水工黏土基胶凝材料力学性能试验

为研制水工用黏土基胶凝材料,以航道护岸黏性弃土为主要原料,以试件抗压强度、劈裂抗拉强度及水稳定性作为控制指标,进行了水泥、石膏、矿粉等无机结合料掺量对黏土基胶凝材料力学性能影响的试验研究,并采用扫描电子显微镜分析试件的微观结构。结果表明:在黏性弃土、水泥、矿粉、石膏及石灰掺量分别为65%、18%、10%、2%和5%时,可获得28 d抗压强度达25.6 MPa、浸水强度达24.1 MPa、劈裂抗拉强度达2.5 MPa的黏土基胶凝材料;在不同的水化龄期,黏土基胶凝材料均生成了C-S-H凝胶等水泥基胶凝物质,这些产物相互交织、紧密结合,有效提高了材料的力学性能;该黏土基胶凝材料强度高、水稳定性好,可满足水运工程应用要求。     

硫铝酸盐水泥混凝土抗高浓度硫酸镁侵蚀性能研究

新疆南疆部分干旱多盐碱地区混凝土建筑物面临高浓度硫酸盐、镁盐双重侵蚀破坏问题。通过水泥抗硫酸盐侵蚀试验方法(K法)研究了水灰比、侵蚀溶液浓度、侵蚀龄期等对硫铝酸盐水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的影响,并采用宏观观测和扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)等微观观测方法,分析和揭示其抗硫酸盐侵蚀机理。结果表明,降低水胶比能有效提高硫铝酸盐水泥胶砂试件抗高浓度硫酸盐、镁盐侵蚀性能;在镁离子浓度一定时,侵蚀溶液对硫铝酸盐水泥胶砂试件的双重侵蚀破坏作用与硫酸根离子浓度具有明显的相关性;石膏的大量生成是造成胶砂试件表面剥蚀破坏的主要原因。更多还原     

锂渣复合水泥基材料抗硫酸盐侵蚀的性能

混凝土易受硫酸盐侵蚀破坏。为了提高混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能,采用锂渣制备混凝土,对试件进行硫酸盐侵蚀试验。结果表明,在硫酸盐侵蚀下,锂渣掺量在40%以内时,锂渣复合水泥基材料的抗侵蚀系数均在1.0以上,但若掺量增加到60%,其侵蚀系数逐渐降低,甚至低于0.85。这主要是锂渣替代水泥掺入后,不仅减少了水泥中C_3S、C_2S和C_3A的含量,还能参与二次反应,进而减少了水泥水化产物Ca(OH)_2和CAH的数量,同时部分非活性的锂渣能填充于孔隙中,提高了水泥基材料的密实度,即减少了硫酸盐溶液的侵蚀通道。因此,锂渣能改善混凝土抗硫酸盐侵蚀的能力。     

混凝土硫酸盐侵蚀机理分析

硫酸盐侵蚀是对混凝土耐久性危害最大的一种侵蚀。本文分析了水泥胶凝材料的水化,进行了水泥胶砂抗硫酸盐侵蚀试验和混凝土抗硫酸盐侵蚀试验,探讨了改善和提高普通水泥混凝土抗侵蚀性的有效方法,对提高混凝土结构的耐久性具有一定的意义。     

硫铝酸盐水泥混凝土抗侵蚀性能试验研究

齐古水库是以灌溉、供水、防洪、反调节等综合开发任务为主的中型水利工程。在修建齐古水库时通过配置不同水胶比的硫铝酸盐水泥胶砂试件进行不同类型侵蚀溶液的侵蚀试验,研究其不同类型、不同浓度及不同水胶比等侵蚀溶液对硫铝酸盐水泥混凝土抗侵蚀性能的影响,并通过测试进一步分析硫铝酸盐水泥混凝土在不同类型侵蚀溶液中的抗侵蚀机理。结果表明,硫铝酸盐水泥试件在硫酸盐侵蚀中表现出较好的抗侵蚀能力,侵蚀产物主要生成钙矾石,且对提高试件的强度有一定的作用;在镁盐侵蚀溶液中主要生成氢氧化镁与水化硅酸镁,对试件的强度会产生一些不利影响;而在硫酸盐与镁盐双重侵蚀溶液中,具备两种侵蚀的综合特点,但抗侵蚀能力高于纯镁盐侵蚀环境。     

复合侵蚀环境下含石灰石粉砂浆的劣化行为

为研究混凝土在掺入石灰石粉后的抗复合侵蚀性能，采用不同含量的石灰石粉制备水泥净浆及砂浆试件，将其浸泡在盐酸与硫酸镁复合侵蚀溶液中展开试验。运用pH测试仪测试溶液的pH值变化，并通过强度试验及XRD能谱分析，观测不同侵蚀时间下水泥砂浆试件强度和侵蚀产物的变化，揭示石灰石粉对水泥砂浆抗盐酸与硫酸镁复合侵蚀性能的影响。结果表明：前期侵蚀溶液的pH变化较快，后期较慢；在侵蚀28d之前，砂浆试件的强度呈上升趋势，28 d之后随着石灰石粉掺量的增加，强度呈下降趋势。侵蚀过程中主要表现为酸与氢氧化钙和碳酸钙的反应，镁离子侵蚀并不明显；由于硫酸根离子的存在，侵蚀过程中会生成石膏，可延缓侵蚀进程。     

