水泥种类对模型石膏性能的影响规律研究

陶瓷注浆成型工艺中水分的溶解与泥浆电解质的化学侵蚀是导致石膏模型性能劣化的主要因素。对比研究了硅酸盐水泥(OPC)、铝酸盐水泥(AC)与硫铝酸盐水泥(SAC)对增强模型石膏力学性能、耐水与耐溶蚀性能的影响。结果表明,3种水泥均发挥有利改性作用,其增强效果按照OPC、SAC、AC顺序递增;OPC水化进程缓慢,水化7 d掺量低于12%时,硬化体早期力学强度低于纯石膏,水化后期其作用效率与SAC相当;AC改性效果最显著,水化3 d时硬化体绝干与饱水抗折强度、软化系数、耐溶蚀性能均大幅提高,增幅达26.2%、103.0%、47.2%、75.0%;复合硬化体吸水率均随水泥掺量的增加而逐渐降低。综合考虑石膏模型高吸水性能的要求,AC最佳改性掺量为8%～10%,SAC宜为12%。水化产物针棒状二水石膏晶体与细小针尖状钙矾石晶体相互交织、穿插生长,同时无定形铝凝胶密实地填充在内部孔隙中,共同形成了致密的晶胶结构,从而使模型石膏力学性能大幅提高,耐水与耐溶蚀性能显著改善。     

PVA和PVA纤维增强石膏基复合材料性能研究

研究了聚乙烯醇(PVA)及聚乙烯醇纤维掺量对石膏工作性能、力学性能、耐水性能、吸水性、弯曲韧性的影响。研究表明:PVA及PVA纤维会降低石膏浆体的工作性能,掺量越大,扩展度越低,凝结时间降低;石膏硬化体抗压强度略微降低,加入PVA以后,抗压强度大幅度上升,抗折强度随纤维掺量增大而增大,弯曲韧性进一步增强;PVA能有效改善石膏的吸水性能,降低吸水率。最佳掺量组合为PVA质量掺量2%,PVA纤维体积掺量1.2%。     

聚丙烯纤维对煤矸石混合料性能影响研究

在水泥粉煤灰稳定煤矸石混合料中掺加聚丙烯纤维改善其性能,在室内进行了混合料无侧限抗压强度、间接抗拉强度、抗弯拉强度及干缩性能实验,并与未掺入纤维组进行对比分析。结果表明：掺加聚丙烯纤维能够显著提高混合料后期无侧限抗压强度,但持续增加聚丙烯纤维掺量及纤维长度对提高混合料抗压强度的贡献性不大;混合料的间接抗拉强度随着纤维长度的增加呈先增后减趋势,抗弯拉强度随着纤维长度的增加呈半抛物线增长趋势,且在纤维长度一定的情况下,纤维掺量越大,抗拉强度提高效果越明显;聚丙烯纤维的掺入能够降低混合料的干缩系数及干缩应变,且在同一龄期,纤维掺量越大,混合料的干缩性能改善越明显。这为水泥粉煤灰稳定煤矸石混合料应用于路面基层提供了试验依据。     

聚合物改性煤矸石粉煤灰混凝土性能研究

为探讨聚合物对大掺量煤矸石粉煤灰混凝土性能的影响,制备不同掺量苯乙烯、191#UP和196#UP 3种聚合物改性大掺量煤矸石粉煤灰混凝土试件,进行抗压强度、抗折强度、碳化性能试验研究。结果表明,3种聚合物的加入均提升了混凝土试件抗压强度,且应控制掺加191#UP和196#UP的量在10%左右;掺加3种聚合物的混凝土试件抗折强度都有明显提高,折压比也呈增长趋势,测得掺191#UP和196#UP混凝土的韧性比掺苯乙烯的性能优越;混凝土试件的碳化深度随着聚合物掺量的增加而逐渐减小,说明聚合物可以改善混凝土的碳化性能,并且随着聚合物的增加,改善效果越明显。试验表明,适量掺入聚合物可以改善大掺量煤矸石粉煤灰混凝土的抗压强度、抗折强度及碳化性能,这为聚合物改性大掺量煤矸石粉煤灰混凝土性能的应用提供了试验依据。     

