温度对补偿收缩复合胶凝材料水化放热特性的影响

采用等温量热法,测定了在低水胶比条件下,不同组成的补偿收缩复合胶凝材料在不同水化温度时的水化放热曲线,探讨了在接近实际结构内部环境时补偿收缩复合胶凝材料的水化特性.在25℃,水胶质量比为0.3的条件下,硫铝酸盐型膨胀剂会抑制复合胶凝材料的正常水化,使其水化放热速率迅速降低,总放热量大幅度减小.提高水化温度消除了膨胀剂对于复合胶凝材料水化反应的抑制作用.在45℃时,掺加膨胀剂的复合胶凝材料的最大水化放热速率和96 h总放热量与纯硅酸盐水泥相当或更高.适当提高水化温度促进了矿物掺和料的水化反应,使得补偿收缩复合胶凝材料的水化硬化过程与膨胀剂效能发挥时间更好地匹配.     

水胶比和组成对补偿收缩胶凝材料的水化反应的影响

在不同水胶比条件下，利用等温量热法测量了不同组成的补偿收缩胶凝材料的水化放热速率和放热量曲线，以评价其水化特性及其对强度和膨胀性能的影响。随着水胶比逐渐降低，水化受到抑制。在水胶比为0．3时，补偿收缩胶凝材料的总放热量和水化放热速率有明显降低。由矿物掺和料、膨胀剂和硅酸盐水泥组成的复合胶凝材料的总放热量和水化放热速率较低，但后期水化放热增加量较大。水胶比大于0．4后，水胶比的变化对复合胶凝材料的水化过程影响很小。     

玻璃纤维增强水泥基材料收缩性能研究

主要研究了胶凝材料组成及纤维掺量对玻璃纤维增强水泥(Glass fiber reinforced cement,GRC)的干燥收缩和自收缩性能的影响.通过等温量热仪、X射线衍射仪对不同类型的胶凝材料的早期水化放热及不同龄期的水化产物进行表征和分析,探讨了胶凝材料组成对GRC材料收缩性能的作用机理.试验结果表明:采用硫铝酸盐水泥制备的GRC材料其长期干燥收缩及自收缩最小,采用硅酸盐水泥制备的GRC材料干燥收缩及自收缩均较大,而掺入粉煤灰、硅灰等矿物掺和料可有效的降低GRC材料的干燥收缩和自收缩.同时,总体来看玻璃纤维掺量对GRC材料的收缩性能的影响相对较小,但适当掺量的玻璃纤维可一定程度上降低GRC材料的干燥收缩及自收缩.     

水胶比和粉煤灰掺量对补偿收缩混凝土自收缩特性的影响

通过测定基准混凝土和补偿收缩混凝土的自收缩,研究添加硫铝酸钙–氧化钙类膨胀剂的补偿收缩混凝土的自收缩特性,以及水胶比和粉煤灰掺量对于膨胀剂补偿效果的影响。结果显示:在前20h内硫铝酸钙–氧化钙类膨胀剂因为没有足够的强度约束而无法对混凝土自收缩产生补偿作用,在20～168h龄期内膨胀剂开始发挥补偿作用,自收缩减小。膨胀剂对自收缩的补偿效率受水胶比和粉煤灰掺量的影响很大,水胶比越大,膨胀剂对混凝土自收缩的补偿效率越高;粉煤灰掺量越大,膨胀剂的补偿效率越高。水胶比为0.34,粉煤灰掺量为45%时,适当掺量(6%)的膨胀剂产生的膨胀可以补偿全部的自收缩,使混凝土在30h后持续保持膨胀变形。     

水泥-膨胀剂-磨细矿渣复合胶凝材料膨胀与强度发展的协调性研究

研究了水泥-膨胀剂二元复合胶凝材料和水泥-膨胀剂-磨细矿渣三元复合胶凝材料, 这两种胶凝材料可以用于制备具有良好体积稳定性的高性能膨胀混凝土(HPEC).研究表明, 存在一个最优辅助胶凝材料掺量组合, 在此条件下胶凝材料具有良好的膨胀与强度的协调性, 在水泥-膨胀剂体系中, 膨胀剂的掺量范围在6%～12%, 其中掺6%～8%时用于配制补偿收缩混凝土, 掺8%～12%时用于配制填充性膨胀混凝土.在水泥-膨胀剂-矿渣体系中, 矿渣的掺量范围是20%～40%, 对应膨胀剂的掺量及胶凝材料的适用范围为膨胀剂6%～10%时用于配制补偿收缩混凝土, 掺8%～15%时用于配制填充性膨胀混凝土.矿渣的掺入可以削减由于膨胀剂过量而导致的过高的膨胀率, 从而避免由此造成的膨胀破坏现象.     

