早强碾压混凝土性能试验研究

本文利用硫铝酸盐水泥制备早强碾压混凝土用于寒冷地区筑坝工程。为了降低水泥水化温升和提高混凝土早期强度,研究了粉煤灰、高效减水剂和早强剂的掺量,对碾压混凝土抗压、抗折及收缩性能的影响。研究结果发现:粉煤灰以10%~50%掺量取代硫铝酸盐水泥,可以制备抗压强度25~55 MPa的混凝土,粉煤灰掺量为10%的碾压混凝土12h抗压强度达到15 MPa左右;早强剂的加入,使不同粉煤灰掺量的混凝土12h抗压强度提高1.4~3倍,粉煤灰掺量越大,早强剂的作用越明显;外加剂的添加对硫铝酸盐水泥碾压混凝土的干缩影响不大,但粉煤灰在一定程度上能抑制干缩。     

采空区充填新型浆液固化机理与影响因素研究

为了研究碱渣、粉煤灰和硅酸钠溶液制成的新型采空区充填注浆材料的固化机理,开展了扫描电镜和交互混合试验,并分析了原材料配比、碱渣过筛粒径和养护条件对抗压强度、凝结时间、结石率等工程指标的影响。结果表明:浆液体系早期固化是因碱渣中有效含钙成分与硅酸钠溶液反应生成水化硅酸钙凝胶(C-S-H),后期强度发展是因粉煤灰受碱激发形成了硅铝酸盐聚合物凝胶(N-A-S-H);原材料配比显著影响着浆液的各项工程性能指标;随着碱渣过筛粒径范围的减小,流动度、凝结时间和结石率都减小,而抗压强度增大,0.5 mm粒径是28 d强度增幅出现较大差异的临界点;高温高湿养护条件有利于浆液的固化进程。研究结果可供类似水泥注浆液材料制备参考。     

焙烧尾矿渣制备抹灰砂浆试验研究

试验以焙烧尾矿渣充当细骨料,加入矿粉、粉煤灰、水泥及纤维素醚等原材料制备抹灰砂浆,通过对焙烧尾矿渣掺量、尾矿渣粒径级配比、水泥掺量,选取L9(3³)正交试验进行研究。研究结果表明：焙烧尾矿渣充当骨料作为机制砂是影响力学性能的主要因素,50%掺量的铁合金炉渣,颗粒级配粗细为1∶2,水泥掺量为20%,可以制得凝结时间492 min,保水率93.6%,7 d、28 d抗压强度18.3 MPa, 27.8 MPa, 14 d拉伸黏结强度0.42 MPa的抹灰砂浆。     

粉煤灰与磷矿渣对水泥水化热及胶砂强度的影响

试验研究了单掺粉煤灰和复掺磷矿渣与粉煤灰(PF料)对水泥水化热及水泥胶砂强度的影响,结果表明:水泥水化热随粉煤灰和PF料掺量的增大而降低;与纯水泥相比,掺粉煤灰或PF料的水泥7 d水化热降低百分率均低于掺合料(粉煤灰、PF料)替代水泥的百分率;复掺PF料的胶砂抗压强度比单掺粉煤灰高,且PF料对延迟放热峰值出现时间比粉煤灰好。     

立式挤压薄壁粉煤灰混凝土管材的研制

立式挤压薄壁粉煤灰混凝土管,是利用立式挤压工艺,将干硬性混凝土一次挤压成型,同时采用减小壁厚(由3cm减小到1.5cm)和掺加粉煤灰代替部分水泥的措施而制成的一种管材。掺加粉煤灰,不但可降低管材造价,而且可以改善管材抗渗性能,但掺加粉煤灰可使混凝土中氢氧化钙峰值降低,影响管材强度,所以采用外增钙法来克服上述缺点。该管材的水泥含量为28%,扮煤灰含量为12%,砂石含量为60%,并适量掺入氢氧化钙和石膏。经测试,管材抗渗压力大于0.08MPa,内压爆破压力大于0.15MPa,外压安全荷载大于10kN/m,吸水率小于10%,完全适用于低压输水管道。水灰比和细粒物质含量,是影响管材成型和性能的关键因素,将原状粉煤灰掺量增大到与水泥相同(各占20%),也可以制得在龄期90天时达到上述指标的薄壁粉煤灰混凝土管材。该管材与同内径普通混凝土管相比,材料费可降低45.3%,造价降低33.7%,并为粉煤灰的开发利用开辟了广阔的前景。     

