辅助胶凝材料对预应力高强混凝土管桩强度及工艺的影响

为优化混凝土管桩生产工艺,以硅灰(SF)和偏高岭土(MK)作为辅助胶凝材料,研究硅灰和偏高岭土对不同蒸养时间下混凝土抗压强度的影响,并使用X射线衍射(XRD)和扫描式电子显微镜结合能量色散谱(SEM-EDS)分析其水化产物及微观结构。通过Design-Expert8.0软件设计Box-Behnken试验,以硅灰掺量、偏高岭土掺量和蒸养时间三个因素为自变量,蒸养混凝土抗压强度为响应值,构建多因素回归方程模型。结果表明:硅灰掺量为胶凝材料质量分数8%时,对抗压强度略有提高,提高幅度为6.2%,达到83.6 MPa;5%、8%和10%(质量分数)掺量的偏高岭土均可提高蒸养混凝土的抗压强度,蒸养4 h、8 h、12 h时,10%掺量的偏高岭土对混凝土抗压强度的提升幅度依次为15.6%、13.2%和13.6%,蒸养4 h、8 h和12 h对混凝土抗压强度影响不大。XRD和SEM-EDS结果表明,硅灰和偏高岭土均消耗了Ca(OH)₂,提升了水泥早期水化程度,可以改善内部孔结构。通过响应面法建立模型可以预测,当硅灰质量分数为6.6%、偏高岭土质量分数为10%、蒸养时间为8.6 h时,混凝土抗压强度最高,达到104.8 MPa,且具有较高置信度。     

重金属离子对蒸养混凝土力学性能影响及其浸出特性研究

蒸养混凝土具有早期强度高、模具周转速度快和生产效率高等显著优势,成为混凝土预制构件主要制备工艺.通过抗压强度、离子浸出试验、X射线衍射等测试方法,研究了锌、铬、铜对蒸养混凝土的力学性能、水化产物结构及其浸出特性,并探讨了粉煤灰对蒸养混凝土固化重金属离子效果的影响规律.结果表明:①Zn、Cr和Cu离子能够在不同程度上降低蒸养混凝土的抗压强度,当掺量为1.0％时,抗压强度分别降低了50.63％、13.23％和99.27％;Zn、Cr和Cu离子不能明显改变水化产物的微观形貌,但是会抑制氢氧化钙(CH)和钙矾石的生成和结晶.②当掺量低于1.0％时,蒸养混凝土对Zn和Cr离子具有很好地固化作用,浸出浓度均小于0.21 mg/L,但是Cu离子的浸出浓度高达0.92 mg/L以上.掺加20％粉煤灰的蒸养混凝土抗压强度会降低5～8 MPa,并不能提高其对重金属离子的固化性能.     

粉煤灰掺量对海水海砂高性能混凝土性能的影响

通过宏观力学性能、化学收缩、pH值、氯离子浓度等测试和SEM、XRD等微观表征研究粉煤灰掺量对海水海砂高性能混凝土性能的影响。结果表明:为维系钢筋钝化膜稳定,高温蒸养时粉煤灰掺量不宜大于30%(质量分数,下同),标养时粉煤灰掺量不宜大于50%;海水海砂高性能混凝土中游离Cl^-浓度随养护时间波动,前期先升高后骤降,后期缓慢增加,标养条件下Cl^-浓度明显低于高温蒸养条件下;海水海砂高性能混凝土具有早强性,其强度随粉煤灰掺量增加大致呈下降趋势,高温蒸养可明显提高混凝土抗折、抗压强度;粉煤灰掺量越多,残留的未水化颗粒越多,高温蒸养可有效改善混凝土微观结构,提高致密性;粉煤灰掺量过多或过少均会增加硅酸盐水泥体系的化学收缩,粉煤灰掺量为30%和40%时混凝土化学收缩值较小。     

偏高岭土对蒸养混凝土强度和毛细吸水性的影响

采用偏高岭土等矿物掺合料等量取代30%水泥研究了蒸养混凝土强度和毛细吸水性,并通过热重、差热分析和电镜探讨了作用机理。结果表明,偏高岭土对提高蒸养混凝土的脱模强度效果显著,复掺10%粉煤灰和20%偏高岭土的蒸养混凝土脱模强度比空白蒸养混凝土强度高23%,比复掺粉煤灰和矿渣的高17%;掺入粉煤灰、矿渣和偏高岭土都降低了混凝土的毛细吸水性,且掺偏高岭土混凝土试件的早期水吸附速率及总的吸水量均为最低;热分析和电镜观察表明,在蒸养60℃温度的热激发下,偏高岭土早期与水泥水化产物氢氧化钙发生火山灰反应是脱模强度高的主要原因,火山灰反应消耗了氢氧化钙,生成了更多的水化产物,混凝土更为致密。     

