传输规律的研究

通过试验得到了水分传输过程中质量随加压时间、压力大小、饱和度、水灰比的变化,并分析了压力下非饱和水泥基材料水分传输方程。研究认为,初始饱和度越小,外压力越大,水分传输速率越快;水灰比减小可以减小孔隙率,从而降低传输速率;在非饱和区域,水泥基材料水分传输是受毛细势和外水压力共同控制。加压前期,毛细势为水分传输主要驱动力,随着饱和度逐渐提高,饱和区也逐渐扩大,外水压力逐渐取代毛细势而成为水分传输的主要控制因素。     

引气剂对冻融循环前后砂浆毛细吸水规律的影响EI北大核心CSCD

通过称重法研究了引气剂掺量对冻融循环前后砂浆毛细吸水规律的影响,并借助低场核磁共振和扫描电子显微镜从微观角度讨论了其影响机理.结果表明:在冻融循环作用前,砂浆的毛细吸水性系数随着引气剂掺量的增加而降低,气孔切断了毛细孔的连通性,导致水分传输通道更为曲折;在冻融循环作用后,砂浆试件的吸水曲线均呈现双线性特征;冻融损伤裂纹可以快速吸水并向毛细孔和气孔中传导水分,导致砂浆试件的前期吸水加速,该现象在低引气剂掺量砂浆中更为显著;随着裂纹充水度的提高,砂浆试件的后续吸水主要通过毛细孔及气孔进行,吸水速度下降;砂浆冻融循环前后的毛细吸水性系数与毛细孔体积占比均存在明显的线性相关性.     

高温后砂浆的水分传输与力学性能试验研究

水泥基材料是由水泥、骨料等组成的复合材料,高温作用后材料内部产生严重的热损伤,导致其力学及耐久性能降低。通过数码显微镜观察了经过105、200、400、600、800℃温度作用后水泥砂浆的表面形貌,发现砂浆表面热损伤裂缝的宽度随着温度的升高而逐渐增大。通过称重法对高温作用后水泥砂浆的毛细吸水性能进行测试后发现:热损伤作用对于水泥砂浆的一维吸水过程有着明显影响,毛细吸水系数随着温度的升高而急剧增加,经过800℃高温作用后的砂浆样品的毛细吸水系数为105℃下烘干的砂浆样品毛细吸水系数的5.7倍。通过抗压、抗折和劈裂抗拉试验研究了高温后砂浆的力学性能,证实了砂浆的抗压、抗折和劈裂抗拉强度随着温度的升高而衰减的规律,800℃作用后砂浆样品的抗压、抗折和劈裂抗拉强度分别为20℃时的31%、61%、19%。同时,测得的试验数据表明:高温损伤砂浆毛细吸水系数与其抗压、抗折及劈裂抗拉强度间均存在着明显的线性关系,因此吸水性系数可作为高温损伤水泥基材料力学及耐久性能评价的重要指标。     

试论升温速率对混凝土渗透性能的影响

本文进行了水泥基材料高温作用后气体渗透性的试验研究,设计了不同的升温速率,进行了普通混凝土和砂浆试样的对比试验。结果表明,当升温速率5~10℃/min时,水泥基材料的气体渗透性变化趋势不明显;当升温速率大于10℃/min时,试样的气体渗透系数大幅度增加,说明普通混凝土和砂浆试样渗透性的劣化。同时试验表明,随着围压和进气压的增大,水泥基材料的本质渗透率呈现不断下降的趋势。     

