高温养护对水泥复合胶凝材料力学性能的影响

以水泥-粉煤灰复合胶砂试件为试验对象,探讨了标准养护温度(20℃)和较高养护温度(50℃)条件下,粉煤灰(尤其是超细粉煤灰)的掺入对水泥-粉煤灰复合胶砂试件抗折抗压力学性能的影响规律。试验结果表明:(1)标准养护温度下普通粉煤灰的掺入会降低胶砂试件早龄期强度,但提高了胶砂试件晚龄期的抗折和抗压强度;(2)标准养护温度和较高温度养护条件下,超细粉煤灰的掺入均提高了复合水泥胶砂材料的早期抗折和抗压强度,且在一定掺量范围内,抗折和抗压强度随着掺量的增加而增加;(3)超细粉煤灰替代组水化早期胶砂抗折和抗压强度就接近或略大于基准水泥试验组,超细粉煤灰的活性在水化早期就得以发挥,使得复合胶砂试件早龄期的抗折和抗压强度有所提升。试验结论对实际工程中粉煤灰,特别是超细粉煤灰在复合胶砂以及进一步在大体积混凝土施工中的应用,及其对胶砂浆体和混凝土力学性能的积极改进方面具有借鉴意义。     

温度对水泥基注浆体抗压强度影响的试验研究

针对近年来不断出现的高地温注浆加固问题,在室内模拟相应工程环境,测试了不同养护温度(20、40、60和80℃)对不同水灰比和组成的水泥基注浆体抗压强度的影响。结果表明:浆体的抗压强度随水灰比增大而降低,水灰比较大时,降低幅度变缓;3 d抗压强度随温度的升高而提高,14 d和28 d抗压强度则在低于40℃时随温度升高而提高,高于40℃时随温度升高而降低;水灰比越小,有助于浆体强度发展的温度阈值越低;20℃和40℃养护时,浆体的抗压强度随龄期延长而提高,而养护温度为80℃时,抗压强度随龄期延长呈降低趋势。对于水灰比为1.0的浆体,在20℃和40℃养护时,掺入6%和9%的膨润土可以提高其抗压强度,而在80℃养护时,反而降低其抗压强度。     

普通硅酸盐水泥负温下力学性能的研究

主要研究了硅酸盐水泥在不同温度（20℃、0℃、-10℃、-18℃）下的力学行为,实验表明,随着早期养护温度的降低,水泥净浆的抗压强度、水泥砂浆的抗折/抗压强度在不同龄期均下降,其中在-10℃、-18℃情况下,水泥净浆28天强度分别为标准养护强度的60%、52.4%,水泥砂浆3天的抗折强度分别为标准养护强度的41.2%、29.4%,而水泥砂浆3天抗压强度分别为标准养护强度的54.2%、21.3%。XRD和IR分析表明浆体早期养护温度越低,水化速率和水化程度就越低,这使水泥浆体来不及建立起抵抗冰冻的水化产物结构体系,从而表现出较差的力学性能和抗冻性。     

不同养护温度下磨细粉煤灰的反应活性分析

分别使用粉磨前后的粉煤灰制备水泥浆体试样,对不同养护温度下试样的抗压强度和粉煤灰反应程度进行分析,并使用XRD物相分析和热重分析研究其作用机理。结果表明：由于在粉磨过程中部分球形颗粒被破坏,磨细粉煤灰在水泥浆体中消耗更多氢氧化钙而产生强度相,其反应程度随养护温度提高而增加最多;使用磨细粉煤灰制备的水泥浆体各龄期抗压强度均高于其他粉煤灰,温度升高时其强度上升幅度最大,当养护温度为80℃时,掺磨细粉煤灰试样在各龄期强度可达到纯水泥浆体的80%以上。     

