矿渣微粉对水泥净浆性能及氯离子固化作用的影响

为解决钢筋混凝土氯离子侵蚀难题，研究了不同掺量矿渣微粉对水泥净浆工作性能、力学性能和氯离子固化性能的影响，并通过物相分析、热重分析、孔结构分布和热力学模拟等方法对氯离子固化机理进行表征分析。结果表明：矿渣微粉能够改善水泥基材料的工作性能，有效提升水泥净浆后期抗压强度和氯离子固化能力，掺量为30%(质量分数)时综合性能最佳；矿渣微粉能够化学结合氯离子，促进体系生成Friedel盐和Kuzel盐，并且能够发生火山灰效应提升C-S-H凝胶含量，细化硬化浆体孔隙结构，提升密实度；水泥净浆氯离子固化能力受氯离子化学结合、物理吸附和阻迁能力共同作用，随着矿渣微粉掺量增加，水泥净浆氯离子化学结合和物理吸附能力逐渐增强，而阻迁能力存在最优掺量。本研究为矿渣微粉水泥基材料在远海岛礁工程建设中的应用提供技术支持和理论支撑。     

提高中等强度等级混凝土抗氯离子渗透性能的研究

通常可采用提高混凝土强度的方式来提高混凝土的抗氯离子渗透性能,但实践证明该方法不一定能达到预期工程目标.本文通过4因素3水平正交试验研究了混凝土强度与氯离子渗透能力之间的关系.选择水胶比、矿物掺合料掺量、胶凝材料总量、石灰石粉占矿物掺合料的比例等4个影响因素,得出以下结果:对于混凝土强度,矿物掺合料是影响最大的因素,而石灰石粉的影响是最小的;但对于混凝土抗氯离子渗透性,石灰石粉掺量是影响最大的因素.石灰石粉掺量增加可降低混凝土强度,但可增加抗混凝土氯离子侵蚀的能力.可通过调整石灰石粉的掺量来增强混凝土抗氯离子侵蚀能力并控制其强度不致过高.存在使混凝土最密实,混凝土抗氯离子渗透性最好的最优石灰石粉掺量.     

浅谈粉煤灰与石灰石粉的耦合作用对混凝土的影响

通过收集相关文献、材料,总结粉煤灰与石灰石粉耦合作用下对混凝土力学性能及耐久性能方面的影响。研究表明:粉煤灰与石灰石粉在一定配合比下能有效的提高混凝土的抗压强度;当掺入水泥基材料中的石灰石粉掺量及细度过大时将降低氯离子抗渗性能;混凝土的抗氯离子渗透性能随着粉煤灰与石灰石掺入能得到很好的提升,且存在一个最优的掺入量。     

水泥-石灰石粉浆体氯离子浓聚性能研究

通过测定水泥-石灰石粉浆体孔溶液中自由氯离子含量以及XRD物相分析,研究其氯离子浓聚性能.结果表明,水泥-石灰石粉浆体氯离子浓聚系数随氯离子浓度的增加逐渐降低.氯离子浓度为0.1mol/L时,浓聚系数随石灰石粉掺量的增加先增后减,掺10％、20％、30％石灰石粉的浆体氯离子浓聚系数比未掺石灰石粉的浆体分别增加9.1％、98.2％、94.2％;浓聚系数随石灰石粉细度的增加先减后增,石灰石粉比表面积为608m2·kg-1、807m2·kg-1的浆体氯离子浓聚系数比掺412m2·kg-1石灰石粉的浆体分别降低45.3％、29.9％.水泥-石灰石粉浆体Zeta电位随氯离子浓度增加逐渐降低,随石灰石粉掺量增加先增后降,随石灰石粉细度的增加先减后增.Mg2+作用下,水泥-石灰石粉浆体氯离子浓聚系数明显升高,Friedel盐含量增多,氯离子固化能力增强,固化能力随石灰石粉掺量增加逐渐增强,随石灰石粉细度增加先增后降.     

