不同养护条件下GBFS高强水泥基材料的力学性能

针对标准养护、70℃蒸汽养护、高温压蒸釜养护3种养护条件下的粒化高炉矿渣（GBFS）高强水泥基材料进行力学性能试验,研究了养护条件、水胶比和代砂率等对GBFS高强水泥基材料抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和弹性模量等力学性能的影响及其各力学性能之间的关系,并通过激光共聚焦显微镜分析了养护条件对GBFS高强水泥基材料微观结构的影响.结果表明：GBFS高强水泥基材料的强度发展规律与普通石英砂高强水泥基材料相一致,其抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度及弹性模量均随水胶比的降低、养护龄期的增加及养护温度的增高而增大;相同配合比、相同养护条件下,GBFS高强水泥基材料的抗压强度等力学性能低于普通石英砂高强水泥基材料;70℃蒸汽养护和高温压蒸釜养护不仅能提高GBFS高强水泥基材料的早期强度,还使其后期强度的发展高于标准养护;3种养护条件下GBFS高强水泥基材料的抗折强度、抗劈裂拉强度及弹性模量均随着抗压强度的增加而增加,其中弹性模量与抗压强度的关系可用通常混凝土计算公式描述.微观形貌显示：在标准养护条件下,GBFS高强水泥基材料与普通石英砂高强水泥基材料一样,其骨料界面过渡区中的水泥浆体与骨料紧密结合,但可明显分辨;70℃蒸汽养护条件下,其骨料与胶凝浆体界面过渡区发育较致密;高温压蒸釜养护条件下,其骨料与胶凝材料融为一体,界面过渡区已无法分辨.     

粒化高炉矿渣高强水泥基材料盐冻与自愈性能试验研究

为研究两种水胶比粒化高炉矿渣高强水泥基材料的盐冻与自愈性能,利用快速冻融法进行盐冻与自愈试验。结果表明,经过500次盐冻循环后,粒化高炉矿渣高强水泥基材料的总体抗压强度下降率与普通石英砂高强水泥基材料类似;盐冻循环后经过适当养护,粒化高炉矿渣高强水泥基材料和普通石英砂高强水泥基材料的抗压强度均有提高。扫描电镜(SEM)及硬化混凝土气孔结构测定仪测试结果表明,不同冻融循环下的含气量均表明粒化高炉矿渣高强水泥基材料有一定的自愈能力。     

粒化高炉矿渣代砂活性粉末混凝土配合比及力学性能试验

对粒化高炉矿渣代砂活性粉末混凝土和普通石英砂活性粉末混凝土做了对比配合试验。基于骨料紧密堆积理论和最小需水量法,初步设计配合比并进行试验研究,讨论了粒化高炉矿渣代砂活性粉末混凝土的配合比和力学性能,得到粒化高炉矿渣代砂活性粉末混凝土较优配合比。试验结果表明,基于骨料紧密堆积理论和最小需水量法可以获得较合适的粒化高炉矿渣RPC配合比。粒化高炉矿渣紧密堆积密度略低于石英砂,但经过合理的配合比设计后,粒化高炉矿渣RPC可以具有优于石英砂RPC的力学性能;砂胶比对粒化高炉矿渣RPC的抗压强度影响较大,可以通过减少砂胶比和增加硅灰掺量来改善粒化高炉矿渣RPC的性能。     

粒化高炉矿渣代砂高性能水泥基材料力学性能正交试验

基于正交分析法研究了不同因素对粒化高炉矿渣代砂高性能水泥基材料力学性能的影响。通过分析水胶比、代砂率和养护制度三种因素对高性能水泥基材料力学性能的影响,确定了不同因素对抗压强度影响的主次顺序以及各因素的最优水平组。结果表明,不同因素对抗压强度影响的主次顺序均为:养护条件水胶比代砂率;对抗折强度影响的主次顺序为:代砂率水胶比养护条件;抗压强度随着水胶比的增大而降低,随着代砂率的增大而呈现出先增大后减小的趋势,而抗折强度随着水胶比与代砂率的增大均呈下降趋势;相比于标准养护,蒸压与低压蒸汽养护均能提高粒化高炉矿渣代砂高性能水泥基材料的抗压强度,且蒸压养护低压蒸汽养护标准养护;显微测试结果表明,采用粒化高炉矿渣代替细骨料能够有效提高水泥基材料的抗压强度。     

