全珊瑚海水混凝土配合比设计及评价方法

针对南海岛礁大规模海防工程建设过程中资源短缺的问题,设计地域适用性较强的全珊瑚海水混凝土。通过正交试验方法和基于信噪比的田口方法,研究总胶凝材料用量、预吸水率、砂率和净水胶比对全珊瑚海水混凝土抗压强度的影响;验证田口方法的优越性,确定各因素对全珊瑚海水混凝土抗压强度的影响程度,并加以量化;提出多因素共同作用下全珊瑚海水混凝土抗压强度的多元非线性回归模型。结果表明:基于信噪比的田口方法优于传统正交试验方法。最优全珊瑚海水混凝土设计组合为:总胶凝材料用量550 kg·m~(-3),预吸水率5%,砂率50%,净水胶比0. 25;各因素影响程度从大到小依次为:预吸水率、净水胶比、砂率和总胶凝材料用量。预吸水率的贡献率最大,为67. 6%;净水胶比次之,为17. 8%;砂率的贡献率较小,仅为0. 7%。回归模型的建立对指导制备高强全珊瑚海水混凝土具有十分重要的意义。     

减小EPS混凝土收缩的配合工艺试验研究

采用正交试验方法,探究胶凝材料总量、粉煤灰用量、砂用量对EPS混凝土体积密度、抗压强度、收缩率的影响规律,并结合极差分析和方差分析确定了最优基准配合比,在此基础上系统研究了不同类型的外加剂对EPS混凝土收缩性能的影响,并从失水过程和微观结构的角度分析其干缩机理.结果表明:各组EPS混凝土的体积密度均为450～600 kg/m3 ,满足轻质量的特性要求;胶凝材料用量是影响EPS混凝土强度、收缩率的关键因素,而砂用量对EPS混凝土收缩率的影响最大.最优基准配合比为:胶凝材料用量340 kg/m3 、粉煤灰质量分数10% 、砂用量140 kg/m3 ;减缩剂、可再分散乳胶粉和黄原胶均可显著降低EPS混凝土的收缩率,且与失水率满足相关性较好的乘幂关系.微观分析得到:减缩剂使EPS混凝土界面过渡区的针状AFt数量明显增加;可再分散乳液凝聚形成乳胶膜后,能起到增强水化产物间的胶结性和封堵有害孔隙防止水分蒸发的作用;黄原胶降低了界面过渡区的AFt数量,使得水化产物的整体性得到显著提高.     

无机矿物聚合物混凝土收缩性能的研究

通过混凝土收缩试验,研究了水玻璃掺量、水玻璃模数、液固比、胶凝材料用量等因素对无机矿物聚合物混凝土收缩性能的影响.研究结果表明,随着水玻璃模数的增加,无机矿物聚合物混凝土的收缩呈现先降低后增加的趋势;而增加水玻璃掺量、降低液固比和胶凝材料用量均能降低混凝土的收缩.     

冶金渣制备高强人工鱼礁结构材料的试验研究

为了研究钢渣粉磨时间和矿渣钢渣复掺比例对矿渣-钢渣-熟料-石膏体系胶凝材料强度的影响,采用一次线性回归得到胶凝材料强度的变化趋势,并利用XRD和SEM方法分析钢渣粉磨和净浆的水化过程.试验表明:矿渣与钢渣的复合比为7∶1,钢渣和矿渣的比表面积分别为550和480 m2/kg,且与质量分数10%的水泥熟料和质量分数10%的脱硫石膏复合的胶凝材料具有较高的强度.以优化后的胶凝材料代替水泥,并以热闷法稳定化的钢渣颗粒为骨料,可以制备出抗压强度达到60 MPa以上,水泥熟料总用量为2%的高强人工鱼礁混凝土.研究表明,对钢渣适度粉磨能改善钢渣性能,适量加入钢渣对促进体系的水化有积极作用.     

基于半经验的UHPC配合比设计方法

超高性能混凝土(UHPC)是国内外学者当下关注的热点,但对于UHPC配合比设计目前没有明确的规范.采用理论分析和试验相结合的方法提出一种基于半经验的UHPC配合比设计,首先按照参考文献胶凝材料配合比配制胶砂试件并测出其28 d抗压强度,其次使用Matlab拟合工具箱拟合UHPC 28 d抗压强度与水胶比、胶凝材料28 d强度的定量关系;再采用Mathematica拟合胶凝材料强度与水泥胶砂强度的关系,通过拟合公式确定水胶比,依据最大密实理论确定骨料的掺加比例,最后通过全体积计算方法确定UHPC配合比.在这之后对基于半经验的UHPC配合比设计方法进行了验证,测试了蒸养条件下的抗压强度与抗折强度.结果表明:根据拟合公式计算的理论配制强度与实际测试的抗压强度接近,其差值在抗压强度测量误差范围内,该配合比设计方法具有较好的可靠性,此方法为广大工作者设计UHPC提供了一种新思路.     

