粉煤灰对水泥浆体化学收缩的影响

水泥水化反应引起的化学收缩会引起砂浆及混凝土的体积变化，可能会导致收缩裂缝的产生。粉煤灰的掺入在一定程度上可减少化学收缩。本文通过一些试验研究所得数据论证了随粉煤灰掺量的增多，化学收缩随之减小，而随细度增加，水泥浆体化学收缩随之略有增大。并通过强度检测验证了测定的化学收缩可间接反映水泥的水化程度。     

废弃线路板非金属粉对碱激发矿渣/粉煤灰胶凝材料性能的影响

内掺0%～25%(质量分数)废弃线路板非金属粉末(waste circuit board non-metallic powder, NMP),制备了一种新型碱激发矿渣/粉煤灰胶凝材料,测试了其力学强度、水化放热、物相组成和孔径分布,分析了其微结构特征。试验结果表明：掺入NMP不只降低了胶凝材料的累计放热,并且稍微降低了胶凝材料的7和28 d抗压强度;当NMP掺量小于15%(质量分数)时,因玻璃纤维的存在,胶凝材料28 d抗折强度与NMP掺量成正比,最高增幅达55.5%;掺入NMP降低了胶凝材料中孔径为100～1 000 nm的孔隙比例,增大了100 nm以下的微孔隙比例,且试件总孔隙率增加;NMP中的树脂颗粒与胶凝材料基体结合紧密并填充了纤维与基体之间的空隙,NMP的掺入不会影响原胶凝材料的水化产物类型。     

拌合工艺对粉煤灰基纤维增强复合材料流动性与力学性能的影响

以粉煤灰、水泥和硅灰为三元胶凝材料体系,混杂PVA纤维、改性PP纤维和碳酸钙晶须为纤维增韧媒介,制备了粉煤灰基纤维增强复合材料,研究了拌合工艺(包括投料顺序和搅拌时间)对复合材料的流动性和力学性能的影响。结果表明:相比于“湿拌+纤维后掺法”,“干拌+纤维先掺法”更有利于胶凝材料粉末与纤维的均匀分散,且拌合过程中阻力小,基体流动度高,早期抗折强度(7 d)最高提高了28.5%;充分的干拌时间为复合材料基体提供了良好的分散环境,可显著提高粉煤灰基纤维增强材料的早期抗折强度,但过长的搅拌时间会削弱纤维在基体中的密实填充效应和桥连效应,导致试件的早期抗折强度有所降低;最佳的拌合时间为干拌5 min、湿拌5 min、最后全拌6 min。     

纳米颗粒对粉煤灰水泥基材料干缩变形的影响及机理

为探讨纳米颗粒对掺粉煤灰的水泥基材料干缩变形的影响,选取了纳米SiO2和纳米SiC两种纳米颗粒,分别制备了纳米改性粉煤灰水泥砂浆和混凝土试件,通过试验研究了纳米颗粒掺量对不同龄期粉煤灰水泥砂浆和混凝土干缩性能的影响,并分析了其作用机理.结果表明,掺纳米颗粒的水泥砂浆干缩率明显增大,掺量为2％的纳米SiO2水泥砂浆和纳米SiC水泥砂浆的28 d干缩率较普通水泥砂浆分别增大了90％和120％;掺量为2％的纳米SiO2混凝土和纳米SiC混凝土28 d干缩率较基准混凝土增大了124.8％和85.8％;纳米颗粒对粉煤灰水泥砂浆和粉煤灰混凝土干缩性能的影响很明显,而混掺与单掺纳米颗粒对混凝土的干缩率影响不大.分析认为,纳米颗粒比表面积大,吸附水分增多,造成内部自由水被大量消耗,同时由于纳米颗粒填充了混凝土内部结构中的微小孔隙,使得外部水分难以进入内部而被蒸发,造成内外变形不一致,最终增大了混凝土的干缩率.     

超疏水仿生水泥路面防覆冰设计及模型试验

借鉴荷叶表面微构造特征,基于超疏水仿生理念,通过微纳米路表构建与超疏水涂层设计相结合,对传统水泥路面表层进行防覆冰、易除冰复合设计;分析超疏水材料的作用机理以及在路面应用的可行性,制备由主体结构混凝土层和超疏水-防覆冰层组成的路面板结构模型.对比超疏水路面和普通水泥路面表层的水滴接触角大小,分析其路面疏水性能;利用自主设计的“摆锤式附着强度”测试装置以及劈裂实验法测试试件“冰-路”附着强度.结果表明:对比普通水泥路面,超疏水-防覆冰路面表现出优良的超疏水性能,冰与路面的附着力大大降低,试验中残留附着冰的质量以及冰与路面的劈裂强度分别是普通水泥路面的36.80％和27.36％.     