水泥石的腐蚀与防止

硅酸盐水泥硬化后在某些腐蚀性介质作用下,会逐渐受到侵害、性能改变,强度降低,严重时会引起整个工程结构的破坏,腐蚀足一个相当复杂的过程。引起水泥石破坏的主要原因有以下几种。一、软水侵蚀(溶出性侵蚀)软水能使水泥水化产物的氢氧化钙溶解,并促使水泥石中其他水化产物发生分解,强度下降。故软水侵蚀称为溶出性侵蚀。     

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。     

大掺量矿物掺和料普通硅酸盐水泥基胶凝材料体系水化放热分析

胶凝材料水化放热是造成大体积混凝土温度裂缝的主要原因之一,工程中多采用低热水泥或掺加矿物掺和料的普通水泥基胶凝材料的方法降低水化热,而目前关于二者水化放热规律的对比研究较少。为此,采用电阻率测定仪对普通硅酸盐水泥与低热水泥的电阻率进行测量,对比分析两者在水化进程、水化速率、水化放热量、水化加速期与减速期持续时间方面的规律;同时,采用直接法,对不同掺量粉煤灰、矿渣条件下,普通硅酸盐水泥基胶凝材料与低热硅酸盐水泥的水化热进行了测试和对比分析。     

硫酸盐浓度对水泥基材料侵蚀的影响研究

硫酸盐对水泥基材料的侵蚀问题备受工程界和学术界关注。通过测定混凝土胶砂试件在不同浓度硫酸盐侵蚀下的抗折抗蚀系数,并结合微观测试,观察侵蚀产物种类及计算生成量,以探究不同浓度硫酸盐对水泥基材料侵蚀的影响。结果表明,SO₄^2-浓度为20 000 mg/L时的侵蚀速率分别是8 000、4 000、800 mg/L的1. 78、2. 46、3. 77倍。SO₄^2-浓度为800 mg/L时,钙矾石生成量是石膏的1. 4倍; SO₄^2-浓度为8 000 mg/L时,钙矾石与石膏生成量相同; SO₄^2-浓度为20 000 mg/L时,石膏生成量是钙矾石的2. 5倍。     

大掺量石灰石粉对水泥胶砂性能的影响

研究石灰石粉在20%、30%、40%和50%大掺量下的水泥胶砂性能。试验结果表明:石灰石粉可发挥微晶核效应,减少水泥净浆标准稠度用水量,缩短凝结时间,降低胶砂需水量比,具有一定的减水效应;石灰石粉可促进水泥早期水化放热,水泥胶砂的水化热和干缩率随石灰石粉的掺量增大而降低,故石灰石粉的掺入可降低混凝土开裂的风险;石灰石粉虽然在水化后期具有一定的活性,但大掺量的石灰石粉会使水泥胶砂后期强度损失较大,在实际应用中应当引起重视。     

矿渣粉与粉煤灰改善水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能差异研究

采用宏观观测与微观测试相结合的方法对掺矿渣粉与粉煤灰水泥基材料抗侵蚀性能的差异进行研究。通过测定掺矿渣粉与粉煤灰胶砂试件的抗蚀系数来判断其抗侵蚀性能,结合扫描电子显微镜、X射线衍射等微观测试手段分析矿渣粉与粉煤灰改善水泥基材料抗侵蚀性能差异的内在机理。结果表明:矿渣粉与粉煤灰对水泥基材料抗侵蚀性能的改善效果主要与自身活性矿物含量、火山灰活性及侵蚀溶液的SO_4~(2-)浓度有关。侵蚀前,矿渣粉的火山灰反应程度远高于粉煤灰,对水泥基材料抗侵蚀性能的改善效果较好。SO_4~(2-)浓度≤4 000 mg/L时,矿渣粉更易析出活性Al~(3+),会加速钙矾石生成,掺矿渣粉水泥基材料抗侵蚀性能相对较差。SO_4~(2-)浓度≥8 000 mg/L时,掺矿渣粉水泥基材料中钙矾石与石膏生成量均少于掺粉煤灰水泥基材料,抗侵蚀性能相对较好。     

石灰石粉对水泥石抗酸性侵蚀机理的影响研究

采用石灰石粉制备了不同的水泥浆试件,将其浸泡在醋酸和硫酸溶液中,通过强度试验、XRD和SEM等测试方法,观测不同侵蚀时间下水泥浆试件强度和微结构的变化,揭示石灰石粉对水泥石抗酸性侵蚀机制的影响。试验结果表明:在酸性侵蚀条件下,水泥石的强度随水胶比和石灰石粉掺量的增加而降低;在醋酸侵蚀溶液中,主要表现为与氢氧化钙和碳酸钙的反应,侵蚀劣化过程由表及里;在硫酸侵蚀溶液中,硫酸不仅会与氢氧化钙和碳酸钙反应,还会生成石膏,进而可延缓侵蚀进程。     