膨胀珍珠岩/脱硫石膏复合材料的制备与性能

以脱硫石膏、膨胀珍珠岩为主要原材料制备膨胀珍珠岩/脱硫石膏复合材料,利用单因素实验法研究了材料制备方式、试件振捣次数、膨胀珍珠岩掺量等对其性能的影响,并确定出较优制备方式。结果表明,采用脱硫石膏与柠檬酸先混合搅拌均匀,再加入膨胀珍珠岩搅拌,最后加入水搅拌,直接成型,当膨胀珍珠岩的掺量为2.0%时,制备的复合材料绝干抗折强度、绝干抗压强度、饱水抗折强度和饱水抗压强度分别为3.83 MPa、8.92 MPa、1.66 MPa和4.26 MPa,干表观密度为1.166 g/cm3,满足规范使用要求。      

粉煤灰对煤矿充填膏体性能的影响

为探讨粉煤灰对煤矿充填膏体性能的影响,试验采用坍落度试验和流变试验综合评价膏体流变性,通过干缩变形研究其长期稳定性及对接顶性能的影响,研究了水泥、煤矸石用量及膏体浓度不变的情况下粉煤灰掺量64.2%~69.8%,膏体流变性、泌水率、抗压强度和干缩率的变化情况。结果表明:1随粉煤灰掺量的增加,膏体流变性减弱,黏聚性增强,泌水率减小。2随粉煤灰掺量的增大,不同龄期膏体抗压强度变化不同,3 d强度变化不大,在0.5 MPa左右;7 d强度呈先增后降的趋势,在66.7%掺量时最大达到2.5 MPa;14 d强度于67.8%掺量前在4 MPa上下变化,在68.9%掺量时达到6.9 MPa;28 d强度发展缓慢,与14 d变化趋势相似。7~14 d水化作用显著,强度增长量能达到28 d强度的40%~60%。3膏体的干缩量随粉煤灰用量增加而减小,与龄期近似满足对数关系。且膏体干缩量曲线160 d开始趋于平稳,干缩率不超过0.2%。     

矿渣棉纤维对水泥基复合材料性能的影响

以玄武岩纤维及聚丙烯纤维为对比,文章研究了不同掺量的矿渣棉纤维对水泥砂浆抗折、抗压强度以及干缩性能的影响,并采用SEM观察矿渣棉纤维在砂浆中的分布状态。结果表明:矿渣棉纤维能够提高砂浆试件的抗折、抗压强度,改善水泥砂浆的干缩性能。试件内的矿渣棉纤维表面粘结大量的水化产物,与基体有很好的结合形态,但纤维也受到一定的腐蚀,性能下降。纤维掺量为0.48%时,玄武岩纤维及聚丙烯纤维增强水泥砂浆后期的力学性能优于矿渣棉纤维。     

膨润土对建筑石膏流变性能的影响研究

以膨润土作为建筑石膏浆体工作性调节助剂,采用Viskomat NT流变仪研究了膨润土种类(钙基膨润土、钠基膨润土、锂基膨润土)及其掺量对建筑石膏浆体流变性能的影响,同时考察了膨润土对建筑石膏浆体流动度、保水率和力学性能的影响。结果表明:掺膨润土建筑石膏浆体属于Hershel-Bulkley流体模型;随钠基和锂基膨润土掺量增加,建筑石膏浆体经历从剪切稀化到剪切增稠的变化,屈服应力显著提升,黏度系数逐渐降低,触变性逐渐增强,而钙基膨润土对建筑石膏浆体流变性能影响不大;膨润土提高了建筑石膏浆体增稠保水效果,对其硬化体抗折强度影响不大,降低了硬化体抗压强度。     

