再生粉体对干混砌筑砂浆性能的影响

掺加一定量的再生粉体对细骨料分别为机制砂和再生砂的干混砌筑砂浆进行改性,研究不同掺量的再生粉体对干混砌筑砂浆基本性能、力学性能及抗冻性能的影响。结果表明:随着再生粉体掺量的增加,砂浆的各项性能均有所降低,且对2种不同细骨料的砂浆影响基本一致;掺加再生粉体的质量分数为30%的砂浆抗压强度相比未掺加再生粉体的抗压强度最大降低幅度为44.2%;再生粉体对干混砌筑砂浆抗冻性能的影响较为明显,且最大掺量不宜超过10%,细骨料为机制砂的砂浆可采用1∶3和1∶4的胶砂质量比,而细骨料为再生砂的砂浆宜选用1∶3的胶砂质量比。     

高韧性水泥基复合材料强度尺寸效应试验研究与正交分析

尺寸效应是水泥基材料的固有特性,它与材料的配合比、强度以及结构组成等因素有关。高韧性水泥基复合材料是一种新型复合材料,具有优异的韧性,但同时其结构组成与普通混凝土相比也具有较大差异。然而,目前针对尺寸效应的研究大多限于普通混凝土和高强混凝土,并且尚无相关标准对高韧性水泥基复合材料尺寸效应的处理作出规范。为了探究该种复合材料的抗压强度尺寸效应,本文采用两种不同尺寸的立方体试件,对16组不同配合比的高韧性水泥基复合材料进行了单轴抗压试验和正交分析,研究了纤维掺量、水胶比、粉煤灰掺量和砂胶比这4个因素对材料强度尺寸效应的影响情况。试验结果表明:与普通混凝土相比,高韧性水泥基复合材料的脆性特征明显减小;诸因素对尺寸效应影响的主次顺序为水胶比纤维掺量粉煤灰掺量砂胶比,其中水胶比和纤维掺量的影响均非常显著,而砂胶比对尺寸效应影响甚微。     

改性水稻秸秆对水泥基材料性能影响研究

为了减少农作物纤维废弃造成的污染,研究了利用植物纤维制备建筑材料的工艺,首先采用碱煮法对植物纤维进行改性,然后将其分别与聚丙烯纤维按照不同的比例加入到水泥净浆中进行比较,结果表明:植物纤维在水泥净浆中的分散比加入聚丙烯纤维均匀,经过改性后的秸秆纤维对水泥凝结硬化时间无明显影响,随掺量增加,水泥净浆的抗折强度呈先增后减趋势,且在掺量为4.5%时最高,与未掺纤维的参照组相比抗折强度提高了11%,抗压强度降低了近24%。并将其掺入砂浆中,砂浆抗干缩性能得到改善,植物纤维掺量为6.0%时砂浆干燥收缩值比基准组下降了37%,在本研究掺量条件下,与加入聚丙烯纤维相比,加入秸秆纤维对水泥净浆的抗折强度和抗压强度影响较小,原因在于其分散性更好。     

掺Nano-SiO2对水泥胶砂摩擦性能的影响

利用HIT-1型球盘式摩擦磨损实验机干摩擦试验测试掺Nano-SiO2水泥胶砂的摩擦性能,重点考虑Nano-SiO2掺量对其摩擦系数的影响。结果表明:掺入Nano-SiO2可以让水泥胶砂表面更光滑,摩擦系数更小;Nano-SiO2掺量选用1.5%左右时水泥胶砂摩擦系数最小;当Nano-SiO2掺量为0%-1.5%时,水泥胶砂摩擦系数随着Nano-SiO2的增加而显著减小,当Nano-SiO2掺量为1.5%-3.0%时,水泥胶砂摩擦系数开始逐渐增加,但仍低于普通水泥胶砂摩擦系数。     

