碱激发碳酸盐复合胶凝材料性能研究

以白云石粉为主要原料,矿渣、粉煤灰和偏高岭土为辅助原料,用改性水玻璃激发的方式,制备得到碱激发碳酸盐复合胶凝材料。通过正交试验,研究了水玻璃的模数(A)和固含量(B),水玻璃与固体粉料的比例(C,简称液固比),以及矿渣(D)、粉煤灰(E)和偏高岭土(F)在固体粉料中的质量分数,对碱激发碳酸盐复合胶凝材料的流动度、凝结时间和力学强度的影响。结果表明,B、C和F对流动度影响显著,B和C对凝结时间影响显著,6个因素对力学强度的影响比较复杂。制备得到的碱激发碳酸盐复合胶凝材料流动度较好,凝结时间适宜,早期强度可达到37.9MPa,绝热温升为31.8℃。和混合水泥相比,碱激发碳酸盐复合胶凝材料在某些领域更有优势得到应用。     

浆体流变性能对超高延性水泥基材料性能的影响

浆体的流变性能是影响纤维在水泥基材料中分散性的关键因素，是采用聚乙烯（PE）纤维制备超高延性水泥基材料（Ultra-high ductility cementitious composites, UHDCC）的重要指标。本工作通过调整水胶比和外加剂的掺量调控浆体的流变性能，研究浆体的屈服应力和塑性黏度对UHDCC流动性、拉伸、抗压和断裂性能的影响。结果表明：调整水胶比和外加剂可以调控UHDCC浆体的流变特性，其流变行为符合假塑性流体。浆体塑性黏度在1.91～6.00 Pa·s范围内的UHDCC呈现不同程度的拉伸应变硬化行为；塑性黏度的最佳范围为3.06～4.60 Pa·s，此时纤维在基体中分散更加均匀，因此UHDCC具备更加优异的拉伸性能和断裂韧度，其拉伸应变可以超过10%。     

再生混凝土微粉在碱激发胶材体系中的作用效应研究

再生混凝土微粉(RCP)中含有大量的SiO₂、CaO、Al₂O₃和少量未水化的水泥,通过物理或化学激发后可作为辅助性胶凝材料(SCMs)。再生微粉的资源化利用对节约原料和处置利用废弃物具有重要意义。本工作制备了不同RCP取代率的碱激发胶凝材料,研究了其流动性能、力学性能、微观表征及水化过程。结果表明,RCP的掺入提高了碱激发胶凝材料的流动性,10%～40%取代率下胶凝材料的流动性总体提高了2%～12%;当RCP掺量为10%时,碱矿渣胶凝材料的抗压强度提高了13%;RCP中的非活性颗粒填充了水化产物间的孔隙,形成了密实的微观结构;RCP中非活性颗粒阻碍了碱溶液与矿渣的反应,因此RCP的掺入推迟了碱激发体系第二放热峰的出现,降低了胶凝材料的早期放热速率。     

环氧树脂缓释激发剂对碱-矿渣水泥性能的影响

碱-矿渣水泥目前常用缓凝剂延长凝结时间,但缓凝剂存在用量不宜控制、缓凝效果受温度影响较大、影响早期强度等问题。本研究采用一种缓释型碱激发剂对其凝结时间进行调节。实验采用不同总质量的环氧树脂包覆处理水玻璃,得到不同厚度的环氧树脂覆膜,研究了不同覆膜厚度的激发剂对碱-矿渣水泥凝结时间、力学性能、微观性能的影响。实验表明,使用环氧树脂覆膜于激发剂表面后,能显著延长碱-矿渣水泥的凝结时间,其中100%包裹组将初凝时间延长了90%;环氧树脂的加入提高了水泥的1 d强度,75%包裹组1 d强度提高了54.02%;环氧树脂对28 d的抗压强度贡献不大,但能提高试件的韧性,25%包裹组的压折比降低了10.18%;环氧树脂以覆膜形式加入碱-矿渣水泥中较直接以外加剂加入更能促进基体的水化进程。     