水工黏土基胶凝材料力学性能试验

为研制水工用黏土基胶凝材料,以航道护岸黏性弃土为主要原料,以试件抗压强度、劈裂抗拉强度及水稳定性作为控制指标,进行了水泥、石膏、矿粉等无机结合料掺量对黏土基胶凝材料力学性能影响的试验研究,并采用扫描电子显微镜分析试件的微观结构。结果表明:在黏性弃土、水泥、矿粉、石膏及石灰掺量分别为65%、18%、10%、2%和5%时,可获得28 d抗压强度达25.6 MPa、浸水强度达24.1 MPa、劈裂抗拉强度达2.5 MPa的黏土基胶凝材料;在不同的水化龄期,黏土基胶凝材料均生成了C-S-H凝胶等水泥基胶凝物质,这些产物相互交织、紧密结合,有效提高了材料的力学性能;该黏土基胶凝材料强度高、水稳定性好,可满足水运工程应用要求。     

NaOH激发无机聚合物的水热合成及其性能研究

以NaOH为碱性激发剂,粉煤灰与偏高岭土为前驱体材料进行研究,采用水热合成方法制备无机聚合物。通过单因素试验和正交试验,以强度为指标确定最佳水固比、 NaOH浓度、粉煤灰掺量、蒸养时间和温度。并研究了不同配比试样的抗压强度、流动性能,通过XRD分析其反应产物。结果表明,采用水热合成的方法可以显著提高无机聚合物的强度,同时在进行水热合成之前进行室温下的预养护有利于强度的提高。最优工艺参数为：粉煤灰掺量50%, NaOH溶液为10 mol/L,60℃热固化4 h后脱模,经室温养护24 h,在100℃蒸养24 h可制得地强度高达45．5 MPa聚合物材料。     

粉煤灰掺量对软弱坝基灌浆结石体力学特性影响

为分析粉煤灰掺量对软弱坝基灌浆结石体力学特性影响,分别对不同粉煤灰掺量灌浆结石体进行单轴抗压强度试验。结果表明:掺入粉煤灰和减小水灰比均能延长结石体初凝时间;不同水灰比下,粉煤灰最优掺量均为5%,粉煤灰掺量为5%时,灌浆结石体抗压强度和变形模量最大;粉煤灰掺量一定时,随水灰比增大,灌浆结石体抗压强度与变形模量均逐渐减小。     

胶凝材料对胶凝砂砾石材料抗压强度的影响

针对胶凝砂砾石材料水泥用量少、粉煤灰掺量多的特点,研究低水泥用量和粉煤灰掺量对材料前期、后期强度的影响规律。通过对不同水泥用量、粉煤灰掺量和不同龄期的胶凝砂砾石材料进行试验研究,得到不同胶凝材料用量下的强度区间,以及粉煤灰的最优掺量和粉煤灰掺量对材料后期强度的影响规律等。水泥用量每增加10 kg/m3,材料抗压强度可提高15%~20%。粉煤灰掺量占胶凝材料总量(水泥+粉煤灰)的50%为最优掺量,此时强度出现峰值;掺量占胶凝材料总量(水泥+粉煤灰)的40%左右为经济掺量,即掺入粉煤灰提高材料强度的效率最高。在胶凝砂砾石材料中,粉煤灰掺量的增加对其抗压强度有提高作用,其中对前期(28 d)强度影响较小;粉煤灰用量每增加10 kg/m3,后期(90 d)强度提高幅度为5%~18%,其影响随着砂率的增大而减小。     

