水胶比、锂渣掺量和细度对混凝土抗压强度的影响研究

为了研究不同影响因素对锂渣混凝土抗压强度的影响,本文以水胶比、锂渣掺量和锂渣细度为考察因素,设计正交试验;通过极差和方差分析法分析各因素对锂渣混凝土抗压强度的影响大小,并进一步分析水胶比和锂渣掺量对锂渣混凝土抗压强度的影响规律.结果表明:水胶比是影响锂渣混凝土抗压强度的主要因素,其次是锂渣掺量,最次是锂渣细度;随着龄期的增长,锂渣掺量的影响逐渐显著,锂渣细度的影响逐渐消失.锂渣混凝土前期的抗压强度低于普通混凝土或与其相当,其28 d和60d抗压强度均大于普通混凝土.锂渣混凝土抗压强度随着锂渣掺量的增加而先增大后减小,锂渣的最佳掺量为20％.当水胶比分别为0.466、0.404(0.466)和0.530时,锂渣掺量为10％、20％和30％的混凝土抗压强度增长率为最大.     

冻融循环作用下锂渣混凝土抗硫酸盐侵蚀研究

基于锂渣的微集料效应和活性效应研究了冻融循环作用下锂渣不同掺量对混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能,同时利用扫描电镜和压汞法探究分析了冻融循环作用下锂渣混凝土在硫酸盐侵蚀作用下的形貌变化和孔结构变化.结果表明:锂渣能有效增加混凝土在冻融循环作用下的抗硫酸盐侵蚀,且随着锂渣掺量的增加,混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能越优;冻融循环作用下混凝土在硫酸盐溶液中生成的腐蚀产物是钙矾石,;掺加锂渣能有效改善混凝土的孔结构,掺加30％锂渣混凝土在硫酸盐溶液中冻融循环420次之后的孔隙率为17.9％,而不掺加锂渣混凝土的孔隙率为29.1％.     

锂渣掺量对水泥-减水剂浆体流变特性和混凝土性能的影响

本文研究了锂渣掺量对水泥-减水剂浆体流变特性、新拌混凝土工作性及硬化混凝土强度的影响。从紧密堆积理论和固体颗粒体积分数角度解释了锂渣掺量对水泥-减水剂浆体流变性能的影响。结果表明：锂渣水化初始的屈服应力和塑性黏度均随锂渣掺量的增加而增大，流变性能劣化。新拌混凝土的工作性与锂渣掺量呈负相关；随锂渣掺量的增加，7 d抗压强度不断降低，28 d抗压强度呈现出先增后降的趋势。     

模拟酸雨对石粉锂渣超早强超高强混凝土的侵蚀研究

采用周期浸泡加速试验方法,研究了石粉锂渣超早强超高强混凝土的耐硫酸腐蚀性.研究表明,石粉可明显提高混凝土的耐硫酸侵蚀能力,在掺量高达30%的比例范围内,其改善效果随掺量的增加而愈加显著.在固定石粉掺量为10%的条件下,石粉锂渣复掺混凝土的耐硫酸侵蚀性优于单掺石粉的混凝土,抗硫酸侵蚀性随锂渣掺量的增加而提高.混凝土的耐硫酸侵蚀性随酸度的增大而降低.结果表明石粉锂渣超早强超高强混凝土可用于酸雨地区的重大工程.     

锂渣混凝土抗压与劈拉试验研究

锂渣为矿物掺和料,研究了锂渣高性能混凝土的抗压强度变化与劈裂抗拉强度变化规律及关系,试验结果显示:在不同水胶比情况下,锂渣掺量10%为最优掺量;随着水胶比和锂渣掺量的增加,锂渣高性能混凝土的抗压强度与劈裂抗拉强度在逐渐降低;锂渣高性能混凝土的劈裂抗拉强度与抗压强度之间的关系,建议采用公式。     

