不同激发剂对钛石膏-粉煤灰复合胶凝材料力学性能影响的研究

通过往钛石膏-粉煤灰复合胶凝材料中掺加不同掺量的减水剂、硫酸钠和水泥,研究不同激发剂不同掺量对其力学性能的影响及影响机理,并确定各激发剂的不同掺量,以达到提高力学性能的目的。分析研究表明,当减水剂掺量为0.8%时钛石膏-粉煤灰复合胶凝材料力学强度最大,其28d抗折、抗压强度分别为1.48MPa和5.75MPa;当硫酸钠掺量为0.8%时钛石膏-粉煤灰复合胶凝材料力学强度最大,其28d抗折、抗压强度分别为2.54MPa和9.61MPa;当水泥掺量为10%时力学性能较好,其28d抗折、抗压强度分别为,6.31MPa和18.75MPa。     

石灰石粉和粉煤灰对混凝土强度和耐久性的影响

采用少量熟料与超细石灰石粉和劣质粉煤灰复合制备混凝土,并研究了石灰石粉和粉煤灰对混凝土的强度和耐久性的影响。研究表明:用少量熟料与超细石灰石粉和劣质粉煤灰复合能够制备出中低强度等级的混凝土,并且混凝土的强度随着龄期不断增长。当混合材料(包括石灰石粉和粉煤灰)掺量为60%时,石灰石粉和粉煤灰比例为8:2试样的180d抗压强度最大,超过50MPa;当混合材料料掺量为70%时,石灰石粉和粉煤灰比例为7:3的试样的180d抗压强度最高,超过了40MPa。混凝土的抗碳化性均较好,除了混合材掺量为80%的复合胶凝材料制备的混凝土的抗冻性和抗氯离子渗透性较差外,其他试样均较好;混凝土经过180d养护后的抗氯离子渗透能力均得到显著增强。     

镁盐晶须对磷石膏基胶凝材料力学性能的影响

以磷肥工业废弃物磷石膏为主要原料制备磷石膏基胶凝材料(PGF),研究镁盐晶须掺量对磷石膏基胶凝材料抗压强度、抗折强度、抗冲击功强度的影响,结合X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等测试方法,对磷石膏基胶凝材料的微观性能进行分析.结果表明,当MSW掺量为3％,其3 d、7 d和28 d抗压强度分别为15 MPa、18...     

基于正交理论的玄武岩纤维活性粉末混凝土配合比设计

通过正交试验进行活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)的配合比设计,选取水胶比、砂胶比、水泥/粉煤灰、减水剂、玄武岩纤维掺量为因素,设定相应的水平.运用极差法分析了上述因素和相应水平对RPC拌合物工作性及其力学性能的影响.结果表明,在标准养护条件下,当水胶比为0.2、粉煤灰取代水泥量为30％、减水剂为胶凝材料的2％、玄武岩纤维掺量为5 kg/m3时,可以配制出28 d抗压强度、抗折强度分别超过95.1 MPa、13.4 MPa的高强度活性粉末混凝土.     

基于响应面法的混杂纤维-复合胶凝材料体系优化设计

为克服大掺量复合胶凝材料体系力学性能差的缺点，采用响应面法对混杂纤维复合胶凝材料体系进行优化，以钢纤维掺量、聚丙烯纤维掺量和脱硫石膏掺量为变量因素，以胶砂28 d抗折强度和抗压强度为评价指标，建立预测模型，并进行胶砂及混凝土试验验证。结果表明：当钢纤维体积掺量为0.4%、聚丙烯纤维体积掺量为0.116%和脱硫石膏质量掺量为8%时，复合材料的工作性能和力学性能均达到最优，28 d抗折强度和抗压强度预测值分别可达7.0和37.4 MPa;抗折强度和抗压强度的预测值和试验值相对误差仅为2.86%和1.32%,抗折强度和抗压强度试验值的标准差分别为0.148 8和1.345 9,该响应面法预测模型预测精度高，具有准确性和科学性。本研究印证了复合胶凝材料体系的优化效果，为复合材料多目标优化问题提供新的解决思路和试验依据。     

