多元矿物掺合料对珊瑚砂混凝土性能的影响

因珊瑚砂混凝土成型初期吸水量大,引起强度波动,影响混凝土耐久性,本文采用矿物掺合料对其进行改性研究.将5wt％偏高岭土(MK)、15wt％粉煤灰(FA)、15wt％矿粉(GGBS)分别以单掺、复掺和三掺形式加入珊瑚砂混凝土中,研究多元矿物掺合料对其抗压强度、抗氯离子渗透性能及体积稳定性的影响,利用XRD、SEM对其机理进行研究.结果表明,矿物掺合料能优化水泥浆体的水化产物组成与亚微观孔结构,增强浆体与骨料间的结合,通过不同的组合方式加入到珊瑚砂混凝土中,其28 d抗压强度提高17.7％～21％;氯离子渗透系数降低66.7％～71.0％;干燥收缩率降低36.7％～57.0％.     

钢渣作为混凝土掺合料的可行性研究

适量掺加矿物掺合料可以降低混凝土结构的孔隙率,提高水化产物的致密性,有效降低氯离子的渗透性,提高混凝土的使用寿命.本文主要研究了钢渣作为掺合料单掺或复掺对混凝土Cl-渗透性能及力学性能的影响,并分析探讨了其影响机理.结果表明:一定量的钢渣和粉煤灰复掺可以较好的提高混凝土抗压强度;随着钢渣掺量的增加,混凝土坍落度降低,抗氯离子渗透性能逐渐下降;钢渣与粉煤灰复掺时,混凝土抗氯离子渗透性能增加;大掺量(钢渣、粉煤灰掺量50％)掺合料可以提高混凝土抗氯离子渗透性能.     

改性磷石膏对石膏矿渣水泥水化过程的影响研究

采用质量分数为5％～25％的改性磷石膏、15％的硅酸盐水泥熟料、60％～80％的矿渣混合磨细制成石膏矿渣水泥,研究了改性磷石膏掺量对石膏矿渣水泥浆体的抗压强度、水化热、孔溶液pH值及水化产物的影响情况.结果表明,掺入改性磷石膏使得石膏矿渣水泥的3 d、7 d抗压强度降低,其掺量为10％、15％时,水泥的28 d、90 d抗压强度超过普通硅酸盐水泥.在3 d至90 d龄期内,水泥孔溶液pH值随龄期增长而逐渐增大.在相同龄期时,随着改性磷石膏掺量的增大,水泥孔溶液pH值减小,水化放热峰出现时间延缓.微观分析表明,掺入改性磷石膏后,28 d龄期时的水泥水化产物主要为钙矾石和C-S-H凝胶,水化产物的生成量在改性磷石膏掺量为15％时最多.     

聚合硫酸铝调控硫酸盐激发尾砂充填材料工作性能与微观结构的研究

目前细粒级尾砂充填体存在充填浓度低、凝结时间长、力学性能差等问题.研究采用大掺量矿渣水泥作为细粒级尾砂的胶结剂,硫酸钠为激发剂,通过聚合硫酸铝调节改善新拌砂浆的工作性能和硬化体的力学性能,对充填体水化反应、物相组成以及微观形貌进行分析.结果 表明,适量聚合硫酸铝的掺入能够显著缩短硫酸盐激发矿渣水泥基充填材料的凝结时间,提高其力学性能.聚合硫酸铝掺量超过5％时会导致充填体凝结时间大幅延长,7d后仍不能硬化形成强度.研究表明聚合硫酸铝促进了硫酸盐激发矿渣水泥的水化产物AFm相向针棒状钙矾石相转变,钙矾石晶体相互搭接,形成空间三维网络,立体编织效果,提高充填体密实度,提升了细粒级尾砂充填材料的性能.     

玄武岩粉对海工胶凝材料性能及水化的影响

利用玄武岩粉、矿粉及脱硫石膏大掺量取代硅酸盐水泥制备海工胶凝材料,研究了玄武岩粉对海工胶凝材料抗压强度及抗氯离子渗透性能的影响,并通过红外光谱、X射线衍射、压汞等手段研究了其水化机理.结果表明,当玄武岩粉掺量小于24％ 时,56 d龄期的海工胶凝材料具有良好的性能,与普通硅酸盐水泥相比,尽管抗压强度有所降低,但抗氯离子渗透性能提高了76％.适量玄武岩粉能优化水泥-矿粉胶凝体系的级配,在掺量从6％ 增加到30％ 时,28 d龄期的浆体孔隙率提高了2.3％,但浆体的孔径分布得到了优化.     

