超细矿渣在大流动性,超高强混凝土中的应用研究

研究了超细矿渣掺合料对水泥混凝土性能的影响，结果表明：矿渣经超细粉磨不仅提高了其颗粒细度，且有效提高了其水化活性；超细矿渣作为掺合料掺入水泥中，可提高水泥强度，降低水泥标准稠度需水量；利用超细矿渣掺合料可配制大流动性，超高强混凝土。     

UFA水泥基材料早期自干燥及自收缩研究

基于水泥石孔隙理论对超细粉煤灰（Ultra-fine fly ash，简称UFA）水泥基材料的早期自干燥效应进行了理论分析及试验研究。在此基础上，采用改进的混凝土自收缩试验装置对UFA混凝土的早期自收缩变形进行了测试。结果表明，相比于基准水泥石，UFA水泥石内部自干燥程度大大降低；且随着UFA的掺入，混凝土早期水化反应的有效水灰比增大，自收缩变形随之减小，进一步证明水泥基材料早期内部孔隙的自干燥效应与混凝土的早期自收缩变形具有较好的相关性。     

昆钢钢渣微粉在混凝土中的应用研究

钢渣作为活性掺合料用于混凝土是实现其资源化利用的有效途径。文章基于昆钢钢渣粉具有的潜在活性及与水泥熟料相似的矿物组成,以钢渣粉取代矿渣粉制备C15、C20、C30和C40混凝土,分析了钢渣粉掺入对混凝土性能的影响,针对混凝土的工作性能、力学性能和水化产物,利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段对掺钢渣粉混凝土的流动性、塌落度损失、泌水率、抗压强度、抗拉强度以及净浆水化产物等进行研究。结果表明:钢渣粉与矿渣粉复掺有利于提高混凝土的流动性、延缓了塌落度损失,降低了混凝土的滞后泌水,并满足了力学强度的设计要求;钢渣粉的掺入,水化产物种类没有改变,钢渣粉早期水化速度较慢,后期水化程度逐渐提高。     

中性钠盐碱矿渣水泥抗化学侵蚀性能研究

研究了中性钠盐碱矿渣水泥在酸性溶液、硫酸盐溶液和海水中的抗化学侵蚀性能。借助X-射线衍射和压汞测孔法考察了中性钠盐碱矿渣水泥的水化产物及水泥石孔结构特征, 并指出高稳定性的水化产物和优良的孔结构是其具有优异抗化学侵蚀性能的主要原因。     

超塑化剂“CSP”对水泥水化及水泥石微观结构的影响

分别对掺与不掺超塑化剂“ＣＳＰ”的水泥试样进行测试分析，探讨了ＧＳＰ对水泥水化过程及水泥石微观结构的影响。传导量热法、结合水测定分析结果表明．ＣＳＰ使水泥水化的诱导期延长．对初期水化的抑制作用可延缓混凝土坍落度经时损失，而早期和后期水化加快，因此具有早强增器作用．ＴＧ—ＤＴＡ、ＸＲＤ、ＳＥＭ、ＭＩＰ等测试分析结果表明，ＣＳＰ使水泥石中凝胶农产物增多，有害孔减、无害孔增多，因而具有增强和提高混凝土耐久性的作用．     

超细矿物粉对C70混凝土性能的改善

研究了C70混凝土中掺加超细粉煤灰与超细矿渣后其工作性、抗压强度及抗渗性的改善,认为合理掺加超细粉煤灰与超细矿渣取代水泥,C70混凝土的工作性改善效果明显,而强度及抗渗性也明显提高.同时,它们的掺加降低了混凝土中水泥的用量,可作为绿色材料,有研究和工程利用的价值.     

超细矿物粉对C70混凝土性能的改善

研究了C70混凝土中掺加超细粉煤灰与超细矿渣后其工作性、抗压强度及抗渗性的改善,认为合理掺加超细粉煤灰与超细矿渣取代水泥,C70混凝土的工作性改善效果明显,而强度及抗渗性也明显提高.同时,它们的掺加降低了混凝土中水泥的用量,可作为绿色材料,有研究和工程利用的价值.     

细砂、卵石高强混凝土的最优设计

用Dn 最优设计的方法试验设计并优化配制了细砂、卵石高强混凝土,探索了细砂卵石混凝土中水胶比、磨细矿渣粉掺量、砂率与高强混凝土性能之间的内在规律,并建立了相应的数学模型.研究表明,当水胶比控制在0 25,磨细矿渣粉掺量在200kg·m-3,砂率控制在0 4时,可优化配制超高强泵送混凝土,超细矿渣粉的掺入,可以大大降低水化热和高强混凝土的成本,同时,对后期强度发展十分有利,细砂在普通水泥混凝土中砂率提高将显著降低强度,而在高强混凝土中,由于胶结材的总量大,不会因胶结料不足引起空隙增大,砂率适当提高反而对强度有利,另外,在超高强混凝土中,由于水胶比低、水泥浆本征强度高,与集料界面结合得非常好,因此,与碎石混凝土相比在强度方面没有太大的差异.     

