硅酸盐水泥基胶凝材料体系水化热计算研究

基于传统水化热模型计算水泥水化热,建立矿物掺合料水化热计算公式;采用直接法测定掺粉煤灰、矿渣条件下普通硅酸盐水泥和低热水泥基胶凝材料体系1~7 d水化热。计算结果与实测结果对比表明:矿物掺和料水化热双指数计算公式可表征普通硅酸盐水泥和低热水泥基胶凝材料体系下粉煤灰和矿渣1~7 d水化热,可采用此法结合水泥水化热计算方法进行以水化热作为目标函数的胶凝材料体系优化设计。     

大掺量矿物掺和料对水泥硬化浆体孔结构的影响

优良的孔结构是现代水泥基材料高强度和高耐久性的必需条件.通过压汞法(MIP)对含有大掺量矿物掺和料的硬化水泥浆体孔结构进行了研究.结果表明,大掺量矿物掺和料的掺入使得水泥硬化浆体的早期孔隙率增加,大孔较多;随着龄期的延长,含有大掺量矿物掺和料的样品微观结构明显得到改善,孔隙率均有不同程度地降低;含有矿渣硅灰的样品90 ...     

大掺量矿物掺和料普通硅酸盐水泥基胶凝材料体系水化放热分析

胶凝材料水化放热是造成大体积混凝土温度裂缝的主要原因之一,工程中多采用低热水泥或掺加矿物掺和料的普通水泥基胶凝材料的方法降低水化热,而目前关于二者水化放热规律的对比研究较少。为此,采用电阻率测定仪对普通硅酸盐水泥与低热水泥的电阻率进行测量,对比分析两者在水化进程、水化速率、水化放热量、水化加速期与减速期持续时间方面的规律;同时,采用直接法,对不同掺量粉煤灰、矿渣条件下,普通硅酸盐水泥基胶凝材料与低热硅酸盐水泥的水化热进行了测试和对比分析。     

粉煤灰品质对水泥抗裂性的影响

主要分析了粉煤灰品质指标对水泥抗裂性的影响。从胶凝材料浆体抗裂性的试验结果来看,粉煤灰烧失量、碱含量、SO3含量越低,掺粉煤灰水泥浆体的抗裂性越好。值得关注的是,适当增大粉煤灰的细度对提高水泥抗裂性有利。因此粉煤灰的品质应首先注重烧失量和需水量比,而细度不必过于苛求;碱含量对水泥抗裂性不利,宜进行限制。     

水泥-凝灰岩-粉煤灰复合胶凝材料硬化浆体微观结构特征

利用X射线衍射(XRD)、热重(TG)、压汞法(MIP)、扫描电镜分析(SEM)等现代测试技术与方法对水泥-凝灰岩-粉煤灰复合胶凝材料硬化浆体微观结构特征进行测定和分析。结果显示:凝灰岩的掺入使得硬化浆体中引入了长石、水云母及低温型石英(α-SiO₂)等晶相物质,其余水化产物与纯水泥样品基本相同;含有凝灰岩的水泥硬化浆体中Ca(OH)₂含量降低幅度明显小于水泥-粉煤灰二元胶凝体系;随着养护龄期的延长,复合胶凝材料硬化浆体孔隙率逐渐降低,孔径逐步得到细化,到水化180 d时,各样品中最可几孔径的分布主要集中在4.5~50 nm,浆体结构朝着对耐久性有利的方向发展;凝灰岩颗粒特殊形貌引起的形态效应和微集料填充作用在水化初期显得较为明显;相比于同掺量情况下的单掺粉煤灰体系和单掺凝灰岩体系,水泥-凝灰岩-粉煤灰三元胶凝体系的水化产物较多,越来越多的凝灰岩和水泥的水化产物包裹粉煤灰球形颗粒,并逐渐形成整体,整个浆体微观结构结合紧密。     

