煤矸石掺合料对水泥浆体结构与性能的影响

研究了煤矸石作为掺合料对水泥浆体强度及孔结构的影响。结果表明:与基准水泥浆体相比,煤矸石水泥浆体早期强度较低,但后期强度发展较快,低掺量(<30%)煤矸石水泥浆体后期(28d)强度可接近或达到基准水泥浆体强度;相同掺量条件下,与粉煤灰水泥浆体相比,煤矸石水泥浆体各龄期强度均较高;与矿粉水泥浆体相比,煤矸石水泥浆体早期强度较高,后期两者强度相当;与基准水泥浆体相比,煤矸石水泥浆体总孔隙率有所上升,但其孔径后期有所细化。     

煤矸石细度和掺量对水泥性能的影响

研究了热活化煤矸石的细度和掺量对水泥浆体流动度、凝结时问,水泥硬化浆体抗压强度、化学结合水量和微观结构的影响．结果表明：提高热活化煤矸石的细度和掺量,水泥浆体的流动度降低,凝结时间延长;水泥浆体的抗压强度和化学结合水量随热活化煤矸石细度的提高而增大,随掺量的增加而减少．热活化煤矸石的细度和掺量对水泥硬化浆体的孔结构分布和形貌也有较明显的影响．     

煤矸石细集料对水泥浆体微观结构的影响及其作用机理

以自燃煤矸石细集料水泥浆体和非自燃煤矸石细集料水泥浆体为研究对象,采用X射线衍射仪和扫描电镜研究自燃和非自燃煤矸石细集料对水泥浆体水化产物的物相组成、微观形貌的影响,分析煤矸石细集料活性对水泥浆体微观结构和强度发展的作用机理.结果表明：自燃煤矸石细集料早龄期发生明显的活性反应,在水泥浆体中形成水钙沸石、水石榴石、钙铁榴石等新物相,对水泥浆体早期抗压强度有一定提高作用;非自燃煤矸石细集料对水泥浆体水化进程和微观结构没有产生影响.2种煤矸石细集料均存在一个最优掺量.当煤矸石掺量（质量分数）为20%时,自燃煤矸石细集料水泥浆体和非自燃煤矸石细集料水泥浆体抗压强度均最高.     

煤矸石热活化及水泥水化的红外分析

结合傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)／红外显微镜,分析了煤矸石原材料的组成及其煅烧活化的相变过程;根据不同水化龄期时红外光谱图吸收带的变化来判断2种水泥浆体水化产物的形成过程和速度;利用红外显微镜反射光谱研究水泥浆体的水化产物微结构．结果表明：煤矸石在煅烧温度为600℃时已经脱除羟基,晶体结构被破坏并产生相变;2种水泥浆体水化反应初期有水化硅酸钙、钙矾石及氢氧化钙形成;伴随水化反应的进行,纯水泥浆体中形成的水化硅酸钙的钙硅摩尔比逐渐增加,煤矸石水泥浆体生成的水化硅酸钙的钙硅摩尔比则逐渐降低;在水化过程中,煤矸石里非活性成分的吸收峰峰位不变,而活性成分的峰位则发生偏移．     

自燃煤矸石混凝土的试验研究

主要研究煤矸石及孔结构特征对煤矸石混凝土性能的影响。研究方法采用自燃煤矸石,按50%和100%取代碎石配制C30混凝土,测试煤矸石混凝土工作性、强度、氯离子扩散系数;研究煤矸石混凝土水泥浆体与骨料交界面孔特征。试验结果表明:随着煤矸石取代量的提高,煤矸石混凝土流动性降低、强度下降,孔隙率提高,孔径、电通量增大。结论:随着煤矸石取代率的增加,煤矸石混凝土流动性降低10~20 mm,抗压强度降低8.62~11.47 MPa;当煤矸石取代率达到100%时,煤矸石混凝土孔体积是普通配合比体积的2倍,而平均孔径增大了2.6倍;氯离子扩散系数也明显增大。     

高保塑超缓凝剂的研究与应用

超缓凝剂是配制超缓凝混凝土的关键技术.采用高分子化学方法,研制了一种混凝土用超缓凝剂,研究了超缓凝剂对水泥浆体流动性、凝结时间、混凝土和易性及后期力学性能的影响,并结合实际工程应用对其性能进行了探讨.试验结果表明,超缓凝剂在低掺量(0.1‰～0.5‰)条件下具有良好的保塑性能,保坍3～7h;随着掺量的提高,水泥浆体的凝结时间和保坍时间逐渐延长,高掺量(0.5‰～2.0‰)下达到超缓凝,对混凝土的后期强度具有一定的增强效果,强度提高约10％.同时,配制的超缓凝混凝土表现了优异的耐久性能.     