水泥基胶凝材料水化放热行为的分析和试验研究

大体积混凝土结构中降低温度应力的关键是降低混凝土中胶凝材料水化热,所以研究掺硅灰、磨细矿渣、粉煤灰、膨胀剂胶凝材料体系的水化放热行为十分重要.首先在化学反应动力学原理基础上,采用微积分理论推导出水泥基胶凝材料恒温水化放热过程的统一表达式;然后用溶解法测试掺硅灰、矿粉、粉煤灰、膨胀剂胶凝材料体系的水化热,在试验的基础上分析加掺合料胶凝材料的水化放热行为.     

化学驱动与热力学驱动下复合胶凝体系的水化特性研究

为了解复合胶凝材料体系水化放热特性,以及化学驱动与热力学驱动对复合胶凝材料体系的水化放热影响,研究了不同掺量的粉煤灰/矿粉-水泥二元复合胶凝体系的水化热发展,同时探究了不同早强剂掺量以及不同温度对粉煤灰-水泥二元复合胶凝体系水化放热的影响。结果表明:粉煤灰、矿粉均会降低二元复合胶凝体系水化放热速率,但矿粉活性比粉煤灰高,对水化放热速率以及最终累计放热量影响较小;化学驱动可以显著提高体系水化放热速率,促进早期水化发展,但不改变最终累计放热量;热力学驱动作用效果更显著,可以大幅提高体系放热曲率以及累计放热量。以化学反应速率为判据构建两种驱动的联系能有效地设计混合驱动模式。     

辅助胶凝材料（SCM）的协同效应对砼收缩开裂的影响

采用改进的椭圆环收缩开裂试验、自由收缩及强度试验,综合评价辅助胶凝材料双掺和三掺对混凝土收缩开裂的影响。试验结果表明,粉煤灰、矿渣和硅粉三掺,表现出互相紧密填充的物理效应和水化进程互补的化学效应,具有很好的协同效应,使胶砂初始开裂时间明显延长,混凝土自由收缩减小,早期收缩开裂性能显著改善,抗压强度达到最高。     

陶瓷抛光砖粉与水泥熟料的相互作用

通过化学结合水量和水化热的测定,研究陶瓷抛光砖粉与水泥熟料的相互作用,并将之与粉煤灰对比.结果表明:陶瓷抛光砖粉的掺入降低了复合胶凝材料的总水化程度,但促进了复合胶凝材料中水泥熟料的水化;以相同掺量取代水泥熟料,掺抛光砖粉可明显促进水化样早期水化,降低水化热,至水化后期这种促进作用有所降低.在最佳掺量约30％的条件下,抛光砖粉对水泥熟料水化反应的促进作用明显,此时熟料水化程度最高,表现为等效结合水量值最大.掺粉煤灰对水化样的早期水化促进作用不明显,但至水化后期会加速水化.粉煤灰掺量越大,粉煤灰自身的反应程度越低,水泥水化的程度越高.     

养护温度和粉煤灰对补偿收缩混凝土膨胀效能的影响

研究了养护温度和粉煤灰掺量对补偿收缩混凝土的膨胀效能和强度的影响。结果表明：20、40℃养护时混凝土的各龄期强度均匀增长;60℃养护能极大地促进早期强度增长,后期强度增长缓慢。粉煤灰在不同养护温度下对混凝土的早期强度发展都有抑制作用;长期高温养护后,粉煤灰活性逐渐显现,显著促进混凝土的强度增长,且粉煤灰掺量越大,混凝土强度增幅越大。硫铝酸钙–氧化钙类膨胀剂的膨胀效能发挥对温度非常敏感,养护温度越高,膨胀剂的水化速度越快,膨胀作用发挥越早;适量掺加粉煤灰有利于膨胀效能的发挥,掺量越大,膨胀随温度增长的增幅越大。大掺量粉煤灰补偿收缩混凝土的强度发展和限制膨胀率的温度敏感性均很高。