水泥细度对砂浆体积稳定性的影响

主要研究了水泥细度对硬化浆体强度、弹性模量、干缩和线膨胀系数的影响情况。试验结果表明,随着水泥细度的增加,弹性模量和线膨胀系数呈线性增长趋势;当中热硅酸盐水泥比表面积超过340 m2/kg时,对试件7 d龄期后的增强效果非常微弱,但干缩速度明显加快,最终干缩率较大。这说明中热硅酸盐水泥细度越大,砂浆体积稳定性越差,尤其是当水泥比表面积超过340 m2/kg时,水泥细度对砂浆体积稳定性的影响非常显著。     

水工混凝土矿物掺和料的开发与应用研究综述

历经六十余载,长江科学院材料与结构研究所对水工混凝土矿物掺和料开发与应用进行了系统的研究。首次将优质粉煤灰规模化应用于三峡工程,并开发了用于水工混凝土的磷渣粉、石灰石粉、天然火山灰等新型矿物掺和料,掌握了其影响混凝土的性能规律,编制了系列技术标准,形成了水工大体积混凝土矿物掺和料应用技术体系。部分研究成果在我国大中型水利水电工程中得到成功应用,是水利水电工程建设、混凝土矿物掺和料选择的主要依据之一。对部分研究内容进行简要介绍,包括水工混凝土矿物掺和料的分类、不同胶凝体系的水化机理、对水工混凝土性能影响以及配合比设计、施工工艺等,梳理相关科研成果,旨在推动新型矿物掺和料在大中型水利水电工程中的应用,拓展水工混凝土掺和料品种与范围,为水利水电工程混凝土的设计提供重要的理论依据,提高我国筑坝技术水平、促进水工材料学科发展。     

不同胶凝体系水泥浆体线膨胀系数的研究

 对水泥浆体的线膨胀系数进行了研究。试验结果表明,28 d龄期水泥净浆的线膨胀系数受水泥细度影响显著,水泥浆体的线膨胀系数随水泥细度的增大而增大,呈线性增长关系;粉煤灰能显著降低水泥浆体的线膨胀系数,当粉煤灰掺量达到30％以上时,掺粉煤灰水泥砂浆的线膨胀系数差别不大;随着矿渣的掺入,水泥浆体线膨胀系数有增大的趋势;对水泥浆体线膨胀系数来说,复掺粉煤灰和矿渣粉并无突变现象。     

低热水泥胶凝体系力学及热学综合性能评价

为了对低热硅酸盐水泥胶凝体系力学和热学综合性能进行评价,从而为低热水泥在大体积混凝土中的应用提供参考,以胶凝材料不同龄期抗压强度、抗折强度和水化热为指标,通过限定上限/下限线性计算规则建立评价目标函数,计算不同矿物掺合料下的低热水泥胶凝体系综合性能满意度,并绘制满意度等值线图。研究结果表明:低热水泥胶凝体系综合性能满意度等值线分布可以近似看作系列同心椭圆线;粉煤灰掺量在区间、矿渣粉掺量在区间范围内其综合性能满意度较高,具备较好的早强低热性能。该性能评价函数以及满意度等值线图的联合运用,为复合胶凝材料体系力学及热学综合性能评价提供了新的思路。     