粉煤灰-脱硫石膏水泥基材料水化活性及微结构

采用DTA—TG、XRD、SEM以及宏观水化收缩和强度试验等手段研究了粉煤灰一脱硫石膏一水泥三元复合胶凝体系的水化过程、活性效应及微观结构等,根据试验结果总结了复合胶凝材料的水化动力学过程。结果表明,粉煤灰一脱硫石膏水泥石的钙矾石吸热峰强于基准样;在各组分相互活性激发和外掺激发剂作用下,粉煤灰一脱硫石膏水泥石中2次水化效应明显;SEM、XRD表明水泥石早期有明显的钙矾石生成,同时粉煤灰颗粒的表面侵蚀现象明显,进一步说明复合胶凝体系的早期活性得到有效激发,硬化后综合性能得到有效保证。且宏观收缩及强度试验也从侧面印证了微观试验结果。粉煤灰一脱硫石膏水泥基复合胶凝材料体系的研发可大量消耗燃煤电厂的工业废渣,具有显著的“绿色”效应。     

电石渣—脱硫石膏复合激发充填材料性能及微观结构

针对传统充填材料高碳排放、高成本问题,以“绿色矿山”为理念,选用工业固废电石渣、脱硫石膏和矿渣为胶凝组分,以尾矿砂为骨料制备充填材料。利用X射线（XRD）、扫描电镜（SEM）和能谱分析(EDS)等手段研究充填料水化产物及微观形貌,并开展工作性能、力学性能和重金属固化性能试验。结果表明：所开发的充填材料凝结时间和流动度均满足矿山充填工程要求,充填体7、28 d抗压强度可达4.6、7.9 MPa,充填体浸出液中Pb、Zn浓度低于规定限值。电石渣内的氢氧化钙提供碱性环境,脱硫石膏提供硫酸根离子,两者对矿渣内的硅铝质原料复合激发,生成以钙矾石和C-A-S-H凝胶为主的水化产物。大量针棒状结构的钙矾石晶体及网状结构的C-A-S-H凝胶相互穿插,并且与尾砂颗粒紧密结合,随着龄期延长,结构更加致密,使充填体具有良好的力学性能。     

纳米SiO2超高强高流态混凝土及改性机理

通过正交试验提出纳米超高强高流态混凝土的胶凝材料配合比设计参数,并研究了纳米SiO₂的掺入对传统掺硅灰、粉煤灰超高强水泥基胶凝材料强度及工作性能的影响。在保证水胶比不变的条件下,开展了混凝土配合比试验,并研究了纳米SiO₂对混凝土抗压强度的影响及其微观机理。结果表明：超高强高流态混凝土中胶凝材料最优比例为：纳米SiO₂：硅灰：粉煤灰：水泥=1：8：20：71;在胶凝材料用量为600~1 000 kg/m³范围内,随着其掺量的增加,混凝土流动度不断增加,抗压强度先增大后减小,当其掺量为800 kg/m³时,抗压强度最大。分析认为,纳米SiO₂、硅灰与粉煤灰形成的三元多尺度堆积体系能优化粉体材料在混凝土中的微集料密实填充效应,纳米SiO₂的二次水化反应也有效改善了硬化水泥石的微观结构,并优化其形态分布,进一步增大其强度。     

超疏水仿生水泥混凝土路面防覆冰技术及效能评价

通过微纳米路表构建与超疏水材料涂覆技术相结合,制备了超疏水仿生水泥混凝土路面模型试件;开展超疏水材料涂覆技术研究,分析总结其制备工艺;采用自行设计的"冰-路"附着强度测试装置进行防覆冰性能测试,同时开展接触角测量试验、路面表面能计算及耐久性试验,综合评价超疏水仿生水泥混凝土路面的疏水、防冰效能。结果表明:超疏水水泥混凝土试件表面冰的残留率为29.9%,是普通试件的1/3左右,间接反映了超疏水路面具有较好的疏冰性能;与普通试件的接触角0°相比,超疏水水泥混凝土试件的接触角为153.5°,达到超疏水状态;表面能计算表明超疏水材料的作用降低了路面表面能,仅为普通水泥路面的3.4%,进一步验证了超疏水水泥混凝土路面可显著降低"冰-路"附着强度;通过模拟轮胎与路面的摩擦作用,接触角依然在90°以上,表明超疏水路面耐久性良好。     

超细粉煤灰水泥基复合胶凝材料的水化性能及应用

通过水泥胶砂流动性、强度及化学结合水量试验,研究了超细粉煤灰(UFA)水泥基复合胶凝材料的水化性能.结果表明,UFA有减水增强和密实填充效果;以25%的UFA等量取代水泥,成功配制了铁路预应力钢筋混凝土试验梁工程的高性能混凝土.