掺砂板岩石粉多元胶凝体系宏微观性能研究

在中国西部部分地区的水电工程建设中,传统矿物掺合料短缺,开展混凝土新型材料(如石粉)的工作性能研究很有必要。以掺砂板岩石粉多元胶凝体系为研究对象,研究了掺砂板岩石粉对胶凝体系热学、力学及收缩性能的影响,结合扫描电镜(SEM)和综合热分析仪(TG-DSC)分析了掺砂板岩石粉胶凝体系的水化产物及反应程度。试验结果表明:(1)掺入15%～55%砂板岩石粉的胶凝体系其水化热和强度小于纯水泥胶凝体系,且掺量越高,水化热和强度降幅越大;(2) 3～28 d掺砂板岩石粉的水泥胶砂强度增长明显,90～180 d强度增长缓慢;(3)掺砂板岩石粉的胶凝体系其自收缩变形可分为快速增长段(0～8.5 h)和缓慢增长段(8.5～60.0 h),适宜掺量砂板岩石粉的掺入有助于降低胶凝体系的自收缩变形,单掺35%砂板岩石粉的净浆体系自收缩减小17.6%;(4)砂板岩石粉对水泥熟料早期水化的加速效应明显,砂板岩石粉与硅粉复掺时,水泥熟料早期水化加速效应最为显著,且强度与水化热均高于单掺砂板岩石粉或复掺砂板岩石粉和粉煤灰的胶凝体系,可作为混凝土新型掺和料替代方案。     

石灰石粉和粉煤灰双掺对胶砂性能的影响初探

通过单掺粉煤灰、单掺石灰石粉及复掺石灰石粉与粉煤灰进行水泥标准稠度用水量、胶砂流动度和胶砂强度试验,分析了石灰石粉对胶砂性能的影响。以确定石灰石粉取代部分粉煤灰应用于山口水电站碾压混凝土坝的最佳掺量。     

水泥-石灰石基胶凝材料抗硫酸盐侵蚀机理研究

往水泥基胶凝材料中掺入石灰石粉虽可有效提高其早期强度和抗渗性,但同时会带来硫酸盐侵蚀问题。将掺有石灰石粉的水泥胶砂试件放入5%的Na2SO4溶液中进行长期浸泡腐蚀,然后测试试件强度,并对其进行XRD分析和SEM观察。研究结果表明:在硫酸盐侵蚀下,试件中生成石膏晶体造成试件劣化;侵蚀反应还造成碳铝酸钙水化产物的分解,促使试件腐蚀破坏;石膏膨胀和水化产物分解的共同作用是造成掺石灰石粉水泥基胶凝材料破坏的主要原因。     

碾压混凝土中高掺石灰石粉与粉煤灰的耦合作用

以占胶凝材料总量60%的石灰石粉与粉煤灰进行不同比例复掺,开展了不同胶凝材料碾压混凝土的抗压强度、抗冻性能和抗渗性能试验研究,利用水化热、扫描电镜以及压汞法对不同比例石灰石粉与粉煤灰胶凝体系的水化过程与微结构形成进行了分析。研究发现,当石灰石粉与粉煤灰总量占胶凝材料总量的60%且石灰石粉取代粉煤灰比例为50%时,由于早期石灰石粉促进水化加上粉煤灰的填充效应、后期粉煤灰的火山灰活性以及石灰石粉的密实效应,二者的耦合作用可使得碾压混凝土形成密实的微结构,获得良好的力学性能和耐久性能。     

粉煤灰与矿渣粉对水泥水化热及胶砂强度影响

对单掺粉煤灰、单掺矿渣粉及双掺粉煤灰和矿渣粉进行了水泥水化热试验和水泥胶砂强度及扫描电镜分析,试验结果表明,粉煤灰的掺入,降低了胶砂的早期强度,但后期强度增长较快;单掺矿渣微粉的胶砂,当掺量不大于50%时,其7 d的强度已达到纯水泥砂浆的强度;双掺矿渣粉和粉煤灰的胶砂,可以发挥矿渣粉早期强度高和粉煤灰后期强度增长快的特点,两种优势互补,其效果较佳.     