砖混类再生微粉泡沫胶凝材料力学性能研究

利用建筑垃圾制备的再生微粉,可以有效替代水泥,减少水泥资源的使用,提高建筑垃圾的资源利用率。本文通过气泡参数分析、力学性能测试等方法,研究了砖混类再生微粉和发泡剂掺量对低强度泡沫胶凝材料力学性能的影响。结果表明：再生微粉的掺入会导致胶凝材料抗压强度降低,微粉掺量大于水泥时,胶凝材料抗压强度随再生微粉掺量增加而小幅提高;浆体流动度随再生微粉掺量的增加先降低后增高;再生微粉掺量较小时,发泡剂掺量对浆体流动性影响较大,而当微粉掺量较大时,发泡剂掺量对浆体流动性无显著影响;不同批次再生微粉性能差异较小。通过调节再生微粉和发泡剂掺量可制备满足不同力学性能需求,同时具有良好流动性的泡沫胶凝材料。     

掺钢渣-矿渣-粉煤灰复合微粉混凝土性能研究

研究了由钢渣-矿渣-粉煤灰制备的复合微粉对混凝土强度、收缩性能和氯离子渗透性能的影响。结果表明：在同水胶比下,复合微粉等量取代水泥后,混凝土7d强度低于普通混凝土的强度,当复合微粉掺量小于45％时,其28d及以后强度高于普通混凝土。在同水胶比下,复合微粉等量取代水泥后,可有效降低混凝土的干燥收缩,且混凝土的抗氯离子渗透性能显著提高。     

高铁低钙硅酸盐水泥体系的抗氯离子侵蚀性能研究

为了改善水泥基材料的抗氯离子侵蚀性能,提出高铁低钙硅酸盐水泥体系[C4 AF≥18％,C3 S≤50％,层状双氢氧化物材料(LDHs)].分别制备了矿相组成为(18％C4 AF,50％C3 S)及(20％C4 AF,48％C3 S)的高铁低钙水泥熟料,探讨了高铁低钙水泥熟料的烧成制度和材料特性;测试了硬化高铁低钙水泥浆体的3、7、28 d抗压强度及28 d氯离子扩散系数,研究了0％～8％掺量的LDHs对高铁低钙水泥体系的力学性能及抗氯离子侵蚀能力的影响.结果表明,C4 AF含量为20％的高铁低钙水泥熟料比C4 AF含量为18％的高铁低钙水泥熟料的结晶度高;掺LDHs的高铁低钙水泥基材料的3d和7d强度有所提高,当掺量为2％时强度达到最大;高铁低钙水泥体系通过提高水泥熟料中的铁相含量、降低硅酸三钙含量、引入具有离子固化能力的LDHs,显著改善了其抗氯离子侵蚀性能,当LDHs掺量为4％时,高铁低钙水泥基材料抗氯离子侵蚀能力最强.     

含白云石微粉水泥砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能

为评估白云石微粉对水泥抗硫酸盐侵蚀性能的影响,以石灰石微粉为参照,研究了白云石微粉掺量(质量分数)分别为10%、20%、30%时,水泥砂浆在质量浓度为5%硫酸钠溶液中的变形和强度发展规律,并讨论了基于抗蚀系数的含碳酸盐岩微粉水泥抗硫酸盐侵蚀性能评价方法。结果表明:砂浆试体在Na_2SO_4溶液中的变形过程可分为稳定期、缓慢膨胀期和加速膨胀期3个阶段。除掺10%白云石微粉试体外,其余含碳酸盐岩微粉砂浆的膨胀率均大于空白样(PC)。与掺石灰石微粉试体相比,含白云石微粉试体起始膨胀的龄期滞后,同期膨胀小,且两者膨胀差异随龄期延长和掺量增加呈增大趋势。无论在水中还是在Na_2SO_4溶液中,掺碳酸盐岩微粉砂浆抗压和抗折强度发展趋势均与PC类似,但强度均降低,且掺量越大,强度降幅越大。与在水中养护时强度持续缓慢增长不同,掺碳酸盐岩微粉砂浆强度在Na_2SO_4溶液中经历先快速增长至峰值,而后降低的过程。与含石灰石微粉试体相比,含白云石微粉砂浆强度达到峰值的龄期滞后且后期强度高。标准规定的28 d抗蚀系数K_(28)不能确切反映含碳酸盐岩微粉水泥抗硫酸盐侵蚀性能。采用试体起始膨胀或强度达峰值龄期的抗蚀系数可提高判定结果的准确性和可靠性。     

