不同胶凝材料复配的水泥灌浆料力学性能影响分析

为了提升高性能水泥基灌浆料的基本性能,采用普通硅酸盐水泥和快硬性硫铝酸盐水泥进行复配,通过该方式作为高性能水泥基灌浆料的胶凝材料,并向灌浆料中加入水泥、骨料、外加剂等成分。为解决灌浆料的粒子团聚问题,利用水泥砂浆标准搅拌程序提高水泥基的强度,有利于提高水泥基灌浆料的性能。将其应用于装配式建筑领域,可降低工程施工的成本。     

高性能水泥基灌浆料配合比设计的实践与验证

使用Alfred模型进行高性能水泥基灌浆料配合比设计,研究并优化了其堆积曲线公式系数q.同时利用制备超高性能混凝土理论与中心质假说,通过在普通水泥中加入超细矿粉、硅灰、膨胀剂等矿物掺和料,寻求适当的砂胶比与混合物颗粒粒径分布,提高胶凝体系的密实度,增强胶凝体系的流动度与稳定性.进而制备出一种无泌水、流动度佳、早强高强的高性能水泥基灌浆料.总结了一种具有普遍适用性的、快速准确的高性能水泥基灌浆料配合比设计思路.     

超高性能混凝土胶凝材料组分优化分析

以海砂为骨料,对水泥、硅灰、纳米微珠、超细高炉矿渣粉、高效抗裂膨胀剂五种胶凝材料进行遴选及配合比优化。采用混料设计中分析较为全面的单纯形重心设计的方法,对胶凝材料各掺量进行响应面分析及优化,建立了可信度较高的回归模型,准确预测了超高性能混凝土达到最大28d强度时胶凝材料各组分的掺量。     

SAC- P·Ⅱ体系对废旧混凝土再生砂粉制备的灌浆材料性能研究*

以SAC- P·Ⅱ（硫铝酸盐-Ⅱ型硅酸盐水泥）复合体系为胶凝材料，对以废旧混凝土再生砂粉作为骨料制备水泥基灌浆材料的流动度、抗折抗压强度、拉伸粘结强度、泌水率及竖向膨胀率等性能的影响研究。结果表明：随着SAC水泥掺入比例的增加，30 min流动度明显降低，1 d和3 d抗折及抗压强度增幅较大，而28 d抗折及抗压强度则增长幅度不大；P·Ⅱ水泥收缩较大，SAC水泥具有微膨胀性能，故SAC水泥比例越高，同等膨胀剂用量条件下，竖向膨胀率增大，反之降低；同等胶凝材料用量下，SAC水泥比例高，拉伸粘结原强度、浸水后及热老化均表现为降低，与扫描电子显微镜（SEM）微观结构显示一致；综合考虑各项性能，推荐SAC- P·Ⅱ复合体系灌浆料中SAC水泥比例为不超过80%。     

水泥基无收缩灌浆料发展应用

水泥基无收缩灌浆料的材料组成、应用领域及发展现状.水泥基无收缩灌浆料是一种以水泥基胶凝材料为基材,与超塑化剂等外加剂及细集料等混合而成的灌浆修补材料,具有大流动性、早强、高强、微膨胀的性能.     

外加剂对半柔性路面用早强型水泥基灌浆料工作性能的调控

针对大孔隙沥青混合料路面对灌浆材料工作性能要求较高的特点,本文开发了一种半柔性路面用早强型水泥基灌浆料。采用快硬硫铝酸盐水泥与普通硅酸盐水泥在不同比例下进行复掺,确定了水泥体系的基础配比;通过正交试验,确定了粉煤灰、硅灰、赤泥等矿物掺合料最佳配比。通过在灌浆料体系中复掺减水剂、胶粉、缓凝剂及早强剂外加剂,对灌浆料的工作性能进行了优化调控,最终获得满足性能要求的半柔性路面用水泥基灌浆料。结果表明,灌浆料体系的最优配比为m(快硬硫铝酸盐水泥)∶m(普通硅酸盐水泥)=7∶3,外掺粉煤灰、硅灰、赤泥的量分别为硫铝酸盐-普通硅酸盐复合水泥质量分数的9%、6%、3%,水胶比为0.40,砂胶比为0.25,早强剂、胶粉、减水剂、缓凝剂的掺量分别为0.08%、2.5%、0.35%、0.20%(质量分数),其初始和20 min流动度分别为13 s和19 s,初凝和终凝时间分别为62 min和65 min,3 h、1 d、7 d和28 d的抗压强度分别为17.08 MPa、18.13 MPa、24.59 MPa和26.19 MPa,7 d干缩率为0.18%。     

