磷铝酸盐水泥基灌浆材料流变性能及保水性能

采用低pH值水泥基材料固化高放射废弃物具有很好的优势,而水泥基灌浆材料的流变性能是评价高放废物深地质处置用灌浆材料的重要指标之一.探究了水灰比、外加剂对磷铝酸盐水泥流变性能以及保水性能的影响规律.结果表明:水灰比越大,浆体粘度越小,流动性能越好,但浆体越不稳定,越容易离析;而且MgO膨胀剂的掺入,增大了浆体的粘度,其中膨胀剂活性越高,浆体的流变性越差;羟丙基甲基纤维素醚以及钠基膨润土掺入改善水泥浆体保水性能,羟丙基甲基纤维素醚的保水效果优于钠基膨润土,当HPMC掺量大于0.3%,灌浆液不析水;掺加减水剂降低了浆体的粘度,且聚羧酸系减水剂的减水效果优于萘系减水剂,同时减水剂的掺入会使浆体的稳定性下降.     

水泥复合胶凝材料体系密实填充性能研究

利用密实模型研究了掺超细火山灰质的水泥基三元固体颗粒混合料体系的密实填充性能,并以浆体相对密度为指标,分析了低水胶比条件下火山灰质超细颗粒填充作用对水泥基复合浆体密实性、流动性及胶砂强度的影响,试验结果表明：就提高水泥基颗粒体系的堆积密实度而言,双掺平均粒径相差较大的超细颗粒材料比单掺更效;采用浆体相对密度指标评价超细火山灰质材料对水泥基复全合浆体的密度填充作用是合理且有效的;浆体的流动性及胶砂强度随浆体相对密度的提高而增大;在低水胶比条件下,超细火山灰质材料的密实填充效应更为显著。     

半水磷石膏参与固化原状磷石膏制备复合胶凝材料

利用半水磷石膏（HPG）协同灰钙粉和水泥固化原状磷石膏（RPG）制备磷石膏基复合胶凝材料（PBCM）。采用单因素实验探究了HPG掺量对PBCM浆体性能的影响,并通过正交实验进一步探究各掺合料对PBCM强度及耐水性的影响。结果表明：HPG可作为RPG的固化材料,既高效又环保,掺量在20%（质量分数,下同）以上的HPG可彻底解决PBCM浆体的泌水问题,显著缩短浆体凝结时间,掺量在40%以上的HPG可有效改善浆体流动性;HPG、灰钙粉和水泥可有效提高PBCM强度,其中水泥对耐水性影响显著。微观形貌分析显示,PBCM的主要水化物二水硫酸钙和钙矾石晶体交织生长于RPG晶体之间,从而实现了对RPG的有效固化。     

氨基磺酸系高效减水剂对水泥的分散作用研究

研究了氨基磺酸系新型高效减水剂ASP对水泥净浆的分散作用机理。对照商品萘系高效减水剂FDN，研究了掺加减水剂后水泥胶粒的ζ电位及水泥颗粒对减水剂的吸附量。结果表明，掺加ASP和FDN后水泥颗粒的ζ电位基本相同，而ASP在水泥颗粒的吸附量较FDN的小，ASP对水泥的良好分散作用是由静电斥力和空间位阻共同作用的结果。ζ     

绿色生态混凝土胶凝材料浆体的流变性能

采用25 mm平行板式流变仪对水胶比为0.29的单掺粉煤灰(FA)、单掺矿渣(SG)以及粉煤灰和矿渣复掺的水泥基胶凝材料浆体进行了流变性能测试,基于H-B流变模型,并采用Matlab软件编程对试验数据进行了拟合.试验结果表明:单掺粉煤灰的水泥基胶凝材料浆体呈现先剪切增稠后剪切变稀行为,而单掺矿渣的水泥基胶凝材料浆体呈现先剪切变稀后剪切增稠行为;粉煤灰与矿渣复掺后粉煤灰对水泥基胶凝材料浆体流变性能的影响比矿渣的影响更大.同时得出了粉煤灰、矿渣单掺时以及粉煤灰与矿渣复掺时不同掺量条件下水泥基胶凝材料浆体的表征参数值.研究结果还表明:FA∶ SG为1∶1复掺等量取代水泥30％组成的水泥基胶凝材料浆体,其屈服应力值较小,而粘度相对较大,为绿色生态混凝土目标孔隙率的实现奠定了理论基础.     

