聚甲醛纤维增强砂浆的力学性能和干燥收缩试验研究

本文研究了不同长度聚甲醛(POM)纤维单掺和混掺对砂浆流动度、抗折强度、抗压强度、弯曲韧性及干燥收缩的影响,并通过扫描电镜观测了其微观结构。研究发现,砂浆流动度随POM纤维长度和掺量增大而下降,混掺纤维比单掺对砂浆流动度的影响更小。POM纤维能有效提高砂浆的抗折强度,但掺量超过0.6%(体积分数,下同)时增强效果减弱,与未掺纤维试样相比,0.6%掺量的6 mm纤维对试样28 d抗折强度提升最高,为14.67%,抗压强度随纤维掺量增加而降低。12 mm纤维比6 mm及混掺对试样弯曲韧性提升更明显,最大提高49.43%。纤维的掺入可显著降低试样的干燥收缩率,且随纤维掺量增加,试样90 d干燥收缩率先减小后增大。与未掺纤维试样相比,0.6%掺量的6 mm纤维试样90 d干燥收缩率下降最多,为27.39%。混掺POM纤维在掺量0.6%以上时仍可显著提升砂浆的抗折强度并减小干燥收缩率。     

聚丙烯纤维对高强砂浆的性能影响研究

高强砂浆是制备结构修补砂浆、灌浆料和超高性能纤维增强混凝土(UHPC)的基础,通过研究聚丙烯纤维长度和掺量对高强砂浆流动度和抗折抗压强度的影响,得出聚丙烯纤维在高强砂浆中的应用经验。研究表明:随着聚丙烯纤维掺量增加导致高强砂浆的流动度降低,1 d抗折强度和抗压强度提升明显;高强砂浆中聚丙烯纤维合理掺量为0.225%,最佳长度为6～10 mm。     

海泡石纤维增强高石粉含量机制砂砂浆性能的研究

以高石粉含量机制砂砂浆为研究对象,分析了海泡石纤维体积掺量和长度的变化对砂浆力学性能和干燥收缩的影响规律,并使用压汞仪和扫描电子显微镜研究了砂浆内部孔结构和微观形貌的变化特征。结果表明:适宜体积掺量的短海泡石纤维可显著改善砂浆的抗压强度、抗折强度和抗干燥收缩能力。与空白组相比,长度为1 mm的纤维体积掺量为1.5%时,试件28 d抗压强度和抗折强度分别提高98.9%和36.2%;长度为1 mm的纤维体积掺量为2.0%时,28 d自然干燥收缩值降低72.1%。海泡石纤维试件内部形成了大量针棒状钙矾石和片状氢氧化钙晶体,有效提高了砂浆硬化体系的密实性,砂浆总孔隙率与纤维掺量成反比。     

矿渣微粉对脱硫石膏基砂浆物理力学性能的影响

研究了矿渣微粉掺量变化对脱硫石膏基砂浆的稠度、体积密度、抗压强度、抗折强度、软化系数、粘结拉伸强度、干燥收缩性能等物理力学性能的影响规律。结果表明,矿渣微粉对脱硫石膏基砂浆物理力学性能具有显著影响,能显著提高脱硫石膏基砂浆稠度、新拌砂浆体积密度和硬化砂浆体积密度,降低脱硫石膏基砂浆的抗压强度、抗折强度和软化系数,尤其是早期强度;但能明显提高粘结拉伸强度,显著降低干燥收缩率,改善干燥收缩性能;矿渣微粉掺量不超过20%时,其对脱硫石膏基砂浆上述物理力学性能的改善效果较佳。     

PP/PVA纤维增强硫铝酸盐水泥基快速修补材料试验研究

针对交通压力增大,公路桥梁路面易出现疲劳破坏的问题,提出以聚丙烯(PP)纤维与聚乙烯醇(PVA)纤维提升硫铝酸盐水泥基快速修补材料性能。分别探究了PP纤维与PVA纤维单掺及复掺对硫铝酸盐水泥基快速修补材料流动度、强度以及韧性的影响,并进一步研究了最优复掺比例对修补材料粘结强度及体积稳定性的影响。结果表明:单掺PP纤维对修补材料砂浆流动度影响较小,并且能显著提升抗折强度,掺入0.2%(体积分数,下同)的PP纤维流动度仅下降4%,1 d和28 d抗折强度分别达到了12.8 MPa、15.5 MPa。单掺PVA纤维会大幅减小修补材料砂浆流动度,提升抗压强度,掺入0.2%的PVA纤维流动度下降21%,1 d和28 d抗压强度分别达到了56.6 MPa、84.3 MPa。当PP和PVA纤维按3:1的比例,以0.2%的总体积掺量进行复掺时,两种纤维可以发挥协同作用使修补材料不仅可以获得良好的流动性能、强度与韧性,同时获得较好粘结强度与体积稳定性。28 d时修补材料砂浆的粘结强度达到5.6 MPa,干燥收缩率低至2.73×10^-4,可以更好地满足公路桥梁路面、伸缩缝的快速修补需求。     