偏高岭土掺合料对水泥胶砂强度的影响

将不同比例的偏高岭土与矿渣、粉煤灰复合掺入水泥砂浆,分析水胶比和偏高岭土掺合料对水泥胶砂强度的影响,并借助活性指数综合分析偏高岭土掺合料的诱导激活效应。研究结果表明:偏高岭土与其他矿物参合料复掺比例一定时,随水胶比增大,水泥胶砂的强度呈下降趋势。当水胶比一定时,掺量在5%～15%范围之内,偏高岭土与矿渣复掺可提高水泥的早期强度;偏高岭土、矿渣与粉煤灰复掺更有助于改善水泥3～7d的抗折和抗压强度。偏高岭土在复掺比例为40%左右,水泥胶砂的抗折强度和抗压强度活性指数达到最佳。     

低模量聚酯纤维/水泥基复合材料抗冲击性能及损伤机制

研究聚酯纤维长径比、掺量对混凝土抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、断裂韧性及冲击荷载等力学性能的影响;运用复合材料理论和纤维间距理论对聚酯纤维/混凝土增韧阻裂机制进行研究,结合SEM观察微观形貌分析纤维长径比与掺量对增韧阻裂机制的影响;采用正交试验设计方法及激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)研究冲击高度、试件厚度、长径比及掺量对纤维/混凝土抗冲击性能的影响。结果表明,长径比为300与600的聚酯纤维会降低混凝土抗压强度,低掺量长径比为150的聚酯纤维通过提高混凝土致密程度使混凝土抗压强度有所提升;在抗拉强度方面长径比为150的聚酯纤维主要以缺陷形式存在,长径比为300的聚酯纤维对改善混凝土内部拉结作用最显著,3%(与胶凝材料体积比)掺量聚酯纤维对提高混凝土抗折强度最显著;对于混凝土断裂韧性,长径比为300与600的聚酯纤维/混凝土断裂韧性提高明显,通过SEM微观形貌发现纤维拉结作用产生的微裂纹会提高混凝土耗能能力,从而提高混凝土极限荷载与破坏时中心挠度,长径比为300的聚酯纤维/混凝土抗拉强度变化规律与复合材料理论和纤维间距理论分析结果较吻合;冲击高度为影响冲击荷载大小的主要因素,纤维长径比较纤维掺量影响较大,通过LSCM三维损伤形貌分析得出长径比为150的聚酯纤维对混凝土材料损伤改善效果较显著,同等掺量下长径比为150的聚酯纤维间距较小导致混凝土局部力学性能提高,从而提高混凝土抗冲击性能。      

基于再生粗骨料裹浆厚度的含砂透水混凝土配合比设计方法

研究了不同水胶比下外加剂掺量对胶凝材料净浆流动度的影响,以及净浆流动度、中砂/净浆质量比双因素耦合作用下再生粗骨料裹覆砂浆厚度的变化规律;建立了胶凝材料净浆流动度与外加剂掺量,再生粗骨料裹覆砂浆厚度与净浆流动度、中砂/净浆质量比两个数学关联模型,并将两个数学关联模型应用到透水混凝土配合比设计中.结果表明,再生粗骨料裹覆砂浆厚度随砂浆流动度减小而增大,且骨料粒径愈大,其裹覆厚度愈大.采用再生骨料RCA-9.5配制含砂透水混凝土,其砂浆浆体稳定包裹再生粗骨料,无漏浆封底、露骨散架等问题;混凝土试件28 d抗压强度为14.1～17.1 MPa,28 d抗折强度为2.0～2.7 MPa,透水系数大于6 mm·s-1,抗冻性和耐磨性良好.     

高性能PVA纤维增强水泥基复合材料单轴受拉特性

高韧性PVA纤维增强水泥基复合材料具有很高的能量吸收能力,但强度通常较低,采用我国地方材料资源和工业废料,可制备出高强度同时极限变形量满足实际工程要求的高性能PVA纤维增强水泥基复合材料(HPFRCC),以应用于高层抗震建筑结构的关键部位。通过单轴受拉强度和变形特性试验,研究PVA纤维体积率、粉煤灰掺量、硅灰掺量、水胶比及砂胶比对HPFRCC抗拉性能的影响,研究结果表明:随着PVA纤维体积掺量的增加,HPFRCC的抗拉强度与极限拉应变增大;大掺量粉煤灰替代水泥及增大水胶比可降低HPFRCC的抗拉强度,但明显改善其受拉应变硬化特性;HPFRCC中掺入适量硅灰及细砂可提高其抗拉强度,但极限拉应变降低,尤其当砂胶比较大时,HPFRCC的受拉应变硬化现象不明显;基于细观力学模型,分析了各因素对HPFRCC拉伸应变硬化特性影响的原因,研究结果可为今后HPFRCC的实际工程应用提供基础依据。     

