磷铝酸盐水泥混凝土抗渗性能研究

研究了磷铝酸盐水泥(PAC)混凝土表面透气、表面吸水、水渗透和氯离子渗透性能,并对它们的机理进行了探讨.利用X射线衍射仪(XRD),全自动孔隙分析仪(MIP)和电化学工作站(EIS)对混凝土水化产物的物相组成、孔结构特性和电性能进行了分析.结果表明:磷铝酸盐水泥混凝土具有较佳的表面性能、抗水渗透和抗氯离子渗透性能,养护28d的PAC混凝土表面透气系数为0.0137×ln(p/mbar)/min,表面吸水系数约为0.0456×10~(-7)m~3/min~(0.5),相对渗水系数约为2.99×10~(-9)mm/s,氯离子扩散系数约为1.61×10~(-12)m~2/s.这是由于磷铝酸盐水泥水化机理和水化生成物不同于硅酸盐水泥造成的.随着养护龄期的增长,PAC的水化生成物增多,结构更加致密,混凝土抗渗性能亦随之提高.     

碱镍渣混凝土的制备及性能研究

以碱镍渣混凝土材料为研究对象,研究了碱镍渣混凝土的坍落度和强度,结合场发射扫描电镜(SEM-EDS)和压汞仪微观测试仪器,分析了碱镍渣水泥水化产物的形貌和孔结构。研究结果表明,碱镍渣混凝土的抗压强度发展规律与普通混凝土相似;碱镍渣水泥的主要水化产物是水化硅酸钙(C-S-H)和方解石;随着养护龄期的延长,孔结构被方解石填充,提高了密实度,有助于强度的提高。     

负温环境下混凝土力学性能及水化特征研究

研究了负温养护、交变温度养护下混凝土力学性能的发展情况,揭示了负温混凝土抗压强度、动弹性模量随龄期的变化规律,并利用微观测试方法分析了水泥水化特征和水化产物微观结构形貌.结果表明:在-10℃时,不掺防冻剂的混凝土早期强度极低,甚至由于试件不能成型而无强度;防冻剂可有效减少混凝土早期负温养护引起的微裂缝.     

养护温度对铝酸盐水泥基砂浆性能的影响

通过对比两种养护温度下铝酸盐水泥基砂浆的力学性能、物相分析和微观结构,研究了不同养护温度(20、50℃)对铝酸盐水泥基砂浆性能的影响。结果表明:20℃养护温度下铝酸盐水泥基砂浆性能明显优于50℃。20℃养护温度下,铝酸盐水泥基砂浆中含有较多的钙矾石、铝胶和AFm,其抗压强度随着养护龄期的增长而增加,28 d龄期试件强度较高,最高强度可达89.1 MPa;50℃养护温度下,铝酸盐水泥基砂浆主要含有钙矾石、C_3AH_6、铝胶和C-S-H,其抗压强度普遍偏低,且随着养护龄期的增长,部分7 d龄期试件出现略微强度倒缩,28 d龄期试件强度逐渐增加,最高强度仅达46.2 MPa。     

二水石膏和普通水泥复掺对铝酸盐水泥基砂浆性能的影响

以铝酸盐水泥为主要胶凝材料,复掺二水石膏(11%、13%、15%、17%)和普通水泥(2%、4%、6%、8%),制备出铝酸盐水泥基砂浆。通过测试宏观抗压强度,同时采用物相分析(XRD)和微观结构(SEM)两种表征手段,探究了二水石膏和普通水泥复掺对铝酸盐水泥基砂浆性能的影响。研究结果表明:改性铝酸盐水泥基砂浆试件抗压强度随着养护龄期的增长而逐渐增加,且二水石膏掺量在11%~13%,普通水泥掺量在2%~4%时,铝酸盐水泥基砂浆力学性能较好;各铝酸盐水泥基砂浆28d龄期试件内部主要含有AFt和铝胶,AFt、CAH_(10)及C_3AH_6等水化产物相互交叉、搭接,铝胶和C-S-H凝胶将各水化产物胶结在一起,且各水化产物数量的分布差异,造成其力学性能差异。     