掺不同纤维的活性粉末混凝土力学性能研究

通过对16组分别掺入钢纤维和聚丙烯纤维的活性粉末混凝土试件进行抗压、抗折强度试验,并且对每组试件采用了三种不同的养护方案。试验结果表明:热水养护对活性粉末混凝土的抗压和抗折强度有较大幅度的提升,当温度达75℃时,提升幅度10%~30%;相比单掺聚丙烯纤维单掺钢纤维对活性粉末混凝土试块的抗压、抗折强度提升幅度更大,钢纤维含量为4%时活性粉末混凝土的抗压和抗折强度分别提高21%和53%;钢纤维掺量为2%和聚丙烯纤维掺量为0.3%并且经过75℃高温养护的活性粉末混凝土试块其抗压、抗折力学性能达到最优,其抗压强度达到168.4MPa,抗折强度达到31.57MPa。     

纳米SiO_2改性水泥土钉注浆体性能的研究

采用亲水性的纳米SiO_2粉体与P·Ⅰ42.5水泥制备了纳米SiO_2改性水泥土钉注浆体.测定了不同纳米SiO_2掺量下浆体的泌水层高度、扩散度和强度;采用X射线衍射(XRD)分析、热重-差热(TG-DTA)分析方法研究了不同龄期下纳米SiO_2改性水泥土钉注浆体的微观结构与组成.结果表明:随着纳米SiO_2掺量的增加,浆体的扩散度下降,而泌水层高度逐渐减小;掺入纳米SiO_2可以提高浆体的抗压强度和抗折强度,尤其是后期抗压强度和抗折强度.纳米SiO_2的最佳掺量为1.0%~2.0%(质量分数).与纯水泥浆体相比,纳米SiO_2改性水泥土钉注浆体中Ca(OH)_2含量较少而C-S-H凝胶含量较多.     

复掺纤维对RPC高温后力学性能及超声规律的影响

为了提高活性粉末混凝土(RPC)的力学性能并改善其高温爆裂性,在RPC中将0.3%、0.4%聚丙烯纤维(PP)和0、1%、2%、3%钢纤维(S)组合复掺,共设计8组试件,养护并模拟火灾试验,统计试件在高温(200、400、600℃)作用下的爆裂情况,研究复掺纤维对高温后RPC的抗折和抗压强度、强度损失率、折压比的影响,抗压强度、受火温度与超声波速的规律,确定两种纤维的最佳配合比。结果表明:掺入PP可以改善RPC高温爆裂;RPC抗折、抗压强度、折压比及超声波速随受火温度升高均呈先上升再下降的趋势,复掺入S可提升RPC的抗压、抗折强度和折压比;当S与PP掺量分别为1%与0.3%、2%、0.4%时,RPC未爆裂且强度较高,超声波速与抗压强度的相关性也较高。     

磷渣对高贝利特水泥水化性能的影响

采用XRD、DTA及MIP等微观测试手段研究了磷渣对高贝利特水泥强度和水化性能的影响.结果表明,磷渣掺入后,高贝利特水泥的强度随磷渣掺量的增大而降低,早期下降幅度较大,后期下降幅度明显减缓;抗折强度的降低幅度较抗压强度小:高贝利特水泥的水化热显著降低;水泥浆体中的Ca(OH)2含量明显降低,浆体早期的微观结构和孔结构均比未掺磷渣的高贝利特水泥浆体差,但后期浆体的孔径分布明显优于未掺磷渣的高贝利特水泥浆体.     