蒸养条件下不同种类外加剂对水泥水化进程的影响

用直接测温法、X射线半定量分析方法,系统研究了蒸养条件下高效减水剂(聚羧酸高效减水剂、萘系高效减水剂)、早强剂(硫酸钠)和引气剂(十二烷基硫酸钠)对硅酸盐水泥的放热量和蒸养强度的影响.研究结果表明,聚羧酸高效减水剂延缓了水化放热温峰出现的时间,水化热和Ca(OH)2生成量明显减少;萘系高效减水剂和硫酸钠使水化热温峰出现的时间提前并随水化热量的增多蒸养强度提高,Ca(OH):生成量增加;十二烷基硫酸钠对水泥水化热几乎没有影响,蒸养强度随十二烷基硫酸钠掺量的增加而降低,Ca(OH)2生成量没有明显变化.     

激发剂影响大掺量粉煤灰混凝土抗压强度的试验研究

单掺熟石灰对粉煤灰混凝土后期强度增长更为有利,掺量为5%的较掺量为0的56 d强度增加了71.8%。单掺硫酸钠对粉煤灰混凝土早期强度增长更为有利,掺量为5%的较掺量为0的28 d强度增加了143.2%。复掺熟石灰与硫酸钠时,随着硫酸钠掺量的增加,粉煤灰混凝土早期及后期强度都有明显增长。硫酸钠用量为3%时,粉煤灰混凝土的抗压强度最大。     

蒸养条件下两性聚羧酸减水剂对胶砂及混凝土强度的影响

合成了阴离子型和两性型聚羧酸减水剂,研究了两类聚羧酸减水剂对水泥水化热、蒸养胶砂和蒸养混凝土强度的影响.结果表明:在蒸养条件下,与阴离子型聚羧酸减水剂相比,掺两性型聚羧酸减水剂的水泥水化温峰更高;在相同水灰比时,掺两性聚羧酸减水剂的蒸养胶砂和蒸养混凝土的强度也更高.XRD分析可知,掺入两性聚羧酸减水剂在蒸养条件下生成更多的AFm和氢氧化钙,促进了C3S和C2S的水化.     

不同矿物掺合料对蒸养和压蒸养混凝土力学性能的影响

研究了单掺和双掺石英粉、矿粉对混凝土蒸养、压蒸养强度的影响,并进行了微观分析,结果表明,掺量范围在10%~40%,掺入矿粉后混凝土的蒸养强度和压蒸强度都比较高,而石英粉的掺量过大时会降低蒸养强度,在复掺30%掺量下,石英粉与矿粉复掺比例为1∶2时的强度最高,同时当复掺比例为1∶1的时候混凝土的强度大于30%单掺石英粉的强度,却小于30%矿粉单掺的强度,说明矿粉对混凝土的强度贡献比石英粉大,且二者之间存在优势互补的现象。两种矿物掺合料均减少了有害Ca(OH)2晶体含量,生成更多的托勃莫来石(C5S6H5)晶体。     

预制构件混凝土纳米早强剂的制备及免蒸性能

采用不同钙硅比和不同PC-M用量制备不同类型纳米早强剂,探讨其稳定性、强度和免蒸性能。当PC-M用量为11%,钙硅比为1.5时,体系稳定性最好。当纳米早强剂掺量为5%时,16h的C30混凝土抗压强度达12.5MPa,比空白增加60%,16h的C50混凝土抗压强度达14.5MPa,比空白增加80%;当溴化钙掺量为0.25%时,混凝土早期强度最明显,20h抗压强度增加35%,24h抗压强度增加30%。当纳米早强强度掺量为5%,溴化钙掺量为0.25%时,C50标养16h抗压强度达16.5MPa,已超过蒸养4.5h抗压强度50%,标养20h抗压强度已接近蒸养9h的抗压强度。因此采用纳米早强剂和无机早强剂可有效缩短蒸养时间甚至免蒸养。     

UEA对冬期制备蒸养混凝土的强度发展影响

为改善蒸养混凝土的冬期制备,研究掺加UEA对蒸养混凝土冬期制备的强度影响.不同UEA掺量的混凝土在蒸养后分别采用三种室外养护方式.其它原料配比不变,掺加UEA的蒸养混凝土在冬期制备时的各龄期抗折强度和抗压强度优于不掺的蒸养混凝土,而劣于不掺的标准养护混凝土.且随UEA掺量的增加,蒸养混凝土冬期制备的各龄期强度先增加后降低.蒸养混凝土覆膜后再转入室外养护在冬期制备中较有利于UEA的作用发挥.该养护方式下,UEA掺量为6.O％时,28 d、90 d、120 d抗折强度分别达到同龄期空白标准养护混凝土的76.8％、74.5％、77.5％,抗压强度分别达到88.3％、87.5％、83.8％.     