基于抗氯离子渗透性的复合胶凝材料组成设计与性能

通常采用大量掺加辅助性胶凝材料的方式提高胶凝材料的抗Cl^–渗透性能，进而提升混凝土结构的耐久性和服役寿命，但会显著降低早期力学性能。为提高早期强度和抗Cl^–渗透性能，基于初始浆体密堆积与水化过程孔隙有效填充，设计细、中、粗粒度区间胶凝材料的种类和掺量，提高浆体的初始堆积密度和水化产物固氯能力，从而细化孔径并增大孔隙曲折度，采用59%的水泥熟料(粒径范围4～55μm)，成功制备了3 d抗压强度27.3 MPa、28 d Cl^–扩散系数低至0.36×10^–12 m²/s的高抗渗透复合胶凝材料，为水泥基材料微结构调控和抗渗性能提升奠定基础。     

玄武岩粉对海工胶凝材料性能及水化的影响

利用玄武岩粉、矿粉及脱硫石膏大掺量取代硅酸盐水泥制备海工胶凝材料,研究了玄武岩粉对海工胶凝材料抗压强度及抗氯离子渗透性能的影响,并通过红外光谱、X射线衍射、压汞等手段研究了其水化机理.结果表明,当玄武岩粉掺量小于24％ 时,56 d龄期的海工胶凝材料具有良好的性能,与普通硅酸盐水泥相比,尽管抗压强度有所降低,但抗氯离子渗透性能提高了76％.适量玄武岩粉能优化水泥-矿粉胶凝体系的级配,在掺量从6％ 增加到30％ 时,28 d龄期的浆体孔隙率提高了2.3％,但浆体的孔径分布得到了优化.     

硫铝酸盐水泥基自流平砂浆性能的研究

本文研究了粉煤灰、矿渣微粉、石灰石粉三种矿物掺合料分别与硫铝酸盐水泥复掺,对硫铝酸盐水泥基自流平砂浆的凝结时间、流动度、抗压强度和收缩率等性能的影响,并借助X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对不同胶凝体系进行微观测试分析.结果表明:粉煤灰、矿渣微粉、石灰石粉参与胶凝体系水化的程度有限,主要起填充密实、调节砂浆强度等级的作用;同时通过改变掺合料的掺量,可以制备适应不同工程要求的自流平砂浆.     

干湿交替氯盐环境下氧化石墨烯水泥砂浆抗侵蚀研究

抗氯离子侵蚀能力的强弱对水泥基材料服役寿命长短有着关键性的影响。本文研究了不同氧化石墨烯(GO)掺量(0%、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%,质量分数)在干湿交替氯盐环境下对水泥砂浆抗氯离子侵蚀性能的影响,分析了不同GO掺量下自由氯离子浓度与水泥砂浆抗氯离子侵蚀性能之间的关系,并利用扫描电子显微镜从微观角度分析水泥砂浆的抗侵蚀性能。结果表明:GO能显著提高水泥砂浆的抗氯离子侵蚀能力,最佳掺量范围为0.04%~0.06%;在同一钻孔深度处,水泥砂浆内的自由氯离子浓度随着GO掺量的增加先降低后升高;GO能有效调节水泥砂浆的微观形貌,减少内部孔隙产生,密实结构,提高水泥砂浆抗氯离子侵蚀能力。     