石墨烯对硫氧镁水泥强度的影响及机理分析

为了研究石墨烯对硫氧镁水泥强度的影响,选取水灰比0.37、0.43、0.51在55%～95%的养护湿下制备了石墨烯硫氧镁水泥基复合材料,进行了抗折强度和抗压强度测试。采用X射线衍射研究了水化产物,并通过扫描电镜(SEM)观察了复合材料的微观形貌。结果表明,在0～2.0%的掺量内,硫氧镁水泥抗折强度随石墨烯掺量的增加而增大,当掺量达到2.0%,抗折强度最大提高了144.9%。抗压强度先减小后增大,2.0%掺量下出现极大值。该复合材料的最佳养护湿度在65%左右。水灰比对复合材料强度的影响在高石墨烯掺量下比较明显。X射线衍射分析表明掺石墨烯和改变养护湿度均只改变水化产物的数量。SEM分析表明石墨烯的掺入细化了水化产物尺寸,优化了水化产物的分布和排列。     

不同养护条件下GBFS高强水泥基材料的力学性能

针对标准养护、70℃蒸汽养护、高温压蒸釜养护3种养护条件下的粒化高炉矿渣（GBFS）高强水泥基材料进行力学性能试验,研究了养护条件、水胶比和代砂率等对GBFS高强水泥基材料抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和弹性模量等力学性能的影响及其各力学性能之间的关系,并通过激光共聚焦显微镜分析了养护条件对GBFS高强水泥基材料微观结构的影响.结果表明：GBFS高强水泥基材料的强度发展规律与普通石英砂高强水泥基材料相一致,其抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度及弹性模量均随水胶比的降低、养护龄期的增加及养护温度的增高而增大;相同配合比、相同养护条件下,GBFS高强水泥基材料的抗压强度等力学性能低于普通石英砂高强水泥基材料;70℃蒸汽养护和高温压蒸釜养护不仅能提高GBFS高强水泥基材料的早期强度,还使其后期强度的发展高于标准养护;3种养护条件下GBFS高强水泥基材料的抗折强度、抗劈裂拉强度及弹性模量均随着抗压强度的增加而增加,其中弹性模量与抗压强度的关系可用通常混凝土计算公式描述.微观形貌显示：在标准养护条件下,GBFS高强水泥基材料与普通石英砂高强水泥基材料一样,其骨料界面过渡区中的水泥浆体与骨料紧密结合,但可明显分辨;70℃蒸汽养护条件下,其骨料与胶凝浆体界面过渡区发育较致密;高温压蒸釜养护条件下,其骨料与胶凝材料融为一体,界面过渡区已无法分辨.     

多壁碳纳米管水泥基复合材料的制备与力学性能研究

以多壁碳纳米管(MWCNT)为增强组分,采用分散剂和超声分散方法制备了碳纳米管水泥基复合材料。研究了水灰比、碳纳米管掺加量对水泥基复合材料抗折强度和抗压强度的影响。结果表明:在一定范围内,当碳纳米管掺量一定时,随着水灰比的增加,水泥基复合材料的抗折强度有所提高,但抗压强度随之降低;当水灰比一定时,碳纳米管的掺加量存在一个最优值,为0.4%。在此掺量下,水泥基复合材料的抗折、抗压强度最高可分别提高45.6%、28.5%。通过扫描电子显微镜对制品断面进行微观分析,表明适量碳纳米管的掺入可以有效改善材料的孔结构和裂纹,并起到桥联作用,从而提高了水泥基材的力学性能。     

高吸水性聚合物对水泥砂浆物理力学性能的影响

研究了高吸水性聚合物(SAP)对水泥砂浆在不同养护温度下的流动度、凝结时间、抗折强度和抗压强度等物理力学性能的影响.结果表明:在0,10,20,40℃养护温度下,SAP对水泥砂浆的物理力学性能具有显著影响,且养护温度不同,SAP的作用效果也有所不同;SAP能提高水泥砂浆流动性,降低流动度经时损失,延长凝结时间,但其掺量(质量分数)变化的影响较小;温度越低,SAP对水泥砂浆流动性的改善效果越显著;SAP在一定程度上能提高水泥砂浆在20,40℃下的抗折强度和早期抗压强度,但不利于水泥砂浆中后期抗压强度发展,且导致水泥砂浆在10℃下各龄期的抗折强度和抗压强度均有所降低.     