CaO-Al2O3-P2O5三元体系中胶凝材料的设计、制备与水化

在CaO-Al_2O_3-P_2O_5三元体系中设计了以磷铝酸钙、铝酸钙和磷酸三钙为矿相组成的磷铝酸盐水泥熟料,并利用溶胶凝胶法、高温固相反应法制备了不同矿相含量的系列熟料,定量分析了熟料的矿相含量,测试了净浆凝结时间和抗压强度,分析了水化硬化浆体的微观结构.结果表明:磷铝酸盐水泥熟料水化凝结时间正常,磷铝酸钙含量越高,凝结时间越短;其水化硬化试件具有高强早强的特性,早期和后期强度都较高;磷铝酸盐水泥硬化浆体微观结构致密,在28d内水化产物主要为水化铝酸钙(C_2AH_8)、CaO-Al_2O_3-H_2O凝胶、CaO-Al_2O_3-P_2O_5-H_2O凝胶;磷铝酸盐水泥熟料中实际所含矿相含量与设计相符,证明熟料设计思路可行,为开发新型胶凝材料提供了新设计思路.     

超高强磷铝酸盐水泥混凝土的强度发展研究

采用常规工艺,在无需超细和添加其他增强物料的条件下,制备早强、高强的磷铝酸盐水泥混凝土,研究了其强度随水化龄期和养护温度的变化规律,通过XRD分析探讨了其微观特性。结果表明:磷铝酸盐水泥混凝土1d强度77.32 MPa,为其28 d强度的71.72%,远高于同条件下硅酸盐水泥混凝土的43.33%;标准养护28 d后,在37、50℃干燥3 d,磷铝酸盐水泥混凝土强度分别提高了7.14%和5.75%。此外,高强磷铝酸盐水泥混凝土在只掺入0.28%聚羧酸减水剂的情况下,即可获得同样的坍落度。     

盐湖环境对碱激发混凝土强度和孔结构的影响

为阐明碱激发混凝土在盐湖环境下的强度发展规律,对比研究了在清水和模拟盐湖环境中,NaOH和KOH激发矿渣水泥混凝土强度发展和微观结构的变化。试验结果表明:养护于清水和盐湖溶液中的碱激发矿渣混凝土强度分别在NaOH和KOH掺量为5%和8%时具有最高的抗压强度。盐湖养护细化了混凝土中小于100 nm的孔结构,且对KOH激发混凝土孔结构细化效果更为明显。混凝土中的孔含量随着龄期逐渐降低,养护于盐湖溶液中的混凝土孔含量随着龄期下降幅度更大。养护于盐湖溶液中的NaOH激发矿渣混凝土中出现了NaCl晶体,NaCl晶体是盐湖溶液中Cl~-和NaOH溶解出的Na~+离子结合的产物,并随着水化进行不断长大。养护在清水中NaOH激发混凝土和养护在清水和盐湖中的KOH激发混凝土均出现了方解石晶体相。养护于盐湖溶液的混凝土界面过渡区的裂纹比清水养护的试样裂纹宽度更细。     

海水拌养对铝酸盐水泥强度及水化性能的影响

本文主要研究了拌合水对铝酸盐水泥的强度和水化性能的影响,通过X射线衍射、压汞法测孔及扫描电子显微镜等测试手段,对水泥的水化产物组成、微观形貌和孔结构进行分析。结果表明:与淡水拌养相比,海水拌养主要影响其早期的水化性能,对后期的强度及水化微结构影响甚微。20℃养护温度下,海水拌养加速了铝酸盐水泥3d的水化进程,其3d水化产物试样致密程度较高,因而早期抗压强度稍高。50℃养护温度下,海水拌养可延缓CA和CA_2的3d水化反应进程,降低了CAH_(10)向C_3AH_6的转变程度,试样中毛细孔分布向低孔径方向移动,因而试样密度较高,3d抗压强度明显提升。     

