活性复合掺合料对水泥胶砂抗侵蚀性能影响

以防腐阻锈成分、粉煤灰、矿渣粉等量取代部分水泥,研究单掺防腐阻锈成分、双掺粉煤灰和矿渣粉以及复掺三者时对水泥胶砂抗蚀系数、电极电位的影响,并利用扫描电子显微镜(SEM)对不同复合掺合料水化产物和表面特征进行分析.试验结果表明:单掺FZJ的水泥胶砂,当掺量为6%时,其初始抗蚀系数比未掺的基准水泥胶砂高20%;双掺粉煤灰与矿渣粉的水泥胶砂,当两者掺量为65%时,100次循环后抗蚀系数远高于基准水泥胶砂,抗蚀效果显著;三者复掺最佳替代水泥量为71%时,56 d电极电位曲线趋向钝化,水泥胶砂的抗氯盐锈蚀效果最显著.电镜分析表明:防腐阻锈成分对粉煤灰、矿渣粉实现了碱改性,增加其二次水化活性,使三者复合掺合料的砂浆试块抗侵蚀性能随养护龄期的增长更加显著,为在氯盐、硫酸盐环境下矿物掺合料砂浆或混凝土耐久性研究提供应用技术.     

粉煤灰掺量对矿渣-水泥胶砂耐磨性和强度的影响

研究了粉煤灰掺量对矿渣-水泥胶砂28 d、45 d和350 d耐磨性和强度的影响.在矿渣-水泥胶砂中掺入10%的粉煤灰后胶砂28 d、45 d和350 d耐磨性可增大也可减小,但当粉煤灰掺量≥20%时,均降低,且随粉煤灰掺量继续增加,不断降低.在矿渣-水泥胶砂中掺入10%粉煤灰后胶砂28 d、45 d强度减小,且随粉煤灰掺量继续增加,不断减小.在矿渣-水泥胶砂中掺入粉煤灰后,胶砂350 d强度可增加也可降低,取决于粉煤灰掺量和矿渣取代水泥量.随掺粉煤灰的矿渣-水泥胶砂强度增大,胶砂磨损率总体趋势减小,但并不单调减小.     

再生砂混凝土毛细吸水特性研究

为了探明再生砂混凝土的毛细吸水特性，研究了再生砂掺量(0%、30%、50%、70%、100%,质量分数)、再生砂微粉含量(3%、7%、10%,质量分数)、水胶比(0.37、0.45、0.58)、矿物掺合料品种和掺量、再生砂预湿程度(0%、50%、100%)、硅烷浸渍处理等因素对再生砂混凝土抗压强度与毛细吸水性能的影响，分析了不同再生砂掺量的混凝土孔结构与毛细吸水系数的关系。结果表明：再生砂混凝土0～240 min和240～1 440 min两阶段的毛细吸水量皆与时间的平方根之间呈线性关系；随着再生砂掺量和微粉含量的增加，混凝土的毛细吸水系数逐渐增大，再生砂掺量超过50%时，会显著影响混凝土的毛细吸水性能和强度；通过降低水胶比、增大再生砂的预湿程度、掺入三元复合矿物掺合料(15%粉煤灰+15%矿渣粉+8%硅灰)以及对混凝土表面进行硅烷浸渍处理，均可以降低再生砂混凝土的毛细吸水系数。随着再生砂掺量的增加，混凝土的孔隙率和临界孔径增大，进而导致混凝土毛细吸水系数增加。     

钢渣水泥抹面砂浆性能研究

本文研究了钢渣、矿渣、石膏和粉煤灰对钢渣水泥抹面砂浆性能的影响。结果表明:钢渣水泥复合材料抗压强度和抗折强度随着钢渣掺量的增加而呈减小的趋势;矿渣(20%)复配改性钢渣水泥复合材料,28d最佳抗压强度和抗折强度(49.2MPa和6.8MPa)分别较未掺矿渣的提高了3.3%和16.2%;当脱硫石膏掺量在3%时,可提高钢渣-水泥-矿渣力学性能;当增塑剂掺量控制在0.4%,水泥抹灰砂浆施工性能较好,砂率在1:4时,钢渣水泥抹灰砂浆28d抗压强度可达到13.5MPa(满足M10等级要求),当砂率为1:5时,钢渣水泥抹灰砂浆28d抗压强度可达到7.5MPa(满足M5等级要求)。     