不同矿物掺合料对蒸养水泥水化产物与力学性能的影响

为探讨矿物掺合料对预制装配式混凝土水化产物与力学性能的影响,采用20％的镍铁渣粉、锂渣粉、钢渣粉与矿渣粉分别取代水泥,在早期80℃蒸养7h条件下制备了水泥净浆与砂浆,对比研究了镍铁渣粉、锂渣粉、钢渣粉与矿渣粉对7h和28 d龄期蒸养水泥水化产物和力学性能的影响.结果 表明:除了C-S-H与Ca(OH)2外,7h蒸养水泥的水化产物主要为AFm与Ca4Al2O6(CO3)0.5(OH)·11.5H2O,28 d蒸养水泥的水化产物主要为Ca4Al2O6(CO3)0.5(OH)·11.5H2O和Ca4Al2O6(CO3)·11H2O,矿物掺合料对蒸养水泥水化产物种类影响较小;掺镍铁渣粉、锂渣粉、钢渣粉、矿渣粉后,7h蒸养水泥的化学结合水含量分别达到了纯水泥的93.27％、102.22％、90.24％、102.22％,28 d蒸养水泥的化学结合水含量分别达到了纯水泥的93.76％、95.08％、86.27％、95.68％,掺锂渣粉与矿渣粉可以显著提高7h蒸养水泥的水化程度,掺钢渣粉的效果最差;此外,掺锂渣粉、钢渣粉、矿渣粉改变了蒸养7h水泥浆体C-S-H的形貌,除了纤维状C-S-H外,掺锂渣粉水泥浆体中还有蜂窝状C-S-H形成,掺钢渣粉水泥浆体与掺矿渣粉水泥浆体中还有球形与薄片状C-S-H形成;掺锂渣粉可以提高早期80℃蒸养7h水泥胶砂的抗压与抗折强度,但四种矿物掺合料均不能改善28 d蒸养水泥胶砂的力学性能.     

锂渣超高性能混凝土的流动性能、微观和宏观力学性能研究

高性能混凝土(UHPC)是一种创新的水泥基复合材料，在拉伸和压缩载荷下具有高机械性能、极低的渗透性和出色的耐久性，预计UHPC在建筑结构中的应用将会逐渐增加。由于其硅酸盐水泥用量高，与传统混凝土相比，UHPC的水化热相对较高。因此，锂渣(LS)可用于UHPC配方，以减少波特兰水泥用量，从而限制水化热，同时解决生态和工程问题。本文分别研究了不同掺量LS对UHPC流动性能、微观和宏观力学性能的影响，并设计了正交试验。锂渣对UHPC流动性能的影响十分显著，早龄期锂渣对UHPC宏观力学性能的影响较小，通过延长养护时间，锂渣对UHPC强度的促进作用进一步体现。纳米压痕试验显示，大掺量的锂渣虽然仍然可以提高UHPC强度，但在一定程度上会降低微观弹性模量。一定掺量的锂渣可以降低UHPC成本的同时提高力学性能，通过正交试验可以获取流动性能和力学性能兼顾的锂渣超高性能混凝土。     

锰渣对混凝土力学性能和耐久性的影响

采用基本的力学方法研究了不同掺量的锰渣对混凝土抗压强度和抗折强度的影响.并通过加速碳化试验和抗冻性试验探究了锰渣混凝土的抗碳化性能和抗冻性.采用压汞法技术探究了锰渣混凝土内部的孔结构.结果表明:当锰渣掺量大于10％时,随着锰渣掺量的增加,混凝土的抗压强度和抗折强度降低;掺加30％锰渣混凝土的抗碳化性能和抗冻性最差,碳化56 d时其碳化深度已达10.0 mm,冻融循环240次,其相对动弹性模量降低到0.71;碳化之后孔隙率降低,孔径细化,冻融循环导致孔隙率增大,孔径粗化.     

渣土掺量对粉煤灰地聚合物力学性能的影响

研究了不同渣土掺量对粉煤灰地聚合物力学性能的影响并对试样的微观结构进行分析.研究结果表明:(1)当渣土掺量为0时,粉煤灰地聚物试样的28 d抗压强度可达到43.6 MPa,当渣土掺量为100％时,无法合成地聚合物;(2)粉煤灰地聚合物的抗压强度随着渣土掺量的增加而降低;当渣土掺量低于60％时,水化产物中N-A-S-H凝胶的含量随着渣土掺量的增加而降低,而C-S-H凝胶、钙矾石晶体和石膏晶体的含量随着渣土掺量的增加而增加;当渣土掺量高于60％时,水化产物中的C-S-H凝胶、N-A-S-H凝胶、钙矾石晶体和石膏柱状晶体的含量均随着渣土掺量的增加而降低,且抗压强度随着养护龄期的增加而降低.     