碱金属硫酸盐与减水剂对水泥浆体抗泌水能力的影响

通过测量水泥浆体的zeta电位,研究了碱金属硫酸盐对掺有萘系或聚羧酸减水剂的水泥浆体内自由溶液量的影响规律,以及碱金属硫酸盐和减水剂掺量对水泥浆体的保水能力和水泥颗粒之间作用力的影响,并讨论了浆体抗泌水能力变化的机理。结果表明:萘系减水剂和聚羧酸减水剂的加入都会降低浆体的自由溶液量,增加浆体保水能力;但在超过饱和掺量后,萘系减水剂会引起浆体内部吸附水量降低,对浆体产生不利影响,聚羧酸减水剂则没有类似作用。当水泥浆体中掺入碱金属硫酸盐时,聚羧酸减水剂受到的影响要显著小于萘系减水剂。在掺有减水剂的水泥浆体中,掺入适量的碱金属硫酸盐可以提高浆体的保水能力,降低泌水风险。萘系减水剂对应的碱金属硫酸盐最佳掺量约为2.7%SO3当量,聚羧酸减水剂则为2.5%SO3当量。碱金属硫酸盐通过快速溶出硫酸根离子,影响水泥颗粒表面电荷特性,进而影响浆体的抗泌水能力;溶解速率较慢的二水石膏没有类似作用。     

蔗糖对氧化石墨烯掺配砂浆流动性与力学性能影响研究

掺入少量氧化石墨烯(GO)能显著改善水泥基材料的综合性能.但GO极易在水泥水化的高钙高碱性介质中聚沉并降低新拌浆体的流动性.目前国内外还未有对同时改善GO在水泥浆体中分散能力及其掺配砂浆的流动性的系统研究.本文研究了在聚羧酸减水剂(PC)存在下,蔗糖(T)对GO在饱和氢氧化钙(CH)溶液中的分散性能以及GO掺配砂浆流动性与力学性能的影响.相比只用PC分散剂,额外添加少量T能显著提升GO在CH溶液中稳定分散的能力并能改善浆体流动性.力学性能测试表明,T能大幅增加GO掺配砂浆抗压强度和抗折强度.相对于PC/GO空白砂浆试件,当GO、T掺量分别为0.07％、0.175％(质量分数)时,试件28 d抗折和抗压强度分别提高25.42％和20.16％,电通量降低33.6％.微观结构测试表明T能进一步促使GO在水泥基材料中均匀分散,有利于形成结构更规整密实的水泥水化产物以及空洞裂缝等缺陷更少的水泥石.     

立窑水泥与回转窑水泥配制混凝土施工及力学性能的研究

用优质立窑水泥与回转窑水泥配制C30混凝土，对比它们的施工性能和力学性能。实验结果表明，优质立窑水泥配制混凝土的力学比能与同品种、同标号大中型回转窑水泥相近；但由于立窑水泥颗粒级配不合理，凝结时间较长，导致了混凝土拌和物泌水率明显偏大。此外，水泥中混合材的品种、质量及掺量对混凝土的建筑性能影响较大。从提高混凝土施工性能及力争吐能的角度出发，提出进一步改善立窑水泥质量的方向与途径。     

矿物掺合料对水泥系统泌水性能的影响

通过研究矿物掺合料对净浆泌水性能的影响,探索利用适宜的掺合料解决新拌混凝土泌水.试验结果表明:矿物掺合料钢渣、粉煤灰和石灰石等量替代水泥时可以降低水泥系统的泌水,而含不同品种和不同掺量的矿物掺合料水泥系统泌水性能存在明显差异.     

矿渣微粉对水泥净浆性能及氯离子固化作用的影响

为解决钢筋混凝土氯离子侵蚀难题，研究了不同掺量矿渣微粉对水泥净浆工作性能、力学性能和氯离子固化性能的影响，并通过物相分析、热重分析、孔结构分布和热力学模拟等方法对氯离子固化机理进行表征分析。结果表明：矿渣微粉能够改善水泥基材料的工作性能，有效提升水泥净浆后期抗压强度和氯离子固化能力，掺量为30%(质量分数)时综合性能最佳；矿渣微粉能够化学结合氯离子，促进体系生成Friedel盐和Kuzel盐，并且能够发生火山灰效应提升C-S-H凝胶含量，细化硬化浆体孔隙结构，提升密实度；水泥净浆氯离子固化能力受氯离子化学结合、物理吸附和阻迁能力共同作用，随着矿渣微粉掺量增加，水泥净浆氯离子化学结合和物理吸附能力逐渐增强，而阻迁能力存在最优掺量。本研究为矿渣微粉水泥基材料在远海岛礁工程建设中的应用提供技术支持和理论支撑。     

粉煤灰和矿渣微粉在水泥基材料中的复合效应研究

通过测定不同龄期的水泥净浆、砂浆和混凝土的力学强度以及水泥净浆的抗模拟酸雨侵蚀性能，探讨了在矿物掺合料总量为胶凝材料总量的40％时，单掺粉煤灰、单掺矿渣微粉以及粉煤灰与矿渣微粉双掺对水泥基材料性能的影响。试验结果表明：在本试验条件下，与基准试件相比，矿物掺合料的掺入可以显著改善水泥基材料的工作性能，但是在一定程度上会导致其力学性能的降低；同时双掺可以发挥出明显的“叠加效应”，但是“超叠加效应”不显著.     

