矿物掺合料对高阿利特水泥混凝土性能的影响研究

本文研究了矿渣、粉煤灰和烧页岩等矿物掺合料对高阿利特水泥混凝土氯离子渗透性、力学性能及浆体孔结构的影响.试验结果表明:单掺矿渣或粉煤灰能提高抗氯离子渗透能力,复合掺加矿物掺合料可充分发挥各自的性能特性,更有效地提高耐久性能;适量单掺矿渣和烧页岩以及复合掺加矿物掺合料可以提高混凝土的强度;从机理上分析,高阿利特水泥熟料可有效激发矿物掺合料的潜在水化活性,细化了浆体孔径,从而提高了混凝土的抗氯离子渗透性能和强度.     

3℃下不同矿物掺合料的水泥水化程度试验研究

通过试验,研究3 ℃下水灰比为0.31的水泥净浆水化程度以及添加不同矿物掺合料的水泥水化程度,研究矿物掺合料对水泥水化的影响和添加了不同矿物掺合料的水泥水化规律,为定量化研究水泥水化提供参考依据.对试验原材料性能进行了测试,分别进行了不同矿物掺合料以及不同配合比的水泥浆体水化热测定和水化程度计算.试验结果表明:在3 ℃下用粉煤灰、矿粉等量取代部分水泥,胶凝材料的水化程度比普通硅酸盐水泥的水化程度低,但降低的幅度不完全与掺量成比例关系,粉煤灰降低水化程度的值比矿粉要高.同时拟合出了3 ℃下添加矿物掺合料的水泥水化规律曲线函数,通过对比试验数据,函数曲线与3 ℃下添加矿物掺合料的水泥水化规律有较高的相符程度.     

-3℃下矿粉和粉煤灰掺合料对水泥水化程度的影响

本文以水灰比为0.31的水泥和添加不同矿物掺合料的水泥为研究对象,采用人工气候模拟试验箱,使其水化环境维持在-3℃,测定其水泥净浆和添加不同矿物掺合料的水泥水化程度.通过试验,研究了掺合料对水泥水化程度的影响和水泥水化的规律.对试验原材料性能进行了测试,分别进行了不同矿物掺合料以及不同配合比的水泥浆体水化热测定和水化程度计算.试验结果表明:在-3℃的养护环境下,混合水泥比纯水泥的水化程度低,但是降低的幅度不完全与掺量成比例关系.通过试验同时拟合出了-3℃下添加矿物掺合料的水泥水化规律曲线函数,为定量化研究水泥水化提供参考依据.通过对比试验数据,函数曲线与-3℃下添加矿物掺合料的水泥水化规律有较高的相符程度.     

双掺矿渣粉煤灰混凝土试验研究

粒化高炉矿渣是炼铁过程的副产品 ,以玻璃体结构为主 ,约占 85 % ,具有较高的活性。磨细矿渣可与水反应形成水化产物 ,在有激发剂的条件下 ,其胶凝性能充分发挥。矿渣复合掺和料作为混凝土的掺和料 ,可满足建筑市场对高性能混凝土的需求 ,也可以用作水泥混合材 ,以改善水泥性能 ,扩大水泥品种。在混凝土中掺入矿物外掺料 ,不单出于经济需要 ,更主要地在于提高混凝土的性能。随着高性能混凝土应用技术的发展和进步 ,对优质矿物掺合料的需求越来越大 ,而对于某些特殊工程 ,只加入单一的矿物掺合料 ,有时不能满足需要 ,如配制高性能混凝土时就…     

防腐阻锈剂和矿物掺合料对复合胶凝材料性能与水化特性的影响

通过水泥胶砂强度和水化热试验对不同替代水泥量的防腐阻锈成分、粉煤灰、矿渣粉三种活性掺合料进行了SEM、XRD衍射分析,观察其水化形貌及特性。试验结果表明:单掺防腐阻锈剂、双掺矿物掺合料都有利于提高水泥胶砂的抗压强度、降低水泥水化速率,但后者因早期水化慢会降低砂浆早期强度;三者复合后,进一步降低了水泥早期水化放热速率,避免了胶凝材料水化的集中放热,使胶砂56 d抗压强度高于基准组8 MPa。通过SEM水化产物结构形貌分析和XRD衍射图谱可知:防腐阻锈成分的掺入对矿物掺合料实现了碱改性,促进了矿物掺合料的二次水化,提高了砂浆或混凝土的强度及耐久性。     

