长期高温水热条件下活性粉末混凝土的水化规律EI北大核心CSCD

以0.21的水灰比成型活性粉末混凝土(RPC)基体,研究低水灰比RPC基体水化相在高温蒸压养护条件下的长期水化规律。采用酸不溶物含量表征基体的水化程度,采用显微维氏硬度表征RPC基体在养护过程中的结构性能,并通过X射线粉末衍射与扫描电子显微镜/能量色散谱分析RPC基体的物相与形貌变化。结果表明:高温蒸压养护过程中,RPC基体水化程度在0~96 h的养护期内快速提升,硬度随养护时间增加提升明显;长期养护时(168~312 h),基体的水化速率缓慢,基体内水泥熟料的水化趋于停滞。长期高温蒸压养护过程中,低水灰比RPC基体中晶态水化产物极少,由于缺乏晶态转化的空间,基体中的絮状水化硅酸钙凝胶无明显晶化现象,在长期高温水热条件下具有良好的稳定性,在核废料存储材料领域具有应用前景。     

长期高温水热条件下活性粉末混凝土的水化规律

以0.21的水灰比成型活性粉末混凝土(RPC)基体,研究低水灰比RPC基体水化相在高温蒸压养护条件下的长期水化规律。采用酸不溶物含量表征基体的水化程度,采用显微维氏硬度表征RPC基体在养护过程中的结构性能,并通过X射线粉末衍射与扫描电子显微镜/能量色散谱分析RPC基体的物相与形貌变化。结果表明:高温蒸压养护过程中,RPC基体水化程度在0～96 h的养护期内快速提升,硬度随养护时间增加提升明显;长期养护时(168～312 h),基体的水化速率缓慢,基体内水泥熟料的水化趋于停滞。长期高温蒸压养护过程中,低水灰比RPC基体中晶态水化产物极少,由于缺乏晶态转化的空间,基体中的絮状水化硅酸钙凝胶无明显晶化现象,在长期高温水热条件下具有良好的稳定性,在核废料存储材料领域具有应用前景。     

活性粉末混凝土的性能与微细观结构

研究了活性粉末混凝土(reactive powder concrete．RPC)的强度、动弹模量、气体渗透性、碳化以及长期热处理条件下的膨胀性等宏观性能。用压汞测孔仪、扫描电镜等现代微观手段分别研究了RPC的孔结构及微观形貌。分析了RPC的性能与微细观结构之间的相互关系．提出了相应的细观结构模型。结果表明：RPC具有非常低的孔隙率．其气体渗透系数比传统混凝土的低1～2个数量级。经过21d热处理后．其试样长度基本不产生膨胀。RPC优异的宏观性能得益于其致密、均匀的内部微观结构。     

掺铝校正料制备高硅尾矿基地聚合物

将某低活性高硅尾矿经活化预处理后,分别掺入铝酸钠(SA)、偏高岭土(MK)、粉煤灰(FA)和铝酸盐水泥(AC)作为铝校正料,在碱激发剂作用下制备地聚合物;以试样的7d抗压强度为考察指标,通过正交实验对各种铝校正料对应的反应体系的原料配比进行优化;为进一步提升试样的强度性能,将在优选配比下所制备的试样进行蒸压养护;通过SEM和27Al MAS-NMR对试样的微观形貌和所含Al的空间配位状态进行表征.结果表明:未做蒸压养护时,掺MK作铝校正料所制备的优选试样的7d抗压强度最高(即为27.5 MPa),掺不同铝校正料所得优选试样对应的最佳因素水平组合各不相同,各因素对G-SA、G-MK、G-FA和G-AC体系中试样抗压强度指标的影响规律多数不一致;试样经蒸压养护后,其强度性能和微结构均有改善,且掺SA对应的优选试样的强度增长率最高;掺不同铝校正料形成的试样在微观形貌上存在差异,但都形成了稳定的具有地聚合物基本特征的三维空间网络结构.     

钢纤维活性粉末混凝土力学性能试验研究

为了研究钢纤维掺量对活性粉末混凝土的基本力学性能的影响,利用静态抗压实验对得出的应力应变曲线特征值进行分析,结果表明:掺加钢纤维一定程度上改善了混凝土的脆性,并且随着钢纤维掺量的增加,RPC的峰值强度、峰值应变和韧性指数均呈现增长的趋势,说明钢纤维不仅使RPC的强度大幅增加,而且改善了RPC的脆性,增加了韧性。     

钢纤维对活性粉末混凝土力学性能的影响

通过测试不同钢纤维掺量活性粉末混凝土(RPC)试件的流动度、28 d标准养护后抗压强度及抗折强度,分析不同钢纤维掺量下,RPC流动度、抗压强度、抗折强度、折压比等性能,并结合文献对比分析在不同配合比下钢纤维掺量对RPC的增强效果,综合考虑RPC流动度与力学性能得出钢纤维最优掺量为2％～3％.     