无机盐对水泥石水化程度和孔结构的影响(英文)

采用压汞法研究了水灰比为0.3和0.5的掺加无机盐外加剂[CaCl2,Na2SO4,NaNO2和Ca(NO3)2]水泥石在3 d和28d时的孔结构,并测试化学结合水含量.结果表明:CaCl2,Na2SO4 NaNO2能促进水泥水化:CaCl2促进水泥水化作用最为明显,并可降低水泥石大孔和毛细孔孔隙率;Na2SO4增大了大孔孔隙率;NaNO2能显著减小28d时毛细孔连通孔径和毛细孔孔隙率;Ca(NO3)2在前3d对水泥水化没有明显的作用,在3d时水泥石中大孔和毛细孔孔隙率以及毛细孔连通孔径增大.     

水胶比矿渣粉对混凝土力学性能影响的试验及机理研究

以不同配比的水胶比和矿渣粉掺量为影响因素,配制混凝土试件进行抗压强度正交试验,深入系统的研究其对高性能混凝土力学性能的影响。在此基础上,通过电镜观测,从微观机理角度对宏观性能进行分析解释。研究表明,混凝土的抗压强度均随着水化龄期的延长而增大。水化早期,掺有矿渣粉的高性能混凝土强度都较低;水化后期,矿渣粉活性效应发挥显著。在水胶比不变时,随着矿渣粉掺量的增加混凝土的强度是在逐渐降低的。使用42．5R普通水泥,控制水胶比在0．40—0．20,掺加矿渣粉,可配制出C45～C65的高性能混凝土。微观机理研究显示矿渣粉的存在使混凝土中孔隙减少,孔径变小,结构变密实,起到了很好的填充和微集料作用。     

掺粉煤灰水泥胶砂的正交试验研究

采用正交试验方法,研究了粉煤灰掺量、细度和Na2SO4掺量对水泥胶砂试块抗折、抗压强度影响规律。结果表明:粉煤灰掺量对水泥胶砂试块的7d抗折、抗压强度影响最显著;粉煤灰掺量和粉煤灰细度对28d抗折、抗压强度影响都比较显著;而Na2SO4掺量对7、28d抗折、抗压强度影响不大。     

城际铁路水泥改良黄土填料力学特性

为揭示城际铁路水泥改良黄土路基填料力学特性变化规律,通过室内试验研究了水泥剂量、压实系数、养护龄期对水泥改良黄土路基填料力学特性的影响规律,优化设计改良黄土填料水泥剂量。研究表明,压实系数0.92下2%(质量分数,下同)水泥剂量改良黄土试件的7 d抗压强度满足规范值,但浸水后试件破损;水泥剂量≥3%的改良黄土试件浸水后完整,水泥剂量增加1%,28 d抗压强度和劈裂强度至少分别平均增长12.3%、17.0%;压实系数提高0.01,改良黄土28 d抗压强度和劈裂强度分别至少增长了5.4%、8.0%;改良黄土前期力学强度增长速率明显大于后期强度增长速率,水泥剂量≥3%的改良黄土试件的7 d抗压强度和劈裂强度分别约是其对应极限强度的61%、45%。为保证路基强度和承载力,考虑经济效益,建议基床底层以下路堤水泥剂量为3%,压实系数为0.95;建议基床底层路堤水泥剂量为4%,压实系数为0.98。     

氢氧化钙对硫铝酸盐水泥-粉煤灰复合胶凝材料的水化影响

通过凝结时间、抗压强度和电阻率等分析手段,研究了Ca(OH)2对硫铝酸盐水泥-粉煤灰复合胶凝材料水化过程的影响.结果表明,掺入Ca(OH)2明显缩短了硫铝酸盐水泥-粉煤灰复合胶凝材料的凝结时间;当Ca(OH)2掺量为0.5%时,初凝时间最短,1 d、28 d强度均明显提高;当Ca(OH)2的掺量为2%时,28 d强度相比空白样提高了61.9%;掺入Ca(OH)2后,硫铝酸盐水泥-粉煤灰复合胶凝材料的1 d电阻率减小,随着Ca(OH)2掺量增大,电阻率逐渐减小,电阻率变化率极大值提前,说明Ca(OH)2加快了该复合胶凝材料的早期水化进程.XRD分析表明,掺入Ca(OH)2后,水化1 d时钙矾石的生成量增多,消耗无水硫铝酸钙的量增多;水化28 d时钙矾石的生成量相对变化较小,但强度明显增大,粉煤灰对硫铝酸盐水泥强度的贡献较为明显.     