基于模糊决策理论的衬砌混凝土胶凝材组成优化研究

在胶凝材中掺入矿物掺合料是实现混凝土高性能的一条必要途径.混凝土的高性能主要包括高工作性能、高力学性能和高耐久性能,因此混凝土性能的评价指标和影响因素是多方面的,故很难依据诸多评价指标直观判断混凝土综合性能的优劣.通过对不同矿物掺合料配方胶凝材混凝土性能试验以及成本核算,对比分析矿物掺合料种类和掺量对混凝土性能以及工程造价的影响,并利用模糊多属性决策理论对混凝土性能进行综合评价,从中优选出适用于侵蚀环境条件下隧道衬砌高性能混凝土胶凝材配方(即矿物料合料掺人种类和掺量范围).试验和理论分析表明:多掺矿物掺合料混凝土综合性能最优,复掺矿粉、粉煤灰混凝土性能次之,又因矿粉和粉煤灰是炼钢、发电等工业副产品,将其等量掺入水泥中,可大大节约资源,有效利用了工业废料,实现节能减排.     

-3 ℃养护下考虑矿物掺合料影响的水泥水化程度计算模型

针对多年冻土地区工程施工时混凝土养护的问题,采用10%、20%、30%的矿粉和粉煤灰替代量等量替代水泥,测试了-3 ℃恒温养护条件下0.38水胶比水泥浆体在各个龄期的水泥水化热,计算了水泥水化程度;分析了龄期及矿物掺合料对水泥水化程度的影响规律,建立了综合考虑龄期和矿物掺合料替代量的水泥水化程度计算模型.结果表明:-3 ℃恒温养护下,矿物掺合料等量替代水泥,水泥浆体的水化程度会降低,粉煤灰降低水化程度的值要比矿粉高;在相同矿物掺合料替代量下,随着龄期的增长,矿物掺合料对水泥水化程度的影响逐渐减弱;同一龄期时,随着矿物掺合料的增加,矿物掺合料对水泥水化程度的影响逐渐增强;利用建立的模型计算了分别掺入15%矿粉和粉煤灰的水泥水化程度,与实测值相比,计算值偏离值较少,预测精度较高.     

一种高性能混凝土矿物掺合料制备研究

针对工程领域中高性能混凝土收缩引起混凝土开裂问题,结合矿物掺和料作用机理,提出改变传统的单一矿物掺和料方法,采用两种或两种以上的矿物掺和料的方法对混凝土进行制备。通过采用不同掺合料总量与不同掺合料比例的方法分别制备不同组混凝土,并通过强度试验和收缩试验对制备的混凝土进行检验。通过试验表明,与传统混凝土相比,双掺矿物掺合料混凝土强度早期低,后期较高的特点;在双掺条件下,粉煤灰对强度抑制方面效果较好,从而说明双掺可减缓传统水泥存在的早期水化问题。     

超高性能水泥基材料的制备及其强度影响因素研究

超高性能水泥基材料是继高强、高性能混凝土之后,出现的一种力学性能、耐久性能都非常优越的新型建筑材料.本文通过大量试验,分析水胶比、粉煤灰、养护条件对超高性能水泥基材料抗压强度的影响,并采用扫描电镜(SEM)来探究矿物掺合料(主要是粉煤灰和玻璃粉)对硬化浆体微观形貌及水化产物影响的微观机理.研究结果表明:超高性能水泥基材料的强度随水胶比的减小而增大;粉煤灰可以作为掺合料加入超高性能水泥基材料中,能改善RPC微观结构,提高其性能;高温蒸养可显著提高超高性能水泥基材料的强度.     

