铝酸盐水泥抗海水侵蚀性能研究进展

铝酸盐水泥具有优良的抗海水侵蚀性能。针对海水中Cl~-、SO_4~(2-)和Mg~(2+)这3种主要侵蚀离子,综述了铝酸盐水泥在抗海水侵蚀机理方面的研究进展,着重介绍了其在抗氯离子侵蚀方面的机理研究,概括了铝酸盐水泥在海洋工程中耐久性的提高途径。以期对铝酸盐水泥在海洋工程中的应用起到一定的理论指导作用。     

烧碱激发钢渣粉在淤泥质土中的试验研究

钢渣粉是炼钢生产后排出的工业废渣经球磨后形成的一种粉末状产物,与水泥有着相似的性质,但活性较差,需对其进行激发处理。将烧碱(Na OH)作为钢渣粉的激发剂,研究在不同烧碱掺入量下,钢渣粉与水泥混合后对淤泥质土的固化效果。试验结果表明:未掺烧碱的钢渣–水泥固化土早期强度低,后期固化效果较好;掺入烧碱之后,在其激发作用下,钢渣粉的固化效果良好且可使固化土早强。钢渣–水泥固化土的无侧限抗压强度随着烧碱掺量的增加而出现先增大后减小的变化。对胶凝材料进行X射线衍射(XRD)分析,发现材料中有单硫型硫铝酸钙(AFm)物质生成,该物质可提高固化土的强度。     

土样pH值对固化土抗压强度增长的影响研究

使用化学试剂改变土样的pH值,不同pH值的土样在等量水泥作用下,固化土抗压强度存在显著的差异。为解释上述试验现象,测定了相应固化土孔隙液中主要离子的浓度,并进行热力学计算。结果表明:在相同的水泥掺量作用下,pH值较低的土样形成的固化土孔隙液中Ca(OH)2不饱和,随土样PH值的增加,固化土孔隙液中Ca(OH)2浓度增加,水泥水化生成的胶凝性水化物的量也相应地增多,固化土抗压强度增量也随之提高;当固化土孔隙液中Ca(OH)2浓度由不饱和逐渐变为饱和后,固化土中胶凝性水化物能充分生成,固化土抗压强度达到最大值,且随土样pH值的增加固化土抗压强度基本保持恒定。     

活性MgO碳化固化土的干湿循环特性试验研究

碳化固化技术是一种利用二氧化碳对搅拌有活性氧化镁的土体进行碳化,以达到快速提高强度的低碳搅拌处理软土的创新技术。通过室内试验研究干湿循环对碳化固化土物理力学特性的影响,并与相同掺量下水泥固化土进行对比。结果表明:活性Mg O固化粉土碳化3 h试样的无侧限抗压强度可达5 MPa,粉质黏土碳化24 h试样可达2.6 MPa;干湿循环后碳化固化土的干密度降低,而水泥土干密度基本不变;6次干湿循环后粉土碳化试样的无侧限抗压强度仍然能达到4 MPa以上,为水泥固化粉土强度的2倍,具有较好的抗干湿循环性能;经过6次干湿循环后,粉质黏土碳化试样的残余强度仅为35%,而水泥固化粉质黏土降到65%,表明固化粉质黏土的抗干湿循环性能均较差,且粉质黏土碳化试样的抗干湿循环能力不及水泥固化粉质黏土试样。通过X射线衍射(XRD)、电镜扫描(SEM)及压汞试验(MIP)测试表明干湿循环对粉土碳化试样的累计孔隙影响不大,因此粉土试样仍然具有比较大的密实度来保证试样强度;粉质黏土碳化试样因孔隙增加明显而变得疏松,因此强度显著降低。     