纤维对磷酸镁水泥性能的影响试验研究

研究了掺入0.5%~2.0%(体积分数,下同)聚丙烯纤维、玻璃纤维、微钢纤维对磷酸镁水泥流动度、凝结时间、抗折强度、抗压强度和耐磨性影响。结果表明:三种纤维均使磷酸镁水泥流动度减小,凝结时间缩短;聚丙烯纤维会使磷酸镁水泥的抗折强度、抗压强度和耐磨性均出现降低;玻璃纤维和微钢纤维可以增强磷酸镁水泥的抗折强度、抗压强度和耐磨性,其中以抗折强度的提高最为明显。三种纤维均不参与水化反应,对磷酸镁水泥性能的影响取决于物理作用。     

粉煤灰对脱硫石膏基砂浆物理力学性能的影响

研究了粉煤灰掺量变化对脱硫石膏基砂浆的稠度、体积密度、抗压强度、抗折强度、粘结拉伸强度、干燥收缩性能等物理力学性能的影响规律。结果表明,粉煤灰对脱硫石膏基砂浆物理力学性能具有显著影响,能使得脱硫石膏基砂浆稠度明显增大,新拌砂浆体积密度和硬化砂浆体积密度略微增大,抗压强度、抗折强度和粘结拉伸强度均显著提高;粉煤灰也能显著改善脱硫石膏基砂浆的干燥收缩性,降低干燥收缩率;且当粉煤灰掺量为20%~30%时,其对脱硫石膏基砂浆的上述物理力学性能改善效果最佳。     

硅烷基聚合物防水粉末对早强砂浆性能影响的试验研究

通过试验,研究了硅烷基聚合物防水粉末掺量对早强砂浆的流动性能、抗压强度、抗折强度、吸水性能及抗氯离子渗透性能的影响规律。早强砂浆是由普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和石膏为胶凝材料制备而成,硅烷基聚合物防水粉末是由γ-氨丙基三乙氧基硅烷、聚乙烯醇和异丁基三乙氧基硅烷为主要原料制成。试验结果表明：硅烷基聚合物防水粉末掺量3.0%以内时,早强砂浆流动度和经时流动度损失符合规范要求;掺量为3.0%时,28 d龄期的早强砂浆试件吸水率最大降低58.9%,抗压强度和抗折强度未降低,抗氯离子渗透性能提高44.6%。     

硅酸盐水泥对脱硫石膏基砂浆物理力学性能的影响

研究了硅酸盐水泥掺量变化对脱硫石膏基砂浆的稠度、体积密度、抗压强度、抗折强度、软化系数、黏结拉伸强度、干燥收缩性能等物理力学性能的影响规律.结果表明,硅酸盐水泥能显著提高脱硫石膏基砂浆稠度,增大流动性,使得新拌砂浆体积密度和硬化砂浆体积密度略微增大;显著提高脱硫石膏基砂浆的抗压强度、抗折强度和软化系数,尤其是后期强度;能明显提高黏结拉伸强度,显著降低干燥收缩率,改善干燥收缩性能,甚至使得砂浆早期具有微膨胀特点;硅酸盐水泥在脱硫石膏基中的掺量宜控制在20％以内.     

含玻璃砂的高性能碱激发矿渣砂浆性能研究

采用玻璃砂代替部分细骨料制备碱激发矿渣(AAS)砂浆后,研究了玻璃砂含量(0%、10%、20%、30%,质量分数)对AAS砂浆抗压强度、抗折强度、干燥收缩、导热系数和碱-硅酸反应(ASR)膨胀率的影响,并通过扫描电子显微镜(SEM)对微观机理进行了分析。结果表明:掺10%~30%的玻璃砂能显著提高AAS砂浆的早期抗压强度,但会略微降低28 d抗压强度;AAS砂浆的抗折强度随玻璃砂掺量的增加先增大后减小,10%掺量时最有利于3 d抗折强度,20%掺量时最有利于28 d抗折强度;AAS砂浆的干燥收缩、导热系数和ASR膨胀率均随玻璃砂掺量的增加而减小,与对照组相比,掺30%玻璃砂的AAS砂浆导热系数降低14.4%,56 d干燥收缩率降低27.6%,14 d ASR膨胀率降低39.6%,28 d ASR膨胀率降低34.5%;SEM分析发现玻璃砂表面有水化产物生成,其与胶凝材料的结合比石英砂更紧密,使AAS砂浆的微观结构更加致密。     

