基于正交优化设计研究氯氧镁水泥强度的影响因素

本文通过正交实验法研究了温度、MgCl2浓度、MgO/MgCl2摩尔比对氯氧镁水泥(MOC,下称镁水泥)强度的影响,用极差分析和方差分析讨论了各因素对强度的影响规律,并利用曲线估计预测了镁水泥强度随龄期变化的发展规律.研究表明,在室温下(20℃)、MgCl2浓度为24％、MgO/MgCl2摩尔比为6时,镁水泥的强度最高;温度对镁水泥强度的影响较大,MgO/MgCl2摩尔比次之,MgCl2浓度对强度的影响较小;随着温度的升高,镁水泥的早期强度逐渐降低,在40℃左右时,略有提高但幅度不大;随着MgCl2浓度逐渐提高,镁水泥的强度逐渐增大,达到24％左右时,28 d强度基本保持不变;随着MgO/MgCl2摩尔比的增大,镁水泥的强度逐渐增大;镁水泥的强度随龄期的变化呈S型增长.采用多元二次回归研究各因素间的交互作用对镁水泥强度和软化系数的影响.     

纳米二氧化硅粉末对水泥-粉煤灰体系泡沫混凝土力学性能及水化的影响

利用X射线衍射、热重分析、扫描电镜等手段研究了纳米SiO2(NS)对水泥-粉煤灰体系泡沫混凝土水化及性能的影响.结果表明:NS的掺入会促进泡沫混凝土中硅酸盐矿物的水化,密实水化产物的微观结构.掺入NS的水泥-粉煤灰体系泡沫混凝土试样3 d和28 d抗压强度增长都大于单一水泥组份的泡沫混凝土试样,水泥-粉煤灰体系泡沫混凝土试样3 d强度提高了6.3％,28 d强度提高了4.6％.     

不同矿物掺合料对改性硫氧镁水泥性能影响的研究

为探究矿物掺合料对改性硫氧镁水泥的影响及作用机理,分别将不同掺量的粉煤灰、矿粉掺入改性硫氧镁水泥中,对其力学性能、耐水性和耐酸性进行测试,并结合X射线衍射和扫描电镜对其物相组成及微观形貌进行表征和分析。研究结果表明:粉煤灰的掺入会提高改性硫氧镁水泥的3 d强度,但后期强度有所下降,当粉煤灰掺量大于20%(质量分数)时,其28 d抗压强度相较于基准组损失了14.7%;掺入矿粉对改性硫氧镁水泥的前期强度影响较小,并导致后期强度下降,当矿粉掺量为30%~40%(质量分数)时,水泥的28 d强度损失率高达17.3%。适量的粉煤灰与矿粉均能够提升改性硫氧镁水泥的耐水性和耐硫酸腐蚀性,其中水泥的耐硫酸腐蚀性随着粉煤灰掺量的增加而增强,耐硫酸腐蚀效果最好时矿粉掺量为20%。     

等28d抗压强度条件下粉煤灰和矿渣对C50混凝土后期性能的影响

在28 d抗压强度相近的前提下,制备了纯水泥混凝土、大掺量粉煤灰混凝土、大掺量矿渣混凝土,测定了不同混凝土的后期抗压强度、抗氯离子渗透性,以及胶凝材料的化学结合水、硬化浆体中的Ca(OH)2含量.结果表明:含大掺量矿物掺合料的混凝土的后期强度和抗氯离子渗透性均明显高于纯水泥混凝土;大掺量矿渣混凝土的后期强度高于同掺量的大掺量粉煤灰混凝土;复合胶凝材料的后期水化程度增长率明显高于纯水泥;复合胶凝材料硬化浆体中后期Ca(OH)2含量明显低于纯水泥硬化浆体.     

几种因素对氯氧镁水泥性能的影响

研究了养护温度、氯化镁溶液浓度、氧化镁/氯化镁摩尔比对氯氧镁水泥(以下简称镁水泥)28 d抗压强度和软化系数的影响,通过改变单一变量探讨了个因素对镁水泥性能的影响规律.结果表明:随着养护温度的提高,镁水泥的28 d抗压强度逐渐降低,28 d软化系数逐渐升高;随着MgCl2浓度和MgO/MgCl2摩尔比的增大,镁水泥28d抗压强度先升高后降低,28 d软化系数先降低后升高.     