无机防腐剂抗硫酸盐侵蚀机理研究

以机械活化超细矿渣粉为主要原料、以石膏和硫铝酸盐水泥熟料(SAC)为辅料，制备海洋环境混凝土用无机防腐剂，利用三元云分析、SEM、XRD研究方法研究其防腐性能和防腐机理.研究结果表明：该多元复合无机防腐剂凝结时间、膨胀率、耐蚀系数等指标均满足标准要求；掺入该无机防腐剂的普通混凝土在硫酸盐侵蚀150次循环后，耐蚀系数仍高于75%,达到KS150级；防腐剂的加入有助于水化初期钙矾石(AFt)的生成，并抑制其在水化后期向低硫型钙矾石(AFm)的转化，同时消耗腐蚀原料，并生成多种凝胶体填充晶体骨架的空隙，增加了混凝土微结构的致密性，进而提高混凝土的耐蚀性能，从微观角度为矿渣粉在抗硫酸盐腐蚀中的应用提供理论参考.     

再生胶凝材料对水泥水化体系的影响

将废弃混凝土中的砂浆分离出来，经过粉磨、筛分处理之后将大部分细骨料从水泥石粉末中分离出去，再对水泥石粉末进行煅烧，制得再生胶凝材料。采用碱度、结合水、物理力学性能测试的方法对掺有再生胶凝材料的混合水泥水化体系进行了实验研究，结果表明再生胶凝材料对硅酸盐水泥的水化具有影响作用，其中在650℃下煅烧得到的再生胶凝材料明显促进了水泥的水化，在20％掺量时提高了混合水泥硬化体的强度。不同温度下煅烧制备的再生胶凝材料对水泥水化体系具有不同的影响，原因在于它们在比表面积和结晶状态上存在的差异。     

石膏掺量对硫铝酸钙改性硅酸盐水泥性能影响

研究了石膏掺量对硫铝酸钙改性硅酸盐水泥(SMP)物理力学性能、凝结硬化、体积稳定性等影响,并借助XRD、SEM等测试技术手段研究分析了其机理。结果表明,混合材种类不同,石膏掺量对SMP水泥强度影响程度则不同。即水泥中SO3由4%增至8%时,不掺混合材的SMP水泥石体积虽存在略大膨胀,但水泥强度仍有较大提高;而掺加矿渣、粉煤灰等混合材后,石膏的掺量至8%时,水泥石存在有害体积膨胀,且尤以掺粉煤灰最为突出。在SMP高硫高碱水化体系中,矿渣、粉煤灰对水泥石力学性能、体积膨胀性、水化产物结构及发展的影响存在较大差异,应根据混合材种类对SMP水泥中石膏掺量进行合理控制,以利于其合理应用。     

兰新铁路第二双线混凝土矿物掺合料掺量优化试验研究

通过对不同混凝土的坍落度、坍落扩展度、不同龄期强度和电通量等指标的测定,研究了粉煤灰和磨细矿渣粉的掺量对兰新铁路第二双线新疆段混凝土的工作性、强度和耐久性的影响.研究结果表明:粉煤灰的掺入可提高混凝土的流动性,抑制水泥早期水化反应速度,而磨细矿渣粉的掺入可提高混凝土的粘聚性和保水性,对流动性不利;两者均能有效降低混凝土电通量.粉煤灰和磨细矿渣粉按适当比例复合掺入对混凝土性能的改善具有更好的效果,对于C30混凝土,粉煤灰掺量为15%,磨细矿渣粉掺量为15%,对于C40混凝土,粉煤灰掺量为15%,磨细矿渣粉掺量为20%,对于C50混凝土,粉煤灰掺量为10%,磨细矿渣粉掺量为30%时,混凝土的工作性、强度和耐久性最好.     

不掺硅粉的活性粉末混凝土配合比试验

在遵循活性粉末混凝土(RPC)基本配制原则的基础上,不掺入硅粉,采用超细水泥、普通水泥、掺合料(粒化高炉矿渣和粉煤灰)、砂、水、减水剂、钢纤维进行配合比试验。试验结果表明:不采用硅粉制备RPC是可行的;在制备RPC时,将超细水泥与适量掺合料混掺后,可以在保证材料强度和流动性的同时提高材料的经济性;用普通水泥取代大部分超细水泥后,材料的性能仍可保证,且更加经济。另外,研究了钢纤维掺量对材料性能(抗压、抗折、流动性及弯曲韧性)的影响规律。     

矿渣粉细度分类与优化

利用弱化缓冲算子和曲线拟合的方法研究了矿渣粉比表面积和掺量对掺矿渣粉水泥强度的影响.结果表明:按矿渣粉细度和掺量对水泥强度的影响规律可以把矿渣粉分成3类:粗矿渣粉(比表面积400 m2/kg)、细矿渣粉(比表面积为450~550 m2/kg)和超细矿渣粉(比表面积600 m2/kg).掺这3类矿渣粉水泥各龄期的抗压强度随着矿渣粉掺量增加分别呈现逐渐减小、基本不变和持续提高三种截然不同的趋势.通过对比矿渣粉磨时间和矿渣粉水泥强度比得出矿渣粉比表面积最佳范围是450~500 m2/kg.     

