高性能同步注浆材料的耐久性与抗水分散性能研究

通过硫酸盐侵蚀深度、抗水渗透压力及电通量表征注浆材料耐久性能,采用水陆强度比表征注浆材料的抗水分散性能.研究了配合比参数及功能性复合掺合料对注浆材料耐久性及抗水分散性能的影响,并探究了试验方法的可行性.研究结果表明,水胶比的降低可提高注浆材料的耐久性能,提高注浆材料的抗水分散性能,降低膨润土掺量同时掺入一定比例的功能性复合掺合料,可进一步提高注浆材料的耐久性能及抗水分散性能.硫酸盐侵蚀深度更适用于掺膨润土的传统注浆材料抗硫酸盐侵蚀性能的表征,对于不掺膨润土的高性能注浆材料的抗硫酸盐侵蚀性能表征不明显.采用测试混凝土与注浆材料的结合体电通量的方法可用于对比注浆材料电通量的差异,但很难表征注浆材料本体的抗氯离子渗透性能.     

沉管隧道超高性能注浆新材料配制技术研究

依据沉管隧道基础注浆材料超低强度、高流动以及水下不分散的设计要求,采用低胶凝材料用量、高水胶比、低水泥用量的方法配制满足要求的超高性能注浆新材料,通过分析胶凝材料用量、水胶比、水泥用量以及外加剂种类对注浆材料的工作性能、强度以及水下不分散性能的影响规律,优选出满足沉管隧道基础注浆材料各项性能指标的配合比,提高沉管后期的安全性和可靠性,降低其由于基础不均匀沉降导致的应力集中的风险。     

高鲁棒性无砂型桩基修复注浆材料配合比设计及耐久性研究

针对修复钻孔灌注桩缺陷时补桩修复经济性差,注浆加固可靠度低的问题,研制了一种高鲁棒性无砂型桩基修复注浆材料。通过响应面分析研究硅灰用量、膨胀剂掺量、絮凝剂掺量对修复注浆材料120 min流动度、28 d抗压强度、24 h膨胀率的影响,确定最优配比为硅灰、膨胀剂、水下絮凝剂用量分别为70、59.61、2 kg/t。进一步研究了不同高分子聚合物对粘结强度的改善效果,掺0.3%可再分散乳胶粉时,粘结强度提高59%。与同条件的水泥对比,修复注浆材料的抗氯盐及抗硫酸盐侵蚀性能更好。     

水泥基盾构同步注浆材料的性能研究

研究了胶砂比、水泥用量和膨润土掺量对水泥基盾构同步注浆材料基本性能、填充性能与抗水分散性能的影响,结果表明,随着水胶比的增大,水泥基注浆材料浆液的稠度和泌水率增加,抗压强度降低,分层度变化不大;随着膨润土掺量的增加,水泥基注浆材料浆液的泌水率降低;结石率可用于评价注浆材料的填充性能;水陆强度比宜作为注浆材料抗水分散性的评价指标。     

盾构隧道同步注浆水下不分散砂浆的研制

武汉长江隧道采用盾构法施工。所处的高压富水地质条件决定了同步注浆材料必须具备高抗水分散性能，以保证同步注浆材料在灌注过程中不被地下高压水稀释，从而达到对围岩的填充和加固效果。本文采用有机-无机复合技术原理，利用硅灰、羟乙基纤维素、聚丙烯酰胺三种物质进行复配，对高掺量粉煤灰砂浆进行抗水分散性能试验研究。试验结果表明：通过无机和有机外加剂的增强、保水和絮凝作用，可以使高掺量粉煤灰盾构隧道同步注浆单液砂浆具有良好的保水性能、高抗水分散性能和固结性能，新拌砂浆环境水溶液pH值最高为8.3，砂浆28d水陆强度比可达91％。     

