集料表面处理后对砂浆强度和抗蚀性的影响研究

本文选用丙烯酸钙及硅烷偶联剂作为集料表面处理剂制成砂浆,通过测试其抗压、抗折强度、抗蚀性能,找出最佳的处理工艺。集料经硅烷偶联剂和丙烯酸钙改性后,界面过渡区得到改善,从而使砂浆的力学性能与抗蚀性能得到明显的改善。     

硅粉对水泥浆及水泥浆-集料界面的作用

本文主要研究硅粉对水泥浆及对水泥浆与集料界面的作用。研究表明:硅粉可作为活性的超细均匀粒子掺入水泥浆中,并在水泥水化初期即与氢氧化钙反应生成C—S—H凝胶,使氢氧钙石数量减少、最可几孔径减少,从而使浆体密实性增加、浆体强度随之提高。硅粉的最大掺量以5％为宜。如欲增大掺量宜与减水剂和磨细生石灰共用,这样,可进一步提高强度,并可免除因碱度降低而引起的不利影响。硅粉掺量适当时可使界面氢氧化钙取向度降低、数量减少、品粒变细,从而使界面过渡区弱谷变浅,有利于界面粘结以及水泥浆—集料界面处劈裂强度的提高。     

煤矸石细集料对水泥浆体微观结构的影响及其作用机理

以自燃煤矸石细集料水泥浆体和非自燃煤矸石细集料水泥浆体为研究对象,采用X射线衍射仪和扫描电镜研究自燃和非自燃煤矸石细集料对水泥浆体水化产物的物相组成、微观形貌的影响,分析煤矸石细集料活性对水泥浆体微观结构和强度发展的作用机理.结果表明：自燃煤矸石细集料早龄期发生明显的活性反应,在水泥浆体中形成水钙沸石、水石榴石、钙铁榴石等新物相,对水泥浆体早期抗压强度有一定提高作用;非自燃煤矸石细集料对水泥浆体水化进程和微观结构没有产生影响.2种煤矸石细集料均存在一个最优掺量.当煤矸石掺量（质量分数）为20%时,自燃煤矸石细集料水泥浆体和非自燃煤矸石细集料水泥浆体抗压强度均最高.     

超细矿粉对混凝土界面的增强作用

从混凝土内部结构来看,混凝土可大致分为3个结构区：硬化水泥浆体结构区、集料结构区、硬化水泥浆体－集料界面过渡区。因而,混凝土材料的性能（特别是强度）提高的有效途径就是提高硬化水泥浆体－集料间的界面粘结力。本论文首次采用沸石粉、粉煤灰超细粉掺入混凝土中,充分发挥两者成分与结构的优势,来提高混凝土界面粘结力。通过实验,双掺取得良好的效果,极大地提高了混凝土界面粘结力,从而提 高了混凝土的强度。     

水泥浆包裹橡胶集料法配制混凝土的抗压强度

为提高橡胶混凝土的抗压强度,采用水泥浆包裹橡胶的方法配制混凝土,并进行抗压强度测试;利用SEM、EDXA和显微硬度等测试方法,对混凝土界面过渡区结构进行表征。结果表明:采用水泥浆包裹橡胶集料的方法,与基准混凝土相比较,随橡胶集料掺量的增加,混凝土7d和28d的抗压强度虽有所降低,但降低的幅度较小;橡胶集料掺量30 kg/m~3,混凝土7d和28d的抗压强度分别为普通成型混凝土的141%和136%。水泥浆包裹橡胶法配制的混凝土抗压强度高。     

粗集料与硬化水泥浆体界面结合能力对混凝土强度和脆性的影响

粗集料与硬化水泥浆体的界面是混凝土内部结构的薄弱环节。本文通过测定粗集料与硬化水泥浆体界面的劈裂强度及断裂能、不同集料配制的混凝土的强度和脆性,以及对测定结果的分析,得出了改变粗集料与硬化水泥浆体的界面结合能力可以强化及韧化混凝土的结论。     

不同骨料混凝土的界面结构特征及极限拉伸性能

采用扫描电镜和能量散射能谱分析仪分析了混凝土中砂岩、大理岩、正长岩和玄武岩4种骨料与水泥浆体界面结构特征,并对这4种骨料混凝土的极限拉伸性能进行了研究.结果表明:不同骨料饱和面干吸水率不同,影响了骨料-水泥浆体界面过渡区水化产物的化学组成,进而影响了界面结构特征.砂岩、大理岩骨料与水泥浆体界面过渡区存在氢氧化钙的富集;正长岩、玄武岩骨料与水泥浆体界面过渡区则较少见到氢氧化钙的富集.4种骨料与水泥浆体界面过渡区宽度大小顺序为:大理岩＞砂岩＞正长岩＞玄武岩.不同骨料混凝土的轴心抗拉应力应变行为受骨料-水泥浆体界面结构特征的影响.     