隧道加固用聚氨酯复合注浆材料制备及性能试验分析

研究新型注浆材料在隧道岩土体注浆加固中的注浆性能，室内利用聚氨酯浆材和水泥浆材，制备了聚氨酯/水泥基复合注浆材料，并对不同聚氨酯/水泥比和养护时间条件下的注浆结石体开展了水解试验、力学试验和细观特征考察。结果表明，当养护时间较长时，随着复合注浆材料中聚氨酯浆材含量的增加，注浆结石体的抗压强度均呈现出逐渐减小的变化趋势。在相同的聚氨酯/水泥比条件下，水解时间越长，则注浆结石体的抗压强度越小。当注浆材料中不掺聚氨酯浆材时，经过24 h的水解试验后，凝固后的水泥注浆材料结构明显破坏；随着聚氨酯：水泥比逐渐增加，水解后注浆结石体的水解破坏现象得到了显著的改善，内部结构更加紧密。     

循环流化床粉煤灰对矸石胶结充填材料性能的影响

为充分利用循环流化床粉煤灰(CFA),应用CFA制备矸石胶结充填材料.考察了粉煤灰-水泥体系的净浆流动度、流变特性和自由膨胀率随CFA掺量的变化规律,以及CFA对充填材料工作性和力学性能的影响规律,探讨应用CFA制备充填材料的可行性.结果 表明:粉煤灰-水泥体系复合浆体的流变模型仍为Bingham流体模型,而随着CFA掺量增大,塑性粘度增大,流动度降低,浆体流动性变差.掺加0％ ～ 60％的CFA,能够制备出性能良好的充填材料.在CFA掺量低于60％时,新拌浆体的坍落度、扩展度、含气量降低幅度较小,泌水情况减少,充填材料工作性可完全满足工程设计;新拌浆体硬化后孔隙率更低,力学性能良好.应用CFA制备充填材料具备可行性.     

磨细粉煤灰对水泥基复合胶凝材料流变性能及硬化性能的影响

本文主要研究磨细粉煤灰对水泥基复合胶凝材料的流变性能及硬化性能的影响.研究结果表明:磨细粉煤灰较小的颗粒能够弥补水泥粉体颗粒中8μm以下较小颗粒的缺乏,使磨细粉煤灰-水泥复合胶凝颗粒形成良好的级配,在掺量适宜的情况下对复合水泥浆体的流动度会略有改善,但掺量过大,会显著降低复合水泥浆体的流动度;与Ⅰ级粉煤灰相比,磨细粉煤灰的颗粒粒径更小,火山灰活性更大,火山灰活性对强度的贡献在3d时开始显现,且随着龄期增长越来越大,能显著提高硬化浆体中后期抗压强度;与抗压强度相比,磨细粉煤灰更利于提高抗折强度,且掺量越大,中后期抗折强度越高.     

矿渣掺量和水胶比对水泥浆体溶蚀特性的影响

为了在较短时间内获得矿渣微粉和水胶比对溶蚀过程中水泥基材料抗溶蚀性能的影响,用6 mol/L NH4Cl溶液,对矿渣-水泥复合浆体薄片试件进行加速钙溶蚀实验,并利用饱水干燥称重法、X射线衍射分析和扫描电子显微镜等方法,分析了加速钙溶蚀过程中矿渣掺量、水胶比对矿渣-水泥复合胶凝材料硬化浆体的孔隙率、物相组成、微结构形貌和Ca/Si比等的影响。结果表明:同未掺矿渣的水泥浆体相比,掺有适量矿渣的复合水泥浆体在溶蚀过程中的微结构劣化速度慢、抗溶蚀性能好;水胶比为0.35时,矿渣掺量为40%的复合水泥浆体的孔隙率、钙硅比和微结构形貌变化较小,抗溶蚀能力最佳,而水胶比为0.55时,掺50%矿渣的复合水泥浆体具有较好的抗溶蚀性能。     