高地温环境下水泥基注浆材料性能研究及配比优化

为探明高地温地下工程中注浆材料的适宜配比,采用L₁₆(4⁵)正交试验,选取水灰比/膨润土掺量、减水剂含量、粉煤灰和矿粉掺量4个因素进行试验,测试了浆液在模拟地温(60℃和80℃)环境中的性能指标。研究结果表明：温度由60℃升至80℃,水泥基浆液析水率降低,黏度增加,凝结时间变短;60℃和80℃环境下结石体抗压强度分别在7 d和3 d达到最大值;水灰比/膨润土掺量对水泥基浆液析水率、黏度和抗压强度起主控作用,粉煤灰掺量对凝结时间影响最大,对抗压强度的影响顺序为水灰比/膨润土掺量>粉煤灰掺量>矿粉掺量>减水剂含量;采用矩阵分析方法,得出60℃和80℃环境浆液的最优配比均为水灰比0.6/膨润土掺量0、减水剂含量0.15%、粉煤灰掺量0、矿粉掺量30%。     

矿物掺合料对泡沫混凝土的性能影响

研究了单掺粉煤灰、矿渣粉和复掺粉煤灰与矿渣粉对干密度为400 kg/m3泡沫混凝土的抗压强度、导热系数以及吸水率的性能影响.当粉煤灰掺量为10%时,可增加抗压强度,掺量为30%时显著降低导热系数和吸水率;当矿粉掺量为20%时,可增加抗压强度和降低吸水率,但导热系数却随掺量增大而变大;当复掺粉煤灰与矿渣粉取代50%水泥,复掺比例为2:3时,能增加抗压强度和降低吸水率,导热系数随复掺比例增大而变大.在泡沫混凝土中掺加矿物掺合料,不仅可以降低水化热,还可以减少泡沫混凝土的开裂程度,该项研究成果为今后泡沫混凝土在地基保温处理、屋面保温、地暖垫层等方面提供了应用价值.     

NaOH激发矿渣砂浆强度和抗氯离子渗透性能的研究

NaOH激发矿渣砂浆(简称NAS砂浆)和水泥砂浆的强度和抗氯离子渗透性能用NaCl溶液浸泡法研究.保持矿渣数量和水胶比不变,当NaOH数量从2％增加到6％时,NAS砂浆强度先增加后降低,抗氯离子渗透性能随NaOH含量增加而增加,且显著强于同抗压强度的水泥砂浆.在NAS砂浆中掺入水泥取代部分矿渣和NaOH后,砂浆的强度会降低,且水泥掺量越多,砂浆强度降低越多;当水泥掺量为5％～15％时砂浆抗氯离子渗透性能不会降低反而稍有增加,但当水泥掺量为20％时,砂浆抗氯离子渗透性能明显下降;水泥掺量为5％～20％的NAS砂浆抗氯离子渗透性能显著强于同抗压强度的水泥砂浆.用粉煤灰取代NAS砂浆中部分矿渣和NaOH后,砂浆强度会降低,当粉煤灰掺量为10％～ 30％时,砂浆强度降低幅度较小,但当粉煤灰掺量为40％,则砂浆强度会显著降低;当粉煤灰掺量为10％ ～40％时,砂浆抗氯离子渗透性能降低,但显著强于同抗压强度的水泥砂浆.     