盐分侵蚀对水泥固化土力学特性的影响研究

探究海水环境下水泥固化土强度劣化特性对推进水泥固化土在海洋工程的应用具有重要意义。本文以天然海盐溶液为侵蚀环境,以硫酸钠及氯化钠溶液为对照组,在控制溶液浓度和浸泡龄期下开展了一系列室内试验研究。试验结果表明：海盐溶液对水泥固化土的侵蚀作用要大于氯化钠溶液,小于硫酸钠溶液;侵蚀溶液中盐分的浓度越高,对固化土的侵蚀越严重;浸泡龄期28 d时,30,50 g/L海盐溶液中固化土的强度相对于清水溶液分别降低了61.1%,75.4%。在侵蚀作用前期,水泥固化土的强度会随着龄期的增加而增加;当浸泡龄期达到28 d时,所有浸泡溶液中水泥固化土的强度均有不同程度的降低。分析了不同侵蚀环境下水泥固化土强度劣化的机理,为水泥固化土在侵蚀环境中的应用提供一定的理论依据。     

利用工业废渣配制水泥系软土固化剂探讨

在阐述固化剂加固软土原理的基础上,提出欲使松散多孔的软土成为强度较高的密实固化土结构,固化剂在软土中水化生成胶凝性水化物将胶结土颗粒使其成为一体;膨胀性水化物填充土颗粒之间孔隙,减小孔隙比;提供足够的碱度,使土中或固化剂中活性SiO2、Al2O3发生硬凝反应,生成胶凝性物质,增加固化土强度。并在此基础上,分类介绍了能够产生胶凝性水化物、膨胀性水化物和能提高固化土碱度的各类工业废渣及对各类工业废渣的研究利用的成果。     

多离子在混凝土中传输及其对SO42-迁移的影响研究

试验研究了混凝土试样在Na_2SO_4、MgSO_4、MgSO_4/NaCl 3种溶液体系中的腐蚀行为,测定了不同离子在混凝土内部的分布,并采用灰色关联法分析Mg~(2+)、Na~+、Cl~-与SO_4~(2-)扩散系数之间的关联度,揭示了混凝土内部多离子传输过程中Mg~(2+)、Na~+和Cl~-对SO_4~(2-)迁移的影响规律。研究表明:(1)Mg~(2+)能够降低SO_4~(2-)在混凝土中的表面离子浓度,但提高了SO_4~(2-)在混凝土中的扩散系数;(2)在Mg~(2+)存在的条件下,同时含有的Cl~-能够提高Mg~(2+)的表面离子浓度和在混凝土中的含量,间接地降低了SO_4~(2-)的表面离子浓度,提高了其在混凝土中的扩散系数。     

侵蚀性环境下纳米矿粉—水泥固化滩涂淤泥的强度特性研究

将性能优异的纳米SiO_2和纳米Al_2O_3混合共掺应用于滩涂淤泥固化土的强度改性。通过室内试验,探讨了不同龄期、不同纳米矿粉掺入比时标准养护、不同浓度SO_4~(2-)溶液和海水养护条件下的水泥固化土的无侧限抗压强度变化规律,分析了纳米矿粉对水泥固化土强度的改善效果以及抗侵蚀能力。试验结果表明,标准养护条件下,混合掺入纳米SiO_2和纳米Al_2O_3后,各龄期的固化土强度均不同程度提升;纳米矿粉表现出了良好的抗硫酸盐侵蚀效果,当纳米矿粉的掺入比较大时,不同浓度SO_4~(2-)溶液养护条件下的固化土强度反而出现一定程度的增长;海水养护使得固化土强度明显降低,而掺入纳米矿粉后,起到了良好的抗侵蚀效果,掺入比较大时,固化土的中后期强度提高更加明显。研究结果为高含水率淤泥的固化处理以及侵蚀性环境下固化土桩的应用问题奠定了试验研究基础。     

转炉钢渣的胶凝性能和活性激发

分析了转炉钢渣的矿物组成和胶凝性能,研究了Na_2SO_4、CaCl_2、NaCl和海水对钢渣浆体和钢渣水泥浆体强度的影响。结果表明,钢渣粉3d的水化放热量仅为P·O 42.5水泥的7.5%,钢渣浆体7d和90d抗压强度只有0MPa和15.1MPa,所以钢渣粉自身水化能力很低,胶凝性很差。Na2SO_4和CaCl_2对于钢渣浆体有一定的激发效果,掺0.9%Na_2SO_4时激发效果最好,浆体3d和90d抗压强度比不掺激发剂的空白组提高了19.1%和8.2%。对于钢渣水泥浆体,掺1.2%CaCl_2的浆体强度最高,浆体3d和90d抗压强度分别比空白组提高了53.6%和16.9%。NaCl和海水对钢渣浆体和钢渣水泥浆体3d强度有明显的激发作用,但会使90d强度出现较明显的倒缩。     