聚合硫酸铝改性低碱度水泥性能研究

以水泥、硅灰和粉煤灰为主要胶凝材料制备的低碱度水泥可应用于放射性焚烧灰的固化,但其存在早期强度发展慢、后期强度不高的问题。本文以聚合硫酸铝作为添加剂激发火山灰材料反应活性,通过测定不同掺量聚合硫酸铝加入后固化体的抗压强度、孔隙率及pH值变化,并结合水化产物组成与含量、水化放热特性等表征手段,分析了聚合硫酸铝对低碱度水泥早期水化过程的影响规律和作用机理。结果表明:掺入聚合硫酸铝可以显著提高低碱度水泥固化体的早期抗压强度,使水化放热峰提前,促进了火山灰反应的发生,提高了水化产物的生成量,使微观结构更加密实,同时有效降低试样的早期碱度,有利于抑制焚烧灰中活性铝的腐蚀反应。     

矿渣对水泥石抗碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀性能的影响

采用抗压强度试验、X射线衍射(XRD)试验、傅里叶红外光谱(FTIR)试验和电子扫描显微镜(SEM)试验研究了不同矿渣掺量的水泥石在5℃,5wt％MgSO4溶液环境下抗压强度、腐蚀产物组成及微观结构特性.结果表明:硫酸盐作为矿渣活性的激发剂,在腐蚀早期能够提高水泥石强度,体系中掺入矿渣能有效改善水泥石抗碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀(TSA)作用.未掺矿渣的普通硅酸盐水泥在5℃,5wt％MgSO4溶液环境中腐蚀产物为白色泥状碳硫硅钙石,其腐蚀类型为典型的碳硫硅钙石型硫酸盐腐蚀;当体系中掺入矿渣后,水泥石硫酸盐腐蚀类型逐渐由TSA型向石膏型转变.矿渣掺量为30％时,体系中既发现了TSA作用产物也发现了石膏型腐蚀产物,当矿渣掺量大于40％时,体系硫酸盐腐蚀类型以石膏型为主.     

纳米二氧化硅改性大掺量矿粉-水泥胶凝体系性能与微结构研究

利用沉淀法制备的纳米二氧化硅(PNS)极强的火山灰活性,能改善大掺量矿粉-水泥胶凝体系早期抗压强度低、内部结构疏松等缺陷,研究了PNS对大掺量矿粉-水泥胶凝体系抗压强度、抗氯离子渗透性的影响,通过XRD、TG-DSC及MIP对该体系的水化产物与孔结构进行微观分析。研究表明:随着PNS掺量的增加,试件的抗压强度也随之提高,尤其是7 d抗压强度,掺5%(质量分数,下同)PNS试件的强度增幅达到了20%;同时,水泥抗氯离子渗透能力先上升后下降,PNS掺量为3%时,达到最优,其28 d氯离子扩散系数较不掺PNS降低44.8%。PNS在早期能够大量消耗Ca(OH)₂,生成更多的C-S-H凝胶等水化产物,使得孔结构更加致密,降低孔隙率,在适宜范围内掺入PNS还可有效细化孔径。     

乳化沥青粉改性水泥砂浆性能及微观结构研究

乳化沥青粉(Emulsified asphalt powder,EAP)是乳化沥青经喷雾干燥处理制得的一种粉体材料,具有易分散、稳定性好等优点,在水泥基材料韧性改性方面具有广阔的应用前景.研究了EAP对水泥砂浆抗压强度、弹性模量、抗折强度和轴心抗拉强度等力学性能的影响,并通过水化热、氮吸附和扫描电镜等微观测试手段研究了其对水泥浆体水化性能和微观结构的影响.结果表明,随EAP掺量提高,水泥砂浆的抗压强度和弹性模量呈下降趋势,但其折压比显著提高,增幅可达53.9％;抗拉强度呈先提高后降低的趋势,当掺量为4wt％时抗拉强度提高最多,高达44.4％,表明EAP的加入显著提高了水泥砂浆的韧性.同时,EAP降低了水泥浆体的水化放热速率,减少了C-S-H凝胶的生成量.当掺量为15wt％时,沥青膜与水化产物相互交织并在一定程度上包覆水化产物,从而对水泥砂浆抗压性能产生不利影响.     

复掺偏高岭土-矿渣对轻骨料混凝土性能的影响

轻骨料混凝土具有收缩较大和渗透性较差的特性,矿物掺合料的加入可以改善轻骨料混凝土的性能.将偏高岭土(MK)和矿渣(S)以低于25％的总掺量复掺到轻骨料混凝土中,研究复掺掺合料及不同掺量对轻骨料混凝土的力学性能、氯离子扩散系数和干燥收缩的影响.利用XRD、TG、SEM等测试方法,对其影响机理进行探讨.结果表明,复掺10wt％偏高岭土与10wt％矿渣对轻骨料混凝土力学性能和抗氯离子渗透性能有显著的改善;复掺10wt％偏高岭土和15wt％偏高岭土能有效降低轻骨料混凝土干燥收缩.偏高岭土复合矿渣能优化水泥浆体的组成与结构,增强骨料与水泥浆体间的结合,降低界面过渡区的钙硅质量比,从而提高轻骨料混凝土各龄期抗压强度的抗渗性能.