新型胶凝材料体系的抗裂性能

结构开裂问题一直困扰着现代混凝土工程,引起混凝土结构开裂的因素有很多,其中水泥的"三高"问题,即高硅酸三钙、高铝酸三钙、高细度是引起开裂的主要原因.本通过降低胶凝材料中水泥熟料的比例、采用粗磨而成的水泥熟料以及提高胶凝材料中矿物掺和料比例的方法配制出低碳胶凝材料这种新型胶凝材料体系,并将其与现行搅拌站常用胶凝材料体系进行抗裂性能的对比,应用自主研发设计的"方圆抗裂模具"研究两种胶凝材料体系的抗裂性能,同时结合水化热做进一步的分析.研究表明:低碳胶凝材料这种新型胶凝材料体系所体现的抗裂性能和当前搅拌站所采用的胶凝材料体系进行比较具有非常大的优势;此外对于低碳胶凝材料而言,它的水化放热量和水化放热速率低于现行搅拌站常用胶凝材料体系;掺加一定量的钢渣、膨胀剂能够显著提高低碳胶凝材料的抗裂性;SO3含量低会增加低碳胶凝材料的开裂敏感性.     

不同岩性石粉-水泥复合胶凝材料性能研究

为探明石灰岩、花岗岩、石英岩和凝灰岩石粉用作混凝土矿物掺合料的可行性,采用X射线衍射仪、Zeta电位仪和总有机碳分析仪分别测定了不同岩性石粉的矿物组成、Zeta电位和减水剂吸附率,研究了石粉-水泥二元复合胶凝材料和石粉-粉煤灰/矿渣粉-水泥三元复合胶凝材料净浆和胶砂的工作性能和力学性能.结果表明:石粉的矿物组成对Zeta电位和减水剂吸附率影响较大,沸石矿物疏松结构使凝灰岩石粉的Zeta电位和减水剂吸附作用随时间变化明显,云母矿物的插层吸附使花岗岩石粉对减水剂的吸附作用明显.不同岩性石粉对复合胶凝材料浆体工作性能的影响与石粉对减水剂的吸附性能密切相关.不同岩性石粉-水泥复合胶凝材料胶砂的抗压强度比和抗折强度比均高于60％,且石粉增加了水泥胶砂的折压比,提高了胶砂试件的韧性.     

现代混凝土胶凝浆体微结构形成机理研究进展

系统阐述了现代混凝土胶凝浆体微结构形成机理研究的重要意义.从现代混凝土复杂组分交互作用机理、水化过程的热动力学定量描述、胶凝材料微结构模型、微裂缝驱动力、诱导与调控等5个方面介绍了现代混凝土胶凝浆体微结构形成机理的国内外研究动态及进展,并提出了其存在的不足和值得深入探究的方向,同时,展望了现代混凝土胶凝材料微结构形成机理方面可取得突破性的前景.     

Excel在混凝土外加剂凝结时间差测定中的应用

混凝土凝结时间差即受检混凝土的初凝时间或终凝时间与基准混凝土的初凝或终凝时间的差值,是衡量混凝土外加剂质量的一个重要指标。目前,国家标准中有GB8076-2008《混凝土外加剂》和GB/T50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》,两者均有＂凝结时间试验＂方法,对凝结时间的确定,GB8076-2008中只采用绘图拟合方法,     

海泥陶粒制备高性能轻集料混凝土的试验研究

通过正交试验,研究了水泥用量、粉煤灰用量、体积砂率等因素对高强高性能轻集料混凝土的强度、密度和工作性的影响规律.给出了利用700级海泥陶粒制备高强高性能轻集料混凝土的适宜配合比:水泥用量为385 kg/m3~450 kg/m3,Ⅱ级粉煤灰用量为125 kg/m3~150 kg/m3,体积砂率为35%,外加剂为胶凝材料的1.5%,水约150 kg/m3~160 kg/m3.该混凝土的密度等级为1800级,28d强度可达45 MPa~50 MPa,快速冻融循环可超过300次,RCM法测得的氯离子扩散系数仅为8.95×10-12m2/s~7.73×10-12m2/s,且工作性较好,基本克服了陶粒的上浮问题.     

