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。     

海水海砂砂浆力学与毛细吸水性能及微观结构研究

对不同龄期、水灰比的海水海砂砂浆(SSM)试块开展了抗压、抗折强度测试,通过称重法研究了水灰比、龄期及水温对SSM毛细吸水性能的影响,并基于低场核磁共振技术研究了SSM力学、毛细吸水性能与微观结构的关系,最后将基于多孔介质毛细管吸水模型计算的代表性毛细管直径与基于低场核磁横向弛豫时间估算的砂浆孔隙直径进行了对比分析与讨论。结果表明,SSM前3天强度发展较快,水灰比为0.4的SSM试块养护3 d时的抗压、抗折强度分别为养护28 d时的56.2%、70.3%。当水温从20 ℃升至40 ℃时,水灰比为0.4、养护28 d的SSM试件毛细吸水系数增大1.2倍。长期一维吸水过程中,试件单位面积累计毛细吸水量与吸水时间的0.25次幂呈线性关系。随龄期增长,SSM试件孔隙率呈减小趋势。基于毛细管吸水模型得出的代表性毛细管直径与基于低场核磁横向弛豫时间估算的砂浆孔隙直径较为接近。     

再生细骨料逐级取代对再生砂浆强度和微观形貌的影响

基于天然砂分计筛余百分率,采用再生细骨料按照0～0.315 mm、0～0.63 mm、0～1.25 mm、0～2.5 mm和0～5.0 mm不同粒级逐级取代天然砂制作再生砂浆,测定其在0.55、0.60、0.65水灰比下7d、14d和28 d的抗折抗压强度和微观形貌.试验结果表明:再生砂浆试件的抗折抗压强度均大于空白试件,且随着再生细骨料逐级取代率的提高而增大;当再生细骨料100％逐级取代天然砂时,龄期为14 d时的再生砂浆的强度增长最大;28 d时,再生砂浆抗压强度的降低幅度随着水灰比的增加而增加,但抗折强度的降低幅度却随着水灰比的增加而减小;随水化龄期的增加,再生砂浆中水化产物不断增多,界面过渡区越来越密实.     

碳化对镁渣砂浆强度和微观结构的影响

采用CO2养护加速碳化镁渣砂浆,制备了低碳胶凝材料。研究了水灰比和碳化龄期对碳化镁渣砂浆的力学性能及微观结构的影响。结果表明：在CO2浓度为99．9％、压力为0．1 MPa、温度为23℃的碳化养护条件下,水灰比为0．4的镁渣砂浆碳化14 d后,抗压强度是其碳化前强度值的9．9倍,延长碳化时间有利于强度的提高。水灰比对碳化砂浆强度影响显著,低水灰比试件碳化后强度提高更多。通过微观分析发现,碳化养护提高镁渣砂浆强度的原因是,碳化后生成大量的CaCO3,使试件更加致密,孔隙率降低。     

ALC板专用砂浆早期抗剪黏结性能试验与数值模拟研究

为研究蒸压轻质混凝土(ALC)板专用砂浆的早期抗剪黏结性能，设计并制作了4组专用砂浆黏结Z型试件和1组普通砂浆黏结Z型试件，通过对试件进行单面剪切试验，分析了普通砂浆黏结试件和不同养护龄期下专用砂浆黏结试件的抗剪强度、破坏形式和荷载-滑移曲线等抗剪黏结性能指标，并采用ABAQUS软件建立了专用砂浆黏结试件受剪有限元模型。研究结果表明：专用砂浆的早期黏结强度较高且发展较快，养护1 d后的抗剪强度是同强度等级普通砂浆养护28 d后的3.5倍；随着养护龄期的增加，专用砂浆黏结面的剪切刚度和极限滑移量均有小幅度增长，相较于普通砂浆，专用砂浆的塑性变形能力和试块-砂浆界面的黏结强度均有所提高；有限元计算的荷载-滑移曲线以及破坏特征与试验结果吻合较好，验证了牵引力-分离定律模拟专用砂浆黏结行为的有效性和可靠性。     

高吸水性树脂对水泥砂浆体积收缩及力学性能的影响

将自行研制的高吸水性树脂加入砂浆配方,研究了高吸水树脂对不同水灰比下新拌砂浆的流动度、砂浆存下燥养护过程中的体积收缩以及力学性能的影响.研究发现:高吸水性树脂的加入一定稃度上降低了砂浆的流动度:砂浆在干燥养护时,在水灰比(质量比)为0.5~0.7范围内,砂浆的总体积收缩与水灰比关系不大,高效减水剂多聚羧酸酯的加入能增大砂浆的体积收缩;在水灰比为0.5～0.6的砂浆下燥养护时,将高吸水性树脂加入到砂浆中町以明显减小其体积收缩;而对水灰比为0.7的高水灰比砂浆的体积收缩改善作用不明显;对于水灰比为0.7的高水灰比砂浆,高吸水性树脂的加入导致其二次浸水时的吸水率增大.此外高吸水性树脂的加入能提高十燥情况下养护后砂浆的力学性能,尤其在较低水灰比的砂浆中作用更为明显.     