直接电养护对混凝土性能的影响

以石墨和碳纤维为导电相材料,研究了石墨掺量（2%、4%）和养护方式（标准养护、直接电养护）对混凝土抗压强度和微观结构的影响,分析了直接电养护时间与试件内部温度和电阻率之间的关系。结果表明：掺入适量导电相材料可以改善混凝土的力学性能,提高混凝土的导电性能;直接电养护可以提高混凝土的内部温度,促进水化反应进程,提高混凝土的抗压强度,且对早期抗压强度的提高效果更大;随着直接电养护时间的增加,混凝土的电阻率不断增大,导电性能降低;直接电养护可以有效减小混凝土中凝胶孔的孔径,改善混凝土的孔结构。     

蒸汽养护对水泥基材料性能影响的研究进展

蒸汽养护能够加快水泥基材料水化速率,提高混凝土的早期强度,但水泥基材料水化性能在蒸汽养护及普通养护下存在显著差异,其高温养护条件下产生微结构缺陷、损伤和脆性的内在机理仍需要系统深入研究。为了更好的研究和应用蒸汽养护技术,综述了蒸汽养护对水泥基材料水化性能、孔结构、抗压强度、体积稳定性能和耐久性能等方面的研究进展,认为蒸汽养护制度与胶凝材料体系在水泥基材料水化性能、孔结构与强度之间的平衡点是评价其总体作用效果的关键,并指出蒸汽养护条件下掺合料间的相互作用机制、复合激发效果;多元胶凝体系水化热力学、动力学及其微观结构的演变规律。     

The effect of slaked lime,anhydrous gypsum and limestone powder on properties of blast furnace slag cement mortar and concrete

Basic properties of blast furnace slag cement mortar and concrete are investigated by adding inorganic activators. The result of this research concludes that slag cement mixed with suitable activator agents such as lime, gypsum and limestone powder could accelerate the compressive strength and tighten pore structure at early age. The addition of activator into mortar and concrete containing slag cement produces superior properties, reduced shrinkage and less carbonation compared to mortar and concrete containing slag cement without the addition of activator. Consequently, there are possibilities for manufacturing blast furnace slag cement, which could compensate the weak properties at early curing age. When compared with ordinary Portland cement, this cement has superior characteristics for long curing age.     

基于电化学阻抗谱的偏高岭土水泥性能研究

利用电化学阻抗谱、压汞法和抗压强度试验研究了偏高岭土(MK)水泥净浆从早期水化到养护28d的性能发展规律,分析了MK水泥净浆的电化学参数随养护龄期的变化规律,提出了1种同时考虑弥散效应和水泥净浆/电极界面扩散过程的等效电路模型,分析了电化学参数与抗压强度、孔结构参数的关系.结果表明:MK能够促进水泥净浆的水化进程;利用等效电路模型得到的MK水泥净浆电荷转移电阻R_(ct1)能够很好地反映MK水泥净浆的抗压性能;MK水泥净浆的孔隙率与电荷转移电阻R_(ct1)、高频区阻抗模数|Z|_1呈负相关关系.     

混凝土早期自收缩、强度与水泥水化率的关系

采用非接触式微位移传感器法对不同水灰比的混凝土从6h到28d龄期内的自收缩进行了测量,同时研究了密封条件下混凝土抗压强度与水泥水化发展过程。结果表明,随着水灰比的降低,混凝土自收缩和早期自收缩速率明显增大;对于同一混凝土而言,混凝土的抗压强度和水泥水化率均与自收缩成较好的线性关系;水灰比越低,同一龄期水泥的水化程度越低,水泥的化学收缩就越小,但混凝土的自收缩值却越大,证明自收缩与化学收缩是两个不同的物理量。     

水灰比对热环境中混凝土早期水化物相组成与强度发展的影响

大体积混凝土内部水化热以及制品的外部热源养护使得胶凝材料早期水化反应处在一定的温度场中,其物相组成与强度发展不同于常温养护。通过试验研究不同水灰比混凝土在不同环境温度下的早期水化物相组成和强度发展历程,采用劈裂抗拉强度与抗压强度的比值评价其脆性。试验结果表明,随着环境温度的提高,不同水灰比混凝土抗压强度呈现增长趋势。不同水灰比混凝土的劈裂抗拉强度在50℃环境温度下最高,温度继续升高,劈裂抗拉强度呈现降低趋势,且低水灰比混凝土劈裂抗拉强度降低明显。在较低温环境下,水灰比对水泥石物相组成几乎没有影响;而在较高温环境中,水灰比不同,水泥石物相组成也不相同。     