不同水胶比及养护条件对内养护混凝土吸水性能的影响

为了研究预湿轻骨料的内养护效率受混凝土自身水胶比和外界养护条件的影响,采用改进的ASTM 1585试验方法,开展了不同水胶比、不同养护条件(饱和石灰水养护、喷雾养护、密封养护、干燥养护)下普通混凝土及内养护混凝土毛细吸水试验。从混凝土的水化程度、混凝土孔隙率等角度,解释了水胶比、养护条件以及内养护材料对混凝土中水分传输的影响。结果表明:水胶比、养护条件以及内养护材料的掺入对混凝土中水泥的水化和混凝土材料的孔隙率有较大影响。高水胶比试件比低水胶比试件具有更大的累积吸水量及二次吸水率,水胶比为0.5的试件的累积吸水量及二次吸水率分别为水胶比为0.3的试件的1.4～2.1倍和3～4倍;预湿轻骨料的掺入对高水胶比试件的累积吸水量、初始吸水率和二次吸水率的改善作用并不明显,但可以显著降低低水胶比试件的吸水能力,对于水胶比为0.3的试件,其累积吸水量和二次吸水量的降低幅度分别为7.7%～18.6%和20.4%～27.4%;随着外界养护环境湿度的降低,低水胶比试件的初始吸水率变化较小,累积吸水量和二次吸水率有轻微的上升;预湿轻骨料在低水胶比、密封养护条件下内养护效率较高。     

不同水胶比及养护条件对内养护混凝土吸水性能的影响

为了研究预湿轻骨料的内养护效率受混凝土自身水胶比和外界养护条件的影响,采用改进的ASTM 1585试验方法,开展了不同水胶比、不同养护条件(饱和石灰水养护、喷雾养护、密封养护、干燥养护)下普通混凝土及内养护混凝土毛细吸水试验。从混凝土的水化程度、混凝土孔隙率等角度,解释了水胶比、养护条件以及内养护材料对混凝土中水分传输的影响。结果表明:水胶比、养护条件以及内养护材料的掺入对混凝土中水泥的水化和混凝土材料的孔隙率有较大影响。高水胶比试件比低水胶比试件具有更大的累积吸水量及二次吸水率,水胶比为0.5的试件的累积吸水量及二次吸水率分别为水胶比为0.3的试件的1.4～2.1倍和3～4倍;预湿轻骨料的掺入对高水胶比试件的累积吸水量、初始吸水率和二次吸水率的改善作用并不明显,但可以显著降低低水胶比试件的吸水能力,对于水胶比为0.3的试件,其累积吸水量和二次吸水量的降低幅度分别为7.7%～18.6%和20.4%～27.4%;随着外界养护环境湿度的降低,低水胶比试件的初始吸水率变化较小,累积吸水量和二次吸水率有轻微的上升;预湿轻骨料在低水胶比、密封养护条件下内养护效率较高。     

不同水胶比及养护条件对内养护混凝土吸水性能的影响

为了研究预湿轻骨料的内养护效率受混凝土自身水胶比和外界养护条件的影响，采用改进的ASTM 1585试验方法，开展了不同水胶比、不同养护条件（饱和石灰水养护、喷雾养护、密封养护、干燥养护）下普通混凝土及内养护混凝土毛细吸水试验。从混凝土的水化程度、混凝土孔隙率等角度，解释了水胶比、养护条件以及内养护材料对混凝土中水分传输的影响。结果表明：水胶比、养护条件以及内养护材料的掺入对混凝土中水泥的水化和混凝土材料的孔隙率有较大影响。高水胶比试件比低水胶比试件具有更大的累积吸水量及二次吸水率，水胶比为0.5的试件的累积吸水量及二次吸水率分别为水胶比为0.3的试件的1.4~2.1倍和3~4倍；预湿轻骨料的掺入对高水胶比试件的累积吸水量、初始吸水率和二次吸水率的改善作用并不明显，但可以显著降低低水胶比试件的吸水能力，对于水胶比为0.3的试件，其累积吸水量和二次吸水量的降低幅度分别为7.7%~18.6%和20.4%~27.4%；随着外界养护环境湿度的降低，低水胶比试件的初始吸水率变化较小，累积吸水量和二次吸水率有轻微的上升；预湿轻骨料在低水胶比、密封养护条件下内养护效率较高。     