纳米SiO_2对磷建筑石膏性能影响研究

本试验研究了不同掺量下纳米SiO_2对磷建筑石膏的2 h抗折强度、绝干抗折强度、2 h抗压强度、绝干抗压强度、吸水率及软化系数的影响,并通过SEM对磷建筑石膏进行微观分析。结果表明:随着纳米SiO_2掺量的增加,磷建筑石膏的抗折强度、抗压强度均呈现先上升后下降的趋势。当纳米SiO_2掺量为1%时,其对磷建筑石膏强度增强效果最好,2 h抗折强度、绝干抗折强度、2 h抗压强度、绝干抗压强度分别达到3.9MPa、8.5 MPa、14.4 MPa、24.3 MPa,较空白组分别提高14.7%、4.9%、55%、63%;随着纳米SiO_2掺量的增加,磷建筑石膏的吸水率不断降低,软化系数不断增加,纳米SiO_2掺量达到2%时,磷建筑石膏吸水率达到最低19%,较空白组降低47%;同时其软化系数达到80%,较空白组提高122%。     

外加剂对矿渣水泥混凝土收缩与早期抗裂的影响

选用木钠减水剂、UEA-H膨胀剂、早强剂、柠檬酸缓凝剂以常用掺量外掺入矿粉水泥中,检测其化学收缩和干缩性能,同时将各掺量的外加剂分别引入到矿渣水泥混凝土中,检测其抗压强度以及早期抗裂性能,结果表明：木钠减水剂增加矿渣水泥的早期化学收缩,也增大矿渣水泥胶砂的干缩值;UEA-H膨胀剂增加矿渣水泥的化学收缩,并能降低矿渣水泥胶砂的干缩;早强剂则在早期就大幅度增加矿渣水泥的化学收缩,对胶砂体系干缩性能影响与基准矿渣水泥体系相当;柠檬酸缓凝剂能降低矿渣水泥的化学收缩值,但会提高胶砂体系的干缩值。木钠减水剂、UEA-H膨胀剂和早强剂都能提高矿渣水泥混凝土的早期抗裂性能,其中早强剂在所选用的几种外加剂中效果最好,而缓凝剂对矿渣水泥混凝土早期抗裂性能具有不利影响。     

基于正交试验的充填材料改性最优配合比及其机理研究

为了改善充填体在抗折强度、收缩和抗冲刷性能方面的不足,用现代材料改性技术对充填体材料进行最优配合比的研究。采用脱硫石膏、石灰、粉煤灰、水泥和尾矿砂粗骨料作为试验材料,通过正交试验的方法系统研究了几种外掺料在骨料中的比例料对试件强度性能、收缩率的抗水性能的影响程度,并采用扫描电子显微镜对改性的微观机理进行了探究。试验结果表明:改性充填体材料的最佳配合比为:骨料56%、粉煤灰掺量4%、石灰掺量10%、石膏掺量10%、水泥掺量20%。外掺料分别从物理和化学2方面对生土材料的性能进行了改良;孔隙结构的改变和粒间黏聚力的增强是强度、收缩和抗水性能提高的根本原因。     

掺高镁镍渣的硅酸盐水泥力学性能和微观结构研究

为探究高镁镍渣掺量对水泥浆体凝结时间及硬化体力学性能、微观结构的影响,研究了不同配合比条件下高镁镍渣/水泥浆体凝结时间及力学性能,通过XRD、SEM分析了高镁镍渣掺量对硬化体的物相组成 、微观形貌的影响,利用比表面积分析仪分析了高镁镍渣掺量与硬化体孔结构发展的关系。结果表明：①高镁镍渣的掺入,延缓了浆体的凝结时间;在30%高镁镍渣的掺入情况下,高镁镍渣/水泥硬化体的初凝和终凝 时间分别为103 min、314 min,相比未添加高镁镍渣时分别延长了66.13%、69.73%。②随着高镁镍渣的掺入,各龄期硬化体抗压强度先增大后减小;当高镁镍渣掺量为20%时,硬化体7 d、28 d抗压强度分别为39.4 MPa、52.8 MPa,比空白组分别高出17.61%、16.82%。随着高镁镍渣的掺入,各龄期硬化体抗折强度先增大后减小;当高镁镍渣掺量为20%时,硬化体7 d、28 d抗折强度分别达到6.5 MPa、8.2 MPa,与空白组相比,分 别提高了16.07%、7.89%。③X射线衍射分析表明,高镁镍渣的掺入促进了二次水化的发生;扫描电子显微照片反映了高镁镍渣对硬化体微观结构密实化的优化作用;孔结构分析证明了高镁镍渣微颗粒的填充作用,细 化了孔隙。研究结果可为高镁镍渣在水泥中的应用提供技术支撑。     