涂层对速凝3D打印水泥砂浆力学性能的影响

3D打印砂浆普遍存在层间界面粘结较弱、抗折强度较低的问题,而膨胀水泥浆涂层涂覆于砂浆表面可产生表层压应力,进而提升其抗折强度,作为界面剂涂覆于层间可同时增强其界面粘结强度。本文通过将硫铝酸盐水泥与膨胀剂混合而成的涂层涂覆于速凝3D打印砂浆的表面与层间,研究了该涂层对不掺纤维及掺0.5%(体积分数)玄武岩纤维3D打印砂浆试件力学性能的影响规律。结果表明,涂覆层间涂层对无纤维与掺纤维速凝3D打印砂浆的层间界面粘结强度提升率分别为21.4%、12.2%,同时对其抗压强度也有一定提升作用。仅涂覆表面涂层与仅涂覆层间涂层对3D打印砂浆的抗折强度提升效果相当;同时涂覆表面及层间涂层对3D打印砂浆的抗折强度提升效果最显著,与无纤维、掺纤维的无涂层试件相比,提升率最高分别可达44.2%、23.2%。涂层对于无纤维3D打印试件层间粘结强度及抗折强度的提升效果优于掺纤维试件。     

八水合氢氧化钡对水泥水化历程的影响

通过净浆凝结时间、水化热以及砂浆流动度和强度等试验,研究了八水合氢氧化钡(BHO)对水泥物理力学性能及水化热历程的影响规律以及水灰比对BHO-水泥体系强度及水化热历程的影响规律.试验结果表明:BHO使砂浆流动度下降,也对凝结时间影响较大,随掺量增加,缓凝作用增强,当BHO掺量较多(7％,质量分数)时,凝结时间反而较空白组短;BHO掺量较小时,对强度、水化热基本无影响,BHD质量分数大于3％时,强度、水化放热速率及放热量均显著降低;通过调整水灰比,可改善强度且不影响水化热历程.通过复合减水剂调整水灰比,质量分数为5％的BHO可有效降低水泥水化热且对强度无显著影响,尤其是抗折强度,可利用其进行大体积混凝土的温度控制.     

聚乙烯醇纤维掺量对水泥胶砂力学性能的影响

为了研究聚乙烯醇(PVA)纤维的掺量对水泥胶砂力学性能的影响,采用硫铝酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、聚乙烯醇纤维等材料制备40 mm×40 mm×160 mm胶砂试件,通过流动度试验、抗折试验、抗压试验测试7组试件的力学性能。试验结果表明,随着纤维掺量的增加,胶砂的流动度逐渐降低。抗折、抗压试验中,试件的抗折强度均比不加纤维的有不同程度提高,掺加质量分数0.20%的PVA纤维的试件3、7、28 d的抗折强度均最大;试件的抗压强度和抗折强度的变化规律相同。韧性数值表明,试件在龄期为3 d的测试结果呈上升趋势,龄期为7 d和28 d呈下降趋势。经综合比较,PVA纤维质量分数为0.20%时,试件的力学性能最佳。     

硫铝酸钙膨胀剂与氧化镁膨胀剂对丁苯乳液改性砂浆性能的影响

本文研究了温度为20 ℃,相对湿度为90%(RH90%)和60%(RH60%)时,硫铝酸钙膨胀剂(CSA)与氧化镁膨胀剂(MEA)对丁苯乳液改性砂浆的工作性能、力学性能与收缩性能的影响。结果表明,丁苯乳液改性砂浆的流动度随着2种膨胀剂掺量的增加均先增大后降低。在RH90%与RH60%下,CSA掺量分别为水泥质量的6%与10%时,砂浆的抗折与抗压强度最高。2种相对湿度下,CSA都可有效降低砂浆干燥收缩;RH90%下掺8%MEA可提升砂浆抗折与抗压强度,亦可有效补偿砂浆后期干燥收缩;RH60%下掺8%MEA会降低砂浆抗折与抗压强度,且无法有效补偿砂浆的干燥收缩。     