养护条件对含SAP高性能水泥基材料强度的影响

高性能水泥基材料的低水胶比使胶凝材料水化非常有限,而外界条件变化会影响体系中含水量及性能发展,这在超高性能混凝土更为明显。采用自然养护、水养、密封养护以及后期短暂水养护,研究了养护方式对水胶比为0.18~0.24的高性能水泥基材料强度的影响,并进一步分析SAP粒径的影响。结果发现:SAP有效消除SAP孔对相同初始水胶比砂浆强度的不利影响,尤其在自然养护下;后期遇水时失水SAP重新吸水,可以弥补早期水养时间不足的缺陷,保证强度进一步增加,且SAP掺量越大,弥补效果越明显。因此,低水胶比水泥基材料早期水养时间较短时,后期短暂的水养非常必要,尤其掺入SAP时。     

橡胶集料自密实混凝土的毛细吸水特性研究

采用ISAT(initial surface absorption test)方法,通过对比试验研究了橡胶集料自密实混凝土(RSCC)和普通橡胶集料混凝土(ORC)的毛细吸水特性,分析了水胶比和橡胶掺量对RSCC毛细吸水性能的影响,并建立了新的RSCC毛细吸水模型.结果表明:在水胶比和橡胶掺量相近的情况下,RSCC的毛细吸水性能低于ORC;当水胶比相同时,橡胶掺量越大,RSCC的毛细吸水性能越弱;当橡胶掺量相同时,水胶比越低,RSCC的毛细吸水性能越弱;ORC的毛细吸水性能对水胶比变化的敏感程度较高.引用相关文献建立的橡胶集料混凝土的渗透模型对RSCC的毛细吸水试验结果进行了拟合,试验结果与拟合结果的相关系数均大于0.860 0.初始阶段毛细吸水系数的大小能够反映RSCC毛细吸水能力的强弱.     

低水胶比水泥基材料的自收缩

论述了低水胶比水泥基材料自收缩产生的机理，探讨了自收缩的测定方法并分析了水泥浆体宏观尺度上自收缩的研究模型。通过试验初步研究了水胶比为0.16的超高性能砂浆的自收缩。     

“镜面”水泥基材料试验研究

试验研究了不同模板下水泥基材料表面光泽度的变化情况,确定了硬质PVC板是制备水泥基镜面材料的重要条件,同时研究了胶砂比、水胶比、水泥品种、扩展度等因素对水泥基镜面材料表面光泽度的影响。试验结果表明,采用高胶砂比、低水胶比、普通硅酸盐水泥及高扩展度时可制备光泽度值较高的水泥基镜面材料。     

碱硅酸反应对水泥基材料力学性能的影响

通过对比活性不同的两种砂制备的砂浆试样在碱硅酸反应中的膨胀率,结合三轴抗压测试研究了碱硅酸反应前后水泥基材料的力学性能变化,分析了碱硅酸反应后材料微观结构演变与力学性能间的关系。结果表明碱惰性砂制备的砂浆试样中骨料周围局部区域形成少量针状凝胶相,由于碱硅酸反应速率较慢且凝胶相较少,因而其膨胀率较小且对水泥基材料力学性能的影响较小。碱活性砂制备的砂浆试样中,骨料周围易生成大量针状凝胶层,且随着碱硅酸反应的进行凝胶相膨胀加剧,促进水泥基材料中骨料周围的水泥浆体中形成大量裂纹,进而明显影响水泥基材料的力学性能。研究表明,三轴抗压测试中,除膨胀率外,极限抗压强度和应变量也可以作为评价水泥基材料碱硅酸反应水平的参量。     

毛细吸水作用对水泥砂浆电阻率的影响研究

采用四电极法测定了水泥砂浆电阻率随毛细吸水时间的变化,并分析了水灰比、聚合物乳液、引气剂对其变化的影响.研究表明:随毛细吸水时间的增加,水泥砂浆电阻率先缓慢降低,随后迅速下降,最后保持稳定;毛细吸水可使水泥砂浆电阻率降低70%以上,这可能与吸水后砂浆内部形成的孔隙导电通道有关;增大水灰比和掺入引气剂均可大幅度提高干燥条件下砂浆的电阻率,且对吸水状态下砂浆的电阻率也有一定提高作用,但对吸水后砂浆的电阻率影响不大;6%聚合物乳液掺量(聚合物的固含量占水泥质量的百分数)不仅可提高干燥条件下的砂浆电阻率,也可提高吸水后的砂浆电阻率(提高4倍左右,且保持在360Ω·m以上),原因可能与水灰比、聚合物乳液、引气剂对砂浆毛细孔隙结构的影响有关.     