不同岩性石粉-水泥胶砂流动性和力学性能研究

采用石灰岩、凝灰岩、花岗岩、玄武岩和石英岩石粉与基准水泥制备了石粉-水泥胶砂试件,研究了石粉岩性和掺量对水泥胶砂流动度、抗压强度和抗折强度的影响;采用同步热分析仪测定了石粉-水泥浆体的热重曲线,研究了石粉岩性对水泥水化程度的影响.结果表明:石灰岩石粉掺量不大于10％、石英岩石粉掺量不大于20％时,水泥胶砂流动度增大;掺加凝灰岩、玄武岩和花岗岩石粉,水泥胶砂流动度降低.石灰岩石粉和凝灰岩石粉对水泥胶砂强度贡献率大于花岗岩、玄武岩和石英岩石粉,石粉掺量不大于30％时,其活性指数分别可达68.7％和72.2％.掺石灰岩石粉的水泥浆体中,Ca(OH)2含量高于掺其他岩性石粉的水泥浆体,石灰岩和凝灰岩石粉对水泥水化程度的贡献率大于花岗岩、玄武岩和石英岩石粉.     

钢渣对粉煤灰再生混凝土力学性能的影响研究

将钢渣加入混凝土取代部分胶凝材料可以提高工业固体废弃物利用,有效保护环境。制备了不同钢渣掺量的混凝土试件,测试了不同钢渣掺量粉煤灰再生混凝土抗压强度、弹性模量、劈裂抗拉强度、抗折强度,分析了不同龄期的抗压强度、弹性模量、劈裂抗拉强度和抗折强度随钢渣微粉掺量的变化规律。研究结果表明:(1)不同龄期的粉煤灰再生混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度均在钢渣掺量为12%时达到最大;(2)混凝土的抗变形性能和抗折强度在钢渣掺量为12%～24%最佳;(3)当钢渣掺量超过24%时,随着钢渣掺量的增大,粉煤灰再生混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度以及抗折强度将急剧减小。     

碱激发矿渣/粉煤灰胶凝材料力学性能研究

采用矿渣、粉煤灰为原料,液体水玻璃、固体水玻璃、固体NaOH为激发剂,研究Na_2O掺量、模数、粉煤灰掺量、萘系减水剂掺量对矿渣/粉煤灰胶凝材料胶砂强度、凝结时间的影响。结果表明:液体水玻璃最佳Na_2O掺量6%、模数1.00,28d抗压强度63.0MPa、抗折强度12.2MPa;固体水玻璃最佳Na_2O掺量4%、模数0.50,28d抗压强度20.5MPa、抗折强度6.3MPa;随着萘系减水剂掺量的增加,胶凝材料的凝结时间增加,萘系减水剂掺量1.5%的初凝时间362min、终凝时间392min、间隔30min,缓凝效果显著。     

混掺垃圾飞灰和二次铝灰活性粉末混凝土性能研究

将二次铝灰(SAD)与焚烧垃圾飞灰(WFA)混掺制备成活性粉末混凝土(RPC),研究二次铝灰在两种混合料中的掺量对RPC流变性能参数(扩展度和塑性黏度)、抗折强度、抗压强度以及干燥收缩率的影响,并测定RPC在水中的重金属元素(Cr和Zn)渗出量;观察RPC的微观形貌,揭示RPC性能的机理。结果表明：当二次铝灰的掺量为60%时,RPC的扩展度、抗折强度与抗压强度以及干燥收缩率达到最高,此时RPC的塑性黏度值最小;RPC中Cr与Zn的渗出量与其渗出时间成正相关,与RPC中二次铝灰的掺量成反相关;当二次铝灰掺入60%时,RPC的微观结构最密实。     