从物理机制角度探讨描述混凝土本构的途径

１混凝土的内部结构以宏观水平而论,混凝土可视为由集料颗粒分散在水泥浆基体中所组成的两相材料。但是,在应力作用下混凝土的行为许多方面只能将水泥浆集料界面视为混凝土结构的第三相———过渡区相,才能作出解释。过渡区相,它代表着粗集料颗粒与硬化水泥浆体之间...     

硅灰裹石掺掺合料混凝土耐久性研究

本文研究了硅灰裹石掺合料体系对混凝土耐久性影响，研究结果表明，混凝土中水泥浆体与集料之间界面过渡区是混凝土耐久性的薄弱区域。采用硅灰裹石掺掺合料工艺可以使混凝土抗氯离子渗透能力比普通混凝土提高30倍，抗硫酸盐侵蚀能力提高3倍以上，抗冻融循环能力提高3倍以上。     

聚合物对轻集料混凝土性能的影响

研究了聚合物对轻集料混凝土性能的影响.试验结果表明,当EVA乳液掺量5%～15%时,轻集料水泥混凝土的抗压强度和抗折强度有较大的提高,当掺量为10%时,抗压强度达到28.87 MPa,比空白样提高了70.83%;当掺量为15%时,抗折强度达到6.33 MPa,比空白样提高了79.32%.在轻集料水泥混凝土中掺入聚合物,大大提高了轻集料混凝土的折压比,脆性减小,改善了轻集料混凝土的韧性.聚合物轻集料水泥混凝土的抗渗性、抗冻性显著提高.     

水溶性聚合物对水泥浆体性能的影响

采用水溶性聚合物-聚丙烯酰胺对水泥浆体进行改性处理,对比分析了不同掺量的聚丙烯酰胺对新拌水泥浆体的凝结时间、标准稠度用水量、流动度的影响,以及对硬化水泥浆体力学性能的影响。研究结果表明:聚丙烯酰胺增加了水泥浆体标准稠度用水量,降低了水泥浆体的流动度,聚丙烯酰胺对水泥基复合材料的抗压强度无改善作用,但在其掺量为1%时,复合材料28 d的抗折强度提高了9.55%,而且随着其掺量的增加,复合材料的折压比呈增大趋势,其整体韧性得到改善。     

混凝土搅拌工艺方案比较

一次搅拌工艺在提高水泥分散性、水化程度以及平衡混凝土界面过渡区强度梯度等方面存在不足,新的二次搅拌工艺可以在促进水泥颗粒分散、提高水化程度的同时,使过渡区浆体的水灰比在骨料之间以距离骨料表面的距离为自变量有规律的变化,使其硬化后强度产生与传统工艺混凝土界面过渡区固有的强度梯度相反的一个趋势：界面过渡区弱,增强之;水泥浆体本体强,稍减弱之,从而综合地提高混凝土各项性能。在工艺机理分析的基础上利用正交试验对五种不同工艺流程进行参数优化和对比研究。结果表明：二次搅拌工艺在提高水泥分散性、水化程度以及平衡混凝土界面过渡区强度梯度等方面效果明显;相同条件下二次搅拌工艺可提高混凝土强度16．8％-24％;在保证混凝土强度不变的情况下节约水泥20％左右。     

水泥混凝土中的界面现象

论述了混凝土中的水泥、集料内部界面及其与钢筋间的界面作用。提出使用无石灰水泥浆体和水泥浆裹石工艺来改善混凝土界面作用、提高混凝土性能的方法。     

聚合物改性特种水泥灌浆料的性能

研究了聚合物改性特种水泥浆的非压力灌浆性能及其它性能．结果表明，在水泥浆体粘度相同的情况下，聚合物改性水泥浆体可灌性得到明显的改善；同时，聚合物改性水泥浆体与老混凝土的粘结性能大大改善．丙烯酸酯乳液和丁苯乳液改性水泥浆的拉伸粘结强度比对比水泥浆体提高约100％～300％．丙苯乳液改性硫铝酸盐水泥的1，4d剪切粘结强度最大可提高100％和140％，聚合物的最佳掺量(聚合物占水泥的质量分数)应在25％左右．聚合物改性水泥浆体的干燥收缩与聚合物的品种、填料掺量和水灰比有关．     

聚合物对膨胀珍珠岩轻集料混凝土性能的影响

研究了聚合物胶乳和聚丙烯纤维(PP纤维)对膨胀珍珠岩轻集料混凝土力学性能的影响及微观结构.结果表明:在一定的范围内,聚合物胶乳和聚丙烯纤维可以显著提高膨胀珍珠岩轻集料混凝土的抗压强度和抗折强度,使膨胀珍珠岩轻集料混凝土的吸水率明显降低,抗冲击性能明显提高.通过SEM扫描电镜观察发现,掺入聚合物胶乳后,聚合物聚集在毛细孔中,形成聚合物网络,改善了硬化水泥浆体结构,使界面结合更加致密.     