锂渣复合粉煤灰高性能混凝土早期抗压强度影响因素的比较分析

运用正交试验设计的方法配制锂渣复合粉煤灰高性能混凝土,运用极差分析和方差分析的方法分析了水胶比、锂渣掺量和粉煤灰掺量对锂渣复合粉煤灰高性能混凝土的早期抗压强度的影响,得出锂渣较粉煤灰对锂渣复合粉煤灰高性能混凝土早期抗压强度影响显著。在进行极差分析时,引入了极差相对差异度这一概念。     

纳米C-S-H对矿粉-水泥体系水化的影响

C-S-H是通用硅酸盐水泥主要的水化产物,对水泥基材料的性能起着十分重要的作用,但水泥水化产物复杂,难以从水化产物中分离出纯净的C-S-H并研究其对水泥基材料的影响。故本文通过双分解法制备了纳米C-S-H(NC)颗粒,并将其掺入矿粉-水泥体系中,通过无接触式电阻率测定仪、X射线衍射仪、差热分析仪(DSC-TG)、扫描电镜、压汞测试仪(MIP)等探究了NC对矿粉-水泥体系水化的影响。研究发现,在1%~4%(质量分数)掺量范围内,掺入NC可缩短基体的凝结时间,并为水泥早期水化提供更多的活性位点,加速水化产物的形成和沉淀,促进水化产物之间的搭接,从而降低了基体孔隙率并使基体早期强度和水化浆体电阻率均有所提升。     

碳化钢渣集料制备透水混凝土*

研究用碳化集料代替普通集料,制备透水混凝土。测试碳化钢渣集料的表观密度、堆积密度、压碎指标、针片状含量、孔隙率和吸水率等性能指标,并利用XRD和SEM观测集料表面的矿物组成和微观形貌。按照相应国家标准,设计碳化钢渣集料透水混凝土配比,测试碳化钢渣集料对透水混凝土的抗压强度、孔隙率、透水率及抗冻性的影响,探讨碳化集料在透水混凝土中的适宜替代量。     

磨细钢渣对混凝土力学性能和耐久性影响的研究

基于钢渣的活性效应和微集料效应研究了不同掺量钢渣对混凝土抗压强度和抗折强度的影响,通过加速碳化试验和抗冻性试验探究了钢渣混凝土的抗碳化性能和抗冻性.采用X-CT技术探究了钢渣混凝土内部的孔结构.结果表明:掺加10%钢渣混凝土的抗压强度和抗折强度最大,掺加30%钢渣混凝土的抗压强度和抗折强度最小.当碳化到56 d时,掺加30%钢渣的混凝土的碳化深度已达12.5 mm;冻融循环到180 d,掺加30%钢渣混凝土的相对动弹性模量降至88.7%.     

废轮胎橡胶混凝土界面过渡区特征试验研究

采用SEM、EDS等测试技术,研究了1~3 mm废轮胎橡胶颗粒混凝土中橡胶与水泥石界面过渡区(ITZ)的微观形貌,水化产物分布以及ITZ宽度。结果表明:橡胶混凝土中橡胶与水泥石的界面粘结较普通混凝土中粗骨料与水泥石更为薄弱,ITZ的结构较为松散,孔隙率也较大;界面区水化产物中C-S-H凝胶含量小于普通混凝土,氢氧化钙晶体(CH)和钙矾石晶体(AFt)的含量则大于普通混凝土;1~3 mm橡胶颗粒混凝土ITZ宽度约为50 μm,而普通混凝土仅有40 μm,比普通混凝土更加不稳定。     

C-S-H/PCE凝胶对掺磷渣水泥的低温促凝早强性能研究

探讨C-S-H/PCE凝胶对掺磷渣硅酸盐水泥的低温促凝早强性能的影响,并通过上清液pH值、Ca²⁺浓度和化学结合水量分析其对水化的影响机理。低温下(8℃) C-S-H/PCE凝胶能有效缩短混凝土终凝时间,并提高早期强度,当掺量5%时,混凝土终凝时间缩短近6 h,16 h、24 h和3 d抗压强度比分别为160%、150%和110%,且不影响2.5 h混凝土工作性能。C-S-H/PCE凝胶能使低温下掺磷渣硅酸盐水泥浆体处于高pH状态,加速早期水泥矿相离子溶解,提高Ca²⁺过饱和度,加速后期析晶过程,提高化学结合水量,从而促进掺磷渣硅酸盐水泥的水化,实现低温促凝早强。     