矿渣高钙灰复合水泥的水化程度研究

根据水化热、化学收缩、CH生成量和强度等实验结果，分析了由30％矿渣＋25％改性高钙灰＋45％52．5PⅡ水泥制备的42．5矿渣高钙灰复合水泥在不同龄期的水化程度。与普通硅酸盐水泥相比，由于高掺量的矿渣及改性高钙灰大幅度减少了熟料量，同时其火山灰反应消耗熟料的水化产物CH，水化产物组成和结构改变，水化热显著降低，早期化学收缩降低而后期化学收缩基本一致，不同龄期的CH生成量均显著降低，7d和28d的龄期强度接近，该复合水泥能够有效控制集中放热期的水化程度和优化水化产物组成，有利于改善耐久性。降低水胶比减少水化热、化学收缩和CH生成量，使水化度降低，但有利于水泥石结构的优化。     

超细矿渣复合防腐剂对混凝土界面区晶体取向和尺寸影响

目的研究超细矿渣制备的复合防腐剂对骨料-水泥石界面区(ITZ)结晶状态及其对混凝土抗硫酸盐腐蚀性能的影响.方法利用SEM、XRD等微观研究方法对ITZ的结晶尺寸、取向及复合防腐剂的改善作用进行研究.结果试样的ITZ结晶产物尺寸较大,结构较为疏松,水化早期发生了Ca(OH)2的富集和取向结晶;经过硫酸钠溶液浸泡28 d试样的Ca(OH)2晶体取向指数较标养28 d试样增加了1.07到1.66倍,AFt晶体取向却没有明显变化.结论复合防腐剂的加入使试样ITZ晶粒尺寸普遍低于基准试样,说明石膏激发超细矿渣具有细化晶粒作用.当石膏质量分数占复合防腐剂总量20%时,混凝土Ca(OH)2晶体结晶取向和晶粒尺寸较小,抗硫酸盐侵蚀能力最佳.     

掺大量混合材水泥组分优化与性能研究

研究了在混磨工艺下,大掺量混合材水泥中粉煤灰、矿渣的优化比例.固定混合材总量为44%和粉磨时间不变,对不同粉煤灰、矿渣用量的水泥颗粒级配和力学强度进行了测试,同时分析了掺混合材对水泥石孔隙结构和微观形貌的影响.结果表明：矿渣掺量占总混合材料用量的27%～34%时,水泥颗粒级配和力学性能最佳.掺配比例合理的大量混合材使水泥石孔隙结构细化,水泥石中大于100μm的粗孔明显减少或消失,即显著增加了小于0.1μm的细孔含量;同时可使水泥石微观结构均匀致密,大量层片状聚集的氢氧化钙晶体消失.     

中性钠盐碱矿渣水泥水化动力学研究

通过等温导热仪对中性钠盐碱矿渣水泥水化热的测定, 研究了中性钠盐碱矿渣水泥的水化历程, 探讨了其水化动力学参数, 指出水泥水化速度常数具有“即时性”, 确立了中性钠盐碱矿渣水泥不同水化阶段时活化能的计算方法, 明确了各水化阶段水化机理的特征。     

转炉钢渣对矿渣-硅酸盐水泥混合胶砂的收缩补偿效应

大掺量矿渣混凝土比硅酸盐水泥混凝土表现出更大的收缩,影响混凝土的耐久性.研究了转炉钢渣粉对矿渣粉-硅酸盐水泥混合胶砂硬化体收缩特性的影响.研究表明:转炉钢渣粉部分替代矿渣粉,可显著降低矿渣粉-水泥混合胶砂的收缩.钢矿复合掺合料中钢渣的掺量越高,掺合料对硅酸盐水泥的替代比例越高,收缩补偿效果愈好.当掺合料对水泥的替代比例为70%、掺合料中钢渣粉(比表面积576 m2/kg)掺量分别为20%和40%时,所制备胶砂的4 d和80 d干缩值比矿渣粉(比表面积565 m2.kg-1)-硅酸盐水泥混合胶砂分别降低18.9%,12.8%和36.5%,33.4%.     

减少高强混凝土中未水化水泥的方法研究

双掺、三掺方式可以保证混凝土在大掺量矿物掺合料条件下仍具有良好的工作性、较高的强度 ,同时还可以显著提高硬化混凝土密实性 ,有效改善水泥石 集料界面区结构 ,从而减少了硬化混凝土中未水化水泥数量 ,抑制了外界水分的渗入 ,最终消除了未水化水泥日后的水化对混凝土的危害