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。     

养护条件对含SAP高性能水泥基材料强度的影响

高性能水泥基材料的低水胶比使胶凝材料水化非常有限,而外界条件变化会影响体系中含水量及性能发展,这在超高性能混凝土更为明显。采用自然养护、水养、密封养护以及后期短暂水养护,研究了养护方式对水胶比为0.18~0.24的高性能水泥基材料强度的影响,并进一步分析SAP粒径的影响。结果发现:SAP有效消除SAP孔对相同初始水胶比砂浆强度的不利影响,尤其在自然养护下;后期遇水时失水SAP重新吸水,可以弥补早期水养时间不足的缺陷,保证强度进一步增加,且SAP掺量越大,弥补效果越明显。因此,低水胶比水泥基材料早期水养时间较短时,后期短暂的水养非常必要,尤其掺入SAP时。     

不同养护条件下水泥基材料的孔隙结构

对于不同水胶比的水泥基材料,使用压汞法研究了其在饱水养护和密封养护条件下孔隙结构的特征.结果表明：养护条件对水泥基材料的孔径分布影响明显.与饱水养护相比,密封养护能显著增加RⅢ区间（100～1000nm）的孔隙含量(质量体积),降低RⅠ区间（<10nm）的孔隙含量;密封养护会降低水泥基材料的比表面积,增加净浆的孔隙率(体积分数),但对砂浆孔隙率的影响较不明显.胶凝材料中的磨细高炉矿渣(质量分数为65%）和硅粉(质量分数为5%）不能完全抑制孔隙自干燥导致的孔隙连通作用.     

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。     

水泥基材料的微细化及其对水泥水化性能的影响

对水泥基材料微细化的概念、原理，微细化颗粒的表征及微细化对水泥水化性能的影响进行了综述，认为水泥基材料的微细化不仅能显著提高水泥产品的实物质量，改进产品性能与开拓水泥材料的新用途，而且能显著降低单位水泥产品中熟料的用量，增加对诸如矿渣、粉煤灰等工业废料的利用率，因而有利于节约原、燃料资源，有利于保护环境、减少污染，从而使水泥工业生产向可持续发展方向迈进。     

早龄期碳化养护下水泥基材料的阻抗谱特征

利用交流阻抗技术对早龄期碳化养护下不同水灰比、砂灰比和试件尺寸的水泥基材料进行研究,建立优化的等效电路模型并获得相应电学参数,对比分析早龄期碳化养护下水泥基材料的质量增加率和交流阻抗谱变化.结果表明：试件质量增加率随水灰比增大而增大,随砂灰比降低而增大,净浆组的质量增加率均值为11.29%,为砂浆组的2～3倍;试件尺寸越大,质量增加率越大;在碳化养护条件下水泥基材料交流阻抗谱高频区圆弧直径呈增大趋势,低频区直线斜率呈减小趋势;建立了试件质量增加率与阻抗谱参数之间的关系模型,采用电荷传递电阻Rct2预测碳化养护下水泥基材料的CO2吸收量,早龄期碳化养护下水泥基材料的交流阻抗谱研究有助于建立相应的无损监测技术.     

火山灰对水泥基材料强度影响及活性分析

火山灰作为优质的矿物掺合料,可以增强水泥基材料的强度.研究不同水胶比,不同火山灰掺量的胶砂,测定其7d和28 d强度,进行比强度分析.结果 表明:少量火山灰可以提高水泥基材料的抗压强度,水胶比越低,火山灰可替代的水泥比例越高,火山灰效应更加明显.火山灰强度贡献率与火山灰掺量成正相关,与水胶比成负相关.火山灰可以促进水泥...     