纤维与水泥砂浆界面黏结性能研究

本文采取“8字”型试件进行单根粗纤维拉拔试验,通过混合正交试验研究了纤维类型、纤维直径、纤维埋置长度及砂浆基体水胶比对纤维-砂浆界面黏结强度显著性优先次序,以及纤维与砂浆间最佳组合的影响。同时得到了纤维最大拔出荷载及荷载-滑移曲线,系统分析了纤维与水泥砂浆的界面黏结性能。试验结果表明,直径为0.6 mm、埋置长度为20 mm的聚丙烯粗纤维,水胶比为0.51的砂浆基体的界面黏结强度最大,其中平均黏结强度为7.71 MPa,等效黏结强度达到13.25 MPa。直径为0.6 mm、埋置长度为10 mm的聚乙烯醇(PVA)纤维,水胶比为0.41的砂浆基体的界面黏结强度次之。四种因素对界面黏结强度的影响优先次序为纤维种类、纤维直径、砂浆水胶比、纤维埋置长度,其中纤维种类对界面平均黏结强度的影响较为显著,纤维直径对界面等效黏结强度的影响较为显著。     

养护条件对水泥基材料孔隙结构的影响

通过压汞法测量孔隙分布、孔隙率和体积、特征孔隙尺寸、孔隙比表面积和曲折度,研究了养护条件对密封养护净浆和砂浆试件的孔隙结构的影响。结果表明:密封养护对水泥基材料的比表面作用较小,但是能显著提高其孔隙率;密封养护加剧自干燥作用,导致水泥基材料在10～100nm和100～1000nm区间出现明显的孔隙分布峰,且峰强和最可几尺寸均随着水灰比的增加而增加;密封养护导致水泥基材料的临界孔隙尺寸减小但是对平均孔径均影响较小;净浆和砂浆的退汞残余和曲折度均随着水灰比的增加而降低,且曲折度与孔隙率的关系大致符合指数规律。密封养护条件下自干燥导致微结构变化的模型表明:水泥基材料在低含水量条件下水化不充分,孔隙压力大,容易出现连通的大毛细孔和微裂纹;水灰比越大,该现象越明显。     

新老混凝土的钢筋加速锈蚀

目前,学者们围绕氯盐侵蚀引起的钢筋锈蚀及混凝土保护层开裂开展了大量研究,但主要针对整体浇筑钢筋混凝土结构,对新老混凝土结构的耐久性研究较少。通过设计制作8块水灰比分别为0.60与0.53的整体浇筑与二次浇筑混凝土试件,采用半浸泡通电加速锈蚀试验,研究二次浇筑试件在钢筋理论锈蚀率分别为4%、6%、8%时的混凝土表面锈胀裂缝发展规律以及锈后钢筋的力学性能变化,并与整体浇筑试件进行对比。结果表明：整体浇筑混凝土试件只产生纵向顺筋裂缝;二次浇筑混凝土试件先产生界面横向裂缝,后产生顺筋纵向裂缝。整体浇筑试件中钢筋为均匀锈蚀,二次浇筑试件钢筋为非均匀锈蚀,且界面处钢筋锈蚀最严重。由于新老混凝土结合面处钢筋截面损失严重,二次浇筑试件相比整体浇筑试件,钢筋力学性能明显下降。混凝土强度对整体浇筑试件内钢筋力学性能的影响可以忽略,但对二次浇筑试件的影响较大。     