矿渣代砂对灌浆料性能的影响

以P·II 52.5R水泥为基体材料,以粒化高炉矿渣作为细骨料,等比例取代石英砂,掺加消泡剂、减水剂等外加剂制备高性能水泥基灌浆料。试验采用单一变量法,研究各组分的掺量对水泥基灌浆料流动度以及力学性能的影响,确定各组分的最佳掺量。研究结果表明:当胶砂比为1∶1.2时,灌浆料的初始流动度达到310 mm,1、3、28 d抗压强度分别达到35.1、53.2、74.6 MPa;掺入0.6~1.18 mm的矿渣来代替石英砂,在掺量5%时,灌浆料的1、3、28 d的抗压强度分别达到34.9、52.7、66.2 MPa,满足水泥基灌浆料国家标准相关要求。     

新型高性能水泥基灌浆料的配制研究

以普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、硅灰和膨胀剂为胶凝材料,再以石英砂为骨料制作灌浆砂浆,通过正交试验设计出高强胶凝材料的最佳配比。最后以上述胶凝材料为基础,粗中细3种砂子为骨料,并添加高性能外加剂,通过改变水和胶凝材料以及胶凝材料和骨料的比例,得到符合标准规范的高性能水泥基灌浆料。掺入快硬水泥有快硬早强的效果;为减小灌浆材料的收缩可以掺入适量膨胀剂;掺入硅灰可以提高灌浆材料的强度。综合考虑灌浆料的流动性,竖向膨胀率以及强度和收缩性的影响,确定灌浆料胶砂比为1.2,水胶比为0.34。研究成果对今后水泥基灌浆材料的发展具有一定的参考价值。     

新型高性能水泥基灌浆料的配制研究

以普通硅酸盐水泥、快硬硫铝酸盐水泥、硅灰和膨胀剂为胶凝材料,再以石英砂为骨料制作灌浆砂浆,通过正交试验设计出高强胶凝材料的最佳配比。最后以上述胶凝材料为基础,粗中细三种砂子为骨料,并添加高性能外加剂,通过改变水和胶凝材料以及胶凝材料和骨料的比例,得到符合标准规范的高性能水泥基灌浆料。掺入快硬水泥有快硬早强的效果;为减小灌浆材料的收缩可以掺入适量膨胀剂;掺入硅灰可以提高灌浆材料的强度。综合考虑灌浆料的流动性、竖向膨胀率以及强度和收缩性的影响,确定灌浆料胶砂比为1.2,水胶比为0.34。研究成果对今后水泥基灌浆材料的发展具有一定的参考价值。     

全尾砂新型胶凝材料的胶结作用

以水淬高炉矿渣为主要材料,石灰加脱硫石膏为复合激发剂,添加少量外加剂,制备了全尾砂新型胶凝材料.探讨了不同掺量复合激发剂对全尾砂新型胶凝材料充填体抗压强度的影响;通过X射线衍射分析和扫描电镜分析研究了全尾砂新型胶凝材料水化产物的组成和微观形貌.结果表明：当全尾砂新型胶凝材料中石灰、脱硫石膏、外加剂、水淬高炉矿渣的掺量（质量分数）分别为40%,17.5%,0.5%,78.0%,胶砂比（质量比）为1∶8,充填料浆浓度（质量分数）为68%时,全尾砂新型胶凝材料充填体28d抗压强度可达到3.09MPa,是充填料浆浓度、胶砂比和外加剂掺量相同条件下42.5R水泥充填体28d抗压强度的7.2倍.在全尾砂胶结充填中全尾砂新型胶凝材料能完全取代水泥作为胶凝材料.全尾砂新型胶凝材料的主导水化产物为AFt晶体和无定形C S H凝胶.     