粉煤灰掺量对卵石混凝土性能影响的试验研究

开展粉煤灰不同掺量下卵石混凝土材料性能试验,研究粉煤灰掺量对卵石混凝土坍落度、抗压强度、劈拉强度、静力抗压弹模以及混凝土水化热温升的影响规律。试验结果表明,保持新拌混凝土坍落度不变时,掺粉煤灰有效降低混凝土的单位用水量;随着粉煤灰掺量的增加,混凝土早期抗压强度降低较多;当粉煤灰掺量不超过30%时,180 d强度逐渐接近纯水泥混凝土的强度;增加粉煤灰的掺量,可显著降低混凝土水化热温升,掺量为40%时,峰值温度平均降低5~7℃。     

激发剂对不同等级粉煤灰激发效果的研究

在配置混凝土过程中加入激发剂,以使水泥基胶凝材料用量降低,或在不降低胶凝材料用量的情况下提高混凝土的强度,并在此基础上开发研制高掺量粉煤灰矿渣混凝土,可以降低混凝土的成本。本试验在改变水胶比、30％掺量不同等级的粉煤灰的情况下,对比掺加HM型激发剂和未掺激发剂的混凝土抗压强度,结果表明,激发剂在低水胶比下,对Ⅰ级和Ⅱ级粉煤灰有较好的激发效果,而对高水胶比和Ⅲ级粉煤灰的激发效果不明显。     

膨胀剂对大掺量粉煤灰混凝土强度与碳化的影响

在大掺量粉煤灰混凝土中,粉煤灰掺量越大,混凝土强度和抗碳化性能下降幅度越大,而膨胀剂的加入对大掺量混凝土强度有改善作用,对自然碳化性能影响不大,但可提高抵抗强制碳化能力。大掺量粉煤灰混凝土后期强度的发展规律表明其强度验收龄期应延迟到90 d。得出一个最优辅助胶凝材料掺量组合,粉煤灰掺量为50%～60%,膨胀剂掺量为6%,在此条件下胶凝材料具有良好的膨胀与强度的协调性。     

碳纳米管活性粉末混凝土力学性能试验研究

选择三种养护方式(标准养护、80℃热水养护、洒水养护)、设置5种碳纳米管掺量(0、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%),研究了碳纳米管的分散性和掺量、养护方式对碳纳米管活性粉末混凝土力学性能的影响,并基于SEM测试结果对基体进行了微观分析。结果表明:经分散处理后的MWCNTs溶液的分散性和稳定性提高;相较于未分散处理的MWCNTs,MWCNTs分散液对活性粉末混凝土抗压、抗折强度的提高幅度更大;80℃热水养护下,当经分散处理后的MWCNTs掺量为0.10%时,MWCNTs活性粉末混凝土的抗压和抗折强度最大;标准养护和洒水养护下,当经分散处理后的MWCNTs掺量为0.15%时,MWCNTs活性粉末混凝土的抗压和抗折强度最大;SEM结果显示,胶凝材料二次水化生成了大量水化硅酸钙,减少了孔隙;碳纳米管能与基体紧密连接,阻止微裂缝的生成和扩展,起到了桥接和填充作用。     

高耐碱玻纤在蒸压砂加气混凝土中的应用研究

研究了不同掺量的高耐碱玻纤对蒸压砂加气混凝土抗压强度、抗折强度、干燥收缩值以及抗冲击强度的影响,并与普通耐碱玻纤进行对比,分析了高耐碱玻纤在蒸压砂加气混凝土中的适用性。结果表明:高耐碱玻纤在蒸压砂加气混凝土中耐腐蚀、易分散、不破泡,掺量为0.3%时对蒸压砂加气混凝土有最佳增强效果。     

新型超低掺量混凝土防冻剂

通过研究FH新型防冻剂溶液的冰点效应、-15℃、-10℃、-5℃负温条件下混凝土中的强度发展规律、在不同负温下的适宜掺量,并与JC475-2004《混凝土防冻剂》标准指标值进行比对,从而推出一种超低掺量、无氯、微碱的新型混凝土防冻剂。     