减水剂吸附行为对水泥-硅灰浆体黏度的影响EI北大核心CSCD

为提升超高性能混凝土(UHPC)的工作性能,研究了两类减水剂对低水胶比水泥-硅灰浆体流变性能的影响,并通过分析减水剂的吸附行为、浆体中颗粒堆积密实度以及间隙液黏度等,揭示减水剂的吸附行为对UHPC浆体黏度的影响机制。结果表明:减水剂在不同粉体表面具有显著的选择性吸附行为,羧酸基减水剂对水泥具有优异的吸附能力,膦酸基减水剂对硅灰吸附能力更强;对于流动度相近的纯水泥浆体,低间隙液黏度是导致掺入羧酸基减水剂浆体黏度更低的主要原因;而膦酸基减水剂对硅灰更强的分散能力导致了水泥-硅灰浆体中颗粒堆积密实度大幅度增加,浆体黏度显著低于掺羧酸基减水剂的浆体。     

硅溶胶对水泥基材料微观结构和力学性能的影响

用在水泥基材料试件中插入玻璃板的方法进行黏结强度实验,结合 X射线衍射和扫描电子显微镜分析了硅溶胶对水泥基材料微观结构和力学性能的影响.结果表明:随着硅溶胶掺量的增加,水泥硬化浆体强度、水泥硬化浆体与玻璃板界面黏结强度和混凝土强度均随之增加;但当硅溶胶掺量(质量分数)大于1.50%时,各项强度值不再增加.在1.5%硅溶胶掺量和28 d龄期时,掺矿渣的水泥硬化浆体与玻璃板界面黏结强度比不掺硅溶胶时提高了40%;掺矿渣的水泥混凝土抗折强度和抗压强度分别提高了20%和15%.硅溶胶的掺入能有效地降低水泥硬化浆体与玻璃板界面中氢氧化钙晶体的取向程度,可明显减少界面中氢氧化钙晶体的数量并细化其尺寸,减小界面过渡区的厚度.     

外掺机制砂石粉对水泥基材料流变性能的影响及机理

针对机制砂混凝土流变性能敏感性难以调控的问题,研究了机制砂中石粉含量对水泥基材料流变行为影响及其作用机理.利用XRD表征了机制砂中石粉的物相组成,通过水泥净浆流动度和砂浆扭矩参数探索了机制砂中石粉含量对水泥和砂浆流变性能的影响,并通过砂浆需水量以及石粉对外加剂的吸附性能测试研究了石粉对流变性能的影响机理.结果表明,水泥净浆流动度和砂浆扭矩随着机制砂石粉掺量的增大分别降低和增大,且石粉掺量超过10％后影响程度增加更明显.含石粉砂浆的需水量比为93％,表明水泥净浆流动度的降低并不是由于石粉消耗自由水导致的.总有机碳(TOC)测试结果表明,石粉和水泥对外加剂存在竞争吸附,水泥对聚羧酸减水剂的吸附能力更强,聚羧酸减水剂会优先吸附在水泥颗粒表面上,石粉外掺时宏观上表现出水泥净浆流动度会下降,内掺时水泥净浆流动度会逐渐增大.     

萘系高效减水剂的吸附特性及吸附模型

采用水泥水化体系和粉煤灰非水化体系2种浆体,研究萘系高效减水剂(polynaphthalene sulphonate,PNS)的吸附特性及对净浆流动性的影响,更有助于深刻认识PNS的作用机理。结果表明:掺PNS的2种净浆初始扩展度及扩展度经时损失规律相同,但吸附量均随时间延长而增大,说明水泥水化并非流动度经时损失的唯一原因。高掺量的PNS在水泥颗粒表面吸附量明显大于低掺量的,但X射线光电子能谱测试表明水泥颗粒表面的C原子所占比例相差不大,说明PNS在水泥颗粒表面存在不同的吸附形态。提出了PNS动态吸附模型,即:PNS存在尾式、环式和卧式等多种吸附形态,而且3种吸附形态会随时间和吸附量的变化而变化,吸附形态的转变是导致PNS塑化浆体流动性损失的重要原因之一。     

高沙充填材料的输送性能研究

通过研究质量浓度、灰沙比、减水剂、缓凝剂等对高沙充填料浆的坍落度、泌水率、初凝时间等输送性能的影响规律,确定了满足充填料浆自流输送性能要求的高沙充填材料配比:灰沙比为1:8,质量浓度为85％,聚羧酸高效减水剂为0.3％～0.4％,葡萄糖酸钠缓凝剂为0.07％.研究结果表明,随着料浆质量浓度增大,泌水率下降,初凝时间减小.风积沙掺量增加,料浆流动性变差,初凝时间逐渐减小,泌水率增加.减水剂的加入使得泌水率得到大幅度的下降,坍落度显著改善.缓凝剂的加入有效延长了充填料浆的凝结时间,有利于长距离管道输送,葡萄糖酸钠缓凝剂掺量在0.05％～0.09％范围内缓凝效果明显.