粉煤灰对水泥胶砂力学性能的试验研究

针对大掺量粉煤灰对水泥胶砂力学性能的影响规律进行试验研究,结果表明,合理选择粉煤灰的掺量能有效提高水泥胶砂的力学性能;粉煤灰的掺入导致水泥胶砂早期强度低,但有利于后期强度的增加.另外,粉煤灰能降低水泥胶砂脆性系数,有利于提高其抗裂性能.     

矿渣与石灰石粉双掺代替单掺粉煤灰的混凝土可行性研究

通过采用矿渣与石灰石粉双掺作为混凝土掺和料代替粉煤灰,对混凝土性能影响进行研究。结果表明:双掺料水泥胶砂强度、常态和碾压混凝土强度较单掺粉煤灰虽有一定程度降低,但降低最多不超过15%,同时双掺料还能有效抑制骨料碱活性。即,用矿渣与石灰石粉双掺替代粉煤灰在技术上切实可行,并且在混凝土设计龄期抗压强度基本相当的前提下,双掺料代替粉煤灰在经济上亦是可行的。     

复掺粉煤灰、磷渣和硅粉对砂浆脆性的影响

根据正交设计法,利用L9(34)正交表安排试验,研究复掺粉煤灰、磷渣和硅粉时,掺和料种类和掺量对砂浆脆性的影响.结果表明:当采用硅粉掺入水泥胶砂等量替代磷渣粉和粉煤灰时,可以降低脆性系数,并且提高抗压强度;粉煤灰和磷渣混掺入水泥胶砂时,两者最佳掺量为35%和20%,可使脆性系数变得很小,而强度值却没有变小;当磷渣、粉煤灰分别和硅粉双掺入水泥胶砂等量替代水泥时,其脆性降低,90 d抗压强度值却没有降低,且在相同脆性系数条件下其抗压强度增大.     

片麻岩石粉掺入方式对混凝土性能的影响

机制砂破碎生产过程排放的大量石粉副产物,亟待资源化处理。【目的】为了就地利用石粉废弃物,【方法】探讨了片麻岩机制砂干法生产中回收的废石粉不作磨细处理而直接应用于混凝土中的技术可行性,研究了石粉以内掺作掺合料替代水泥、替代粉煤灰和外掺替代机制砂作细集料3种掺入方式在掺量为5%～20%下分别配制的混凝土工作性、力学性能和抗氯离子渗透性,并通过水化量热仪、扫描电镜、压汞仪等分析了石粉掺量对水泥水化和混凝土微结构的影响。【结果】结果显示：片麻岩石粉掺入量的增加,会增大混凝土达到等工作性所需减水剂掺量;石粉内掺代水泥对混凝土的抗压、劈拉强度和弹性模量及抗渗性具有降低作用,而石粉内掺代粉煤灰在掺量5%或外掺代砂在掺量10%时,混凝土的各项力学性能和抗渗性均达到最佳;10%石粉的掺入轻微促进了水泥的早期水化,5%石粉替代粉煤灰改善了混凝土的孔结构。【结论】结果表明：片麻岩石粉在混凝土中的利用应首先考虑替代粉煤灰,掺量以胶凝材料的5%～10%为宜,其次为外掺代砂,适宜掺量为胶凝材料的10%～15%,而片麻岩石粉不宜用以替代水泥。     