新拌修补砂浆与基体水分交换行为及其对复合体性能的影响

在基体上浇筑新拌砂浆是常见的修补与加固措施。当新拌砂浆与基体含水状态差异较大时,会发生水分交换改变修补砂浆配合比,并影响修补砂浆水化进程、微观特征、渗透性以及修补材料与基体间的粘结性能。对此,利用称重法研究了新拌普通砂浆、应变硬化水泥基复合材料(SHCC)与不同初始含水饱和度旧砂浆基体(0、30%、70%和100%)粘结时的水分交换过程,分析了修补砂浆类型和基体初始含水饱和度对水分交换速度、修补砂浆最终水胶比等的影响。通过力学试验、低场核磁共振技术和称重法进一步研究了水分交换对标准养护后修补砂浆与基体粘结强度、修补砂浆微结构和吸水性能的影响规律。结果表明：在水分交换早期,非饱和基体单位面积吸水质量与时间平方根存在良好的线性关系。基体含水饱和度为0时,SHCC或普通砂浆与基体间的界面剪切强度最高。SHCC作为修补材料与基体间的界面剪切强度普遍大于普通砂浆。随着基体饱和度的增大,普通砂浆的孔隙率、小孔体积分数、毛细吸水系数逐渐增大,中孔和大空隙的体积分数逐渐减小。随着基体饱和度的增大,SHCC孔隙率、中孔和大空隙的体积分数逐渐减小,小孔体积分数和毛细吸水系数变化幅度较小。     

矿物掺合料对机制砂砂浆性能的影响

研究了在相同水灰比与流动度情况下,单掺或复掺硅灰及不同地区粉煤灰等矿物掺合料对机制砂砂浆流动性、强度的影响,并与标准砂砂浆进行了比较。结果表明、与标准砂相比,机制砂砂浆需水量大、保水性差、易泌水,但具有增强作用;硅灰引起机制砂砂浆流动性减小、减少泌水、增进强度。水灰比相同时,随掺量灰增大,机制砂砂浆流动性增大,不同龄期下砂浆抗压强度均下降。复掺硅灰与粉煤灰可提高机制砂的强度。上海与贵州两地的粉煤灰品质基本相同,对砂浆性能的影响也基本相同。     

粉煤灰对脱硫石膏基砂浆物理力学性能的影响

研究了粉煤灰掺量变化对脱硫石膏基砂浆的稠度、体积密度、抗压强度、抗折强度、粘结拉伸强度、干燥收缩性能等物理力学性能的影响规律。结果表明,粉煤灰对脱硫石膏基砂浆物理力学性能具有显著影响,能使得脱硫石膏基砂浆稠度明显增大,新拌砂浆体积密度和硬化砂浆体积密度略微增大,抗压强度、抗折强度和粘结拉伸强度均显著提高;粉煤灰也能显著改善脱硫石膏基砂浆的干燥收缩性,降低干燥收缩率;且当粉煤灰掺量为20%~30%时,其对脱硫石膏基砂浆的上述物理力学性能改善效果最佳。     

海水环境下矿物掺合料对硫铝酸盐水泥的水化影响

研究了海水环境下掺入硅灰、粉煤灰、矿渣对硫铝酸盐水泥抗压强度、化学收缩和水化产物的影响规律.结果表明:当硅灰的掺量为2.5%时,水泥浆体的抗压强度比空白组高.矿渣掺量为10%的水泥浆体28 d抗压强度明显超过掺入硅灰和粉煤灰时的强度,60 d强度高于空白组.掺入2.5%硅灰后,水泥浆体的化学收缩增大;在水化早期,粉煤灰和矿渣的火山灰活性很低,导致水泥浆体的化学收缩降低.掺入10%硅灰加快了硫铝酸盐水泥3 d水化反应,钙矾石生成量增多,水泥浆体早期强度比掺其它掺合料有所提高,但体积过快膨胀会破坏其内部结构,对水泥浆体的强度发展不利.     