掺砂板岩石粉多元胶凝体系宏微观性能研究

在中国西部部分地区的水电工程建设中,传统矿物掺合料短缺,开展混凝土新型材料(如石粉)的工作性能研究很有必要。以掺砂板岩石粉多元胶凝体系为研究对象,研究了掺砂板岩石粉对胶凝体系热学、力学及收缩性能的影响,结合扫描电镜(SEM)和综合热分析仪(TG-DSC)分析了掺砂板岩石粉胶凝体系的水化产物及反应程度。试验结果表明:(1)掺入15%～55%砂板岩石粉的胶凝体系其水化热和强度小于纯水泥胶凝体系,且掺量越高,水化热和强度降幅越大;(2) 3～28 d掺砂板岩石粉的水泥胶砂强度增长明显,90～180 d强度增长缓慢;(3)掺砂板岩石粉的胶凝体系其自收缩变形可分为快速增长段(0～8.5 h)和缓慢增长段(8.5～60.0 h),适宜掺量砂板岩石粉的掺入有助于降低胶凝体系的自收缩变形,单掺35%砂板岩石粉的净浆体系自收缩减小17.6%;(4)砂板岩石粉对水泥熟料早期水化的加速效应明显,砂板岩石粉与硅粉复掺时,水泥熟料早期水化加速效应最为显著,且强度与水化热均高于单掺砂板岩石粉或复掺砂板岩石粉和粉煤灰的胶凝体系,可作为混凝土新型掺和料替代方案。     

高性能海工混凝土正交试验研究

采用正交试验方法,研究了不同水胶比、胶凝总量、矿物掺合料品种、外加剂的品种、粗骨料品质对高性能海工混凝土工作性、强度和抗氯离子渗透性能的影响。试验结果表明,胶凝总量、水胶比、矿物掺合料及粗骨料品质对海工混凝土的抗氯离子渗透性能有显著的影响。随着水胶比的降低、胶凝总量的增加,添加硅粉等矿物掺合料以及选择品质较好的粗骨料,海工混凝土的抗压强度及抗氯离子渗透性得到提高。     

大体积混凝土胶凝材料体系水化放热规律研究

为研究低热硅酸盐水泥与大掺量矿物掺合料胶凝材料体系间水化放热规律方面的差异,采用直接法测定两者的水化放热过程,根据计算出的水化放热曲线及水化速率曲线,分析了两者在水化放热规律方面的差异;并采用Krstulovic-Dabic模型3个时期的积分方程进一步对比分析两者在水化进程方面的差异。研究结果表明试验方案中掺有矿粉的胶凝材料体系水化热前期低于低热硅酸盐水泥,而后期高于低热硅酸盐水泥;在水化放热规律方面,掺入一定掺量的矿物掺合料后,与低热硅酸盐水泥相比,初终凝时间延后,加速期与减速期延长;在结晶成核与晶体生长(NG)时期,n值越大,水化阻力越大,初凝时间相对推后,k_NG值越大,水化速率越快,加速期越短,终凝时间相对提前,在相边界反应时期(I)与扩散时期(D),k_I,k_D越大,水化速率越快,减速期越长。研究结果为改善大体积混凝土的温度防裂性能提供参考。     

玻璃砂浆棒法评价掺合料抑制ASR效果的研究

 　玻璃砂浆棒法是评价矿物质掺合料抑制ASR膨胀效果的一种方法。以5%硅质玻璃砂和95%标准砂为骨料，硅酸盐水泥为胶结料，用掺合料等体积置换水泥，按照ASTMC1260*.94快速砂浆棒法测定ASR膨胀。当膨胀值＜0.10%时，则该掺合料能有效抑制ASR。因骨料的活性相对固定，试验重复性好。经差热分析、扫描电镜及X射线衍射多种分析证明，该方法中硅质玻璃可模拟活性天然骨料。     

乌东德高拱坝大坝混凝土长期性能试验研究

乌东德大坝是世界上首座全坝应用低热水泥的特高拱坝,大坝混凝土采用“低热水泥+35% Ⅰ级粉煤灰”胶凝材料体系设计方案,全面掌握大坝混凝土性能对工程安全运行至关重要。对乌东德大坝胶凝材料水化性能、混凝土力学性能、混凝土变形性能、混凝土绝热温升等开展了试验,研究了乌东德大坝低热水泥混凝土5 a龄期的性能发展规律。研究表明,乌东德大坝混凝土用胶凝体系在3 a龄期后水化程度为90.4%,水化进程达到准稳定状态;从性能发展规律可分析得出,大坝混凝土最终抗压强度为70.5 MPa、弹性模量约42 GPa、干缩约380×10^-6、自生体积变形约20×10^-6,较同条件下中热水泥混凝土,具有长期强度高、弹性模量相当、长期体积稳定性好等特点;乌东德大坝混凝土绝热温升的最终收敛值为27.9 ℃,3 a龄期后绝热温升年增长仅0.1 ℃,后期无“翘尾”现象。综合分析可知,乌东德大坝混凝土的各项性能约1 a龄期后逐步进入缓慢收敛状态,3 a龄期后基本达到稳定状态。     