碱渣、矿渣制备碱激发胶凝材料的力学性能研究

以唐山某碱厂的碱渣和邯郸某公司的矿渣微粉为原料、NaOH为碱激发剂、标准砂为细集料、添加一定量的外加剂,进行了碱激发胶凝材料的砂浆力学性能实验。采用正交试验设计与极差分析,研究了矿渣与碱渣质量比、胶砂比、水胶比、NaOH和胶凝材料质量比对砂浆的流动性、抗压强度的影响。结果表明:碱激发胶凝材料的砂浆流动度随着矿渣与碱渣质量比的增大而增大;提高水胶比对砂浆的流动性有利但对于强度的形成不利;砂浆的抗压强度随着矿渣与碱渣质量比的增大而增强,且随着龄期的增加,强度呈增长的趋势;方案2、3、6碱激发胶凝材料的砂浆试样抗压强度达到了"325水泥"抗压强度的标准;少量NaOH有利于碱渣、矿渣胶凝材料强度的形成,而高浓度NaOH抑制强度形成。     

面向水下智能建造的3D打印混凝土配合比优化研究

随着陆地资源紧缺,水下建造成为工程开发的必经之路.现阶段水下混凝土的研究较为系统,尚无针对水下3D打印混凝土的研究见诸报道.水下智能建造可数字成型、免模施工,有利于推动深地深海工程的发展,3 D打印混凝土为其核心技术.目前面向水下混凝土和陆地3D打印混凝土的设计方法尚未综合考虑水下智能建造工艺和服役环境的特殊性.因此,本工作根据力学性能、可打印性能、水下工作性能建立了水下3D打印混凝土配合比优化设计流程,针对水胶比、矿粉掺量、砂胶比、细骨料级配、絮凝剂掺量、触变剂掺量等材料参数开展序列化试验设计和试验研究.结果表明:成型后混凝土28 d抗压强度随水胶比、矿粉比例和砂胶比等参数的增长呈现降低趋势,其中水胶比影响最显著,其次为矿粉比例,砂胶比和絮凝剂掺量对材料强度的影响较小.基于试验数据和鲍罗米公式提出了具有较高拟合精度的水下3D打印混凝土配合比设计模型.综合考虑打印成型混凝土强度和水下不分散性确定絮凝剂最佳掺量为胶凝材料质量的2％.确定流动度在165～190 mm范围可保障水下打印建造,基于DIC监测信息以砂胶比、触变剂掺量以及细骨料级配为基本变量建立3D打印混凝土建造期竖向变形时变预测模型,可用于水下3D打印混凝土建造稳定性控制.本工作首次面向水下智能建造建立了3D打印混凝土配合比优化设计流程,提出了水下3D打印混凝土强度设计模型和建造期竖向变形预测模型,为水下智能建造提供理论依据和工程借鉴.优化后水下打印成型混凝土28 d抗压强度达到55 MPa,水陆强度比达到93.9％,可满足水下智能建造结构的性能要求.     