矿渣粉煤灰制备胶凝材料的实验研究

阐述了一种利用矿渣和粉煤灰制备胶凝材料的方法(矿渣和粉煤灰的比表面积为500m2/kg).研究了二水石膏和激发荆的质量分数对该胶凝材料强度的影响,运用扫描电镜分析了该胶凝材料的微观结构和形貌特征.结果表明,当矿渣、粉煤灰、二水石膏和激发剂的质量比为80∶5∶10∶5时可制备出满足现行国家标准的胶凝材料,这对矿渣和粉煤灰的综合利用具有一定的参考价值.     

Examining the pozzolanicity of supplementary cementitious materials using isothermal calorimetry and thermogravimetric analysis

It has recently been proposed that the pozzolanicity of supplementary cementitious materials can be determined by monitoring the heat released when supplementary cementitious materials are mixed with calcium hydroxide at high temperature and high pH. In this study, the heat release is measured using this procedure for a variety of different supplementary cementitious materials. In addition, thermogravimetric analysis is performed on the reacted material to determine the amount of calcium hydroxide consumed. The heat release and calcium hydroxide consumption can be used in conjunction to compare supplementary cementitious materials. Calcium hydroxide consumption can be used to determine the extent of reaction of supplementary cementitious materials in pastes where supplementary cementitious materials are used to replace a portion of cement.     

Packing density of cementitious materials: part 1—measurement using a wet packing method

The packing characteristics of the cementitious materials have great influence on the performance of a concrete mix, but there is so far no generally accepted method of measurement. Herein, a new method, called the wet packing method, is developed. It mixes the cementitious materials with water and then measures the apparent density and voids content of the resulting mixture at varying water/cementitious materials ratio to characterise the packing behaviour of the cementitious materials. Trial mixing and testing revealed that the mixing procedure is crucial to the success of the test method. To ensure thorough mixing within a reasonable time, a special mixing procedure is adopted. Using this method, the packing characteristics of pure cement and blended cementitious materials under different conditions have been measured. Based on the results so obtained, it is advocated that the packing density and water demand should be measured directly using a wet packing method rather than indirectly by any consistence test because the water content at any preset consistence is not necessarily the same as the minimum water content needed to fill up the voids. Some useful applications of the new method are illustrated in Part 2 of this paper.     

CaO增强复合胶凝材料的性能

使用重金属污泥制备免烧砖。使用CaO钙源优化配置复合胶凝材料的组分,并调控胶凝浆体中的水化产物和未水化相。先基于免烧砖原料的配合比计算复合胶凝体系的钙硅比(Ca/Si)并控制其值为0.8~1.2,设计添加CaO的免烧砖实验方案。使用核磁共振(NMR)、透射电镜-能谱等手段和PCAS分析软件,研究了CaO使高硅复合胶凝材料性能提高的机理。结果表明：随着高硅胶凝体系Ca/Si比在0.8~1.2范围内的提高,免烧砖的力学性能先提高后降低,Ca/Si比的最佳值为1.0,CaO也有一个最佳调控值。随着Ca/Si比的提高7 d试样的吸水率先降低后提高,28 d试样的吸水率线性降低。随着Ca/Si比的提高,试样中平面孔径大于200 μm的孔隙率递减,分形维数先减小后增大;对于孔径小于200 μm的孔结构,随着Ca/Si比的提高孔径为200~200 μm的孔减少,孔径小于200 nm的孔增多,孔的体积呈减小的趋势。复合胶凝体系能抑制污泥免烧砖70%以上的重金属浸出量。     

自密实混凝土工作性研究

本文主要介绍了自密实混凝土的定义。就流动性而言,自密实混凝土属于宾汉姆（Bingham）模型,成型好坏与混凝土塑性黏度η有关。高效减水剂、砂率、矿物掺合料、水胶比和胶凝材料的用量对自密实混凝土的工作性能有显著的影响。     

Effect of rice-husk ash on durability of cementitious materials

In this paper the effects of partial replacements of Portland cement by rice-husk ash (RHA) on the durability of conventional and high performance cementitious materials are investigated. Different percentages of RHA replacement levels, two RHAs (amorphous and partially crystalline optimized by dry-milling) and several water–cementitious materials ratio are studied. The following durability aspects were tested: air permeability, chloride ion penetration, alkali-silica expansion, sulfate and acid resistance. The results were compared with those of cementitious materials without RHA. It is concluded from the tested properties that the incorporation of both RHAs in concretes show different behaviors for air permeability and chloride ion penetration depending on the water/cementitious materials ratio used; in mortars, it reduces the mass loss of specimens exposed to hydrochloric acid solution and decreases the expansion due to sulfate attack and the alkali-silica reaction. The results of durability aspects due to physical or pozzolanic effects after the addition of both RHAs, and its chemical composition, in general indicate an enhanced performance, proving the feasibility of its rational utilization as a supplementary cementing material.     