高掺量低碱度钢渣-脱硫石膏胶凝材料的制备

以钢渣和脱硫石膏工业废渣为主要原料,掺加适量的激发剂,制备出脱硫石膏基低碱度钢渣胶凝材料,并探讨了其制品应用形式。试验结果表明,钢渣∶脱硫石膏（质量比）=1∶1时,胶凝材料的凝结时间为初凝6 min、终凝9 min,2 h抗折强度2.21 MPa、抗压强度5.06 MPa,1 d抗折强度2.03 MPa、抗压强度4.7 MPa,而7 d抗折强度和抗压强度分别达到3.59 MPa和12.55 MPa。     

鞍钢钢渣矿渣制备人工鱼礁混凝土复合胶凝材料

以81.5％的矿渣、5％的钢渣、12.5％的脱硫石膏以及1％的水泥熟料,制备出了28 d抗压强度为56.75 MPa的低碱度胶凝材料,该胶凝材料可用于制备低碱度人工鱼礁混凝土.通过改变钢渣和脱硫石膏的掺量,研究了其掺量变化与试件强度的影响关系.实验结果表明:在该体系中,当钢渣掺量小于5％时,胶砂试块的强度随着钢渣的增加而提高;当钢渣掺量大于5％时,胶砂试块的强度随着钢渣掺量的增加而降低,并在钢渣掺基大于20％时快速下降.脱硫石膏的掺量对胶砂试块的强度影响更为显著;当脱硫石膏掺量达到12.5％时,与不含脱硫石膏的试样相比,抗压强度和抗折强度分别提高了168％和176％.利用XRD和SEM分析净浆的水化过程,结果表明,体系在早期水化主要生成AFt相和C-S-H凝胶,并对强度的增长起了主要作用.     

铁尾矿粉-脱硫灰胶凝材料的制备及性能研究

为提高铁尾矿和脱硫灰等工业固废的综合利用,利用氢氧化钠和硫酸钙作为复合激发剂,铁尾矿粉、脱硫灰和矿渣微粉为原料,制备铁尾矿粉-脱硫灰胶凝材料。开展正交试验分析铁尾矿粉掺量、脱硫灰掺量、氢氧化钠掺量和硫酸钙掺量对胶凝材料抗压强度的影响,并进行配合比优化。结合X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的微观结构进行分析表征。结果表明:对胶凝材料3 d、7 d和28 d抗压强度影响最显著的分别是氢氧化钠掺量、铁尾矿粉掺量和硫酸钙掺量;铁尾矿粉、脱硫灰、氢氧化钠和硫酸钙的最佳掺量分别为20%、10%、1%和9%(质量分数),此时,胶凝材料3 d抗压强度为4.59 MPa,28 d抗压强度为18.44 MPa,微观结构致密,宏观强度最高。     

石灰石粉锂渣超早强超高强混凝土研究

研究了石灰石粉及其与锂渣复合掺加对混凝土强度的影响.研究表明,石灰石粉掺量在10%以下时有利于抗压强度的发展,在20%以下时有利于抗折强度的发展.10%的石灰石粉和10%的锂渣复合显示出优良的复合效应,当单位水泥用量为464kg/m3 时,7d抗压强度达到了105MPa.28d强度达到了124MPa,60d强度达到了132MPa.可代替矿渣、硅灰制备超早强高强超高强混凝土.     

硅灰对嵌缝胶泥的性能影响

为了提高嵌缝胶泥的力学性能,采用硅灰对嵌缝胶泥进行改性,分析了硅灰在不同掺量和不同龄期抗折、抗压强度.选取硅灰掺量为5％的试样作为研究对象,使用SEM、压汞仪分析其微观结构,进行微观机理研究.试验结果表明:掺加硅灰对嵌缝胶泥的抗折、抗压强度有一定的提高作用.硅灰掺量为5％时嵌缝胶泥的总孔隙率有大幅度下降,最可几孔径大幅度减小,水化产物更致密.其60d的抗折强度为13.07 MPa,抗压强度为92.0 MPa.     