高土石坝防渗墙混凝土性能试验

结合工程实践,对高土石坝防渗墙混凝土的性能进行试验研究。采用3种比表面积的低热水泥、不同的粉煤灰掺量、聚羧酸系减水剂和引气剂设计了12种配合比,并进行了混凝土性能试验。试验结果表明,采用粗颗粒低热水泥、高性能减水剂和引气剂以及掺40%质量分数的粉煤灰,可以配制出弹性模量与抗压强度之比仅为710的高强度、低弹性模量且工作性能优良的防渗墙混凝土。此外,该混凝土28 d强度仅为24.8MPa,而90 d强度高达45.8MPa,早期强度增长非常缓慢,有利于工程施工。     

碱激发地聚物固化盐渍土微观结构研究

碱激发地聚物胶凝材料能够有效固化硫酸盐渍土的根本机理在于改善固化土的微观结构。通过对比试验研究水玻璃、石灰粉煤灰和水玻璃石灰粉煤灰固化盐渍土的无侧限抗压强度和微观结构,阐述了水玻璃碱激发粉煤灰地聚物固化盐渍土微观结构效应。试验结果表明:石灰粉煤灰能够改善盐渍土颗粒级配,缩小孔径范围,降低孔隙体积,进而提高抗压强度;水玻璃能够胶结土颗粒成为团聚体,减小孔隙率和孔隙体积,其抗压强度受浓度影响较大;水玻璃石灰粉煤灰的孔隙特征不是最佳,但由于碱激发地聚物生成的水化凝胶物质填充了粒间孔隙,改善了颗粒胶结状况,抗压强度最高;碱激发地聚物固化盐渍土效果受碱激发反应程度的影响,反应程度越高,固化效果越好。     

冻融循环作用后水泥土及粉煤灰土的力学性能试验研究

对水泥土及粉煤灰土进行了冻融循环作用后的单轴抗压试验研究,探讨并对比了冻融循环次数、养护龄期、干湿冻融对两种改良土力学性能的影响规律,并分析了冻融循环对改良土的破坏机理。结果表明:冻融循环对削弱水泥土抗压强度的影响随着冻融次数的增加越来越明显,然而对粉煤灰土抗压强度的影响仅在冻融循环初期较显著。改良土的抗冻性能随着养护龄期的增长有不同程度的提高。干冻、湿冻对改良土抗压强度影响明显,相同冻融次数下干冻改良土的抗压强度高于湿冻条件下的抗压强度。通过对水泥土和粉煤灰土破坏机理进行分析,发现粉煤灰掺料的颗粒粒径小于水泥掺料的颗粒粒径,因而填充土体细小孔隙效果更优。由于结冰温度随着毛细孔径的减小而降低,导致粉煤灰土的抗冻性能优于水泥土的抗冻性能。在实际工程中,应根据工程所处环境的不同选取不同的冻土改良方法从而达到工程要求。     

钢渣粉煤灰用作路面基层材料的性能研究

针对我国目前大量钢渣未能有效利用的问题,考虑将其与粉煤灰混合作为路面基层材料。通过击实试验可以得到不同比例的钢渣粉煤灰的最大干密度与最佳含水率,最佳含水率最小为12.9%,最大干密度最大为2.04 g/cm3。钢渣粉煤灰配比为1:1、外加剂掺量为2.5%时抗压强度最大,达到了8.36 MPa,此配比的劈裂强度为0.82 MPa,其抗压强度与劈裂强度仅小于水泥稳定碎石。通过抗裂性能试验可以得到钢渣粉煤灰的平均干缩系数为25.91×10-6、平均温缩系数10.13×10-6,均小于水泥稳定碎石,因此钢渣粉煤灰是一种良好的路面基层材料。     

粉煤灰掺量对碳化水泥浆体微结构的影响

为了探究粉煤灰掺量对水泥浆抗碳化性能的影响,采用压汞法、可蒸发含水量法、XRD衍射图谱等,研究了碳化作用下粉煤灰掺量对水泥浆体内部微观结构的影响。结果表明：掺入粉煤灰可促进水泥浆试件的碳化,粉煤灰掺量为30%时水泥浆试件的碳化深度最大;随着粉煤灰掺量的增加,水泥浆总孔隙率增大,碳化后总孔隙率减小,小孔所占比例增大,水泥浆的孔结构改善效果越好,碳化后钙矾石消失,生成CaCO₃;碳化有利于水泥浆试件裂缝的愈合,30%粉煤灰掺量试件养护后的平均裂缝宽度比养护前减小了72%。     