碱激发碳酸钙镁类岩石灌浆材料的性能及其反应机理

本文研究了碱激发碳酸钙镁类岩石灌浆材料的性能和影响因素 ,结果表明 :这种灌浆材料粘度小 ,流动性好 ,可实现单液灌浆 ,凝固时间在 5～ 2 0小时可调节 ,稳定性好 ,渗透能力强 ,结石体强度和固砂强度达 1～ 3MPa。液固比或水玻璃浓度、养护温度和湿度、石灰岩颗粒细度、不同工艺路线是影响浆材性能的主要因素。还探讨了碱激发碳酸钙镁类岩石灌浆材料的反应机理。     

碱激发碳酸盐矿灌浆材料的制备与模拟灌浆试验

碱激发碳酸盐矿灌浆材料是一种新型无机灌浆材料.本文从硅酸钠溶液的改性、碳酸盐矿的粉磨和浆液的制备等三方面详细分析说明了其制备过程,并通过实验室模拟灌浆试验研究了灌浆效果、可灌性影响因素和适宜的灌浆工艺参数.研究结果表明,碱激发碳酸盐矿灌浆材料可以采用浆液制备与灌浆施工结合于一体的连续化灌浆工艺,进行单液灌浆;配方为碳酸盐矿粉∶硅酸钠溶液∶水=1.0∶0.6∶0.1的灌浆材料可灌性好,灌注的砂柱体抗压强度和抗渗性能良好.     

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。     

碱激发碳酸钙镁类岩石灌浆材料的性能及其反应机理

本文研究了碱激发碳酸钙镁类岩石灌浆材料的性能和影响因素，结果表明：这种灌浆材料粘度小，流动性好，可实现单液灌浆，凝固时间在5－20小时可调节，稳定性好，渗透能力强，结石体强度和固砂强度达1－3MPa。液固比或水玻璃浓度、养护温度和湿度、石灰石颗粒细度、不同工艺路线是影响浆材性能的主要因素。还探讨了碱激发碳酸钙镁类岩石灌浆材料的反应机理。     

橡胶沥青半柔性路面施工技术研究

作为一种新型筑路材料,废橡胶粉在工业化生产的推动下得到深入发展。在路面结构施工中,掺加适量橡胶材料,可改善沥青混凝土性能。该文将橡胶沥青应用于半柔性路面,在充分了解半柔性路面结构及特点的基础上,依托具体工程,对其配合比、施工工艺进行了探讨,经施工表明,橡胶沥青半柔性路面具有良好的应用前景。     

掺废陶瓷粉对碱激发矿渣早期反应、硬化体强度及收缩性能的影响

碱激发矿渣(Alkali activated slag—AAS)水泥具有强度发展快、胶结性能好的特点，但大收缩和高成本限制了其工程应用。本研究探索了废陶瓷粉作为新的原材料，其用量对AAS体系早期反应、硬化体的抗压强度和收缩性能以及微观结构的影响。研究表明，废陶瓷粉因活性较低，其掺入会延缓AAS凝结时间；碱激发100%废陶瓷粉甚至不能在常温下正常凝结硬化。掺10%～50%废陶瓷粉的碱激发净浆强度7 d前发展慢，但到90 d时抗压强度提高且超过碱激发100%矿渣的抗压强度；更高掺量会导致碱激发净浆及砂浆强度的显著下降。AAS中掺废陶瓷粉可有效降低砂浆的自收缩，但会不同程度地增加干缩，掺量低于20%时对碱激发水泥砂浆的干缩影响小。综合考虑净浆和砂浆的各项性质，认为废陶瓷粉在AAS中具有应用价值。     