固化土孔隙CH饱和度对强度的影响

含胶结组分和膨胀组分的复合固化剂是制备高强固化土的重要技术途径。采用以水泥、石灰作为胶结组分,以硫铝水泥+石膏、高铝水泥+石膏为膨胀组分的复合固化剂固化太原土样,通过固化土强度试验和孔隙液液相离子浓度测试,探讨固化土孔隙液液相Ca(OH)_2(CH)饱和度对强度的影响机理,得出:复合固化剂固化效果优于单一水泥固化剂;固化土孔隙液液相CH饱和度对复合固化剂固化效果产生积极影响,孔隙液液相CH饱和有利于固化土强度提高;固化土孔隙液液相CH饱和度影响水化产物CSH和AFt的生成是造成其对固化土强度影响的直接原因。     

西北复合盐侵蚀环境衬砌喷射混凝土离子扩散研究

中国西北地区盐渍土广泛分布,侵蚀性离子与喷射混凝土衬砌接触并向其内部扩散,经过一系列物理化学作用,形成高溶解性、膨胀性及无胶凝性侵蚀产物,破坏喷射混凝土微观结构,造成衬砌结构耐久性退化。采用干湿交替制度,模拟西北地区自然环境;以5%Na₂SO₄+5%MgSO₄+3.5%NaCl(质量百分比)混合溶液为侵蚀介质,模拟盐渍土及其地下水中的离子组成及含量,开展复合盐侵蚀喷射混凝土耐久性试验,测试混凝土pH值,水溶性Cl^-、SO₄^2-、Ca²⁺含量及酸溶性SO₄^2-含量。结果表明:干湿交替次数增大,混凝土pH值,水溶性Ca²⁺含量降低,水溶性Cl^-、SO₄^2-及酸溶性SO₄^2-离子含量增大。Mg²⁺扩散导致混凝土侵蚀区pH值明显降低。但随着深度增大...     

Influence of Mineral Admixtures on Essential Properties of Ternary Cement Blends

Two CaCO3-based materials （limestone and clamshells） and steel slag were used as mineral admixtures in cement to produce ternary blends and their influences on hydration and portlandite formation were analyzed. Additionally, mechanical properties were determined. These properties were determined using X-ray diffraction and scanning electron microscopic/energy dispersive X-ray analytical techniques as well as applying methods specified by EN （European Standards） and ASTM （American Standards for Testing and Materials）. The portlandite （Ca（OH）E） content was considerably reduced from 36.9% of reference cement to between 13.79% and 15.5%. With the water demand and setting times of the cements containing up to 10%, admixtures did not change significantly. The mechanical tests results showed that ternary blends produced 2-day strengths higher than that specified by EN 197-1 and that blends containing up to 20% admixtures can be used to produce both Class 32.5N and 42.5N cements.     

Material properties of solidified soil grains produced from dredged marine clay

Solidified soil grains are produced by crushing a solidified soil mass which is made of dredged soil mixed with cement. It would be beneficial if these solidified soil grains could be used as fill material instead of sand/gravel. However, the strength property of solidified soil grains has not yet been thoroughly studied. In addition, as it is well known that solidified soil tends to deteriorate in seawater due to the leaching of calcium, it is necessary to make a complete study of the deterioration properties of solidified soil grains. In the current study, the material properties of solidified soil grains have been investigated. The test results revealed that (1) the strength of normal single solidified soil grains is smaller than that of natural rock grains, (2) the internal friction angle of solidified soil grains is greater than 30°, and (3) the internal friction angle of solidified soil grains tends to decrease along with the progress of deterioration; however, deterioration will not be experienced by solidified soil grains which have unconfined compressive strength larger than approximately 14?MN/m².     