钢渣粉-水泥复合体系水化热及动力学研究

为了研究钢渣粉对水泥水化的影响,通过水化热和水化动力学模拟,研究了钢渣粉掺量及细度对水泥早期水化进程及反应机理的影响。结果表明:与纯水泥相比,细钢渣粉缩短诱导期,粗钢渣粉延长诱导期;细钢渣掺量为15%时,加速期缩短,细钢渣掺量超过15%时,加速期延长;钢渣比表面积增大或掺量增加,第3放热峰提前;总放热量随钢渣掺量增加而降低,随比表面积增大而提高;结晶成核与晶体生长控制加速期,钢渣粉掺入会降低反应阻力,且反应阻力随着钢渣粉掺量的增加,先降低后略微增大;粗钢渣粉-水泥复合体系的反应阻力大于细钢渣粉-水泥复合体系;稳定期反应进程受扩散控制,扩散阻力随着掺量增加先增大后降低;钢渣粉比表面积增大,扩散阻力增大。研究成果为钢渣粉-水泥复合体系水化动力学进一步的研究提供了基础。     

龙江大坝混凝土掺合料选择研究

文中研究比较了掺火山灰和石灰石粉胶凝材料的水化热、胶砂强度,并通过大坝C9025W8F50混凝土性能试验,考察掺合料品种和掺量对混凝土抗拉强度、弹模、极限拉伸值和各龄期抗压强度的影响.得出:石灰石粉基本不参与水化反应,对于设计龄期为28 d的大体积混凝土,采用石粉掺合料效果较好;但是对于设计龄期为90d的大体积混凝土则宜采用火山灰掺合料.     

掺石灰石粉对混凝土抗软水表面接触溶蚀的影响

通过加速模拟试验,得出了掺石灰石粉混凝土的抗软水表面接触溶蚀特性。试验研究表明：石灰石粉作掺和料对水泥的后期水化有一定的促进作用;由于掺和料会加大混凝土单位水泥中总盐的溶出量,而石灰石粉作掺和料减少了体系中CaO的相对溶出量,因此石灰石粉替代粉煤灰作掺和料对混凝土的抗软水表面接触溶蚀更加有利。     

粉煤灰与硅灰对水泥胶砂抗酸腐蚀性能的影响

通过对7组水泥胶砂受硝酸腐蚀前基准强度及腐蚀后质量损失率和中性化深度的研究,分析了粉煤灰、硅灰对胶砂抗酸腐蚀性能的影响。结果表明:在硝酸腐蚀条件下,随粉煤灰掺量增大,胶砂的质量损失率呈降低趋势,中性化深度呈增大趋势,粉煤灰的掺量为15%时,胶砂抗酸腐蚀性能改善较为明显;随硅灰掺量增大,胶砂的质量损失率呈先降低后增大趋势,中性化深度呈增大趋势,硅灰掺量为5%时,胶砂抗酸腐蚀性能改善较为明显;按单掺最优掺量混掺粉煤灰和硅灰,对胶砂的抗酸腐蚀性能的超叠加效应不显著;对掺加掺合料的胶砂,决定其抗酸腐蚀性能的主要因素是胶凝材料组成而不是强度。     

矿渣和粉煤灰对胶砂力学性能的影响研究

矿渣和粉煤灰作为掺合料在混凝土中的应用日益广泛,掺量也不断提高,尤其在硫酸盐、氯离子和海水侵蚀环境的混凝土中,掺合料是不可或缺的重要组分。该文研究了大掺量矿渣和粉煤灰对水泥胶砂力学性能的影响规律,结果表明,水泥胶砂的早期强度随着掺合料掺量的增加而降低,但掺合料的加入有利于提高水泥胶砂的后期强度,提高其折压比,降低其脆性系数,从而改善其抗裂性能。     

粉煤灰与磷矿渣对水泥水化热及胶砂强度的影响

试验研究了单掺粉煤灰和复掺磷矿渣与粉煤灰(PF料)对水泥水化热及水泥胶砂强度的影响,结果表明:水泥水化热随粉煤灰和PF料掺量的增大而降低;与纯水泥相比,掺粉煤灰或PF料的水泥7 d水化热降低百分率均低于掺合料(粉煤灰、PF料)替代水泥的百分率;复掺PF料的胶砂抗压强度比单掺粉煤灰高,且PF料对延迟放热峰值出现时间比粉煤灰好。     