电炉镍铁渣粉对水泥与混凝土性能影响的研究

本文对不同粉磨细度的电炉镍铁渣粉对水泥和混凝土性能的影响进行了系统研究。结果表明，随着电炉镍铁渣粉掺量增加，水泥净浆需水性略有增大，水泥凝结时间有所延长，水泥3d和28d强度明显降低，但90d强度变化不明显；随着镍铁渣粉比表面积增大（350m2/kg至530m2/kg），水泥28d和90d强度有所提高。水泥中掺加镍铁渣粉，水泥早期干缩率略有增加，但其后期干缩率低于不掺的水泥样品，提高了水泥抗硫酸盐侵蚀能力，降低水化热。 电炉镍铁渣中MgO以钙镁铁橄榄石形式存在，不会对水泥体积安定性产生影响。混凝土中掺入适量电炉镍铁渣粉，混凝土力学性能、抗冻性、抗碳化能力均优于掺Ⅱ级粉煤灰或与之相近。     

粉煤灰掺量对高性能自密实混凝土抗压强度发展影响分析

粉煤灰对自密实混凝土的工作性能、抗压强度和耐久性能等有着显著的影响。为了探究粉煤灰掺量对自密实混凝土抗压强度发展规律的影响,配制了粉煤灰掺量为30%、45%、60%(体积分数),水灰比为1.05、1.15、1.25(体积比)的自密实混凝土并进行立方体抗压强度试验,对其3 d、7 d、28 d、90 d抗压强度的变化规律进行了分析。结果表明,随着粉煤灰掺量的增加,混凝土抗压强度逐渐减小。然后对3 d/28 d、7 d/28 d、90 d/28 d的强度比值进行分析,结果表明,粉煤灰对混凝土早期强度影响较小,对后期影响较大。最后借鉴欧洲规范CEB-FIP探究了粉煤灰与水泥混合下的复合粉体对自密实混凝土抗压强度影响系数,为相关工程应用提供理论依据。     

丙烯酸镁与掺合料复合对水泥性能的影响

为了克服水泥抗冲击强度低、抗折强度低、脆性大等缺陷,更好地适应恶劣的应用环境,研究丙烯酸镁和不同矿物掺合料复合对水泥标准稠度需水量、抗压、抗折强度和抗腐蚀性能的影响,利用SEM进行微观组织和腐蚀形貌分析。结果表明:丙烯酸镁与矿物掺合料复合后水泥标准稠度需水量增加,凝结时间延长、后期强度得到很大提高。丙烯酸镁与20%的粉煤灰复合后,28 d强度为96.25 MPa,较空白样提高21.5%;抗蚀系数为1.346,较空白样提高7.6%;与10%的矿渣复合后,28 d强度为105.0 MPa,较空白样提高32.3%;抗蚀系数为1.211,较空白样降低3.2%;与14%粉煤灰和6%矿渣复掺后,28 d强度为95.58 MPa,较空白样提高20.4%;抗蚀系数为1.419,较空白样提高13.4%。     

温度匹配养护对大掺量矿物掺合料混凝土抗压强度及早期水化性能的影响

大体积混凝土由于胶凝材料水化放热,其内部温升对混凝土强度发展规律有很大影响.采用温度匹配养护和标准养护两种不同的养护方式,研究了单掺40％粉煤灰、单掺50％矿粉以及复掺30％粉煤灰和20％矿粉三种大掺量矿物掺合料混凝土与纯水泥、单掺20％粉煤灰两种普通混凝土在不同温度养护条件下的抗压强度差异,并对胶凝材料水化早期的浆体进行了扫描电镜和化学结合水测试.结果 表明:与纯水泥混凝土相比,温度匹配养护对大掺量矿物掺合料混凝土早期强度发展的促进作用要显著得多,且大掺量矿物掺合料混凝土温度匹配养护方式下的各龄期强度均比标准养护方式下的要高,然而纯水泥混凝土温度匹配养护条件下的后期强度却要低于标准养护条件下的后期强度.温度匹配养护方式下较高的早期水化温度显著加速了大掺量矿物掺合料混凝土的水化反应进程,从而使大掺量矿物掺合料混凝土的早期强度提高.     