改性纳米纤维素纤维增强水泥基复合材料制备与性能研究

本研究以水泥浆及C40混凝土为基体,纳米纤维素纤维（Cellulose nanofiber,CNF）为增强体,采用阳离子改性剂十六烷基三甲基溴化铵对CNF进行改性处理,制备改性CNF水泥基复合材料并对其进行了表征。通过水泥浆抗折试验、抗压试验,研究不同掺量改性剂对水泥基复合材料力学性能的影响。结果表明在水泥基体中掺入适量的改性CNF可以显著提升水泥及复合材料的抗折强度与抗压强度。混凝土干燥收缩及塑性收缩的结果显示CNF及改性CNF可以提高混凝土的抗裂性能。     

碳化养护制备高强钢渣砖的研究

以水泥、钢渣、标准砂为原材料,通过碳化养护制备钢渣砖。研究了钢渣掺量、水灰比、碳化强度和碳化时间对钢渣砖抗折、抗压强度的影响,并利用XRD和SEM对钢渣砖的矿物组成和微观结构进行了分析。结果表明:随着钢渣掺量的增加,钢渣砖的力学性能先提高后降低,钢渣掺量为40%时,钢渣砖的力学性能最佳,7 d抗折、抗压强度分别为6.9、47.7 MPa;钢渣砖的力学性能随着水灰比的升高而降低,水灰比为0.5时,钢渣砖的抗折和抗压强度最高;碳化压强为3 MPa、碳化时间为3 h时钢渣砖力学性能最好。     

钢纤维活性粉末混凝土力学性能试验研究

通过对掺入钢纤维的活性粉末混凝土不同尺寸试件,以及在相同尺寸前提下有无掺入钢纤维的试件进行了抗压强度和抗折强度等力学性能试验研究,探讨了尺寸效应以及钢纤维对试件抗压、抗折强度的影响,在对掺入钢纤维混凝土试件进行弹性模量试验的基础上,得出其与抗压强度的关系。结果表明,尺寸效应对活性粉末混凝土的抗压强度影响较大,对抗折强度影响较小;而钢纤维的掺入能较大地提高活性粉末混凝土的抗折强度,改善其脆性大的性质。     

海水海砂拌合砂浆高温损伤分析

采用天然海水海砂配制了水灰比分别为0.40和0.47的砂浆,研究了其在不同高温作用后的力学性能退化及微观结构损伤。通过三点弯曲及单轴压缩试验,测得了海水海砂拌合砂浆(SSM)抗折与抗压强度随温度变化情况。结合数字图像相关法(DIC)实时捕捉了三点弯曲荷载作用下SSM变形发展过程。通过热重分析测得了海水拌合水泥净浆随温度失重情况; 通过扫描电子显微镜(SEM)观察并分析了高温后净浆的微观结构损伤情况。结果表明:SSM高温后抗折与抗压强度随温度升高出现先增长后降低的趋势,抗折强度相比抗压强度退化更严重; 建立的抗折与抗压强度退化公式与试验吻合较好; DIC结果显示在同等应力水平作用下,温度越高,SSM跨中应变发展越充分,峰值应力时跨中变形越大; 热重分析结果显示,随温度升高,水灰比越大的净浆质量损失越多; 扫描电镜结果显示,净浆内部结构随温度升高越来越疏松。     

掺玻璃纤维和聚丙烯纤维混凝土力学性能分析

将玻璃纤维(GF)和聚丙烯纤维(PPF)按不同含量掺入混凝土中,并进行抗压、抗折试验。对试验结果进行分析,从而得出添加GF和PPF可以提高混凝土抗折强度、降低抗压强度,不同种类含量和配合比的试验结果稍有差异,但不显著,掺入GF提高抗折强度幅度最高,与此同时抗压强度降低幅度也最明显,双掺纤维力学性能居中。     