短切聚丙烯纤维增强磷建筑石膏强度影响研究

本试验研究了短切聚丙烯纤维的长度、掺量对磷建筑石膏的扩展度、吸水率、绝干抗折强度、绝干抗压强度的影响。通过origin软件对抗折强度、抗压强度数据进行非线性回归分析,得到回归方程和最佳掺量,并进行试验验证。分析了短切聚丙烯纤维对磷建筑石膏强度的影响机理。结果表明:长度为9 mm的短切聚丙烯纤维对磷建筑石膏的增强效果最佳;9 mm短切聚丙烯纤维掺量在1.38%~1.5%时,磷建筑石膏的绝干抗折强度可以达到8.88~8.98 MPa,相较于空白组提高了37.5%~39.0%;9 mm短切聚丙烯纤维掺量在1.47%~1.5%时,磷建筑石膏的绝干抗压强度可以达到26.16~26.52 MPa,相较于空白组提高48.4%~50.4%。     

冻结井筒防水混凝土的研究及应用

为提高井壁混凝土抗裂防水性能，对掺加数种外加剂的混凝土进行了试验室试验，比较了各自的强度、胀缩性和抗渗特性，得出在合适的配比及养护条件下，具膨胀性能的外加剂可改变混凝土的收缩特性，使混凝土在硬化期间具有微量膨胀，从而可抵消冻结井壁在硬化期间的干缩和温缩，此成果应用于冻结井筒工程中，取得了良好效果。     

聚丙烯纤维增强半水磷石膏人工土壤的研究

以天然土壤为骨架,β半水磷石膏为胶凝材料,掺入粉煤灰和泥炭土制备人工土壤。研究了聚丙烯纤维长度、掺量对人工土壤强度、收缩率及抗冲刷性能的影响。结果表明:聚丙烯纤维长度和掺量对人工土壤强度、收缩率和侵蚀系数有一定影响。当聚丙烯纤维长度为12 mm时,抗折、抗压强度最大,侵蚀模数和收缩率最小。当纤维长度为12 mm时,随着纤维掺量的增加,人工土壤14 d、28 d和绝干抗折、抗压强度先增后减,侵蚀模数先减后增,收缩率先降后升。当聚丙烯纤维掺量为0.3%时,人工土壤抗折、抗压强度最大,侵蚀模数和收缩率最小。     

玻璃纤维增强水泥基尾砂胶结充填体力学性能试验研究

针对山东烟台某金矿充填体强度低、稳定性差等问题,选用高炉矿渣、钢渣、脱硫石膏等工业固体废弃物制备胶凝材料,掺入玻璃纤维作为加筋材料以改善充填体力学性能.首先,分析充填材料的物理化学性质,然后,开展正交试验,探究纤维掺量、纤维长度和钢渣掺量对水泥基尾砂胶结充填体抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度的影响.研究结果表明:随着纤维掺量的增加,充填体力学性能表现为先增加后降低的趋势,当纤维掺量为０．５％时,充填体抗压强度和抗拉强度达到最大值,当纤维掺量为０．３％时,充填体抗折强度改善效果最好;随着纤维长度的增加,充填体抗折强度和抗拉强度逐渐增大,充填体抗压强度先增加后降低,在纤维长度为６mm 时,抗压强度达到最大值;适量的纤维掺入弥补了充填体内部结构的缺陷,抑制了裂缝扩展,增加了致密度,使充填体力学性能不断上升,但过量掺入会导致纤维相互缠结形成应 力 集 中 区,削 减 了 充 填 体 力 学 性 能.钢 渣 掺 量 为１０％时,充填体力学性能最优,继续增加钢渣掺量,胶凝体系中用于支撑充填体宏观强度的水化产物钙矾石、C—S(A)—H凝胶、Ca(OH)２ 的生成量减少,充填体试件难以抵抗较大的荷载,充填体力学性能降低.     