磨细矿物掺合料对水泥硬化浆体孔结构及砂浆强度的影响

采用压汞法研究了钢渣、矿渣、粉煤灰单掺或复掺对水泥硬化浆体孔结构的影响.同时还研究了掺合料单掺或复掺对水泥砂浆抗压强度的影响.结果表明:掺合料单掺或复掺对早期水泥硬化浆体的孔结构有一定的劣化作用;水化后期,矿渣与钢渣均明显降低了水泥硬化浆体的孔隙率,矿渣与粉煤灰均明显降低了水泥硬化浆体的中值孔径并改善了水泥石的孔径分布,掺合料复掺对改善水泥硬化浆体的孔结构有积极作用,尤其是掺合料三元复合可取得最佳的效果.3种掺合料降低水泥硬化浆体孔隙率能力的大小顺序为:矿渣>钢渣>粉煤灰.3种掺合料降低水泥硬化浆体孔径并改善孔径分布能力的大小顺序为:矿渣>粉煤灰>钢渣.掺合料降低了水泥砂浆早期的抗压强度,却增加了水泥砂浆90 d的抗压强度.掺合料的活性大小顺序为:矿渣>钢渣>粉煤灰.     

硬化水泥浆体气体渗透特征研究

渗透性直接决定了有害物质在混凝土等水泥基材料中的传输速度,是影响混凝土耐久性的关键指标。基于水泥浆体三维孔隙结构和压汞试验数据,分别采用Katz-Thompson方程和格子Boltzmann方法模拟计算水泥浆体试样的渗透率,并与气体渗透测试结果进行对比,其结果表明:硬化水泥净浆气体渗透率测试结果为3.82×10^-18~7.29×10^-18 m²;Katz-Thompson方程的预测结果仅具有数量级的准确度,不能真实准确地预测水泥浆体孔隙结构的渗透率;格子Boltzmann方法能够准确地预测水泥浆体的本质渗透率,为4.88×10^-19~15.48×10^-19 m²;气体渗透测试结果比模拟结果高约2~10倍,表明水泥浆体中毛细孔依然是渗透的主要路径,而气孔和微裂缝仅在局部起到了提高气体渗透率的作用。     

利用电炉氧化钢渣制备混凝土矿物掺合料的研究

研究了磨细电炉氧化钢渣对水泥标准稠度需水量、水泥净浆流动度以及混凝土抗压强度、抗渗性、抗冻性、抗碳化等性能指标的影响.研究结果表明,磨细钢渣具有令人满意的减水效果且与混凝土减水剂有较好的适应性;适量磨细钢渣掺入混凝土中对混凝土抗压强度以及耐久性能影响不大;将磨细钢渣与磨细粉煤灰或矿渣混掺可以发挥复合效应,提高掺合料的活性,改善混凝土的性能.     

矿物掺合料与水胶比对混凝土耐久性的影响研究

为研究矿物掺合料与水胶比对混凝土耐久性的影响,测试了不同混凝土的抗氯离子渗透性、抗冻性、耐磨性和抗硫酸盐侵蚀性能,采用灰色关联分析的方法,分析了矿物掺合料掺量、水胶比和混凝土耐久性之间的关联程度和关联极性。研究结果表明:粉煤灰和矿渣粉掺入会提高混凝土的抗氯离子渗透性,并存在最佳掺量,本文水胶比为0.38的混凝土,粉煤灰和矿渣粉掺量为15%时,混凝土的抗氯离子渗透性最高。矿物掺合料掺量与混凝土相对动弹性模量、耐磨度和抗硫酸盐侵蚀系数为正关联;水胶比增大会导致混凝土的抗氯离子渗透性降低,与混凝土相对动弹性模量、耐磨度和抗硫酸盐腐蚀系数为负关联。     

煤矸石掺合料对水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性的影响

在10%Na2SO4溶液中分别进行干湿循环和长期侵蚀试验,以研究煤矸石掺合料对水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性的影响,并与矿粉掺合料和粉煤灰掺合料进行了比较。     

Variations of water absorption rate and porosity with depth from an exposed concrete surface: Effects of exposure conditions and cement type