聚丙烯纤维增强水泥复合材料抗冲蚀性能及冲蚀机制

针对内蒙古中西部地区风沙环境特征,利用模拟风沙环境侵蚀试验系统,研究了不同聚丙烯(PP)纤维掺量的PP纤维/水泥复合材料在风沙环境中的抗冲蚀性能,并利用SEM观测冲蚀后微观形貌,探究其冲蚀机制。结果表明:不同PP纤维掺量的PP纤维/水泥复合材料冲蚀率大小为:普通水泥砂浆>PP纤维质量比为1.5%的PP纤维/水泥复合材料>PP纤维质量比为0.5%的PP纤维/水泥复合材料(PP与胶凝材料的质量比),且在一定的冲蚀时间范围内,冲蚀损伤演化特征发生显著变化;不同PP纤维掺量的PP纤维/水泥复合材料冲蚀率随冲蚀角度的增加而增大,且在冲蚀角度为90°时出现不同的峰值,符合脆性材料特征;分析材料表面受粒子冲蚀过程的表面接触应力,结合冲蚀后微观形貌,表明适量PP纤维的掺入有助于提高PP纤维/水泥复合材料的密实程度,增加韧性,过量PP纤维的掺入会造成分散不均匀,降低砂浆密实度和抗冲蚀能力;通过合理匹配PP纤维掺量可制备出具有优异抗冲蚀性能的PP纤维/水泥复合材料。      

纤维增强橡胶砂浆抗冲击性能研究

使用PVA纤维来增强橡胶砂浆的抗冲击性能,通过落锤试验研究PVA纤维体积掺量、纤维长度对橡胶砂浆冲击性能的影响规律,并通过抗压、抗折试验探究PVA纤维掺入后对橡胶砂浆的力学强度影响。试验结果表明,纤维的掺入对试件抗冲击韧性性能改善效果显著。橡胶等体积替代10%细集料时,9 mm PVA纤掺量为0.10%增强效果最佳,抗压强度、抗折强度出现峰值,冲击韧性提升明显。     

复掺钢丝绒纤维/水镁石纤维沥青胶浆性能研究

通过改变纤维总掺量和两种纤维的体积比,采用廷度试验、锥入度试验、布氏旋转粘度试验和动态剪切流变试验研究了混杂纤维沥青胶浆的低温延展性能、抗剪切性能、粘度特性及高温流变特性,同时借助扫描电镜(SEM)对其试样断面进行观察分析.结果表明:沥青胶浆的低温延展性随纤维掺量的增大而降低;在6％纤维总掺量范围内,随着纤维掺量的增大粘度逐渐增大,且增大的幅度减小;当钢丝绒纤维与水镁石纤维体积比为6/4时,沥青胶浆的车辙因子(G*/sinδ)、抗剪强度达烈最佳值;将两种纤维混杂掺入沥青胶浆中,充分分散,其与沥青粘结良好,发挥了增粘和桥接作用,提高了沥青胶浆的整体稳定性和抵抗永久变形的能力.     

PVAc胶乳改性水泥砂浆的性能

采用聚醋酸乙烯酯(PVAc)胶乳制备了改性水泥砂浆,研究了PVAc胶乳对砂浆工作性能、粘结强度、力学强度和吸水率的影响;通过扫描电镜(SEM)表征了改性砂浆的微观形貌。结果表明:当PVAc掺量由0增加到25%,改性砂浆的粘结强度增长幅度超过90%;PVAc胶乳掺量小于13%时对延长砂浆的凝结时间、提高砂浆的韧性有显著作用,并可大幅度降低压折比、吸水率;当PVAc掺量超过18%,改性砂浆的吸水率低于1%;SEM测试结果表明PVAc胶乳固化物可有效填充水泥砂浆的内部孔隙,在水化物与集料之间起到桥接作用,使水泥石结构更致密。     

可再分散乳胶粉对瓷砖粘结剂改性的探讨

可再分散乳胶粉能显著改善砂浆的性能，在水泥基材料中的应用越来越大。论文研究了可再分散乳胶粉掺量对水泥胶砂强度的影响，同时研究了可再分散乳胶粉对瓷砖粘结剂稠度和拉拔强度的影响。结果表明，可再分散乳胶粉能显著提高砂浆的柔韧性和施工性，能提高瓷砖粘结剂的粘结性。     