活性粉末混凝土高温后强度退化规律试验研究

为研究活性粉末混凝土(RPC)高温后强度退化规律,对高温后RPC试件的质量损失、抗压性能和劈裂抗拉性能进行测试,并分析温度和纤维掺量对RPC强度的影响。结果表明:随着温度的升高,RPC试件的表观颜色由深逐渐变浅,质量损失率逐渐增大;而强度损失率均随着温度升高呈先减小后增大的趋势,但临界温度不同,立方体抗压强度和劈裂抗拉强度的临界温度为300 ℃,而轴心抗压强度的临界温度为200 ℃,此外,300 ℃后轴心抗压强度损失率高于立方体抗压强度,800 ℃后强度损失率均超80%,宏观强度退化的根本原因是基体微观形貌的劣化;掺有聚丙烯(PP)纤维的RPC试件高温后强度损失率相对较小,且当钢纤维掺量为2%(体积分数)时,PP纤维的最佳掺量为0.15%(体积分数)。通过回归分析,建立了RPC强度损失率与温度和PP纤维掺量间的计算公式。     

基于正交试验的活性粉末混凝土力学性能及耐久性研究

通过正交试验设计了18组不同配合比的活性粉末混凝土(RPC),在常温养护制度下对其进行抗压强度和抗折强度试验研究,分析了砂胶比、水胶比、钢纤维掺量等因素对RPC力学性能的影响,考察了RPC破坏过程及形态.基于力学性能最优试验组,对该配合比进行优化,然后进行了抗冻融循环试验和抗硫酸盐侵蚀试验研究.试验结果表明:水胶比和钢纤维含量对RPC抗折和抗压强度影响显著,钢纤维含量过高导致RPC拌合物流动性较差,亦不经济,建议钢纤维体积含量控制在1.5％左右.RPC经冻融循环次数达150次时,其相对动弹模量为95.2％,质量损失忽略不计;经硫酸盐溶液侵泡的RPC试块强度相比在清水侵泡中提高了16.2％,RPC的抗硫酸盐侵蚀系数为116.5％.     

利用铁尾矿制备活性粉末混凝土的研究

利用铁尾矿制备活性粉末混凝土,既可以充分利用铁矿山固体废弃物,又可以为建筑工程提供高性能建筑材料,具有非常显著的社会意义和实用价值。试验以水泥、硅灰、铁尾矿为主要原料,在掺入钢纤维后,将不同配比的活性粉末混凝土(RPC)分别在(20±2)℃标准养护和(80±2)℃蒸汽养护条件下养护,研究养护条件及养护时间对活性粉末混凝土抗折强度、抗压强度的影响。结果表明:以铁尾矿作为骨料,可以制备出活性粉末混凝土;活性粉末混凝土的强度随养护时间的延长逐渐增大;蒸汽养护的活性粉末混凝土比标准养护的抗压强度高5%~45%。     

负温(-3℃)养护下混凝土抗压强度增长试验研究

本实验主要研究负温(-3℃)养护条件、水灰比、龄期对混凝土抗压强度的影响规律.通过测定持续负温养护条件和标准养护条件下三种水灰比(O.24、0.31、0.38)混凝土试块在不同龄期下的抗压强度值,分析混凝土强度增长机理和抗压强度影响因素,得出负温养护条件对三种水灰比混凝土抗压强度增长有明显的抑制作用,前7d内影响最明显,随着龄期的增加影响逐渐减弱,而且对水灰比为0.24的混凝土抗压强度造成了不可恢复的损伤;低水灰比由于水含量的不足导致其后期混凝土抗压强度较低,高水灰比会由于混凝土内部结冰量较大,体积发生膨胀形成微裂缝,导致其后期抗压强度不高,故存在着与养护温度对应的最优水灰比.     

钢纤维掺量对活性粉末混凝土基本力学性能的影响

通过试验研究了活性粉末混凝土的基本力学性能(抗压强度、抗折强度、耐高温性能),分析了钢纤维掺量对活性粉末混凝土力学性能的影响.并应用扫描电镜,从微观上分析了钢纤维掺量对RPC强度的影响,找出合理的钢纤维掺量为1.0%.     