机械活化和不锈钢渣掺量对矿渣胶凝材料性能的影响

为了促进不锈钢厂废渣的资源化利用,以红土镍矿酸性高炉渣和不锈钢渣为主要原料制备胶凝材料,研究机械活化和不锈钢渣质量掺量对矿渣胶凝材料性能的影响,并利用XRD、SEM对胶凝材料的水化产物及微观结构进行分析。结果表明,机械活化主要通过改变原料的比表面积和颗粒级配来影响胶凝材料性能,且矿渣中细颗粒占比是影响其胶凝活性的关键因素,适宜的球磨时间为45 min,此时矿渣比表面积达到524.66 m²/kg。不锈钢渣与酸性矿渣之间存在协同作用,当不锈钢渣质量掺量为20%时,胶砂试块3 d、7 d、28 d抗压强度分别为17.8 MPa、24.3 MPa 和34.8 MPa,抗折强度分别为4.5 MPa、6.2 MPa和6.8 MPa,达到P·S 32.5R矿渣硅酸盐水泥强度标准。不锈钢渣的掺入在水化早期和后期都促进钙矾石及C-S-H凝胶的生成,对胶砂试块各龄期强度都有促进作用,而未水化的钢渣细颗粒也起着微集料填充作用,有利于胶凝材料早期强度的提高。     

基于Design-expert的铁尾矿活性粉末混凝土配合比优化试验研究

针对铁尾矿活性粉末混凝土(RPC)原料控制因素繁多、配合比设计复杂的情况,为了制备达到RPC160级的混凝土,基于力学性能进行了配合比设计及优化研究.选取水胶比、胶集比、石英砂量、铁尾矿粒级、粉煤灰粉磨时间、硅灰掺量、钢纤维掺量等影响因素,并利用铁尾矿取代石英砂和粉煤灰取代硅灰,设置7因素4水平的正交试验,得到了RPC的抗压、抗折强度;运用软件Design-expert分析了强度试验结果,建立了响应曲面,拟合出响应曲面方程,并根据拟合方程优化了RPC的配合比.结果表明:以铁尾矿替代石英砂,粉煤灰取代硅灰可制备得到RPC160级混凝土;对抗压强度影响最大的两个因素是水胶比和铁尾矿粒级,对抗折强度影响最大的两个因素是钢纤维掺量和粉煤灰粉磨时间;提出了铁尾矿RPC抗压和抗折强度经验计算公式,根据设计强度指标优化了配比,给出了抗压强度≥170 MPa、抗折强度≥29 MPa的RPC各试验条件参数的范围,并通过验证试验证明了Design-expert软件优化结果的可靠性.     

原状粉煤灰对超高性能混凝土性能的影响

为提高粉煤灰的综合利用率,降低原料成本,采用未经磨细和分选的原状粉煤灰等质量替代硅灰来制备超高性能混凝土(UHPC),并研究了不同掺量的原状粉煤灰对UHPC力学性能及微观结构的影响。结果表明:原状粉煤灰的掺入可使UHPC中胶凝材料的粒度呈梯度分布,形成良好的微级配;并且使新拌混凝土的流动度增大,影响了钢纤维在UHPC基体中的分布;当原状粉煤灰掺重不超过30%时,UHPC抗折强度随着原状粉煤灰掺量的增加呈现不同程度的增长,30%原状粉煤灰掺量的UHPC抗折强度与不掺粉煤灰的空白样相比提高了34%;由于原状粉煤灰水化缓慢,当原状粉煤灰掺量在0%~40%时,UHPC抗压强度随着原状粉煤灰掺量的增加有所下降。孔结构分析表明:UHPC的平均孔径以及总孔体积均随着原状粉煤灰的掺入而减小,基体更加密实;当原状粉煤灰掺量为30%时,SEM照片显示钢纤维与UHPC基体结合紧密,界面黏结增强。     