丁苯乳液改性机制砂干混砂浆性能及机理研究

研究了丁苯乳液掺量对机制砂干混水泥砂浆的密度、力学性能、收缩性能的影响。结果表明:丁苯乳液对机制砂干混水泥砂浆有所影响,使得改性砂浆的抗折强度折压比、收缩性能得到显著改善。当聚会比为2%时,改性砂浆28d抗折强度、折压比、收缩性能与基准砂浆相比分别提高了9%、25%,抗压强度降低了13%。最后通过SEM探究了其对砂浆的改性机理。     

粉煤灰对磷酸盐水泥砂浆与混凝土之间粘结性能的影响

主要研究了粉煤灰对磷酸盐水泥砂浆流动度及其与混凝土之间粘结性能的影响,结果表明,通过掺加粉煤灰,可明显改善磷酸盐砂浆的流动度和成型性能;随着粉煤灰掺量的增大,该砂浆的3h粘结抗折强度和粘结拔拉强度降低,但当粉煤灰掺量20%时,MPC砂浆7d后的粘结抗折强度和1d后的粘结拔拉强度仍超过硅酸盐水泥混凝土基体的抗折强度和拔拉强度。     

煤矸石及纤维对3D打印水泥砂浆性能的影响

研究了煤矸石、钢纤维及玻璃纤维用量对3D打印水泥砂浆性能的影响。结果表明,煤矸石、钢纤维及玻璃纤维均使砂浆的流动度下降,其中玻璃纤维影响最大。随煤矸石取代水泥量的增加,砂浆的强度先提高后降低,煤矸石取代30%水泥时,砂浆的强度最高,砂浆的初凝时间4. 3 min,终凝时间9. 5 min满足3D打印时的凝结时间要求。钢纤维对砂浆的抗折强度提高明显,对抗压强度也有影响纤维用量0. 5%左右时,砂浆28 d的抗压强度提高约10. 3%,抗折强度提高约20%,而砂浆的流动性下降较少,是最佳纤维用量。在0. 8%~1. 2%的用量范围内,添加玻璃纤维后砂浆强度明显降低。因此,在此用量范围内玻璃纤维不适合作为煤矸石水泥砂浆的增强材料。     

聚丙烯纤维对砂浆性能的影响

本文研究了低掺量聚丙烯纤维(重量掺量为0.19%)对普通砂浆的抗折、抗压、抗渗、收缩率的影响;探讨和分析了纤维的加入对普通水泥砂浆的影响.试验证明,在普通的水泥砂浆中加入一定量的纤维能显著提高砂浆的抗裂抗渗,降低砂浆收缩率,提高抗压抗折强度等.     

纤维和胶粉对水泥砂浆力学和抗裂性能的影响

温湿度变化、胶凝材料本身变形和结构的约束是引起外墙砂浆开裂的主要原因,研究了3 mm短切耐碱玻璃纤维和可分散胶粉的掺入及掺量对砂浆抗折强度、抗压强度、弹性模量和干燥收缩性能的影响,并制备了914 mm×610 mm×19 mm的自由大板和内环约束的φ650 mm×φ800 mm×100 mm试件进行了室外暴露试验.结果表明纤维的掺入能够有效提高砂浆的抗折强度并降低干燥收缩,而胶粉掺入会降低28 d抗压强度并增加砂浆的干燥收缩,但能够降低砂浆的弹性模量,从而提高砂浆的韧性;室外暴露试验显示掺入复合掺入1％纤维和2％的胶粉能够明显提高砂浆的抗裂性能.     

煤矸石及纤维对3D打印水泥砂浆性能的影响

研究了煤矸石、钢纤维及玻璃纤维用量对3D打印水泥砂浆性能的影响。结果表明,煤矸石、钢纤维及玻璃纤维均使砂浆的流动度下降,其中玻璃纤维影响最大。随煤矸石取代水泥量的增加,砂浆的强度先提高后降低,煤矸石取代30%水泥时,砂浆的强度最高,砂浆的初凝时间4. 3 min,终凝时间9. 5 min满足3D打印时的凝结时间要求。钢纤维对砂浆的抗折强度提高明显,对抗压强度也有影响纤维用量0. 5%左右时,砂浆28 d的抗压强度提高约10. 3%,抗折强度提高约20%,而砂浆的流动性下降较少,是最佳纤维用量。在0. 8%¹. 2%的用量范围内,添加玻璃纤维后砂浆强度明显降低。因此,在此用量范围内玻璃纤维不适合作为煤矸石水泥砂浆的增强材料。