胶凝材料对胶凝砂砾石材料抗压强度的影响

针对胶凝砂砾石材料水泥用量少、粉煤灰掺量多的特点,研究低水泥用量和粉煤灰掺量对材料前期、后期强度的影响规律。通过对不同水泥用量、粉煤灰掺量和不同龄期的胶凝砂砾石材料进行试验研究,得到不同胶凝材料用量下的强度区间,以及粉煤灰的最优掺量和粉煤灰掺量对材料后期强度的影响规律等。水泥用量每增加10 kg/m3,材料抗压强度可提高15%~20%。粉煤灰掺量占胶凝材料总量(水泥+粉煤灰)的50%为最优掺量,此时强度出现峰值;掺量占胶凝材料总量(水泥+粉煤灰)的40%左右为经济掺量,即掺入粉煤灰提高材料强度的效率最高。在胶凝砂砾石材料中,粉煤灰掺量的增加对其抗压强度有提高作用,其中对前期(28 d)强度影响较小;粉煤灰用量每增加10 kg/m3,后期(90 d)强度提高幅度为5%~18%,其影响随着砂率的增大而减小。     

矿渣粉、粉煤灰不同掺量对水泥胶砂强度的影响

本文通过试验分析矿渣粉、粉煤灰不同掺量对水泥胶砂强度的影响,以及掺加矿渣粉和粉煤灰的水泥胶砂长龄期强度。     

磷渣对水泥水化及强度的影响研究

为合理利用磷渣作为大体积混凝土掺合料,采用差示扫描热量分析、电镜扫描、孔结构分析等一系列微观手段研究了磷渣细度及掺量对磷渣水泥浆水化程度、水化热和力学性能的影响。试验结果表明,掺磷渣的水泥石孔隙明显减少,结构密实;浆体中的Ca(OH)2量随龄期的增长而增加并随磷渣掺量的增加而降低;水化热随磷渣掺量的增加而降低,磷渣比表面积越大,水化放热越多;磷渣细度对胶砂早期强度影响较大,对后期强度影响不明显。     

矿物掺合料与阻锈剂对水泥砂浆性能的影响分析

文章采用水化热和水泥胶砂强度试验，分析了矿物掺合料和阻锈剂对水泥砂浆性能的影响，利用XRD衍射图谱和SEM扫描电镜观测其水化特性及微观形貌。研究表明：双掺矿渣粉与粉煤灰、单掺阻锈剂能够减缓水化速率，增强水泥胶砂强度，但双掺矿物掺合料的早期水化速度慢，早期强度相对偏低；矿渣粉、粉煤灰与阻锈剂复掺可以明显减缓早期水化速率，有效减缓水化集中放热的情况，使复掺组相较于基准组的56d抗压强度增大10MPa；防腐阻锈成分有利于促进二次水化，通过碱改性作用提高砂浆的耐久性和强度。     

无约束多条件下钢渣水泥砂浆的长期干缩性能

工业钢渣中含有部分C₂S、C₃S等矿物,具有与水泥熟料相似的胶凝性能,但因其含有一定量的f-CaO和f-MgO,掺量过大易引起安定性不良。为了更好地将钢渣细集料应用到水泥砂浆中,采用水泥胶砂干缩试验,研究其在不同养护条件及不同龄期下对水泥砂浆长期干缩性能的影响。试验结果表明:在标准养护条件下,单掺钢渣粉60%和单掺钢渣砂70%时,钢渣水泥砂浆的干缩率最小。复掺钢渣粉与钢渣砂时,观察到掺量控制在钢渣粉20%、钢渣砂40%和钢渣粉30%、钢渣砂60%时,钢渣水泥砂浆的干缩率最小。在恒温养护条件下,单掺钢渣粉35%与单掺钢渣砂40%时,水泥砂浆的长期干缩值最小。