碱激发材料修补普通混凝土的黏结面性能研究

本工作研究了用碱激发矿渣-粉煤灰材料修补普通混凝土对黏结面力学性能与抗氯离子渗透性能的影响。对比分析了用普通混凝土直接修补(方式C)、分别刷水泥净浆界面剂及碱激发矿渣-粉煤灰净浆界面剂后再用普通混凝土修补(方式J)、用碱激发矿渣-粉煤灰混凝土直接修补(方式S)三种方式修补后的黏结面的劈裂抗拉强度和氯离子扩散系数。结果表明：三种修补方式中,碱激发矿渣-粉煤灰混凝土直接修补(方式S)的效果最好,此时碱激发剂模数的合理取值为1.3。用方式S修补后的黏结面的劈裂抗拉强度与氯离子抗渗透性能的相关性较好,均随矿渣掺量的增加先增强后减弱,矿渣、粉煤灰掺量各50%时二者达到最强。用碱激发材料修补后,在碱激发剂作用下,碱激发矿渣-粉煤灰与老混凝土的部分组分发生水化反应,提升了黏结面的力学性能与抗氯离子渗透性能。     

Sr(NO_3)_2对碱矿渣材料结构和性能的影响

为探明碱矿渣胶凝材料(AAS)固化核素Sr2+后,固化体性能的变化。利用矿渣粉、水玻璃、水和Sr(NO3)2制备了碱矿渣固化体,并研究了Sr(NO3)2对AAS固化体结构和性能的影响。结果表明,Sr(NO3)2使得AAS固化体的结晶程度和水化放热均降低,延缓了浆体的凝结硬化;Sr2+破坏了Si—O—Al基团的形成过程,阻碍了二次C-S-H的形成。Sr(NO3)2的掺入降低了AAS固化体的3 d抗压强度;但当Sr2+掺量小于0.4%时,AAS固化体的28 d抗压强度增加。     

磨细矿渣改性超细水泥耐久性及收缩性能研究

以超细水泥、磨细矿渣及其它外加剂制备了水泥混凝土路面裂缝灌浆材料,研究了该类材料的耐久性能和收缩性能,并通过热分析及微观形貌的观测分析揭示了材料耐久性的改性机理.研究表明磨细矿渣能通过二次火山灰作用使材料微观结构密实,并且大大减少不利于耐腐蚀的氢氧化钙晶体,改善灌浆材料的耐久性,适当掺量时能减小收缩量.     

不同粉磨方式矿渣粉对矿渣水泥流变性的影响

用激光粒度分析仪（LPS）研究了球磨和立磨粉磨的矿渣粉的粒度分布，用旋转粘度计对矿渣水泥的流变性能进行了测量。发现：球磨机所加工的矿渣粉比立磨加工的矿粉颗粒尺寸分布宽、细颗粒含量高；矿渣粉比表面积相近时，矿渣掺量在小于30%和大于40%时由球磨矿渣粉制成的矿渣水泥比立磨矿渣水泥的屈服应力和粘度小，而掺量在30%～40%之间时球磨矿渣水泥的粘度和屈服应力较立磨的稍大。此外，对矿渣粉颗粒群与水泥流变性之间进行了灰色关联分析，发现小于10μm的矿渣颗粒增加了水泥浆的屈服应力和粘度，而大于10μm矿渣颗粒却削弱了水泥浆的屈服应力和粘度。     

偏铝酸钠激发石灰石粉的胶凝材料合成机理研究

石灰石在地球上储量丰富。为了对石灰石粉进行高效利用，本工作采用偏铝酸钠与石灰石粉制备胶凝材料，探究了偏铝酸钠掺量对其凝结时间、力学性能的影响，分析了胶凝材料的物相组成、红外吸收特性及微观结构，揭示了石灰石粉的碱激发活化机理。试验结果进一步表明，当偏铝酸钠质量掺量为15%时，浆体在71 min时初凝；掺入20%(质量分数)的偏铝酸钠时，试样3 d抗压强度可达25.3 MPa。偏铝酸钠可促进石灰石粉的缓慢溶解、重结晶，生成层状双氢氧化物Ca₄Al₂(OH)₁₂(CO₃)·5H₂O。然而当掺入过量偏铝酸钠时，Na⁺、Al(OH)₄^-、OH^-等离子无法及时与石灰石进行反应，使得所形成胶凝材料的凝结时间延长。因此，在制备碱激发石灰石粉胶凝材料时，需控制偏铝酸钠掺量在胶凝材料总量的20%以下。本研究为碳酸钙基胶凝材料的高效应用提供重要参考。     