水和氯离子在砂浆中的迁移规律

研究了水灰比、氯盐浓度对砂浆中水和氯离子侵入规律的影响和砂浆的微观形貌,通过磨粉滴定的方法测定了氯离子含量,分析了毛细吸盐条件下水和氯离子传输之间的相关性规律。结果表明:氯离子的传输以水为载体,但明显滞后于水的传输,两者非同步;水灰比为0.6砂浆试件中的水侵入深度大约为氯离子侵入深度的2倍,水灰比为0.4试件的水侵入深度是氯离子的1.5倍左右;毛细吸盐7 d后,水灰比为0.6砂浆内部容易形成氯化钠结晶,延缓水迁移;在毛细吸附初始阶段,水渗透深度与氯离子渗透深度之间近似呈现线性相关,随着时间的增长,水分迁移变缓,氯离子在浓度梯度作用下继续向深处扩散;氯盐浓度超过6%后,氯离子侵入量不再随盐浓度的增大而增大。     

醋酸乙烯阴离子型无皂乳液改性水泥砂浆性能的研究

将醋酸乙烯(vinylacetic acid,VAC)与丙烯酸钠(sodium acrylate,NaAA)共聚得到的阴离子型P(VAC-NaAA)无皂乳液用于水泥砂浆改性。流动性实验结果表明：阴离子型P(VAC-NaAA)无皂乳液对水泥砂浆的流动性没有改善,甚至稍有降低。X射线衍射的结果显示：P(VAC-NaAA)无皂乳液对水泥水化的影响远远小于普通聚醋酸乙烯乳液。P(VAC-NaAA)无皂乳液提高水泥砂浆抗折强度的作用非常明显,在聚灰比m(P)／m(c)为0．1时,干养护条件下,改性砂浆的抗折强度较同样养护条件下的未改性砂浆提高74％,较水养护条件下的未改性砂浆提高53％。由于无皂乳液的稳定性不受水泥砂浆中离子强度的影响,无皂乳液改性砂浆的断面上可以观察到均匀的聚合物膜。     

KH 560改性水泥砂浆的防水性能研究

向水泥砂浆中添加γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH 560)制得改性水泥砂浆,并与未添加KH 560的水泥砂浆行了性能对比,研究了KH 560对水泥砂浆试件折压比、水接触角、吸水率、抗渗压力的影响,并探讨了KH 560改性水泥砂浆的防水机理.结果表明,添加适量KH 560能够提高水泥砂浆的防水性能.当KH ...     

Physical and mechanical properties of styrene-butadiene rubber emulsion modified cement mortars

Polymer-modified cement mortars were prepared by varying polymer/cement mass ratio (P/C) with a constant water/cement mass ratio of 0.4. The effect of styrene-butadiene rubber (SBR) emulsion on the physical and mechanical properties of cement mortars is studied. With P/C below 10%, the toughness of the modified mortars enhances with the increase of P/C. A relationship between the physical and mechanical properties of the modified cement mortars at P/C below 10% is found; that is, the compressive strength and flexural strength of the modified mortars are directly proportional to the apparent bulk density. But when P/C is above 10%, the mechanical properties are not highly dependent on the apparent bulk density, and the flexural and compressive strength of the mortars are not improved further with more polymer. Two curing methods [wet cure: 2, 6 or 27 days immersed in 20 °C water; mixed cure: 6 days immersed in 20 °C water followed by 21 days at 20 °C and 70% relative humidity (RH)] were also evaluated in this paper. The results have shown that the mixed cure is more beneficial to the improvement of the mortar properties. A possible mechanism for polymer modification and the relationship between the physical and mechanical properties is proposed based on SEM and IR analyses. The interpenetrating structure between the polymeric phase and cement hydrates forms at a P/C of 8%, and fully develops at a P/C of 10%. The properties of the polymer-modified mortars are influenced by the polymer film, cement hydrates and the combined structure between the organic and inorganic phases.     

水泥基体参数对水泥砂浆干缩性能的影响

采用干缩实验研究水灰比、灰砂比、水泥细度等水泥基体参数对水泥浆干缩性能的影响。结果表明,水灰比在0.35～0.60时,砂浆的干缩率随水灰比增大而增大;其它条件不变时,砂浆的干缩率随胶砂比增大而明显增大,随水泥细度提高而增大;高标号水泥的干缩率大于低标号水泥,水泥标号相同时,P.II>P.F>P.S;矿渣微粉比粉煤灰更适用于生产高性能水泥和高性能混凝土;减缩剂能明显减小水泥砂浆的干缩率。     

聚苯乙烯接枝聚丙烯酸丁酯乳液改性水泥砂浆的性能及微观结构分析

合成了聚苯乙烯(PS)接枝聚丙烯酸丁酯(PBA)乳液(PS-g-PBA),并将其用于改性水泥砂浆,考察了PS-g-PBA乳液含量及PS与PBA的质量比对改性水泥砂浆的减水率、流动度、力学性能以及毛细孔吸水率的影响.结果表明,3种水泥改性剂的减水效果优异,减水率的极大值为56.7％,改性水泥砂浆的毛细孔吸水率下降明显,其...     