洞庭湖区掺粉煤灰水泥土性能试验研究

采用粉煤灰代替部分水泥作为胶凝材料的水泥土桩法,近年来逐渐在软弱地基的加固处理中得到应用。针对洞庭湖区湖泊相淤泥质软弱地基加固处理问题,结合该区域某分洪闸地基处理工程,在室内开展了不同粉煤灰掺量的水泥土试件的无侧限抗压强度、含水率以及中心部位土样溶液pH值的测定试验,然后探讨建立了不同粉煤灰掺量的水泥土无侧限抗压强度的组合指数式模型。研究结果表明:水泥土试件无侧限抗压强度在60 d龄期前随着粉煤灰掺量的增加而降低,但在90 d龄期时,不同粉煤灰掺量的4组试件强度值较为接近;水泥土试件含水率在28 d龄期之后随着粉煤灰掺量的增加而增加;水泥土试件中心部位土样溶液的pH值始终随着粉煤灰掺量的增加而降低;采用组合指数式强度模型能较好地描述粉煤灰掺量和龄期对水泥土无侧限抗压强度增长规律的影响;通过对不同粉煤灰掺量水泥土桩方案进行比选,建议洞庭湖区水泥土中粉煤灰掺量应在20%左右为宜。     

硫酸铵腐蚀混凝土性能劣化时变规律及预测

通过在5%浓度硫酸铵溶液中长期浸泡,对不同水灰比、不同浆骨比、不同粉煤灰掺量的混凝土试件进行腐蚀试验研究,得到0~120 d腐蚀龄期下试件抗压强度的劣化规律。采用灰色关联分析方法研究了不同因素对混凝土抗压强度影响的显著程度,通过构建GM(1,1)预测模型对受硫酸铵腐蚀的混凝土强度劣化规律及服役寿命进行预测。结果表明:水灰比0.4、浆骨比0.28和粉煤灰掺量10%的受腐蚀混凝土抗腐蚀性能较强,随水灰比、浆骨比和粉煤灰掺量比例增大,抗压强度降幅明显。构建的GM(1,1)预测模型具有较高的精度,运用该模型在预测受腐蚀混凝土的寿命中,粉煤灰掺量10%、水灰比0.4及浆骨比0.28的受腐蚀混凝土分别比其它影响因素相同下的受腐蚀混凝土增加247%,125%,74%。     

CSG材料的冻融耐久性分析

Cement Sand and Gravel(简称CSG,胶凝砂砾石)材料是一种新的环保型筑坝材料。为了分析CSG材料在冻融循环状态下的耐久性及材料的单轴抗压强度与单位水泥含量的关系,通过对单位水泥含量不同的CSG材料试块冻融前后的自振频率、动弹性模量、相对动弹性模量、质量损失率及单轴抗压强度的测定及计算,得到随着单位水泥含量从40 kg/m~3到100 kg/m~3的增加,初始自振频率从4 812.21 Hz左右增加到6 597.86 Hz左右,10次冻融循环后的自振频率从1 492.96Hz左右增加到4 689.71 Hz左右;动弹性模量从5 587.30 MPa左右增加到14 521.27 MPa左右,10次冻融循环后从423.27 MPa左右增加到7 327.35 MPa左右;随着单位水泥含量从40 kg/m~3至100 kg/m~3的增加,CSG材料试块在10次循环后平均相对动弹性模量从9.88%增加到50.67%;质量损失率从27%下降至0.03%;单轴抗压强度从6.00 MPa左右增加至11.74 MPa左右,冻融后分别下降至1.61 MPa和7.87 MPa左右。从而得出结论:单位水泥含量高于80 kg/m~3时,耐久性指数显示为中等,材料耐久性得到保证;单轴抗压强度及其降低率随着单位水泥含量的增加而增加。