煤矸石粗集料混凝土抗碳化性能研究

探究了水灰比(质量比)、煤矸石粗集料掺量(质量分数)、碳化时间以及煤矸石粗集料是否煅烧等对煤矸石粗集料混凝土抗碳化性能的影响规律,借助扫描电镜分析了煅烧与未煅烧煤矸石粗集料混凝土微观结构对其抗碳化性能的影响机理,建立了适用于不同水灰比、煤矸石粗集料掺量以及碳化时间下的多参数混凝土碳化模型,并将碳化模型在隧道工程结构的耐久性设计中进行了应用.结果显示:煅烧与未煅烧煤矸石粗集料混凝土的碳化深度均随煤矸石粗集料掺量增加而增大,且均与煤矸石粗集料掺量和碳化时间的平方根呈线性正相关;在低水灰比(0.35)时,煅烧煤矸石粗集料混凝土抗碳化性能明显优于未煅烧煤矸石粗集料混凝土.扫描电镜显示,煅烧煤矸石粗集料混凝土内部结构比未煅烧煤矸石粗集料混凝土更密实,二氧化碳的渗入通道减少;在进行隧道工程结构耐久性设计时泵送混凝土中未煅烧煤矸石粗集料的掺量不应大于25%.研究结果为煤矸石粗集料混凝土的抗碳化性能分析及其工程应用提供了理论依据.     

煅烧白云石对水泥物理性能和膨胀行为的影响

研究了白云石的煅烧温度、保温时间以及掺量等因素对水泥物理性能和膨胀行为的影响,结果发现,随着白云石煅烧温度的提高,水泥石的强度降低,膨胀率增大;保温时对后期强度的影响不大;水泥石的自由线膨胀率随煅烧白云石掺量的增大而增大,合理控制白云石的煅烧温度、保温时间,并选择合适的掺量,可以使水泥浆体产生适度的膨胀,起到补偿收缩、防止开裂,增加强度、提高抗渗性能的作用。     

减水剂对水泥浆工程性能影响的试验研究

鉴于边坡加固防护中水泥浆灌浆时出现跑浆、堵管情况,通过多因素试验研究了水灰比、减水剂对水泥浆的凝结时间、Marsh流动性和抗压强度的影响规律.试验结果表明:掺减水剂的水泥浆随减水剂掺量增加,凝结时间先缩短后延长,早期强度呈降低趋势;掺减水剂的水泥浆随水灰比和减水剂掺量增加,水泥浆的Marsh度不断减小.通过数据处理和分...     

残余碳对掺萘系减水剂水泥浆体流变性的影响

以木炭模拟研究了残余碳对掺萘系减水剂水泥浆体流变性的影响,测试了水泥颗粒对萘系减水剂的吸附量以及浆体的流动度、Marsh时间、饱和掺量、表观黏度及剪切应力,同时观察了浆体絮凝情况.结果表明：随着残余碳含量的增加,萘系减水剂的表观吸附量逐渐增大;掺萘系减水剂水泥浆体的流动性随着残余碳含量的增加而下降,表现为浆体流动度下降、Marsh时间增大、饱和掺量增大、分散性下降、浆体絮凝结构数量及强度增大、剪切应力及表观黏度增大;浆体流动性与萘系减水剂的表观吸附量存在反向对应关系.     

黏土和石粉含量对聚羧酸减水剂的影响研究

选用聚羧酸减水剂加到水泥净浆中,利用测定水泥、黏土和石粉的吸水性,同时,通过对水泥净浆流动度和抗压强度等性能的研究,探讨黏土和石粉含量(0、0.5%、1%、2%、4%、8%)对掺聚羧酸减水剂的净浆性能影响规律。结果表明:掺减水剂的浆体,随含泥量的增大,其流动度与7、28 d抗压强度均降低。掺减水剂的浆体,随石粉含量的增加,其流动度变化不大;含量小于4%时,试块7、28 d抗压强度基本不变,甚至增大。黏土和石粉同时取代水泥时,其含量小于2%时,对掺聚羧酸减水剂的净浆7、28 d抗压强度影响不大;但当含量超过0.5%,掺聚羧酸的净浆流动度明显下降。     

水溶性聚合物对水泥浆体性能的影响

采用水溶性聚合物-聚丙烯酰胺对水泥浆体进行改性处理,对比分析了不同掺量的聚丙烯酰胺对新拌水泥浆体的凝结时间、标准稠度用水量、流动度的影响,以及对硬化水泥浆体力学性能的影响。研究结果表明:聚丙烯酰胺增加了水泥浆体标准稠度用水量,降低了水泥浆体的流动度,聚丙烯酰胺对水泥基复合材料的抗压强度无改善作用,但在其掺量为1%时,复合材料28 d的抗折强度提高了9.55%,而且随着其掺量的增加,复合材料的折压比呈增大趋势,其整体韧性得到改善。     