偏高岭土和粉煤灰对MKPC浆体与混凝土粘结性能的影响

采用了四点抗弯试验和斜剪试验两种方法,并通过改变磷酸钾镁水泥(MKPC)净浆的矿物成分,研究了MKPC净浆与硅酸盐混凝土的粘结强度,同时本试验还测定了MKPC净浆的抗压强度及收缩变形,最后通过SEM对微观结构进行分析,阐明了粘结机理.试验结果表明:加入矿物掺合料可以有效提高MKPC净浆的粘结强度、抗压强度和体积稳定性.单掺10％偏高岭土的试件,其28 d粘结强度最高,单掺20％偏高岭土次之;与单掺偏高岭土的试件相比,双掺10％偏高岭土和10％粉煤灰则会使试件的28 d粘结强度有所降低,但高于空白组的28 d粘结强度;单掺10％或20％偏高岭土分别使MKPC净浆的28 d抗压强度提高了5.91％和11.94％,双掺粉煤灰和偏高岭土的MKPC净浆,其28 d抗压强度高达72.9 MPa,比同龄期空白组试件提高了16.55％;掺入偏高岭土和粉煤灰会使MKPC净浆早期微膨胀,后期收缩趋势放缓.     

含粉煤灰或石英粉复合胶凝材料的抗压强度发展规律

用细度基本相同的粉煤灰和石英粉作为活性和惰性矿物掺和料,研究了不同水胶比、不同养护温度条件下,矿物掺和料的种类和掺量对复合胶凝材料抗压强度发展特性的影响.在水化初期,颗粒形貌等物理因素比反应程度等化学因素更能影响含有矿物掺和料的复合胶凝材料的抗压强度发展特性,活性与惰性矿物掺和料的作用基本相同.热激发能明显促进粉煤灰的火山灰反应,有利于含粉煤灰的复合胶凝材料的抗压强度发展.含大掺量粉煤灰的复合胶凝材料特别适合用于内部能较长时间维持较高温度的大体积混凝土结构.     

复掺高性能矿物掺合料对高强机制砂混凝土性能的影响

为定量研究S105矿粉与其他矿物掺合料共同作用对C80高强机制砂混凝土的和易性、抗压强度和干燥收缩性能的影响规律,通过试验得到不同龄期(3 d、7 d、28 d、60 d)下,S105矿粉单掺,以及掺S105矿粉的同时以不同含量的微珠、超细矿粉、硅灰分别取代水泥时,高强机制砂混凝土的坍落度、扩展度、抗压强度和干燥收缩率,并利用图表分析及拌合物实际状态对比等对其性能的变化趋势进行分析。结果表明:在一定掺量范围内复掺多种矿物掺合料,有利于提高高强机制砂混凝土的和易性和抗压强度,并显著减小其干燥收缩。在保证混凝土和易性良好的条件下,相比于单掺S105矿粉,S105矿粉与不同矿物掺合料双掺对提高混凝土的综合性能有更显著的作用。综合考虑对和易性、抗压强度和干燥收缩性能的影响,当超细矿粉取代水泥的质量分数为3%时,即水泥与S105矿粉和超细矿粉的质量比为33:11:1时,高强机制砂混凝土的性能处于较好的水平,其粘聚性和流动性都有显著改善,其3 d和60 d抗压强度分别增长3.1%和5.1%,其干燥收缩率则减小了4.0%。     

粉煤灰掺量对氯氧镁水泥混凝土物理力学性能的影响

为了拓展氯氧镁水泥(MOC)材料的应用领域,以盐湖提钾肥副产物水氯镁石、轻烧氧化镁和粉煤灰为胶凝材料,制备了不同粉煤灰掺量的氯氧镁水泥混凝土(MOCC)。研究了粉煤灰掺量对MOCC抗压强度、物相组成、微观形貌和孔结构的影响。结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,MOCC的抗压强度逐渐降低,当粉煤灰掺量为40%(质量分数)时,其300 d抗压强度降低至39.99 MPa,降低了22.52%。MOCC的主要水化产物为5Mg(OH)₂·MgCl₂·8H₂O(5·1·8)和Mg(OH)₂,掺加粉煤灰并没有产生新的晶相。掺入粉煤灰增加了MOCC的孔隙率和有害孔体积,从而降低了其抗压强度。采用相同水灰比制备了普通硅酸盐水泥混凝土,抗压强度对比测试结果表明:掺40%的粉煤灰MOCC的抗压强度虽然比未掺粉煤灰MOCC抗压强度低,但仍比普通硅酸盐水泥混凝土300 d龄期的抗压强度(33.42 MPa)高出19.66%,说明MOCC比普通硅酸盐水泥混凝土具有较高的抗压强度。     