早强剂对微膨胀注浆料早期力学性能的影响研究

对比分析了在标准养护条件下,早强剂种类和掺量对微膨胀注浆料早期力学性能的影响。结果表明:当早强剂掺量相同的条件下,相对于甲酸钙和硅酸钠,硫酸钠能够明显提高微膨胀注浆料的强度;随着硫酸钠掺量增大,微膨胀注浆料的早期强度逐渐提高,当其掺量为0.8%时,注浆料的早期强度达到最高。     

纤维复合泡沫混凝土力学性能优化

为增强泡沫混凝土材料的力学性能,以纤维种类、掺量及纤维分散方式为影响因素,通过正交试验设计,进行不同纤维掺加方式的泡沫混凝土抗压抗折力学性能试验;对试验结果进行极差分析及因素水平分析,得到最优纤维掺加方式;结果表明,纤维掺量是抗折强度的主要影响因素,其次是纤维种类,再次是纤维分散形式,应力曲线形态受纤维种类影响显著,纤维不利于抗压强度的提高,有利于抗折强度的改善。     

抗泛霜类可再分散胶粉在景观混凝土中的应用

利用抗泛霜类再分散胶粉在景观混凝土中应用.通过5%以内的不同掺量的可再分散胶粉对水泥基材料改性效果的对比,对水泥基材料掺入抗泛霜类可再分散胶粉与氧化铁红对其表面进行观察与测试.探索不同灰砂比对硬化浆体强度的影响,以及掺羟乙基甲基纤维素对硬化浆体黏结性能的影响,研究表明:当可再分散胶粉的掺量控制在一定范围内时,掺1%的胶粉的28 d抗压强度达到88 MPa.若掺入过多胶粉,体系中柔性组分作用增加,掺5%的胶粉的28 d抗折强度达到10.1 MPa;在相同龄期内,可再分散聚合物水泥基材料的强度随着灰砂比的增大而增大;掺0.5%的羟乙基甲基纤维素和可再分散胶粉复合使用不仅提高了材料的保水性,而且增加了黏结强度,黏结强度可达4 MPa左右.抗泛霜类可再分散胶粉显著地改善了水泥砂浆表面的泛白情况,将其应用于景观混凝土和相应建筑雕塑领域中具有重要意义.     

掺玻璃粉超高性能混凝土力学性能

为解决超高性能混凝土胶凝材料用量高,能耗高的问题,在制备超高性能混凝土（简称UHPC）时可用玻璃粉替代部分胶凝材料,在减少水泥、硅灰等胶凝材料用量的同时,促进废弃玻璃的再利用。通过试验研究了玻璃粉掺量、外加剂掺量和纤维类型及掺量对掺玻璃粉超高性能混凝土基本性能的影响。试验结果表明：掺加10%玻璃粉时抗压强度提高最多,玻璃粉掺量对流动性影响较小。UHPC对外加剂较为敏感,制备时应保证外加剂的同一性。消泡剂能够很好的消除材料气孔,增加流动度,建议掺量为0.3%。圆直型钢纤维比端钩型钢纤维对UHPC的抗压强度提升更高,但抗折强度不及端钩型。在保证UHPC流动度的前提下,建议钢纤维的掺量不超过2%。玄武岩纤维可有效提高UHPC的抗折强度,但对抗压强度影响不大,且会减少材料的流动性。研究结果对减少UHPC能耗,解决废玻璃再利用,促进UHPC工程应用具有积极的意义。     

石粉掺量对高延性混凝土工作性能及力学性能的影响

为提高机制砂生产过程中产生的废弃石粉的资源化利用率,并降低高延性混凝土的材料成本,采用石灰岩石粉部分取代胶凝材料制备机制砂高延性混凝土,研究石粉掺量对机制砂高延性混凝土流动性、抗压强度、抗折强度和直接拉伸性能的影响。结果表明,随石粉掺量的增加,机制砂高延性混凝土的流动性略有下降,抗压、抗折强度降低。石粉掺量为30%和40%时,机制砂高延性混凝土的极限拉伸应变显著提高,具有更优的变形能力,并具备一定的经济效益。     