再生混凝土抗折强度的影响因素及其计算方法

为研究掺入再生粗骨料对混凝土抗折强度的影响,进行了抗折强度试验研究,考虑的参数包括再生粗骨料取代率、基体混凝土水灰比、基体混凝土龄期、再生粗骨料级配、再生混凝土水灰比以及再生混凝土配制方法等,确定了再生混凝土抗折强度的关键影响因素。在总结了现有的再生混凝土抗折强度计算公式基础上,采用本文及已有文献的试验数据对各公式预测精度进行了分析。以此为基础,提出了考虑关键参数影响的再生混凝土抗折强度计算公式。研究结果表明:再生粗骨料取代率与粗骨料级配是再生混凝土抗折强度的主要影响因素,取代率为100%的再生混凝土抗折强度比普通混凝土低3.9%～26.8%,采用不同粗骨料级配的再生混凝土抗折强度相差可达15.5%;再生混凝土抗折强度降低幅度随混凝土水灰比的增大而增大,不同水灰比的再生混凝土抗折强度降低幅度相差可达14.7%,而且再生粗骨料对混凝土抗折强度的影响低于其对抗压强度的影响,导致现有的计算公式不能有效预测再生混凝土抗折强度;基于普通混凝土抗折强度计算公式形式,并考虑混凝土水灰比及再生粗骨料取代率综合影响的再生混凝土抗折强度计算公式具有较高的预测精度,公式预测结果与试验结果比值的均值为0.991,判定系数为0.772。     

再生混凝土抗折强度的影响因素及其计算方法

为研究掺入再生粗骨料对混凝土抗折强度的影响,进行了抗折强度试验研究,考虑的参数包括再生粗骨料取代率、基体混凝土水灰比、基体混凝土龄期、再生粗骨料级配、再生混凝土水灰比以及再生混凝土配制方法等,确定了再生混凝土抗折强度的关键影响因素。在总结了现有的再生混凝土抗折强度计算公式基础上,采用本文及已有文献的试验数据对各公式预测精度进行了分析。以此为基础,提出了考虑关键参数影响的再生混凝土抗折强度计算公式。研究结果表明:再生粗骨料取代率与粗骨料级配是再生混凝土抗折强度的主要影响因素,取代率为100%的再生混凝土抗折强度比普通混凝土低3.9%～26.8%,采用不同粗骨料级配的再生混凝土抗折强度相差可达15.5%;再生混凝土抗折强度降低幅度随混凝土水灰比的增大而增大,不同水灰比的再生混凝土抗折强度降低幅度相差可达14.7%,而且再生粗骨料对混凝土抗折强度的影响低于其对抗压强度的影响,导致现有的计算公式不能有效预测再生混凝土抗折强度;基于普通混凝土抗折强度计算公式形式,并考虑混凝土水灰比及再生粗骨料取代率综合影响的再生混凝土抗折强度计算公式具有较高的预测精度,公式预测结果与试验结果比值的均值为0.991,判定系数为0.772。     

掺合料对水泥砂浆抗折性能的影响北大核心

研究了偏高岭土、粉煤灰、矿粉、硅灰等矿物掺合料种类以及掺入方式对水泥砂浆抗折性能的影响规律,采用XRD分析了硬化水泥浆体的水化产物。结果表明:单掺情况下,偏高岭土对水泥砂浆抗折强度的增强作用最明显,掺量为15%时,28、56 d水泥砂浆抗折强度分别提高了12.2%、36.1%;复掺情况下,偏高领土与粉煤灰和矿粉复掺的效果最好,28、56 d水泥砂浆抗折强度分别提高了16.4%、28.6%。掺入不同矿物掺合料时,水泥水化产物种类无明显区别,主要晶相组成为Ca(OH)_2、AFt;偏高岭土-矿粉-粉煤灰复掺,复合效应显现,提高了水化产物中钙矾石生成量,降低了水泥水化析出的Ca(OH)_2含量,能显著提高水泥砂浆的抗折强度。