研究超细矿粉对水泥基材料强度和微观结构的影响

为研究超细矿粉的掺量和比表面积对水泥砂浆强度和微观结构的影响,采用XRD、TG、SEM、NMR等对不同掺量、不同比表面积矿粉13组砂浆试块进行测试.试验结果表明:在掺入相同比表面积矿粉条件下,随着矿粉掺量的增加,砂浆试块中的Ca(OH)2含量减少,砂浆试块的总孔隙率降低,砂浆试块的抗压强度呈上升趋势;在相同的矿粉掺量条件下,随着矿粉比表面积的增加,砂浆试块中的Ca(OH)2含量减少,砂浆试块的总孔隙率降低,砂浆试块的抗压强度增加.从机理上分析,超细矿粉可以起到物理填充以及火山灰效应,在一定范围内,无论是提高矿粉掺量或者增加矿粉比表面积,砂浆试块孔隙结构会更加密实,砂浆试块抗压强度增加.     

粒化高炉矿渣代砂混凝土力学性能试验

研究了粒化高炉矿渣作为混凝土细骨料时的基本特性及其不同代砂率混凝土的物理力学性能。结果表明:粒化高炉矿渣与天然砂在化学成分及物理性能方面存在一定差异。在相同水胶比的条件下,相比于普通混凝土,粒化高炉矿渣代砂混凝土的流动性较差且含气量较高;与普通混凝土相比,粒化高炉矿渣代砂混凝土早期抗压强度较低但其后期强度增长较快,且粒化高炉矿渣代砂率越高后期强度增长越快;粒化高炉矿渣代砂混凝土劈裂抗拉强度和普通混凝土较为接近;粒化高炉矿渣代砂混凝土28 d弹性模量和普通混凝土较为接近且随混凝土强度等级的提高而增加。     

不同养护条件对钢矿粉掺合料活化效应的影响研究

制备了钢矿粉复合掺合料,通过测试掺合料胶砂活性指数和混凝土抗压强度,研究标准养护和蒸汽养护对钢矿粉掺合料活化效应的影响,并对不同养护条件下掺合料混凝土的胶凝系数K进行对比。结果表明:不论是胶砂活性还是混凝土强度,蒸汽养护更有利于体系中水化反应,高温条件下矿粉和激发剂中的活性物质能更大程度地参与活化反应,加速水化产物的生成,使体系的活性和强度大幅度提高;胶凝系数K也侧面证实了这一观点:在蒸养条件下K值比标准养护条件的高,说明蒸汽养护时钢矿粉掺合料对混凝土强度贡献更大。     

-3℃养护条件下矿物掺合料对混凝土强度和孔隙结构的影响研究

为了研究不同养护条件下矿物掺合料对混凝土强度和孔隙结构的影响,进行-3℃和标准养护条件下,复掺粉煤灰、矿粉和硅灰对混凝土抗压强度、孔隙结构的试验。结果表明:与标准养护相比,在-3℃养护条件下,矿物掺合料的掺入对混凝土抗压强度有下降趋势,但对其孔径均有优化作用。基准组、复掺10%粉煤灰+10%矿粉+1%硅灰组、复掺10%粉煤灰+10%矿粉+3%硅灰组,28 d龄期标准养护下出现细小孔的频率是负温养护1.122~1.259倍,56 d龄期标准养护下出现细小孔的频率是负温养护1.108~1.180倍,矿物掺合料对混凝土硬化含气量和平均气泡间距均有改善作用,在标准养护条件下的优化作用明显优于负温养护条件。     

蒸汽养护对水泥基材料性能影响的研究进展

蒸汽养护能够加快水泥基材料水化速率,提高混凝土的早期强度,但水泥基材料水化性能在蒸汽养护及普通养护下存在显著差异,其高温养护条件下产生微结构缺陷、损伤和脆性的内在机理仍需要系统深入研究。为了更好的研究和应用蒸汽养护技术,综述了蒸汽养护对水泥基材料水化性能、孔结构、抗压强度、体积稳定性能和耐久性能等方面的研究进展,认为蒸汽养护制度与胶凝材料体系在水泥基材料水化性能、孔结构与强度之间的平衡点是评价其总体作用效果的关键,并指出蒸汽养护条件下掺合料间的相互作用机制、复合激发效果;多元胶凝体系水化热力学、动力学及其微观结构的演变规律。     