延性纤维增强水泥基复合材料的抗弯性能

该文通过三点弯曲试验,研究了不同水胶比的高延性纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)的抗弯性能。实验结果表明,水胶比对PVA-ECC的抗弯性能影响显著。随着水胶比的降低,抗弯强度增大,但梁的延性下降。水胶比由0.35降为0.25时,抗弯强度和延性均有突变。水胶比大于0.35时,水胶比对抗弯强度和延性的影响没有水胶比小于0.35时影响显著。与普通混凝土材料相比,梁的抗弯强度和延性均有明显提高。普通混凝土梁在达到峰值荷载后,承载力迅速下降,而PVA-ECC梁在达到峰值荷载后,有一段平缓的延性段,承载力下降缓慢,延性增加明显。     

聚乙烯醇纤维增强钢渣粉-水泥复合材料基本力学性能及微观结构

通过掺加钢渣粉来制备聚乙烯醇（PVA）纤维增强钢渣粉-水泥基复合材料,从宏微观两个方面研究了这种复合材料的性能。考虑了基体材料的水胶比（0.25和0.35）、不同钢渣粉质量分数（0、30wt%、60wt%、80wt%）,采用抗压强度试验、薄板四点弯曲试验研究了PVA纤维增强钢渣粉-水泥基复合材料的基本力学性能变化规律及其在弯曲荷载作用下的裂缝控制能力,采用扫描电镜观测了破坏后试样的微观结构。结果表明,水胶比和钢渣粉掺量均可明显影响PVA纤维增强钢渣粉-水泥基复合材料的基本力学性能,在低水胶比条件下（水胶比为0.25）,钢渣粉掺量达到80wt%时,试样表现出较高的韧性指数和良好的裂缝控制能力,基本满足工程所需强度要求,水胶比为0.35时钢渣掺量不宜超过60wt%;同时,从节能减排的角度考虑,利用钢渣粉制备PVA纤维增强钢渣粉-水泥基复合材料是可行的。      

Effect of temperature on the rheology of flowable mortars

In addition to the characteristics of mixture constituents and mix design, the rheological behavior of concrete is influenced by material temperature and time after water–cement contact. The study presented herein evaluates the combined influence of time and temperature on the workability of micro mortars. The mixtures were proportioned with polymelamine (PMS), polynaphtalene (PNS), polycarboxylate (PCP) polymer, and made of different supplementary cementitious materials. Seven micro mortars proportioned with various binder compositions and water-to-binder ratio of 0.42 and 0.53 were prepared at 10–33 °C. Test results show that the yield stress and plastic viscosity vary linearly with the coupled effect of time and temperature for mixtures made with PNS or PMS superplasticizers. However, for mixtures made with PCP superplasticizer, both the material temperature and type of supplementary cementitious materials are shown to influence the evolution of rheology with time.     

聚乙烯醇乳液改性对汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料性能的影响

为解决汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料力学性能较差的问题,本文提出采用聚乙烯醇(PVA)乳液对汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料进行改性。在优化秸秆纤维的粒径和掺入量后,采用PVA乳液与秸秆纤维和水泥进行共混成型,制备了改性后的汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料。研究了不同质量比的PVA乳液对汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料的抗折强度、密度、比强度和弯曲韧性的影响,通过含水率、吸水率及红外光谱测试揭示了PVA乳液对汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料的改性机制。结果表明:汉麻秸秆纤维粒径为1700 μm及掺入量为12%时,秸秆纤维对汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料的增强作用最好。随着PVA乳液质量比的增加,改性后汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料的密度逐渐减小,弯曲韧性逐渐提高。当PVA乳液质量比为4.8%时,相较于未改性的汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料,改性后的汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料抗折强度和比强度分别提高了17.17%和20.50%。通过PVA乳液改性使汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料中秸秆纤维与水泥之间的界面得到改善,并缓解了秸秆纤维对水泥水化反应的阻碍作用。