不同温度下矿渣对硫铝酸盐水泥水化的影响

研究了温度分别为30℃和50℃时,掺入矿渣对硫铝酸盐水泥凝结时间、抗压强度、化学收缩、电阻率和水化产物的影响规律。结果表明,当温度为30℃时,掺入矿渣后水泥浆体的凝结时间明显缩短,化学收缩和电阻率均明显减小,当矿渣掺量为10%时,水泥浆体的3 d和28 d抗压强度基本没有降低;当温度为50℃时,水泥浆体的凝结时间比30℃时显著缩短,化学收缩减小,矿渣掺量为10%的水泥浆体和空白组的28 d抗压强度均明显降低,其28 d龄期时的钙矾石生成量比3 d龄期时明显减少。     

CSA膨胀剂对C80高性能混凝土性能影响及膨胀机理研究

研究表明在水灰比为0.5且掺10％CSA膨胀剂的砂浆中,砂浆膨胀性能在7d时达到最大,其限制膨胀率为0.048 5％.不同CSA膨胀剂掺量的C80混凝土中,膨胀剂掺量越高混凝土早期强度越低,后期强度降幅小.在水化早期,膨胀剂掺量对混凝土限制膨胀率的影响较小,养护龄期14d时达到限制膨胀率的最大值,较水灰比0.5砂浆的有所推迟且最大值受掺量影响大.膨胀剂的掺加对低水胶比水泥浆体水化早期体系的孔结构有改善作用,体系中钙矾石晶体未能充分生长,多以微针状分布于各个界面层间,体系中未反应的水泥颗粒较多.水化后期胶凝体系硬化后的浆体中包裹着竖条状形貌的钙矾石晶体,凝胶相具有良好的密实性.     

黏土及石灰石粉对水泥浆体性能的影响

通过不同掺量的黏土及石灰石粉对水泥浆体性能的影响研究,探讨石灰石粉对掺入黏土的水泥浆体性能的改善效应。结果表明:随着黏土掺量的增加水泥净浆流动度明显降低,随着石灰石粉掺量的增加水泥净浆流动度明显增加。当黏土与石灰石粉复掺时,掺入石灰石粉能够改善黏土对水泥净浆流动性不利的影响,提高水泥净浆流动度。当黏土等质量替代机制砂时,黏土掺量小于4%时,水泥胶砂3、28d的抗折、抗压强度并没有降低,当黏土掺量大于4%时,水泥胶砂3、28d的抗折、抗压强度随着黏土掺量的增加明显降低。当石灰石粉等质量替代机制砂时,水泥胶砂各龄期的抗折、抗压强度随着石灰石粉掺量的增加而降低。当掺入2%黏土,石灰石粉的掺量对于水泥胶砂3、28d抗折强度影响较小,水泥胶砂3、28d抗压强度随着石灰石粉掺量的增加而降低。综合水泥净浆流动度和水泥胶砂强度的变化规律,当有黏土存在时,石灰石粉的掺量小于12%时水泥净浆流动度和胶砂强度综合效果较好。     

超低离子渗透性水泥基材料的性能与微观结构

采用显微硬度、MIP、SEM EDXA研究了超低离子渗透性水泥基材料（Ultra Low Ion Permeability Cementitious Materials,简称ULIPCM）的微观结构,同时研究了ULIPCM的宏观性能。结果表明：ULIPCM的28 d抗压强度≥80 MPa,抗折强度≥11.0 MPa,弹性模量在38.0～42.0 GPa之间;Cl－扩散系数≤0.8×10－13m2·s－1,6 h导电量≤300 C;抗硫酸盐侵蚀性能较好;28 d收缩值可控制在400×10－6以内。ULIPCM的集料与水泥石界面过渡区的微观结构和性能得到了显著改善,有利于提高其力学性能和抗渗性能。ULIPCM的集料与水泥石界面过渡区由普通混凝土的60～100 μm细化为30 μm以下,有效阻断了侵蚀性介质的渗入通道;ULIPCM的孔隙率、最可几孔径等孔结构参数均得到了优化,显著改善了其孔结构;ULIPCM的集料与水泥石界面过渡区中的CH晶体较少,且CH晶体的取向性差。     

混凝土中卵石与浆体间界面黏结强度试验研究

混凝土界面过渡区(ITZ)的力学性能研究一直是复合材料研究的关键,也是决定材料强度和耐久性的主要因素。通过在不同强度等级混凝土中预埋不同粒径的天然卵石,经过标准养护后,采用MTS液压加载系统进行拉拔试验,获得卵石与浆体之间的界面黏结强度来表征水泥浆体与骨料界面过渡区的力学特征。从宏观上得到混凝土中卵石与浆体之间的界面黏结强度的大小及规律:卵石与浆体之间的黏结强度随着混凝土等级的提高,而提高且黏结强度约为混凝土强度的5.5%~12%;卵石粒径对黏结强度的影响相对较小,也从侧面说明界面过渡区强度与混凝土强度之间的关系。