矿物掺合料对生态混凝土力学性能的影响

矿物掺合料加入混凝土中可替代部分水泥,目前矿物掺合料对混凝土性能的影响已获得大量的研究成果并已经广泛应用与混凝土的制备中。鉴于矿物掺合料复掺制备生态混凝土的系统研究尚少,该文利用矿物掺合料制备生态混凝土并对其力学性能进行了研究。结果表明,单掺硅灰、矿渣对生态混凝土的力学性能的影响规律一致,相比于空白样,掺入硅灰或矿渣后生态混凝土的力学性能显著提高,但掺量的增加对力学性能的影响不大;随着Ⅰ级粉煤灰的掺量增加,生态混凝土力学性能同样有所提高;对生态混凝土抗压强度影响的强弱为硅灰掺量矿渣掺量粉煤灰,并且最优组合为硅灰6%、矿渣30%、粉煤灰10%;适宜掺量的矿粉和粉煤灰的掺入有利于提高生态混凝土抗干湿交替的性能。     

玄武岩对海工硅酸盐水泥性能影响研究

为了拓宽海工硅酸盐水泥混合材的种类,降低海工硅酸盐水泥的生产制造成本,对玄武岩的细度及掺量对海工硅酸盐水泥强度及氯离子扩散性能的影响进行了研究。研究表明:在0~30%掺量范围内,海工硅酸盐水泥3 d和28 d抗压强度随玄武岩掺量增大而显著降低,28 d氯离子扩散系数显著增大,玄武岩的细度对海工硅酸盐水泥的强度和28 d氯离子扩散系数基本没有影响,玄武岩在海工硅酸盐水泥中的适宜掺量为0~10%,粉磨比表面积宜在300~400 m2/kg。     

水泥矿物组成与韧性的灰色关联分析

开裂是影响混凝土结构耐久性能的重要因素。改善水泥石的韧性，有利于提高混凝土的抗裂性能。试验研究了不同品种硅酸盐水泥的韧性，利用灰色关联方法，分析了水泥矿物组成与韧性间的主次相关性。结果表明，C2S含量对水泥石韧性的影响最大，C3S和C3A含量的影响程度居中，C4AF含量的影响最小；适当增加硅酸盐水泥中C2S的含量、控制C3S和C3A的含量，有利于提高水泥石的韧性。     

几种水工混凝土涂料抗渗性能试验研究

采用1种聚合物水泥型防渗涂料和3种水泥基渗透结晶型防渗涂料,试验研究了涂刷单一类型涂料和复合涂刷2种类型涂料时混凝土的抗渗性能,以及铲除涂料后混凝土的抗渗性能;并模拟大坝上游面混凝土产生贯穿裂缝,在涂刷不同防渗涂料组合下,对不同涂料涂刷厚度、涂料铲除前后的裂缝混凝土自修复性能进行研究.结果表明:渗透结晶型防渗涂料具有较好的渗透结晶及自修复能力,而聚合物水泥型防渗涂料无渗透结晶和自修复效果;混凝土产生贯穿裂缝后,抗渗能力明显降低,涂刷防渗涂料可以提高混凝土抗渗性能,其中两种类型防渗涂料复合使用较单一使用能更好地改善裂缝混凝土的抗渗性能;带裂缝的涂料混凝土90 d铲除涂料后抗渗性能有所下降,涂刷水泥基渗透结晶型防渗涂料的混凝土在铲除涂料后仍有一定的二次渗透结晶效果.