机制砂高抗冲磨超高性能混凝土（UHPC）的组成设计与工程应用

针对我国西部地区泥石流、洪水等严酷服役环境下桥梁墩柱存在的冲击磨损和空蚀问题,利用UHPC材料高强、高耐久的材料自身特点,通过机制砂替代石英砂,进行UHPC材料的抗冲磨组成设计。研究了矿物掺合料种类、粉煤灰微珠掺量、硅灰掺量、胶凝材料用量、水胶比对抗冲磨UHPC材料的工作性能、力学性能、抗冲磨性能的影响规律。结果表明,在胶凝材料用量、水胶比和纤维掺量相同的条件下,随着粉煤灰微珠掺量增加,混凝土的工作性能提高,抗冲磨强度下降,粉煤灰微珠适宜掺量为胶凝材料的17%;随硅灰掺量增加,超高性能混凝土的工作性能下降,抗冲磨强度提高,硅灰适宜掺量为胶凝材料的13%;随着胶凝材料用量增加,工作性能提高,抗冲磨强度先提高后降低,最佳胶凝材料用量为1150 kg/m3;降低水胶比,工作性能降低,抗冲磨强度先提高后降低,最佳水胶比为0.18。经过优化设计的抗冲磨UHPC抗冲磨强度为普通C50混凝土的3倍,已成功应用于四川省仁寿至屏山新市公路石盘特大桥。     

用于溶洞充填的高膨胀性注浆材料研究

溶洞充填通常采用水灰比为1.0的水泥浆作为注浆材料,但其存在胶凝材料用量大、造价高等问题。利用水泥与硅灰、铝粉膏复掺制备了低成本高膨胀性注浆材料,研究了硅灰和铝粉膏掺量对注浆材料性能的影响,并通过模拟注浆实验优选了注浆材料配合比。结果表明:采用硅灰和铝粉膏复掺较单掺铝粉膏的高膨胀性注浆材料膨胀性能更稳定,且分层浇筑时效果更好;优选配比为水灰比0.60,硅灰和铝粉膏掺量分别为水泥质量的1%和0.10%,其结石率超过140%;与传统水泥注浆材料相比,高膨胀性注浆材料可降低材料成本20%以上。     

一种絮凝剂对C30水下不分散混凝土的影响

为探明UWB-Ⅱ型絮凝剂的不同掺量对C30水下不分散混凝土各项性能的影响规律,研究影响机理,并确定最佳掺量。分别选取了五组掺量进行流动性试验、抗分散性试验及抗压试验。结果表明絮凝剂自身的各种亲水基团会降低混凝土的流动性。当絮凝剂掺量增大时,试验水样的悬浊物含量、pH值及浊度值均反向变化。在絮凝剂掺量为2.5%时,试件抗压强度达到最大。随着絮凝剂掺量继续增加,材料的抗压强度出现下降。总结分析UWB-Ⅱ型絮凝剂在C30水下不分散混凝土中的最佳掺量应为2.5%。     

珊瑚砂水下不分散混凝土性能试验研究

研究了水泥用量、絮凝剂掺量、砂率对海水拌和珊瑚砂水下不分散混凝土性能的影响。结果表明:珊瑚砂水下不分散混凝土单位用水量为235~283 kg/m^3时,砂率对单位用水量的影响最为显著,用水量随砂率增加而增大;水泥用量为400~490 kg/m^3时,28 d抗压强度在26~39 MPa之间,可配制C20~C30水下不分散混凝土;水泥用量对抗压强度的影响最为显著,强度随水泥用量的增加而增大;水陆强度比随水泥和絮凝剂掺量增加而增大。