石灰石粉在水工混凝土中的应用研究综述

在水工混凝土中应用石灰石粉,是绿色混凝土的发展方向之一。阐述了在水工混凝土中掺用石灰石粉国内外的研究现状,分析了掺入石灰石粉对水工混凝土宏观及微观性能的影响,总结了研究中存在的问题与不足,提出了掺入石灰石粉后,在配合比设计、水泥基材料的水化动力学模型、抵抗接触溶蚀、渗透溶蚀能力、硅灰石膏破坏的影响及作用机理等方面的研究方向。     

水工混凝土胶凝材料定义的探讨

为某些非活性掺合料的推广应用,通过深入分析水工混凝土相关标准与规范对胶凝材料和掺合料定义的差异,对照国家水泥标准、国家石灰石粉混凝土标准、建工行业石灰石粉在混凝土中的应用技术规范等对胶凝材料的定义,结合工程中实测相关石粉对混凝土性能的实际作用,论证了将石灰岩石粉、辉绿岩石粉作为胶凝材料的合理性和必要性。要拓宽作为胶凝材料石粉的岩石种类还应进一步加大研究力度。     

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。     

硫酸盐侵蚀作用下粉煤灰-低热水泥浆体力学性能演化与预测

为分析硫酸盐侵蚀对低热水泥基材料的长龄期力学性能影响，采用硫酸钠溶液全浸泡试验法，测试不同粉煤灰掺量的低热水泥净浆试件硫酸根离子含量、维氏硬度和抗压强度演化规律，探究其侵蚀时变行为和损伤机理，建立了粉煤灰-低热水泥浆体强度损失预测模型。结果表明，适量的粉煤灰能够提高低热水泥抗硫酸盐侵蚀能力，但当掺量过高时浆体抗侵蚀性能开始下降；根据维氏硬度分布可将试件分为损伤区、增强区和完好区，基于此建立的侵蚀水泥石力学性能退化模型具有较高计算精度。     

硫酸盐侵蚀中钙矾石的形成机理及硫酸盐侵蚀预防措施

硫酸盐侵蚀造成的工程危害越来越受到工程界的重视,本文从理论分析的角度阐述了硫酸盐侵蚀的破坏原理。研究表明：钙矾石作为对混凝土力学性能具有破坏作用的膨胀性物质,它广泛的存在于混凝土材料中,早期的水泥水化反应生成的钙矾石由于硫酸盐数量极少,一般是以单硫型硫铝酸钙（AFm）的形式存在,随着硫酸盐数量的增加,根据钙矾石（AFt...     

激发剂对风积沙微粉强度的影响

为了更好地将风积沙用作辅助胶凝材料,采用激发剂与风积沙一体化磨粉的方式,对风积沙进行活化试验。试验结果表明:风积沙微粉等质量替代30%水泥时,碱类与醇胺类激发剂对风积沙微粉的活化效果好于硫酸盐类激发剂;通过正交试验确定的复合激发剂能显著提高风积沙微粉胶砂的后期抗压强度,7 d抗压强度比提高了11%,28 d提高了13%;对风积沙微粉28 d的水化产物进行SEM试验,发现掺复合激发剂风积沙微粉胶砂试件生成物中存在丰富的纤维团簇状C-S-H凝胶与细长柱状AFt晶体相互交织,形成空间网状结构,填充在孔隙中,使胶砂试件结构致密。研究成果可为以后风积沙微粉的工程应用提供技术理论依据。     

水泥-凝灰岩-粉煤灰复合胶凝材料硬化浆体微观结构特征

利用X射线衍射(XRD)、热重(TG)、压汞法(MIP)、扫描电镜分析(SEM)等现代测试技术与方法对水泥-凝灰岩-粉煤灰复合胶凝材料硬化浆体微观结构特征进行测定和分析。结果显示:凝灰岩的掺入使得硬化浆体中引入了长石、水云母及低温型石英(α-SiO₂)等晶相物质,其余水化产物与纯水泥样品基本相同;含有凝灰岩的水泥硬化浆体中Ca(OH)₂含量降低幅度明显小于水泥-粉煤灰二元胶凝体系;随着养护龄期的延长,复合胶凝材料硬化浆体孔隙率逐渐降低,孔径逐步得到细化,到水化180 d时,各样品中最可几孔径的分布主要集中在4.5~50 nm,浆体结构朝着对耐久性有利的方向发展;凝灰岩颗粒特殊形貌引起的形态效应和微集料填充作用在水化初期显得较为明显;相比于同掺量情况下的单掺粉煤灰体系和单掺凝灰岩体系,水泥-凝灰岩-粉煤灰三元胶凝体系的水化产物较多,越来越多的凝灰岩和水泥的水化产物包裹粉煤灰球形颗粒,并逐渐形成整体,整个浆体微观结构结合紧密。