矿物掺合料对蒸养水泥净浆性能的影响研究

试验研究了蒸养条件下粉煤灰、矿渣的掺量对水泥净浆化学结合水量和抗压强度的影响,揭示了矿物掺合料对蒸养水泥净浆水化性能和力学性能的影响。试验结果表明,与标准养护相比,蒸汽养护更有利于激发粉煤灰和矿渣的火山灰活性,促进水泥的早期水化,提高水泥浆体的早期强度;但无论是蒸汽养护还是标准养护,随着矿物掺合料掺量的增加,复合胶凝材料的水化性能和力学性能明显减弱,因此矿物掺合料掺量不宜太大。     

海洋环境混凝土功能组分优化设计与性能研究

针对海洋环境高性能铁路桥混凝土的耐久性和水化放热问题,通过轴心抗压、电通量、水化热等试验,对级配矿物外加剂与迁移型阻锈剂复合作用的高性能混凝土进行了研究.结果表明:掺入级配矿物外加剂、阻锈剂等功能组分后,通过配合比优化设计,混凝土试件28 d强度比基准组有所提高,钢筋表面的电化学性能得到进一步提升.同时,抗氯离子渗透性能比基准混凝土最大降低了39％,胶凝材料浆体水化热值比基准组降低了37％.当辅助胶凝材料粉煤灰和矿粉掺入量提高时,混凝土力学性能、抗氯离子性能得到进一步改善,水化热中的峰值会降低.复合矿物外加剂的掺量达到22％左右时,混凝土设计的综合性能达到较佳状态.掺入级配矿物外加剂和阻锈剂可以使电通量显著下降,并对混凝土耐久性的提升和水化热的控制具有协同作用.     

粉煤灰海工高性能混凝土的应用研究

针对粒化高炉矿渣粉和硅灰存在的缺陷。研究采用粉煤灰替代粒化高炉矿渣粉配制混凝土,进而观察其力学性能、抗氯离子渗透性以及胶凝材料的水化热。研究结果表明,所配制的混凝土能满足海工高性能混凝土高耐久性的需要,粉煤灰替代粒化高炉矿渣粉胶凝材料具有较低的水化热,有利于大体积混凝土的施工。     

矿粉对C40混凝土性能的影响研究

开展了不同矿粉掺量的混凝土试验研究,寻找不同掺量矿粉对混凝土性能(包括坍落度,强度,抗碳化性能,抗冻融性能,水化热)影响规律.经实验研究发现,以C40混凝土为基础,用一定量的矿粉代替水泥,显著优化混凝土水化放热情况,提高混凝土后期强度,增强混凝土的使用性能.     

Study on the hydration heat of binder paste in high-performance concrete

High-performance concrete (HPC) is a type of new concrete materials developed in the recent 10 years. Compared with normal strength concrete (NSC), HPC is made with lower water-binder ratio (W/B), larger dosage of superplasticizer and addition of different types of mineral admixtures. The objective of the article was to evaluate the effect of W/B, superplasticizer and mineral admixtures on the hydration heat of the binder paste in HPC. The testing results showed that the hydration heat reduced with the decrease of W/B of the binder paste. The total hydration heat did not decrease with the incorporation of superplasticizer containing retarding component, however, the hydration exothermic process was delayed. Mineral admixtures greatly reduced the hydration heat and the exothermic rate and prolonged the arrival time of the highest temperature, particularly when two or three types of mineral admixtures were added at the same time (double adding and triple adding). The influence of these three factors on hydration heat may counteract the deficiency of high hydration heat at early stage due to high cement content and high-strength cement usually used in HPC. This way, the influence of temperature stress is alleviated and the durability of concrete is enhanced.     

Modeling the hydration of concrete incorporating fly ash or slag

Granulated slag from metal industries and fly ash from the combustion of coal are industrial by-products that have been widely used as mineral admixtures in normal and high strength concrete. Due to the reaction between calcium hydroxide and fly ash or slag, the hydration of concrete containing fly ash or slag is much more complex compared with that of Portland cement. In this paper, the production of calcium hydroxide in cement hydration and its consumption in the reaction of mineral admixtures is considered in order to develop a numerical model that simulates the hydration of concrete containing fly ash or slag. The heat evolution rates of fly ash- or slag-blended concrete is determined by the contribution of both cement hydration and the reaction of the mineral admixtures. The proposed model is verified through experimental data on concrete with different water-to-cement ratios and mineral admixture substitution ratios.     