碱激发材料氯离子传输性能测试方法及影响因素研究进展

水泥基材料中氯离子的传输是一个非常复杂的过程。在介绍水泥基材料氯离子传输机理及常用试验方法的基础上,综述了碱激发材料氯离子传输性能测试方法及影响因素。碱激发材料氯离子传输性能受激发剂种类的影响,改变矿渣掺量、碱掺量和水玻璃模数能不同程度地改变体系的氯离子传输性能。快速氯离子渗透试验结果受孔溶液化学组成影响,碱激发材料孔溶液碱性高、化学组成更复杂,孔溶液影响更显著,所以该方法不适用于评价碱激发材料氯离子传输性能。自然扩散试验因时间长而不常用。非稳态电迁移试验是目前快速测试水泥基材料中氯离子传输性能最好的方法,但由于碱激发材料与普通水泥基材料的碱度不同,其变色边界氯离子浓度也会不同,将该方法用于评价碱激发材料时,还需进一步研究测试样品的准备和硝酸银变色边界氯离子浓度。     

热处理对碱矿渣胶凝材料结构及介电性能的影响

研究了热处理工艺对碱激发矿渣(alkali active slag cement,AASC)胶凝材料硬化体结构和介电性能的影响.研究结果表明,随着热处理温度的提高,胶凝材料硬化体的介电常数和介电损耗逐渐下降,当热处理温度达到400℃左右,介电损耗下降到10-2数量级水平,此时影响胶凝硬化体介电损耗的主要因素是胶凝材料硬化体中的自由水、化学水等;当热处理温度达到750℃左右,介电损耗下降到10-3数量级水平,与电子封装陶瓷材料接近;XRD和SEM分析结果也表明,随着碱激发方式的改变,双碱激发胶凝材料硬化体在750℃左右发生析晶现象,径向线收缩约为6%,有陶瓷化倾向;胶凝硬化体介电损耗在该阶段急剧降低主要是由碱矿渣胶凝材料相组成和微观结构变化造成的.     

建筑垃圾—矿渣地聚合物材料的制备及性能

以建筑垃圾、矿渣为原料,以硅酸钠为碱激发剂制备地聚合物材料,考察硅酸钠模数、建筑垃圾/矿渣重量比、水胶比及硅酸钠用量等因素对地聚合物初凝时间、抗压强度和抗折强度的影响规律。结果显示:当硅酸钠模数为1.0,建筑垃圾/矿渣重量比为0.5,水胶比为0.26,硅酸钠用量为10%时,地聚合物综合性能最佳:初凝时间65min;7d(28d)抗压强度33.3MPa(45.6MPa);7d(28d)抗折强度6.0MPa(4.5MPa)。SEM分析显示建筑垃圾包覆在地聚合物材料中,界面结合紧密。     

矿渣基水泥混凝土路面修补材料的研究

水泥混凝土路面在使用过程中,不可避免地会产生破损,而传统的修补材料受到造价和交通开放时间的制约,会导致病害进一步加剧。针对这一问题,提出矿渣基修补材料,在分析修补机理的基础上,通过正交试验从凝结时间、强度、干缩性3方面确定其配方,并与路面施工中常用的普通硅酸盐42.5级水泥进行砂浆性能对比,验证了这种新型修补材料具有一定的优越性和广泛推广应用价值。     

响应面方法优化碱激发矿渣-石粉水泥砂浆的研究

基于响应面中的中心复合试验法,选择碱含量和石灰石粉含量作为配合比变量,制备碱激发矿渣-石粉水泥砂浆,并研究其不同龄期的力学强度。通过数据处理得到各变量与抗折、抗压强度的响应曲面,分析了各变量对碱激发矿渣-石灰石粉水泥砂浆强度的影响规律,建立了各龄期强度的响应面模型,为现场不同龄期的砂浆强度预测提供了科学的方法。结果表明,当Na2O含量为8.27%(质量分数,下同)、石灰石粉含量为14.02%时,各组分能充分发挥协同作用,保证良好的力学性能,且响应面法是一种有效优化碱激发水泥砂浆组分的方法。