复合硅酸盐水泥改善石膏材料耐水性能研究

以改善石膏耐水性为目的,采用复合硅酸盐水泥作为无机改性剂,研究复合硅酸盐水泥及其掺量对石膏表观密度、强度、吸水率、软化系数的影响。结果表明,适量复合硅酸盐水泥的掺入可以改善石膏的强度、软化系数及吸水率;水泥的最佳掺量应为20%,此时石膏干抗压强度、干抗折强度、湿抗压强度、湿抗折强度、抗压软化系数、抗折软化系数分别为22.82 MPa、6.95 MPa、10.73 MPa、4.22 MPa、0.47、0.61,相较于未掺入分别提高18.85%、14.12%、46.79%、31.06%、23.68%、15.09%。     

硫酸钙晶须对磷建筑石膏性能影响

研究了不同掺量与不同分散方式下硫酸钙晶须对磷建筑石膏的流动度、凝结时间、绝干抗折强度、绝干抗压强度、吸水率及软化系数的影响,并通过SEM对磷建筑石膏进行微观分析。结果表明:不同分散方式下,硫酸钙晶须对磷建筑石膏的各项性能均有影响,且湿掺分散下各项性能优于干掺分散。     

极细高硅型铁尾矿制备超高性能混凝土研究

基于骨料堆积理论和颗粒最紧密堆积理论,利用辽宁地区的高硅型铁尾矿砂替代天然河砂制备绿色新型超高性能混凝土(UHPC),并针对其浆体性能和力学性能开展了研究。结果表明,随着铁尾矿砂替代量的增大,UHPC浆体的流动性逐渐降低,含气量逐渐增大;UHPC试件的抗折强度随着掺量的增大有所上升,但7 d抗压强度随着铁尾矿砂掺量的增大而减小,而28 d龄期的抗压强度随着铁尾矿掺量的增大而增大,并在40%时达到最大值。     

高分子乳液对水泥基充填材料性能的影响

为解决水泥基充填材料存在的流动性差、强度低的问题，提出以高分子乳液改性其性能。对比研究了苯丙乳液、纯丙乳液、VAE乳液3种乳液对充填料浆流动性能和力学性能的影响，采用SEM扫描电镜观测微观结构形貌。结果表明：2%掺量的苯丙乳液和6%掺量的纯丙乳液对浆体流动度具有促进作用；VAE乳液则增加了浆体黏度，但对充填体抗压强度和抗折强度的改性效果优于苯丙乳液和纯丙乳液，当VAE乳液掺量为10%时，充填体3 d、7 d抗压强度和抗折强度达最大值为12.82 MPa、16.55 MPa和4.37 MPa、5.63 MPa;当VAE乳液掺量为6%时，28 d抗压强度和抗折强度达最大值为16.25 MPa和5.63 MPa。苯丙乳液对充填体的抗拉强度改性效果最好，当苯丙乳液掺量为10%时，充填体3 d、7 d和28 d抗拉强度达最大值为1.77 MPa、2.55 MPa、2.91 MPa。随着水化龄期的延长，聚合物乳液改性充填体微观结构形貌由细针状钙矾石和絮状C-S-H凝胶发育为短棒状和团聚状，水化产物与乳胶颗粒构筑成紧密结合的有机-无机三维互穿网状结构，填充至骨料基体孔隙之间，使充填体具备良好的宏观力...