粒化高炉矿渣代砂混凝土冻融试验

探讨了粒化高炉矿渣代砂混凝土的冻融性能。通过冻融循环试验,用质量损失率及抗压强度来表征粒化高炉矿渣代砂混凝土的抗冻性,探索粒化高炉矿渣代替天然砂作为混凝土细骨料的可行性。试验结果表明,粒化高炉矿渣混凝土的冻融特性与普通河砂混凝土相似;在相同冻融循环作用下,粒化高炉矿渣混凝土抗压强度下降幅度较普通混凝土低,即粒化高炉矿渣混凝土的抗冻性优于普通混凝土。同时,对冻融循环作用后混凝土自愈性能做了试验,结果表明经过适当养护,粒化高炉矿渣混凝土与普通混凝土的抗压强度均能提高,具有一定的"自愈"能力。     

硬石膏对掺高炉矿渣微粉蒸养水泥性能的影响

本文通过大量试验研究了硬石膏对掺高炉矿渣微粉蒸养水泥性能的影响,发现在蒸养条件下,以硬石膏为矿渣微粉的硫酸盐激发剂。能更好地激发矿渣的活性,提高矿渣的掺量,可达55％。制备出抗压强度达81.4MPa,抗折强度15.7MPa的高性能水泥基胶凝材料。     

基于灰色理论的CBC单面冻融后抗压强度与孔结构参数关系研究

通过对水泥基材料(CBC)进行以NaCl溶液为冻融介质的单面冻融试验,探究CBC抗压强度及含气量、气泡间距系数、气泡比表面积、气泡平均弦长、气泡弦长大于20 μm的弦长频率等微观孔结构参数随冻融循环次数增加的变化规律,并运用灰色理论对抗压强度与各孔结构参数的内在联系进行分析。利用灰色相对关联度筛选出微观孔结构参数中与抗压强度关联最大的参数,对其进行了相关模拟和预测,并建立宏观性能与微观孔结构参数间的定量关系。结果表明:随冻融循环次数增加,CBC抗压强度逐渐降低,冻融循环后期下降速率加快; 试验过程中试件内部含气量、气泡间距系数、气泡平均弦长逐渐增大,而气泡比表面积逐渐减小; 灰色Verhulst模型相较于GM(1,1)模型更适用于气泡弦长大于20 μm的弦长频率的模拟; 采用灰靶决策模型定义的综合孔结构参数与抗压强度关联性更强,基于综合孔结构参数建立的模型精度更高。     

三维喷印用硫铝酸盐水泥复合粉末的制备与成型技术研究

为了制备复杂结构水泥基材料构件或艺术品,本文采用三维喷印工艺成型了硫铝酸盐水泥材料制品.首先,使用纳米SiO2作为表面改性剂,利用石英砂和滑石粉调节粉末铺展性能,通过聚乙烯醇提高粉体粘结性能;其次,研究了不同含量的纳米SiO2和石英砂对硫铝酸盐水泥材料力学性能和微观形貌的影响规律;最后,探究了不同后处理液对于三维喷印成...     

孔结构对浮石混凝土抗压强度影响的试验研究

试验测得玄武岩纤维和橡胶浮石混凝土的含气量、比表面积、气孔平均弦长与孔径分布等参数,运用灰色理论建立各参数与混凝土的28 d抗压强度之间的联系,探究孔结构参数对浮石混凝土抗压强度的影响,试验表明:纤维掺量增加时,含气量对混凝土抗压强度影响最大,气孔平均弦长影响最小;孔径为200~300μm的孔对混凝土凝土的强度影响最大,而>400μm的孔影响最小。橡胶掺量增加时,气孔间距系数对混凝土抗压强度影响最大,比表面积影响最小;孔径为100~200μm的孔对混凝土抗压强度影响最大,而<100μm的孔影响最小。     

基于孔结构的单面冻后混凝土抗压强度模型研究

通过单面冻融试验,研究了介质和冻融循环次数对混凝土抗冻性能和微观孔结构的影响规律.使用盒维数建立了混凝土单面冻融循环后的孔径分布分形模型,分析了分形维数与抗压强度的关系,建立了基于复合孔参数、分形维数的多因素抗压强度模型.结果表明：在不同冻融介质条件下,混凝土表观形貌、质量损失、相对动弹性模量、抗压强度、抗冻耐久性系数和孔参数随着冻融循环次数的增加逐渐劣化,盐冻对混凝土损伤程度大于水冻;混凝土孔径分布分形维数随着冻融循环次数的增加逐渐减小;在单面冻融循环过程中,混凝土孔参数演化分为初期、中期、后期3个阶段,中、后期对冻融循环作用较敏感的孔参数分别为气孔平均弦长和气孔比表面积、含气量和气孔间距系数;多因素抗压强度模型与复合孔参数、分形维数之间的回归效果显著,可以准确地描述水、盐单面冻融循环前后混凝土抗压强度与孔结构的定量关系.     