矿物掺合料对低水胶比水泥基材料塑性开裂的影响

采用平板约束法并结合图像分析技术研究了矿物掺合料对低水胶比水泥基材料塑性开裂的影响。结果表明:硅灰显著增大了低水胶比水泥基材料的塑性开裂面积和平均宽度,通过复掺粉煤灰或磨细矿粉均可大幅度降低低水胶比水泥基材料塑性开裂风险。     

提升水泥砂浆耐酸性能的防护技术研究

采用普通硅酸盐水泥、磨细矿渣和粉煤灰等原材料配制了水胶比和矿物掺合料掺量不同的4种砂浆试件,并使用环氧防护涂层对其中1种砂浆进行表面防腐涂刷。将成型的砂浆试件分别浸泡于不同pH值的硫酸溶液中。对比研究了各龄期砂浆的质量变化率和强度变化率以及不同砂浆在侵蚀试验后的表面微观形貌。结果表明,硫酸溶液对水泥砂浆有严重的腐蚀作用,在pH值较低的强酸溶液中,通过降低水胶比的方式并不能显著提升砂浆的抗酸侵蚀能力;含大掺量矿物掺合料的砂浆,其耐酸腐蚀性能有明显提升;pH≥3的中强酸和弱酸环境对水泥基材料的侵蚀作用会有明显减弱;采用环氧涂层可较大幅度提升水泥砂浆的耐酸腐蚀性。     

不同因素对水泥混凝土抗离析特性的影响

为探究水泥浆体黏度、粗集料体积和振捣频率对混凝土抗离析特性的影响，首先对不同水泥用量和水胶比下净浆和砂浆的塑性黏度进行了研究；其次研究了不同体积的粗集料在不同振捣频率（0、20、50Hz）下，在不同塑性黏度的净浆和砂浆中的平均下沉速率；最后通过灰色关联分析确定了水胶比、水泥用量和振捣频率和对粗集料平均下沉速率的影响程度。结果表明，水泥用量变化对新拌水泥净浆和砂浆的塑性黏度影响较小，水胶比变化对水泥净浆和砂浆的塑性黏度影响显著，随着水胶比的增加，水泥砂浆的塑性黏度逐渐减小；同一塑性黏度下，集料体积越大和振捣频率，平均下沉速率越大；通过灰色关联计算表明影响粗集料的平均下沉速率因素排序从大到小依次为振动频率、水胶比、水泥用量。     

碱激发矿渣砂浆的介质传输性能研究

通过盐池浸泡试验研究了非饱和条件下碱激发矿渣砂浆的介质传输机理，分析了不同激发剂和粉煤灰掺量对碱激发矿渣砂浆中水分和氯离子传输性能的影响。结果表明：水玻璃激发矿渣砂浆的毛细吸水系数较小，强度较高；非饱和条件下，碱激发矿渣砂浆的氯离子传输性能显著低于普通水泥砂浆；水玻璃激发矿渣砂浆的表观氯离子扩散系数较NaOH激发矿渣砂浆略高。     

不同养护条件下水泥基材料的孔隙结构

对于不同水胶比的水泥基材料,使用压汞法研究了其在饱水养护和密封养护条件下孔隙结构的特征.结果表明：养护条件对水泥基材料的孔径分布影响明显.与饱水养护相比,密封养护能显著增加RⅢ区间（100～1000nm）的孔隙含量(质量体积),降低RⅠ区间（<10nm）的孔隙含量;密封养护会降低水泥基材料的比表面积,增加净浆的孔隙率(体积分数),但对砂浆孔隙率的影响较不明显.胶凝材料中的磨细高炉矿渣(质量分数为65%）和硅粉(质量分数为5%）不能完全抑制孔隙自干燥导致的孔隙连通作用.