持续荷载和锂渣取代量对混凝土抗氯离子渗透性能的影响

为考察受载锂渣混凝土抗氯离子渗透性能,本文设计了锂渣取代水泥质量0%、10%、20%和30%的C20、C30和C40混凝土,对混凝土试件施加极限压荷载的10%、30%和50%,作为持续压应力,进行氯离子渗透性能试验。结果表明：水灰比范围在0.40～0.62时,电通量随着水灰比的增大而增大;对于施加不同压应力的混凝土,当压应力比达到0.3时,C20和C30混凝土电通量有明显的提升,当压应力比达到0.5时,C40混凝土电通量有明显的提升;对于不同锂渣取代量的混凝土,电通量随着锂渣取代量的增大而减小。结合Fick第二定律和质量守恒定律,建立在持续荷载作用下锂渣混凝土氯离子渗透模型,结果表明,氯离子在浸泡环境下的渗透性能符合试验规律,模拟结果与试验结果一致。     

纳米水化硅酸钙的制备及对水泥水化影响的研究进展

随着纳米技术的不断发展,纳米材料逐步开始应用于传统混凝土材料中,以提高混凝土的各项服役性能。纳米水化硅酸钙(纳米C-S-H)是一种新型的早强纳米复合材料,可通过晶核效应加快水泥早期水化速率,显著提高水泥基材料的早期力学性能,从而提高施工效率,满足特殊施工要求。本文系统总结了纳米C-S-H的制备方法,及纳米C-S-H对水泥基材料早期和长期性能的影响规律,探讨了其对于水泥水化过程和水化产物的影响机制,其中重点介绍了采用聚合物分散纳米颗粒制备的C-S-H/PCE(聚羧酸型减水剂,简称PCE)纳米复合材料。     

Influence of activator type on hydration kinetics, hydrate assemblage and microstructural development of alkali activated blast-furnace slags

The hydration of two slags with different Al₂O₃ contents activated with sodium hydroxide and hydrous sodium metasilicate (commonly named water glass) is studied using a multi-method approach. In all systems, C-S-H incorporating aluminium and a hydrotalcite-like phase with Mg/Al ratio ~ 2 are the main hydration products. The C-S-H gels present in NaOH activated pastes are more crystalline and contain less water; a calcium silicate hydrate (C-S-H) and a sodium rich C-N-S-H with a similar Ca content are observed at longer hydration times. The activation using NaOH results in high early strength, but strength at 7 days and longer is lower than for the sodium metasilicate systems. The drastic difference in C-S-H structure leads to a coarser capillary porosity and to lower compressive strength for the NaOH activated than for the sodium metasilicate activated slags at the same degree of slag reaction.     

利用煅烧硅藻土制备高稳态超高性能混凝土基体研究

超高性能混凝土(UHPC)早期自收缩大,使结构存在收缩开裂风险,掺入天然多孔活性粉料以激发其火山灰和内养护协同效应可有效降低UHPC自收缩,改善基体体积稳定性。本文利用煅烧硅藻土以一定体积分数(3%、6%、9%)置换水泥制备UHPC基体,并对其新拌性能、力学性能、自收缩、耐久性能及孔结构与微观结构进行了系统评价。结果表明:掺入煅烧硅藻土能显著改善UHPC力学性能和体积稳定性,并进一步提升其耐久性能;掺入煅烧硅藻土UHPC基体孔结构得到优化,孔隙率降低,孔径细化;掺入煅烧硅藻土UHPC基体中C-S-H凝胶平均Ca/Si比下降,C-S-H(I)占比提高,水化产物结构及致密性改善。优化设计条件下,UHPC基体56 d抗压强度提高9%,56 d抗折强度提高18%,7 d自收缩下降29%,28 d快速氯离子迁移系数下降35%,28 d电通量下降27%。