基于NMR的地聚合物水泥土孔隙结构与动态力学特性研究

为研究养护龄期和偏高岭土(MK)掺量对地聚合物水泥土孔隙结构和动态力学特性的影响,借助分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验系统开展了地聚合物水泥土动态单轴冲击压缩试验,并结合核磁共振(NMR)和扫描电镜(SEM)等分析手段研究了地聚合物水泥土的孔径分布和微观形貌变化特征。结果表明:地聚合物水泥土的动态抗压强度随MK掺量的增加呈现先增大后减小的变化趋势,在MK掺量为2%时出现峰值;其动态抗压强度在7~14 d内增长较缓;地聚合物水泥土的T2分布曲线呈双峰型,以主峰所占面积为主,掺2%的MK能够有效改善孔隙分布,促进小孔隙向微孔隙转化;随着孔隙率的增加,地聚合物水泥土的动态抗压强度呈指数下降;MK掺量为2%时,地聚合物水泥土内部孔隙大幅度降低,水化产生的胶凝材料能够起到填充孔隙和连接土颗粒的作用。     

混凝土早期变形与开裂敏感性评价

温度变形和自生变形是硬化混凝土在初龄期两种最主要的变形。温度变形是由水泥水化热和环境温度变化引起的变形,自生收缩变形是水泥水化导致的自干燥收缩变形,这两种变形对混凝土早期开裂敏感性的影响与混凝土的孔结构有关,而孔结构与混凝土硬化过程的温度水平及温度历程密切相关。试验表明,掺硅灰的混凝土具有较高的早期抗拉强度,而掺粉煤灰的混凝土具有更好的徐变应力松弛能力,抗裂性能较好,不同温度历程下混凝土热膨胀系数的准确测定对应力分析十分重要。     

CMIT-MIT活化铁尾矿粉体系对混凝土性能影响的研究

针对铁尾矿活化效率低的问题,采用机械力-化学耦合活化工艺有效地激发铁尾矿粉潜在火山灰活性,为铁尾矿的大规模绿色资源化利用提供了基础。活化铁尾矿粉复合胶凝体系的实验结果表明,与纯水泥相比,活化铁尾矿粉混凝土具有高的坍落度和扩展度,混凝土工作性良好。CMIT活化铁尾矿粉-水泥体系中,反应初期活性降低,形成少量的水化产物,导致其孔隙率增大,抗压强度较低;随着反应的进行,大量的Ca(OH)2与水化凝胶的产生导致混凝土孔隙率降低,结构更加致密,其力学性能显著增加。     

聚羧酸分子结构对混凝土早强性能的影响

设计不同的侧链长度、酸醚比和分子量制备了系列聚羧酸减水剂样品,采用GPC方法测试了系列样品的分子量和聚醚转化率.通过砂浆和混凝土性能评价试验表征了聚合物的分散性能和力学性能,用微量热仪监测了水泥水化18h内的水化放热趋势.结果 表明,聚羧酸分子中聚醚侧链长度、酸醚比和分子量均能明显影响砂浆的早期强度,分子结构综合影响早...     

水泥粒径分布对混凝土抗压强度影响的试验研究

为了考察水泥粒径分布对混凝土抗压强度的影响,开展了试验研究。首先,将普通硅酸盐水泥经气流粉碎机生产获得化学组分相同、粒径分布不同的超细水泥,然后通过掺加超细水泥改变水泥粒径分布。分别测定了3种不同超细水泥掺量下的水泥等温放热曲线和混凝土抗压强度。试验结果表明:①掺加适量超细水泥能够优化水泥粒径分布,提高水泥利用率,增加混凝土抗压强度;②混凝土抗压强度并不一定随超细水泥掺量的增加而递增,存在一个最佳的超细水泥掺量,使水泥粒径分布最优,从而获得最高的混凝土抗压强度。