内养护对不同细度水泥制备的砂浆性能的影响

研究了饱和轻骨料内养护对不同细度水泥配制的砂浆自收缩、强度、水化程度、显微硬度以及界面过渡区形貌等的影响。结果发现：内养护可显著降低不同细度水泥配制的砂浆的早期自收缩,但减缩效果随着水泥比表面积增大而降低;内养护的砂浆后期自收缩仍持续增加,水泥越粗,自收缩后期增长越大;内养护能够显著促进水泥早期水化,这种促进作用在细水泥中最显著。在相同条件下,轻骨料的引入对砂浆强度的影响作用与水泥细度有关;显微硬度以及界面过渡区微观形貌结果显示,轻骨料内养护能显著改善粗水泥体系微观结构,对细水泥体系微观结构的改善则无显著贡献。     

再生细骨料含水状态对砂浆性能的影响

采用再生细骨料取代质量分数30%河砂制备砂浆,通过预湿处理将再生细骨料含水率处理为其饱和面干吸水率的0%、30%、70%、100%,分别控制拌合用水量或总用水量一致,研究再生细骨料含水状态对砂浆性能及微观结构的影响规律。结果表明,拌合用水量一致时,砂浆流动度随再生细骨料含水率增大而增大,骨料含水状态对养护后期(28 d)力学性能的影响较小;总用水量一致时,砂浆流动度随再生细骨料含水率增大而减小,再生细骨料干燥状态下砂浆28 d力学性能较骨料含水状态下更好。两种用水量控制方案下,采用干燥再生细骨料配制的砂浆抗氯离子侵蚀性能均表现最优,且可达到与普通砂浆相当或更优的水平。微观结果表明,骨料的含水状态对微观结构影响显著,骨料预湿处理会对使新界面过渡区孔隙率增大、平均显微硬度下降,进而对宏观力学及耐久性能产生不利影响。在工程应用中保证流动度的前提下,应尽可能采用含水率低的再生细骨料配制砂浆。     

Several properties of mineral admixtured lightweight mortars at elevated temperatures

The improvement of thermal and mechanical properties of mortars including expanded perlite aggregate (EPA) containing either clinoptilolite, a type of natural zeolite (NZ), waste glass powder (GP) or blast furnace slag (BFS) cured at elevated temperature was analyzed using thermal conductivity, compressive strength, flexure strength and dry unit weight. EPA mortar specimens were prepared by replacing a varying part of the portland cement with the above minerals. All mortar samples were prepared and cured at 23±1°C lime saturated water for 28 days. The maximum thermal conductivity of 1.3511W/mK was determined with the control samples containing plain cement. GP has shown 1 and 4% decrease for both 10, 20% GP and 25% EPA, respectively. Both BFS and NZ have a decreasing effect on thermal conductivity. The experiments were carried out, in which the samples were subjected to temperature of 300, 500 and 800°C for 2 h, then cooled in air. The results indicated that all the mortars exposed to temperature of 500 and 800°C shown a significant decrease in thermal conductivity, compressive strength and flexure strength. However, compared with the mortars including 25% EPA, adding the other admixtures at all level replacement decreased thermal conductivity, compressive strength, flexure strength and dry unit weight as a function of replacement percent. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Effect of polymer cement modifiers on mechanical and physical properties of polymer-modified mortar using recycled artificial marble waste fine aggregate

Various polymer-modified mortars using recycled artificial marble waste fine aggregate (AMWFA) were prepared and investigated for the purpose of feasibility of recycling. Styrene–butadiene rubber (SBR) latex and polyacrylic ester (PAE) emulsion were employed as polymer modifier, and compared each other. The replacement ratio of AMWFA was also changed to investigate the effect of it on physical properties. Adding polymer cement modifier into mortar reduced water–cement ratio, and PAE was the more effective polymer cement modifier to reduce water–cement ratio than SBR. PAE emulsion-modified mortar increased the air content entrained as the proportion of PAE was increased. There was little difference in water absorption between SBR latex and PAE emulsion. The compressive strength decreased in the presence of polymer cement modifiers compared to that of no polymer cement modifiers, but the compressive strength of 20% of polymer–cement ratio was higher than that of 10%. After the hot water resistance test, both compressive strength and flexural strength were decreased.