纳米SiO2和丁苯胶粉复合改性水泥基材料的强度及抗渗性能

本文研究了单掺丁苯胶粉(SBR)和复掺SBR/纳米SiO₂(NS)对水泥基材料抗折强度、抗压强度、吸水率、抗氯离子渗透系数的影响规律,并采用XRD、DSC-TG、FTIR、SEM-EDS、MIP等手段对水泥基材料水化产物和微观结构进行分析,探究单掺SBR和复掺SBR/NS对水泥基材料强度及抗渗性能的影响机理。结果表明,复掺SBR/NS显著改善了由单掺SBR引起的水泥基材料早期强度下降的问题,单掺SBR和复掺SBR/NS均可降低试样的吸水率、吸水速率和非稳态氯离子迁移系数,且复掺效果优于单掺。微观测试表明:单掺SBR可降低Ca(OH)₂的含量,减少有害孔和多害孔的数量,增加结构整体性;复掺SBR/NS可进一步降低Ca(OH)₂的含量,促进水化反应生成更多C-S-H,提高C-S-H的聚合度,降低最可几孔径,减少少害孔、有害孔和多害孔的数量,降低水化产物的钙硅比,从而增强试样的抗折强度和抗压强度并提高其抗渗性能。     

矿渣掺量和水胶比对水泥浆体溶蚀特性的影响

为了在较短时间内获得矿渣微粉和水胶比对溶蚀过程中水泥基材料抗溶蚀性能的影响,用6 mol/L NH4Cl溶液,对矿渣-水泥复合浆体薄片试件进行加速钙溶蚀实验,并利用饱水干燥称重法、X射线衍射分析和扫描电子显微镜等方法,分析了加速钙溶蚀过程中矿渣掺量、水胶比对矿渣-水泥复合胶凝材料硬化浆体的孔隙率、物相组成、微结构形貌和Ca/Si比等的影响。结果表明:同未掺矿渣的水泥浆体相比,掺有适量矿渣的复合水泥浆体在溶蚀过程中的微结构劣化速度慢、抗溶蚀性能好;水胶比为0.35时,矿渣掺量为40%的复合水泥浆体的孔隙率、钙硅比和微结构形貌变化较小,抗溶蚀能力最佳,而水胶比为0.55时,掺50%矿渣的复合水泥浆体具有较好的抗溶蚀性能。     

掺石灰石粉混凝土抗硫酸盐侵蚀性能及改善机理

为提高掺石灰石粉混凝土在硫酸盐环境下的耐久性能,研究掺石灰石粉混凝土抗硫酸盐侵蚀性能以及粉煤灰/矿粉改善机理,通过混凝土硫酸盐干湿循环实验,得到试件外观及抗压强度变化,采用傅里叶红外光谱、XRD、SEM/EDS分析探究侵蚀产物物相组成.研究结果表明,硫酸钠结晶作用和生成的侵蚀产物石膏导致试件膨胀开裂,强度性能下降.石灰石粉的掺入增加了侵蚀产物中石膏的含量,从而引起混凝土试件抗侵蚀性能的下降,单掺25％和50％(质量分数)石灰石粉试件抗压强度耐蚀系数分别下降了23.1％和33.9％.粉煤灰/矿粉与石灰石粉互掺时表现出互补的协同效应,改善了掺石灰石粉混凝土抗硫酸盐干湿循环侵蚀的性能.矿粉的效果优于粉煤灰,胶凝材料采用66％水泥-17％石灰石粉-17％(质量分数)矿粉组成的混凝土表现出最优的抗侵蚀性能.     

矿物掺合料对低水胶比混凝土抗氯离子渗透性能的影响

采用ASTM C1202-97方法测定混凝土氯离子电通量及渗透等级,主要研究了矿渣、粉煤灰、偏高岭土在单掺及不同比例复掺时对低水胶比混凝土抗氯离子渗透性能的影响.实验结果表明:矿物掺合料能有效改善低水胶比混凝土抗氯离子渗透性能.粉煤灰与矿渣复掺时,随着矿渣所占比例增加,混凝土氯离子渗透等级逐渐降低.水胶比为0.38,偏高岭土与矿渣复掺时随着偏高岭土所占比例增大,混凝土氯离子电通量先降低后增加,与基准组相比较,掺入比例为1∶1时其28 d氯离子电通量降低了93％.偏高岭土与矿渣复掺能有效改善混凝土的孔隙结构,孔径趋于细化,提高了混凝土抗氯离子渗透性能.     