压蒸条件下花岗岩石粉对UHPC性能的影响

研究了在压蒸条件下花岗岩石粉取代石英粉掺量对超高性能混凝土力学性能(3d、180 d抗压/抗折强度)和微观结构(水化产物、C-S-H凝胶平均分子链长)的影响,并探明两者之间的关系.XRD、SEM-EDS、29Si NMR测试结果表明:3 d、180 d胶凝浆体水化产物主要为低钙硅比、本征强度较高的tobermorite晶体.随着花岗岩石粉取代率增加,混凝土抗压/抗折强度先增加后减小,当取代率为50％时,其180 d抗压强度≥190 MPa、抗折强度≥40MPa;且随着取代率的增加,C-S-H凝胶平均分子链长降低、Al[4]/Si增加;在相同取代率时,平均分子链长为180d＞3d,Al[4]/Si为180 d＜3 d.高温和高压条件下,C-S-H凝胶平均分子链长不是混凝土性能的单一影响因素,混凝土抗压强度与C-S-H凝胶平均分子链长不直接相关.     

氧化石墨烯沙漠砂水泥基复合材料力学性能研究

通过正交试验,分析了氧化石墨烯(GO)掺量、沙漠砂替代率、水灰比和胶砂比对GO-沙漠砂水泥基复合材料28 d的抗压强度、抗折强度和稠度值的影响趋势.在正交试验基础上,进一步揭示沙漠砂替代率和GO掺量对复合材料7d、28 d抗压强度和抗折强度的影响规律.试验研究表明:随着GO掺量的增加,水泥基复合材料抗折和抗压强度先提高后降低,且对于抗压强度增强效果略超过抗折强度.当GO掺量为0.03wt％时,GO-沙漠砂砂浆试块抗压强度和抗折强度达到最大值;随着沙漠砂替代率增加,GO-沙漠砂砂浆试块抗折和抗压强度呈现先增大后减小趋势,沙漠砂替代率为50％时,氧化石墨烯沙漠砂砂浆试块抗压强度和抗折强度均达到最大值;但沙漠砂替代率为100％时,掺量为0.03wt％的GO-全沙漠沙水泥基材料强度提升最高,且28 d抗压、抗折强度可达标准砂试块强度.通过SEM对GO增强沙漠砂水泥基复合材料微观结构进行表征,发现GO能够优化水泥水化产物的微观结构形态,并且与沙漠砂活性材料产生正相关作用,从而形成更加致密均匀的结构改善沙漠砂水泥基复合材料的宏观性能.     

磷建筑石膏基无砂自流平砂浆的制备与性能研究

采用磷建筑石膏、P·O 42.5水泥、粉煤灰、矿粉、石粉及外加剂为原材料制备高强耐水型磷建筑石膏基无砂自流平砂浆。通过正交试验确定砂浆中胶凝材料的最优掺量,研究减水剂和可再分散性乳胶粉对砂浆性能的影响,并采用XRD及SEM对砂浆进行微观分析。结果表明,当磷建筑石膏、水泥、粉煤灰、矿粉及石粉质量比为73∶5∶5∶15∶2时,砂浆综合性能最优,28 d绝干抗压强度为33.0 MPa,软化系数为0.774。减水剂能够提高砂浆30 min的流动度、力学性能及耐水性能,但当掺量为0.30%(质量分数)时,会降低砂浆的后期强度。可再分散性乳胶粉会降低砂浆的流动性能及力学性能,但能提升砂浆的耐水性能。制备的磷建筑石膏基无砂自流平砂浆的性能满足《石膏基自流平砂浆》(JC/T 1023—2021)的要求,砂浆的28 d绝干抗折强度、28 d绝干抗压强度分别为12.0、45.9 MPa,软化系数高达0.886,吸水率低至2.8%。