凝灰岩石粉掺量对活性粉末混凝土性能的影响

以0.14水胶比成型活性粉末混凝土(RPC)为基体,采用凝灰岩石粉取代部分胶凝材料制备RPC,研究凝灰岩石粉掺量对RPC抗压强度、抗折强度和微观结构的影响。结果表明：RPC的抗压强度、抗折强度随凝灰岩石粉掺量增加呈下降趋势。凝灰岩石粉在胶凝体系中发挥了一定的火山灰效应和填充效应,改善了RPC的微观结构;掺量为5%凝灰岩石粉掺制备的RPC能满足力学要求,28 d龄期的抗压强度为119 MPa,抗折强度为12.4 MPa,孔隙率最低,且界面区最密实;当凝灰岩石粉掺量超过5%后,对微观结构的改善效果有所下降,当凝灰岩石粉掺量超过20%时,已不利于RPC微观结构的改善。     

养护温度对活性粉末混凝土孔结构的影响研究

研究了养护温度对活性粉末混凝土(RPC)的抗压强度及孔结构的影响.采用X射线计算机断层扫描技术(X-CT)和压汞法(MIP)对不同养护温度下RPC的孔结构进行了对比分析,并使用红外光谱(IR)与扫描电镜(SEM)分别对RPC的水化程度与微观形貌进行研究.结果表明,RPC的抗压强度随着养护温度的升高而先增大后减小,在250℃高温养护下达到最大值303.5 MPa.X-CT测量了孔半径6～220μm之间的孔洞,孔数主要分布在10～40μm的范围内.MIP测量的孔半径范围为0.003～60μm,浆体内孔体积主要分布在3～10 nm的范围内.两种测试方法均显示高温养护能细化孔隙,但X-CT能更精确地呈现样品中微米级别孔洞的孔体积和孔数分布.此外,IR分析表明RPC胶凝体系的水化程度随着养护温度的升高而提升.通过SEM观察,发现在高于250℃的养护温度下浆体孔洞内壁生成了针状硅酸钙.显然,高温养护能够提升水化程度,细化RPC的孔结构,改善微观结构,从而提高抗压强度,但养护温度高于250℃时抗压强度略有下降.     

水泥-矿渣复合胶凝材料硬化浆体的微观结构（英文）

利用压汞法、扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了两种不同养护条件下水泥-矿渣复合胶凝材料硬化浆体的微观结构。结果表明:常温养护3 d龄期时,随着矿渣的掺入和掺量的增加,硬化浆体的孔隙率越大,大孔含量越多;硬化浆体微观形貌显示,掺矿渣试样的反应程度比纯水泥试样更低,密实程度较差。水化后期,复合胶凝材料的水化程度虽然比纯水泥试样低,但复合试样的孔隙率更低,孔径细化。纯水泥试样中水化硅酸钙(C-S-H)凝胶的微观形貌呈单向分布的纤维状,而复合胶凝材料试样中矿渣反应生成的C-S-H凝胶呈三维分布的箔片状,能更有效的隔断和填充连通的孔隙。在高温养护条件下,掺矿渣复合胶凝材料硬化浆体早期和后期孔隙率均较低,高温激发了矿渣早期的活性。     

水泥-矿渣复合胶凝材料硬化浆体的微观结构

利用压汞法、扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了两种不同养护条件下水泥-矿渣复合胶凝材料硬化浆体的微观结构.结果表明:常温养护3d龄期时,随着矿渣的掺入和掺量的增加,硬化浆体的孔隙率越大,大孔含量越多;硬化浆体微观形貌显示,掺矿渣试样的反应程度比纯水泥试样更低,密实程度较差.水化后期,复合胶凝材料的水化程度虽然比纯水泥试样低,但复合试样的孔隙率更低,孔径细化.纯水泥试样中水化硅酸钙(C-S-H)凝胶的微观形貌呈单向分布的纤维状,而复合胶凝材料试样中矿渣反应生成的C-S-H凝胶呈三维分布的箔片状,能更有效的隔断和填充连通的孔隙.在高温养护条件下,掺矿渣复合胶凝材料硬化浆体早期和后期孔隙率均较低,高温激发了矿渣早期的活性.     

混杂纤维对活性粉末混凝土高温后抗压强度的影响

对混杂纤维活性粉末混凝土(RPC)不同温度等级作用并烧透(试件中心内置热电偶达到目标温度)后抗压强度进行了测试,研究了钢纤维和聚丙烯掺量对RPC抗压强度的影响.结果表明,RPC混凝土的抗压强度随着作用温度的升高总体呈下降趋势,钢纤维可以有效提高RPC混凝土抗压强度,而聚丙烯纤维可以改善RPC高温后性能和抑制爆裂,混杂纤维可优势互补.基于实验结果,给出了在钢纤维体积掺量2％,同时混掺聚丙烯体积掺量0、0.1％和0.2％下的RPC平均抗压强度与受火温度的关系式.     