粉煤灰影响海水海洋骨料水泥基材料抗压强度试验研究

通过试验测定不同粉煤灰掺量下的海水水泥净浆、海水海砂砂浆以及海水海洋骨料混凝土的抗压强度,研究粉煤灰掺量对海水海洋骨料水泥基材料抗压强度的影响。试验结果表明,随着粉煤灰掺量的增加,海水水泥净浆和海水海砂砂浆的抗压强度逐渐降低,海水海洋骨料混凝土抗压强度表现为先增大后减小。粉煤灰掺量对海水海洋骨料水泥基材料抗压强度的影响规律与粉煤灰掺量对淡水河砂水泥基材料抗压强度的影响规律基本一致,但影响程度略小于淡水河砂水泥基材料。     

超高性能混凝土(UHPC)试验及应用研究

超高性能混凝土（UHPC）是一种力学性能超高、耐久性能优异、体积稳定性优良的新型水泥基复合材料,本文介绍了这种新型复合材料基本制备原理,介绍采用水泥、石英砂、矿物掺合料等常用建筑原材料配制出超高性能的混凝土,并通过对比试验,研究了矿物掺和料种类、纤维掺量以及养护工艺对超高性能混凝土抗压、抗折强度的影响,确定了最佳配合比。实验结果表明：此超高性能混凝土（UHPC）流动性好,在高温环境养护下,试件抗压强度达到325MPa,抗折强度达54MPa;在自然条件下养护,试件30天抗压强度为187MPa,抗折强度为35MPa。本文继而探索该种超高性能混凝土在预应力结构工程方面的应用,将其替代钢制锚垫板和其它产品,采用其制备出的预应力构件,各项性能指标均满足技术要求,并且成本显著降低,为超高性能混凝土在预应力结构工程方面的推广应用奠定基础。     

消泡剂在制备再生GRC 中的应用研究

本文研究了废混凝土再生骨料部分替代天然石英砂制备玻璃纤维增强水泥材料过程中,利用消泡剂控制水泥砂浆的含气量和流动度。对比了废混凝土再生骨料部分替代天然石英砂,不同替代掺量下,掺加消泡剂对再生GRC材料抗压强度、抗弯强度和抗冲击强度的变化影响。试验结果如下:废混凝土替代天然石英砂替代掺量为30%时,掺加0.2%的消泡剂,可使再生GRC的抗压、抗弯和抗冲击强度值得到显著提高,分别达到54.1MPa、21.7 MPa和31.3KJ/m~2。     

纤维增强沙漠砂混凝土配合比试验研究

使用沙漠砂制备了纤维增强水泥基材料,采用正交试验法研究了沙漠砂掺量、粉煤灰掺量、可再分散性乳胶粉掺量、纤维掺量以及水胶比对抗压强度和抗折强度的影响,并确定了最优配合比。采用单因素试验法探讨了石英砂取代沙漠砂对纤维增强水泥基材料力学性能的影响。试验结果表明,纤维掺量是影响沙漠砂纤维增强水泥基材料抗压、抗折强度指标最显著的因素;相比于石英砂,使用沙漠砂制备的纤维增强水泥基材料的抗折强度和劈裂抗拉强度均得到提高,但抗压强度降低。     

3D打印水泥基材料制品的强度各向异性研究

为研究水泥基材料3D打印制品的强度各向异性,制备了具有不同材料组成的3D打印试件。通过测试打印试件在垂直和平行于打印方向上的力学性能,发现水泥基材料3D打印试件存在强度各向异性,提出了定量表征强度各向异性的数学表达式,分析了抗压强度各向异性的规律。养护龄期对强度各向异性的影响相比材料组成的影响更明显。抗折强度各向异性的绝对值在20%左右,并未发现明显规律。