水泥基流态土固化剂的试验研究

为制备性能优良水泥基流态土固化剂,通过研究水泥基流态土固化剂中拌合用水与回填土的比例、固化剂掺量与回填土质量的比例和水泥基流态土固化剂的组成,确定水泥基流态土固化剂的最佳掺量,探讨增强固化土抗压强度的方法。采用扫描电子显微镜(SEM)观测水泥基流态土固化剂的微观结构和水化产物,分析水泥基流态土固化剂的加固机理。研究表明,在一定钢渣的情况下,选择硫酸钠(掺量4%)作为碱激发剂材料,调整合适比例的水泥-矿粉产生饱和Ca(OH)2,可保证强度有效增长。钙矾石膨胀填充固化土中的孔隙是提高固化土强度的主要因素。     

钢渣微粉对重金属污染土壤的修复及机理研究

将转炉滚筒钢渣微粉(简称钢渣微粉)与重金属污染土壤混合,制备得到土壤修复体.利用X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FTIR)对土壤修复体样品进行分析测试,以探讨钢渣微粉对重金属污染土壤的修复机理.结果表明:钢渣微粉对重金属污染土壤中的Cd2+、Cu2+、Pb2+、Ni2+和Zn2+具有较好的修复效果,最佳修复时间为...     

基于扰动状态概念理论的固化淤泥一维压缩模型

采用低碳、环保的镁质水泥对淤泥进行固化处理,研究了不同龄期下固化淤泥一维压缩特性。采用新型环刀制样方法,开展了镁质水泥固化淤泥的一维压缩实验研究。结果表明:固化淤泥的压缩曲线与结构性土变化趋势类似,固化淤泥的ln(1+e)–lgσ′v曲线存在一个明显的拐点(结构屈服应力),且随着龄期的增长,固化淤泥的结构屈服应力逐渐增大。基于扰动状态概念理论,提出了能反应固化淤泥强化与弱化并存的一维压缩模型,试验验证了该模型可以较好预测任意龄期下固化淤泥的一维压缩特性。     

碱激发矿渣固化土压平衡盾构渣土的试验研究

利用碱激发高炉矿渣对土压平衡盾构渣土进行固化,考察了矿渣掺量、液固比、碱激发剂、成型压力、养护温度等因素对固化土力学性能的影响,分析了固化反应的主要产物及固化土的微观结构,研究了固化土的抗酸抗盐侵蚀能力。结果表明：碱激发高炉矿渣对土压平衡盾构渣土具有较好的固化能力,在配比范围内,随着高炉矿渣掺量的增加,固化渣土抗压强度和表观密度增大;固化渣土强度的主要来源是碱激发高炉矿渣生成的C-S-H和C-A-S-H;氢氧化钠和水玻璃的复合激发相对于单一激发固化效果更好,液固比、成型压力和养护温度对于固化渣土的抗压强度有一定影响;硫酸钠对所制备的固化渣土的侵蚀作用较小,而硫酸和盐酸的侵蚀作用相对较大。     

新型低碳胶凝材料制备及CO2养护钙基建筑材料的研究进展

综述硅钙石低碳胶凝材料的制备过程,进而介绍CO₂养护硅钙石胶凝材料、钢渣及混凝土的碳化硬化反应机理,分析养护过程的关键因素,并对低碳、吸碳水泥及CO₂养护技术的未来发展进行展望。     

冻融对固化钻井泥浆强度及重金属浸出量影响

在石油钻井过程中会产生大量含重金属废弃钻井泥浆,对环境污染很大,需进行无害化处理。本研究采用水泥和工业废渣固化废弃钻井泥浆,经过不同次数的冻融循环后,测试固化土强度、固化土中Pb²⁺离子和Cr⁶⁺离子的浸出量以及固化土中的孔隙变化规律,探讨工业废渣固化废弃钻井泥浆的抗冻性能。结果表明:固化土试件的强度均随着冻融循环次数的增加而下降;固化剂组分中工业废渣的掺量增加,特别是磷石膏掺量增加能够有效的减弱固化土在冻融循环作用下的强度损失。工业废渣能够有效的稳定固化土中的Pb²⁺离子和Cr⁶⁺离子,浸出量比水泥固化土降低70%~80%。对固化土孔隙的测试结果证实由工业废渣固化的固化土试件的密实度大于仅由水泥固化的试件。