海水环境下矿物掺合料对硫铝酸盐水泥的水化影响

研究了海水环境下掺入硅灰、粉煤灰、矿渣对硫铝酸盐水泥抗压强度、化学收缩和水化产物的影响规律.结果表明:当硅灰的掺量为2.5%时,水泥浆体的抗压强度比空白组高.矿渣掺量为10%的水泥浆体28 d抗压强度明显超过掺入硅灰和粉煤灰时的强度,60 d强度高于空白组.掺入2.5%硅灰后,水泥浆体的化学收缩增大;在水化早期,粉煤灰和矿渣的火山灰活性很低,导致水泥浆体的化学收缩降低.掺入10%硅灰加快了硫铝酸盐水泥3 d水化反应,钙矾石生成量增多,水泥浆体早期强度比掺其它掺合料有所提高,但体积过快膨胀会破坏其内部结构,对水泥浆体的强度发展不利.     

超细矿渣粉和偏高岭土对硫铝酸盐水泥水化和强度的影响

掺入矿物掺合料是改善硫铝酸盐水泥(CSA)混凝土凝结硬化性能和降低生产成本的主要技术途径之一。研究了水胶比为0.4时,单掺超细矿渣粉(UFS)、偏高岭土(MK)与复掺超细矿渣粉、偏高岭土对硫铝酸盐水泥凝结时间、流动度、电阻率、抗压强度的影响,并对其1 d、28 d龄期时的水化产物进行XRD半定量分析。结果表明,单掺和复掺缩短了水泥浆体的凝结时间,但单掺偏高岭土时的缩短效果更明显,且水泥浆体的流动度随着超细矿渣粉和偏高岭土掺量的增加而减小。掺入超细矿渣粉、偏高岭土缩短了水泥浆体电阻率变化速率曲线峰值出现的时间,峰值大小与掺量成递减关系。当掺量从0%(质量分数,下同)增大到20%时,单掺超细矿渣粉试样的28 d抗压强度减小了24.7%,单掺偏高岭土试样的28 d抗压强度减小了17.7%,两者复掺试样的28 d抗压强度减小了17.3%。超细矿渣粉和偏高岭土对水泥水化产物没有明显影响,但促进了硅酸二钙(β-C₂S)的早期水化。     

联合活化多元辅助胶凝材料对蒸养混凝土性能的影响

采用联合活化方法将粉煤灰微珠、粒化高炉矿渣、硅灰制备成高活性多元辅助胶凝材料,研究不同活化方式下,多元辅助胶凝材料对胶砂活性指数及水化产物的影响,探讨掺入多元辅助胶凝材料对混凝土抗压强度及抗硫酸盐侵蚀性能的影响,通过X射线衍射(XRD)、热重差热分析法(TG-DSC)和压汞法(MIP)对辅助胶凝材料水化产物及孔结构进行表征。结果表明：在静停6.0 h、90℃恒温4.5 h蒸汽养护(蒸养)后,联合活化后的多元辅助胶凝材料掺量为水泥质量的30%时,3 d、7 d和28 d胶砂活性指数分别为137.54%、140.06%和143.97%,浆体孔隙率为6.78%,胶砂流动度下降3.94%;当静停7.5 h、90℃恒温4.5 h蒸养后,与水泥组相比,混凝土1 d抗压强度提高了17.7%,且混凝土抗硫酸侵蚀系数提高5.8%;当静停6.0 h及90℃分别恒温4.5 h、7.0 h、12.5 h蒸养后,混凝土1 d抗压强度分别提高13.4%、16.2%和15.3%,7 d抗压强度分别提高16.3%、16.0%和15.2%。在联合活化作用下,辅助胶凝材料中高活性组分与水泥中Ca(OH)₂     

矿物外掺合料对箱梁C50混凝土工作及力学性能影响

利用粉煤灰/矿渣粉作为复合外掺料等量替代部分水泥,探究外掺合料的组成及掺量对箱梁C50混凝土工作性及力学性能的影响,并通过SEM观察混凝土微观结构,结果表明:复合掺合料中,粉煤灰与矿渣粉最佳质量比为1∶2.外掺合料掺量从0%增至30%过程中,C50混凝土工作性有所改善,但混凝土3 d、10 d、28 d、56 d强度均随外掺合料掺量增加而降低.通过SEM观察,掺外掺合料体系水化生成的C-S-H凝胶数目较少,使得混凝土界面粘接强度不高,导致抗压强度降低.     

碱磷渣水泥的力学性能及微观结构

研究了以硅酸钠作为激发剂制备的碱磷渣水泥的特点及硅酸钠的模数、掺量和磷渣的比表面积对碱磷渣水泥性能的影响.结果表明:硅酸钠模数为1.2～1.5时碱磷渣水泥的抗压强度最高,并且其抗压强度随着硅酸钠掺量和磷渣比表面积的增加而增大,其后期强度稳定增长.碱磷渣水泥的主要水化产物是水化硅酸钙、方沸石、水化硅铝酸钙.