The effect of curing conditions on compressive strength of ultra high strength concrete with high volume mineral admixtures

In this study, pulverized fly ash (FA), pulverized granulated blast furnace slag (PS) and silica fume (SF) were quantitatively studied with the incorporation of Portland cement (PC). PC was replaced with FA or PS at specified ratios. Basalt and quartz powder were used as an aggregate in the mixtures. Three different curing methods (standard, autoclave and steam curing) were applied to the specimens. Test results indicate that high strength concrete can be obtained with high volume mineral admixtures. Compressive strength of these mixtures is over 170 MPa. It seems that these mixtures can also be used for reactive powder concrete (RPC) production with some modifications.     

短期持压载荷对高强混凝土毛细吸水性能的影响

利用改进的实时吸水试验装置,实现了持压载荷和水分传输的同步耦合过程,开展了短期持压荷载下高强混凝土(HSC)毛细吸水试验研究,分析了应力水平对粒化高炉矿渣(GBFS)掺量为0%、10%和20%的C60高强混凝土毛细吸水性能的影响.结果表明:在0%～60%应力水平下,随着应力水平的提高,不同矿渣掺量高强混凝土的累计吸水量和平均吸水率均先减小后增大;短期持压载荷作用下,荷载对混凝土吸水性能的影响主要在初始阶段,GBFS掺量引起混凝土吸水率的变化在后期更显著;C60高强混凝土毛细吸水性能变化的应力水平阈值约为40%,高于C40普通混凝土;随着GBFS掺量的增加,混凝土的吸水率先增大后减小,0%、20%掺量的高强混凝土都能较好地减缓毛细吸水速度.     

盐湖环境对碱激发混凝土强度和孔结构的影响

为阐明碱激发混凝土在盐湖环境下的强度发展规律,对比研究了在清水和模拟盐湖环境中,NaOH和KOH激发矿渣水泥混凝土强度发展和微观结构的变化。试验结果表明:养护于清水和盐湖溶液中的碱激发矿渣混凝土强度分别在NaOH和KOH掺量为5%和8%时具有最高的抗压强度。盐湖养护细化了混凝土中小于100 nm的孔结构,且对KOH激发混凝土孔结构细化效果更为明显。混凝土中的孔含量随着龄期逐渐降低,养护于盐湖溶液中的混凝土孔含量随着龄期下降幅度更大。养护于盐湖溶液中的NaOH激发矿渣混凝土中出现了NaCl晶体,NaCl晶体是盐湖溶液中Cl~-和NaOH溶解出的Na~+离子结合的产物,并随着水化进行不断长大。养护在清水中NaOH激发混凝土和养护在清水和盐湖中的KOH激发混凝土均出现了方解石晶体相。养护于盐湖溶液的混凝土界面过渡区的裂纹比清水养护的试样裂纹宽度更细。     

Experimental study on mechanical properties of a novel micro-steel fiber reinforced magnesium phosphate cement-based concrete

Magnesium phosphate cement (MPC) received increased attention in recent years, but MPC-based concrete is rarely reported. The micro-steel fibers (MSF) were added to MPC-based concrete to enhance its ductility due to the high brittleness in tensile and flexural strength properties of MPC. This paper investigates the effect of MSF volume fraction on the mechanical properties of a new pattern of MPC-based concrete. The temperature development curve, fluidity, cubic compressive strength, modulus of elastic, axial compressive strength, and four-point flexural strength were experimentally studied with 192 specimens, and a scanning electron microscopy (SEM) test was carried out after the specimens were failed. Based on the test results, the correlations between the cubic compressive strength and curing age, the axial and cubic compressive strength of MPC-based concrete were proposed. The results showed that with the increase of MSF volume fraction, the fluidity of fresh MPC-based concrete decreased gradually. MSF had no apparent influence on the compressive strength, while it enhanced the four-point flexural strength of MPC-based concrete. The four-point flexural strength of specimens with MSF volume fraction from 0.25% to 0.75% were 12.3%, 21.1%, 24.6% higher than that of the specimens without MSF, respectively.