复掺钢丝绒纤维/水镁石纤维沥青胶浆性能研究

通过改变纤维总掺量和两种纤维的体积比,采用延度试验、锥入度试验、布氏旋转粘度试验和动态剪切流变试验研究了混杂纤维沥青胶浆的低温延展性能、抗剪切性能、粘度特性及高温流变特性,同时借助扫描电镜(SEM)对其试样断面进行观察分析。结果表明:沥青胶浆的低温延展性随纤维掺量的增大而降低;在6%纤维总掺量范围内,随着纤维掺量的增大粘度逐渐增大,且增大的幅度减小;当钢丝绒纤维与水镁石纤维体积比为6/4时,沥青胶浆的车辙因子(G*/sinδ)、抗剪强度达到最佳值;将两种纤维混杂掺入沥青胶浆中,充分分散,其与沥青粘结良好,发挥了增粘和桥接作用,提高了沥青胶浆的整体稳定性和抵抗永久变形的能力。     

盾构废弃泥沙再生制备高性能注浆材料的试验研究

利用盾构施工产生的废弃泥沙与水泥复合制备了一种高性能环保型注浆材料.研究了水固比、砂胶比、减水剂掺量对注浆料稠度、流动度、凝结时间、结石率、泌水率、抗压强度等性能的影响.结果表明:随着水固比增大,注浆料的初始稠度、凝结时间、流动度均增大,而结石率、抗压强度下降.随着砂胶比增大,注浆料的初始稠度、流动度均减小,而凝结时间延长.掺入聚羧酸高性能减水剂后,注浆料的工作性能显著提升.优选的配合比为:水固比0.45,砂胶比3:1,减水剂掺量2‰.相应注浆材料的技术指标为:流动度164 mm,初始稠度118 mm,凝结时间1035 min,结石率95.7％,泌水率2.4％,3 d抗压强度12.0 MPa.     

新型脱硫石膏基保温砂浆的配制及性能研究

以脱硫石膏及膨胀玻化微珠为研究对象,通过对比选取和交叉试验的方法,首先考察了脱硫石膏与膨胀玻化微珠的配比对保温砂浆的表观密度和抗压强度的影响,再利用柠檬酸、乳胶粉、纤维素醚和聚丙烯纤维等掺合物对保温砂浆进行改性试验,重点研究了各添加剂对保温砂浆的保水率、压折比、极限变形量、断裂能和线性收缩率的影响.结果表明,要配制性能优异的脱硫石膏基保温砂浆,应将玻化微珠和胶凝材料的体积质量比控制在4.5L∶1kg,必须掺入石膏质量0.1％左右的柠檬酸调节凝结时间,乳胶粉、纤维素醚和聚丙烯纤维的掺量分别控制为胶凝材料质量的2％、0.6％和0.6％.     

养护温度对长江下游疏浚超细砂浆特性影响机制

为了实现长江下游疏浚砂的综合利用，拓展细骨料来源，研究不同养护温度对不同疏浚砂掺量砂浆特性的影响。以疏浚砂为原料，设计了3种不同疏浚砂掺量的砂浆配合比，研究了40、60、80、90℃4种养护温度对不同龄期抗压、抗折强度的影响，并结合X射线衍射、热重-差示扫描量热、扫描电镜、压汞测试，分析了不同养护温度及不同疏浚砂掺量砂浆的微观结构。研究结果表明：随着养护温度升高，砂浆内部水化产物分布不均匀，阻碍了后续的水化反应，砂浆的抗压、抗折强度总体上先增大后减小，养护温度越高，蒸养损伤越大；疏浚砂颗粒粒径极小，具有良好的填充效果，适量掺入疏浚砂能提高体系的密实度，同时还能减少有害孔和多害孔的数量，进而提高砂浆的力学性能；蒸养条件下，砂浆孔结构缺陷增多，疏浚砂的优化作用被放大，一定程度上可以抵消蒸养带来的部分不利影响，随养护温度的升高，疏浚砂对抗压强度的提升率逐渐降低，最大能提升31.35%，对抗折强度的提升率先增大后减小，最大能提升14.29%。     

PVA纤维改性地坪修补砂浆性能研究

以PVA纤维作为外掺物质,研究了其掺量对水泥砂浆流动度、力学性能以及耐磨性能的影响规律,并对其改性机理进行了分析。结果表明,随着PVA纤维掺量的增加,复合砂浆试样流动度逐渐下降,各龄期复合砂浆试样抗折强度均表现为先增加后降低,PVA纤维复合砂浆试样各龄期单位面积磨损量均表现为先减小后增大。