Small prisms of hardened cement paste were conditioned for 4 years within cavities in a uniaxially exposed, companion concrete cube. Four exposure conditions and three types of cement were used. The concretes and cement pastes were made with a water/cement ratio of 0.59 and were cured for three days prior to exposure. Water absorption rate, capillary porosity and gel porosity of the prisms were investigated as functions of the depth from the exposed concrete surface. The average water absorption rate and capillary porosity of the prisms in the 20 mm surface zone were generally greater than those of the underlying material. Carbonation reduced water absorption rates in prisms made with Portland cement due to associated reductions of capillary pore volume and continuity : carbonation increased the water absorption rate and capillary porosity of prisms made with OPC/fly ash or OPC/ground granulated blastfurance slag. When the capillary porosity reduces below about 0.2 the water absorption rate reduces markedly, suggesting that the pores are becoming less continuous.     

粉煤灰和磨细矿渣对高强轻骨料混凝土抗渗及抗冻性能的影响

研究了粉煤灰和磨细矿渣对高强轻骨料混凝土抗渗及抗冻性能的影响。结果表明：粉煤灰和磨细矿渣的复合掺入能显著提高高强轻骨料混凝土的强度、抗渗及抗冻性能。在不掺入引气剂的情况下,轻骨料混凝土的抗冻性达F200以上。轻骨料混凝土的扫描电镜照片表明：粉煤灰和磨细矿渣的综合效应,使火山灰反应更加充分,Ca(OH)2含量降低,轻骨料与水泥石的界面过渡区得到强化,混凝土结构更加密实,其抗渗、抗冻性能得到进一步提高。     

Mechanical and durable behaviour of alkaline cement mortars reinforced with polypropylene fibres

The development of new binders, alternative to traditional cements and concretes obtained by the alkaline activation of different industrial by-products (blast furnace slags and/or fly ashes), is an ongoing study and research topic of the scientific community.

The mechanical and durable behaviour of alkaline cement mortars reinforced with polypropylene fibres has been the object of the present investigation. Three different alkaline matrices were used: (a) granulated blast furnace slag activated with waterglass (Na₂SiO₃+NaOH) with a concentration of 4% Na₂O by mass of slag and cured at room temperature, (b) aluminosilicate fly ash activated with 8M NaOH and cured at 85 °C during the first 24 h and (c) 50% fly ash+50% slag activated with 8M NaOH solution at room temperature. In the mechanical tests (flexural and compressive strengths), two different dosages of fibres were used: 0.5% and 1% by mortar volume. Shrinkage tests according to ASTM C 806-87 standard with (1%) and without fibres were also carried out. The durability tests carried out were freeze/thaw and wet/dry cycles. In these tests, the dosage of fibre was 0.5% by mortar volume. The results obtained show that the nature of the matrix is the most important factor to strength development, more than fibre presence and content amount.     

碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的性能与硬化浆体结构

为充分利用磷渣和粉煤灰两种工业废渣生产高性能胶凝材料,研究了不同磷渣/粉煤灰配合比的碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料性能,并用扫描电子显微镜和压汞仪分析了硬化浆体的细观结构和孔结构.结果表明:碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的凝结时间正常,在粉煤灰掺量为0～30 %(质量分数)范围内,随粉煤灰的掺量的增加,碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的凝结时间略有延长.与普通硅酸盐水泥相比,碱-磷渣胶凝材料的抗压强度较高,其3d和28d抗压强度分别可达到30.9MPa和98.8MPa,但其抗折强度相对较低.掺加粉煤灰后碱胶凝材料的抗压强度降低,而抗折强度提高.碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的耐蚀性和抗冻性能均显著优于硅酸盐水泥,其干缩比硅酸盐水泥的大.用部分粉煤灰取代磷渣粉可一定程度减小干缩.碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料硬化浆体的结构非常致密,其孔隙率和平均孔径均小于普通硅酸盐水泥硬化浆体.