石灰石粉复合低品位粉煤灰矿物掺合料性能研究

对镁质石灰石粉复掺粉煤灰对混凝土的影响进行了研究。通过对不同比例矿物掺合料和不同比例石灰石粉掺料下混凝土的工作性、强度和耐久性的试验和分析,研究石灰石粉复合低品位粉煤灰对混凝土性能的影响。试验表明:镁质石灰石粉对萘系减水剂的适应性较差;掺入石灰石粉可以使混凝土获得更好的工作性能;矿物掺合料的比例达到30%和40%时,石灰石粉在矿物掺合料中的比例大小对混凝土的强度影响不大;掺入石灰石粉的混凝土具有和掺入粉煤灰的混凝土同样良好的抗氯离子性能和抗碳化性能。     

矿物掺合料对UHPC性能的影响

传统超高性能混凝土(UHPC)的硅灰用量一般都比较高,导致其制作成本较高,而且自收缩比较大,对实际工程应用造成了一定的影响。本文用粉煤灰和矿粉部分或全部替代硅灰制备UHPC,并对其工作性能、力学性能、自收缩及孔结构特征进行了试验研究。结果表明:采用粉煤灰或矿粉替代硅灰可以改善UHPC拌合物的流动性,替代率越高,拌合物的流动度越大;当采用粉煤灰或矿粉替代50%(质量分数)硅灰时,在标准养护下,对28 d抗压强度的影响较小,而在高温蒸养下,则会导致28 d抗压强度下降,当替代率达到100%(质量分数)时,无论是标准养护还是高温蒸养,都会显著降低28 d抗压强度;采用粉煤灰或矿粉替代硅灰能降低细孔的占比,增大孔径,减少自收缩,且粉煤灰对于自收缩的抑制效果优于矿粉。     

活性掺合料对混凝土抗碳化性能影响的研究

研究了强度等级(C30和C45)、龄期(28 d和120 d)、矿物掺和料(矿粉和粉煤灰)质量掺量对掺有脂肪族高效减水剂(SAF)的混凝土抗碳化性能的影响,并建立了C30/C45混凝土在28 d/120 d龄期的碳化深度与矿粉/粉煤灰掺量比例之间的回归模型。结果表明:水胶比的降低、养护龄期的延长都能提高水泥石的密实度,从而提高抗压强度和抗碳化性能;混凝土抗碳化性能随矿粉掺量的上升、粉煤灰掺量的下降而提高;当矿粉掺量占胶凝材料质量的37.5%时,C30混凝土的抗碳化性能最佳;当矿粉掺量占胶凝材料质量的31.9%时,C45混凝土的抗碳化性能最佳;当龄期增加时,粉煤灰掺量比例越大则碳化深度的下降幅度越大;矿粉和粉煤灰掺量的相对比例变化时,对低强度混凝土的影响程度要大于高强度混凝土。     

用Design-Expert软件研究掺合料对轻集料混凝土性能的影响

采用Design-Expert软件研究了矿物掺合料的种类及掺量对轻集料混凝土工作性能及力学性能的影响。结果表明:矿物掺合料掺入能够改善轻集料混凝土拌合物的工作性能,提高混凝土拌合物的匀质性;但粉煤灰掺入会降低轻集料混凝土的抗压强度,而硅灰掺入则能够提高轻集料混凝土的强度;本试验中各种矿物掺合料的最佳掺量为粉煤灰20%、矿粉10%、硅灰5%;使用Design-Expert软件能够准确有效分析矿物掺合料种类及掺量对轻集料混凝土性能的影响。     

粉煤灰及其它矿物掺合料对新拌和硬化混凝土性能的影响

对超细粉煤灰、硅灰、稻壳灰、矿渣微粉四种矿物掺合料对混凝土用水量及混凝土强度的影响进行了比较研究 ,分析了矿物掺合料需水性的影响因素 ,并对各矿物掺合料的减水作用进行了排序。     

Modeling the hydration of concrete incorporating fly ash or slag

Granulated slag from metal industries and fly ash from the combustion of coal are industrial by-products that have been widely used as mineral admixtures in normal and high strength concrete. Due to the reaction between calcium hydroxide and fly ash or slag, the hydration of concrete containing fly ash or slag is much more complex compared with that of Portland cement. In this paper, the production of calcium hydroxide in cement hydration and its consumption in the reaction of mineral admixtures is considered in order to develop a numerical model that simulates the hydration of concrete containing fly ash or slag. The heat evolution rates of fly ash- or slag-blended concrete is determined by the contribution of both cement hydration and the reaction of the mineral admixtures. The proposed model is verified through experimental data on concrete with different water-to-cement ratios and mineral admixture substitution ratios.