提高水泥石—集料界面粘结强度的研究

研究了提高普通混凝土中水泥石集料界面粘结强度的途径,结果表明：在水泥中掺加超细矿渣粉,低温浅烧处理大理石集料,集料表面涂以硅烷偶联剂或丁苯胶乳,以低水灰比浆体包裹集料,均可使水泥石集料界面粘结强度得以大幅度提高．对以上提高水泥石集料界面粘结强度的机理进行了讨论．     

减水剂饱和点与水泥浆体流动性及硬化性能关系的研究

选用了两个系列的减水剂进行了减水剂饱和点与水泥净浆流动性、砂浆强度及收缩性能关系的研究.研究表明,减水剂的饱和点掺量是水泥浆体获得最大流动性时的最小掺量.饱和点不但对水泥浆的流动性能有意义,对水泥的胶砂强度和收缩也同样有意义.一般而言,当减水剂掺量在饱和点附近时水泥胶砂强度达到最大值,掺量超过饱和点后,强度会明显下降;随着减水剂掺量的增大,水泥砂浆的干燥收缩随之增大.     

纤维素基减水剂对水泥水化的影响

本文研究了水溶性丁基磺酸纤维素(SBC)在水泥净浆中应用,测定了SBC对水泥净浆流动度、凝结时间的影响,测定不同龄期水泥浆体水化热及采用差示扫描量热仪(DSC)分析水泥净浆水化性能。研究结果显示,SBC是一种具有缓凝特性的减水剂,而缓凝特性仅表现在水泥水化初期,水化龄期超过3d,水泥净浆的水化更加充分,后期强度明显增加。     

SJP注浆浆液水化进程与流变特性研究

针对陡倾宽缝、松散架空等复杂地层灌浆,普通水泥浆存在"灌不住"、"顺缝跑"等问题,研制开发的SJP水泥基灌浆材料具有初始流动度大、可灌性好,接近可泵期时表现为黏度突增、流动度突降的流变特性。SJP浆材是水泥基浆材掺加改性纤维、硅钙早强剂与稳定剂配制而成,助剂加量为2%~2.5%。掺入水泥浆中的助剂首先在水泥颗粒表面形成溶剂膜,起到调节水泥水化离子与助剂硅钙阳离子浓度变化的作用,实现水化加速期控制成核的速度,最后掺入的稳定剂可以调整水泥水化衰减期的成核和扩散,调节水泥浆的流动时间。SJP浆材由于水化速度快,流动时间可控,水化产物凝结胶连紧密,结石体后期强度较普通水泥浆平均提高15%~25%,解决了水泥基速凝浆材早期强度高后期强度低的问题,得到了较大范围的推广应用。     

混凝土高效减水剂的研究

选择水泥净浆流动度作为检验减水剂与水泥适应性的主要试验方法,通过测定水泥净浆流动度,研究了减水剂、缓凝剂对水泥净浆流动度的影响,并考察了外加剂复配后对混凝土强度的影响,获得了最佳复配方案.     

麦秸纤维对水泥浆体性能的影响

使用质量分数为5%的NaOH溶液对麦秸秸秆进行12 h的浸泡处理,对比分析了麦秸纤维改性前后对新拌水泥浆体的凝结时间、流动度的影响,以及对硬化水泥浆体力学性能的影响。研究结果表明:未改性和改性麦秸纤维均增大了水泥浆体标准稠度用水量,由于改性麦秸纤维中不存在阻止水泥水化的阻凝物质,因此其与水泥浆体具有良好的相容性,在其掺量为3%时,麦秸纤维水泥基复合材料的抗折强度提高了7.48%。     

煤矸石质少熟料水泥的水化机理分析

用熟蚀变煤矸石和磨细矿渣粉代替部分水泥熟料,制备煤矸石质少熟料水泥.采用XRD分析方法研究了蚀变物料和各龄期水化产物的矿物成分,通过胶砂试块的强度、标准稠度用水量、凝结时间及安定性分析来表征少熟料水泥的性能,采用SEMEDS分析表征净浆试块3d、28d水化产物的微观形貌与显微成分.结果表明,750℃热蚀变煤矸石的XRD图谱中没有黏土类矿物的衍射峰,制备的少熟料水泥的基本性能达到GB 175-2007中42.5级普通硅酸盐水泥的标准要求,而且早期强度明显优于42.5级普通硅酸盐水泥.