基于组合混料设计的高性能混凝土配合比优化研究

为了更加科学合理地进行高性能混凝土配合比设计,研究各个组分对高性能混凝土的影响,将水泥、矿粉、粉煤灰视为一组总质量不变的混料,细集料和粗集料视为另一组混料,通过组合设计分析了矿物掺合料、水泥、砂率的混料效应,同时得到了以坍落度和抗压强度为目标的回归方程,实现了配合比的优化设计.结果表明,为了得到工作性和抗压强度都较好的高性能混凝土,矿物掺合料的掺量和砂率均不宜过大.矿粉比粉煤灰先发挥强度作用,后期水泥与矿粉对高性能混凝土的抗压强度影响较大.砂率的增大对高性能混凝土的抗压强度影响较小,但会使高性能混凝土的坍落度先增加后降低.粉煤灰和矿粉的增加均会使高性能混凝土的坍落度增加.研究结论能够为高性能混凝土矿物掺合料、砂率的选择和配合比设计提供参考依据.     

铁路客运专线基础工程高性能混凝土配合比设计的试验研究

采用正交试验设计方法对混凝土配合比进行了试验,研究了胶凝材料用量、组成及水胶比对基础工程用高性能混凝土强度及耐久性的影响。试验及分析结果表明:可使用大掺量外掺料(50%)配制铁路客运专线基础工程高性能混凝土,水胶比及胶凝材料总量是配合比设计的关键,在一定的比例范围内,外掺料的掺量和组成比例对混凝土56d强度及耐久性指标影响不显著。     

低热硅酸盐水泥水化及性能研究现状

低热硅酸盐水泥因水化热低而被大量应用于高等级大体积混凝土工程以降低温度应力给结构带来的开裂风险。此外,高温下强度增长稳定的特点决定其能在高热施工环境发挥作用,优良的体积稳定性有利于解决混凝土结构开裂问题,较高的后期强度和优良的抗侵蚀性能适合用于高性能混凝土的制备。本文从水化、性能等角度出发,分析了低热硅酸盐水泥在水化调控、水化产物及微观结构、性能优化等方面存在的部分问题,总结了低热硅酸盐水泥高温耐受、抗侵蚀、体积稳定等性能特点,提出了低热硅酸盐水泥在严酷环境、高热环境中的应用展望。     

复掺高性能矿物掺合料对高强机制砂混凝土性能的影响

为定量研究S105矿粉与其他矿物掺合料共同作用对C80高强机制砂混凝土的和易性、抗压强度和干燥收缩性能的影响规律,通过试验得到不同龄期(3 d、7 d、28 d、60 d)下,S105矿粉单掺,以及掺S105矿粉的同时以不同含量的微珠、超细矿粉、硅灰分别取代水泥时,高强机制砂混凝土的坍落度、扩展度、抗压强度和干燥收缩率,并利用图表分析及拌合物实际状态对比等对其性能的变化趋势进行分析。结果表明:在一定掺量范围内复掺多种矿物掺合料,有利于提高高强机制砂混凝土的和易性和抗压强度,并显著减小其干燥收缩。在保证混凝土和易性良好的条件下,相比于单掺S105矿粉,S105矿粉与不同矿物掺合料双掺对提高混凝土的综合性能有更显著的作用。综合考虑对和易性、抗压强度和干燥收缩性能的影响,当超细矿粉取代水泥的质量分数为3%时,即水泥与S105矿粉和超细矿粉的质量比为33:11:1时,高强机制砂混凝土的性能处于较好的水平,其粘聚性和流动性都有显著改善,其3 d和60 d抗压强度分别增长3.1%和5.1%,其干燥收缩率则减小了4.0%。     

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.