掺加热活化油页岩半焦混凝土的耐久性

为探究热活化油页岩半焦对混凝土耐久性的影响，进一步推广应用油页岩半焦-水泥混凝土，本文采用混凝土碳化试验、抗氯离子渗透试验以及抗冻性试验，探究不同活化煅烧温度(300、400、500和600℃)与不同掺量(0%、5%、10%、15%、20%和25%,质量分数)油页岩半焦对混凝土耐久性的影响，并采用核磁共振(NMR)测试分析混凝土内部孔径分布和孔隙度，从孔径分布特征揭示油页岩半焦对混凝土耐久性的影响机理。结果表明：相对于油页岩半焦活化煅烧温度，油页岩半焦掺量对混凝土耐久性的影响更为显著；油页岩半焦的掺入会降低混凝土的抗碳化性能，但25%掺量下仍能满足规范设计值要求，碳化深度远小于20 mm;抗氯离子渗透性也会随油页岩半焦的掺入而降低，掺量不高于25%时仍处于低渗透率区间；5种油页岩半焦掺量的混凝土均能满足150次的冻融循环要求，整体而言其具有较好的耐久性；此外，油页岩半焦的掺入明显改变了混凝土内部的孔径分布及孔隙数量，因而对混凝土的耐久性产生不同程度的影响。     

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.     

白云石和石灰石微粉对水泥砂浆强度和水化产物的影响

为探究白云石微粉在水泥基材料中的物理化学效应和安全高效应用途径,以石灰石微粉为参照,在研究白云石微粉取代量和细度对水泥砂浆强度影响的基础上,采用X射线衍射和热重法研究了白云石微粉对复合胶凝材料浆体水化产物的影响。结果表明:白云石和石灰石微粉对水泥砂浆强度的影响规律类似,砂浆强度几乎均随取代量增加而降低,而且两者所致的强度绝对值差异不大。白云石微粉取代量大于10%时砂浆3 d强度明显降低,而石灰石微粉在取代量达20%时,对砂浆3 d强度几乎没有影响。随龄期延长,两种微粉对砂浆强度影响的差异减小。养护至28 d,取代量≤10%时,两种微粉对砂浆强度的影响几乎没有差异;进一步延长龄期至90 d,在取代量为5%~30%范围内,两种微粉同掺量时砂浆的强度相当。提高白云石微粉细度可小幅改善混合水泥早期强度。与石灰石微粉类似,白云石微粉参与水泥水化反应,生成碳铝酸盐,但两者参与反应的速度、程度和机制略有差异。取代量为30%时,白云石和石灰石在浆体中的反应程度3 d时分别为3.06%、3.54%,90 d时则分别为7.46%和5.91%。与石灰石微粉相比,白云石微粉成核效应弱、早期反应活性低,导致其对砂浆早期强度的积极效应不及石灰石微粉;直接生成碳铝酸盐和去白云石化反应的共同效应明显促进白云石微粉的中后期反应速度和程度,并进而促进砂浆中后期强度发展。     

再生微粉和石灰石粉对水泥浆体流变性能的影响

本文基于流变学原理研究了10%、20%和30%的再生微粉和石灰石粉对水泥浆体扩展度、屈服应力和塑性黏度等流变性能的影响,并进一步研究了不同体系的Zeta电位,阐明再生微粉和石灰石粉掺量对水泥浆体流变性能的影响机理。结果表明：再生微粉和石灰石粉对水泥浆体流变性能有着显著的影响;随着再生微粉掺量增加,浆体的屈服应力和塑性黏度先增加后减小,而石灰石粉体系则表现为随着掺量的增加,浆体的屈服应力和塑性黏度先减小后增加,这主要与再生微粉和石灰石粉体系的Zeta电位有关。