纤维增强微膨胀湿接缝混凝土的性能研究

研究了钢纤维、新型镁质膨胀剂(MEA)及其复合对湿接缝混凝土性能的影响.采用体视显微镜观察混凝土中钢纤维与基体之间的界面结构,利用压汞法测定混凝土中砂浆的孔结构.结果表明:MEA的掺入有利于补偿混凝土的收缩.随着钢纤维掺量的增加,膨胀混凝土的膨胀率呈下降趋势.钢纤维与MEA复合能有效改善混凝土的体积变形.钢纤维与MEA复合协同效应改善了混凝土的微结构,提高了基体及钢纤维与基体之间的密实程度,增加了基体对钢纤维的握裹力,更有利于改善湿接缝混凝土的力学性能和渗透性能.     

再水化作用对超高性能混凝土基体显微结构和水稳定性的影响EI北大核心CSCD

通过开展超高性能混凝土(UHPC)基体的再水化试验,测试了不同再水化时间水泥石的化学结合水量、试件膨胀率和抗压强度,基于Krstulovi?–Dabi?的水泥水化动力学和水泥水化微观信息,建立了再水化模型,同时结合微观形貌变化和孔结构变化,基于建立的模型,分析了再水化作用对其水稳定性的影响机理。结果表明:在低水灰比(0.15~0.30)范围内,水灰比越低,再水化结合水量在前期越大,后期反而越小;再水化过程中,试件膨胀率随水灰比的降低呈增大趋势;不同水灰比水泥石的抗压强度随再水化时间的增长呈增大和减小交替出现的趋势。根据再水化模型计算的水泥水化度模型预测结果和试验结果吻合良好,表明所建立的模型可以较准确地模拟UHPC基体的再水化过程。水灰比0.30水泥石较大的水泥水化速率导致其具有较高的抗压强度增长幅度。再水化前期,水泥水化速率快,再水化产物不断填补水泥石内部初始孔隙,后期水泥水化速率缓慢,再水化产物体积膨胀导致水泥石出现微裂缝,UHPC基体性能劣化。     

冻融循环与硫酸盐溶液耦合作用下混凝土劣化机理试验研究

基于多尺度研究了浓度为10％和15％硫酸盐溶液与冻融循环耦合作用下混凝土的劣化机理.从混凝土质量,抗压强度,相对动弹性模量时变规律等宏观力学指标探究了混凝土损伤劣化机制;运用CT技术和扫描电镜(SEM)技术从细微观角度研究了冻融循环与硫酸盐溶液耦合作用下混凝土的侵蚀劣化规律.研究结果表明:宏观上混凝土试样的质量损失总体呈现初期增加随后小幅下降后期快速增加的趋势、单轴抗压强度先增大后减小的变化规律;在高浓度溶液中的试样相对动弹性模量下降速率呈现出先快后慢的变化规律,在低浓度溶液中的试样相对动弹性模量下降速率开始比较缓慢随着冻融次数增加慢慢趋近于高浓度溶液中试样.细观上通过CT技术发现试样的孔隙率随着冻融次数的增加呈现先减小后增大的趋势,内部微裂纹逐步扩展直至贯通.微观上运用扫描电镜(SEM)观察到试样裂缝和孔洞内壁处生成了钙矾石和石膏,并由于其膨胀力使得混凝土结构酥松.硫酸盐侵蚀和冻融循环耦合作用下混凝土劣化过程有两个阶段:在前期硫酸盐能降低冻融循环对混凝土的劣化,在后期硫酸盐侵蚀产物膨胀力、结晶盐产生的结晶压力和冻融产生的冻胀力共同作用使混凝土加速劣化.     

掺花岗岩石粉的管桩高强混凝土微结构和力学性能研究

本文采用蒸压养护方式制备管桩高强混凝土,以相同配合比的标准养护混凝土为对比组,分别研究磨细砂和石粉双掺时石粉取代率(花岗岩石粉/(花岗岩石粉+磨细砂),质量比)和石粉单掺时石粉掺量(花岗岩石粉/(花岗岩石粉+水泥),质量比)对管桩高强混凝土强度的影响,并通过XRD、ESEM等方法研究掺花岗岩石粉的管桩高强混凝土水化产物的种类及形貌特征。结果表明:蒸压养护下,混凝土强度随石粉取代率和石粉掺量的增加均先增大后减小, 石粉取代率为25%和石粉掺量为20%时混凝土强度分别达到最大值。由于花岗岩石粉中的SiO₂在蒸压条件下会与水泥水化产物Ca(OH)₂发生火山灰反应并生成托勃莫来石,使混凝土更为密实,因此相同配合比条件下蒸压养护3 d的混凝土强度高于标准养护28 d的混凝土强度。