水泥-膨胀剂-磨细矿渣复合胶凝材料膨胀与强度发展的协调性研究

研究了水泥-膨胀剂二元复合胶凝材料和水泥-膨胀剂-磨细矿渣三元复合胶凝材料, 这两种胶凝材料可以用于制备具有良好体积稳定性的高性能膨胀混凝土(HPEC).研究表明, 存在一个最优辅助胶凝材料掺量组合, 在此条件下胶凝材料具有良好的膨胀与强度的协调性, 在水泥-膨胀剂体系中, 膨胀剂的掺量范围在6%～12%, 其中掺6%～8%时用于配制补偿收缩混凝土, 掺8%～12%时用于配制填充性膨胀混凝土.在水泥-膨胀剂-矿渣体系中, 矿渣的掺量范围是20%～40%, 对应膨胀剂的掺量及胶凝材料的适用范围为膨胀剂6%～10%时用于配制补偿收缩混凝土, 掺8%～15%时用于配制填充性膨胀混凝土.矿渣的掺入可以削减由于膨胀剂过量而导致的过高的膨胀率, 从而避免由此造成的膨胀破坏现象.     

矿物掺合料对硫铝酸盐水泥混凝土性能的影响

通过试验研究不同掺量的矿渣和硅灰对硫铝酸盐水泥混凝土凝结时间、力学性能、体积收缩和早期抗裂性的影响。研究结果表明，在硫铝酸盐水泥混凝土中，掺入矿渣会延长混凝土的凝结时间，抑制收缩变化和早期开裂，但会显著降低力学性能；掺入2.5%的硅灰可以缩短硫铝酸盐水泥混凝土的凝结时间，提高力学性能、抑制收缩变化和早期开裂，但硅灰过量则会降低混凝土的力学性能。综合考虑硫铝酸盐水泥混凝土在工程中的实际应用，确定胶凝材料的最佳配比为硫铝酸盐水泥:矿渣∶硅灰=87.5∶10∶2.5，在此配比下混凝土的初凝和终凝时间分别为72min和114min,8h抗压、抗折强度分别为28.2MPa和4.1MPa。     

硅粉、矿渣微粉、粉煤灰在制备高性能胶凝材料中的应用

介绍了硅粉的特性,探讨了硅粉单独使用的优缺点,以及利用硅粉、矿渣微粉、粉煤灰等三种物料生产高性能胶凝材料的生产过程。硅灰通过内掺法掺入混凝土,可等量替代部分水泥,有效取代系数达3～4,最佳掺入量为8%～10%。实践表明,该胶凝材料能很好地改善混凝土性能,具有较好的经济效益和社会效益。     

水泥基胶凝材料水化放热行为的分析和试验研究

大体积混凝土结构中降低温度应力的关键是降低混凝土中胶凝材料水化热,所以研究掺硅灰、磨细矿渣、粉煤灰、膨胀剂胶凝材料体系的水化放热行为十分重要.首先在化学反应动力学原理基础上,采用微积分理论推导出水泥基胶凝材料恒温水化放热过程的统一表达式;然后用溶解法测试掺硅灰、矿粉、粉煤灰、膨胀剂胶凝材料体系的水化热,在试验的基础上分析加掺合料胶凝材料的水化放热行为.     

Supplementary cementitious materials for mitigating degradation of kraft pulp fiber-cement composites

Kraft pulp fiber reinforced cement-based materials are being increasingly used where performance after exposure to environmental conditions must be ensured. However, significant losses in mechanical performance due to wet/dry cycling have been observed in these composites, when portland cement is the only cementitious material used in the matrix. In this research program, the effects of partial portland cement replacement with various supplementary cementitious materials were investigated. Binary, ternary, and quaternary blends of silica fume, slag, Class C fly ash, Class F fly ash, metakaolin, and diatomaceous earth/volcanic ash blends were examined for their effect on the degradation of kraft pulp fiber-cement composite mechanical properties (i.e., strength and toughness) during wet/dry cycling. After 25 wet/dry cycles, it was shown that binary composites containing 90% slag, 30% metakaolin, or greater than 30% silica fume did not exhibit any signs of degradation, as measured through mechanical testing and microscopy. Ternary blends containing 70% slag/10% metakaolin or 70% slag/10% silica fume were also effective in preventing degradation. A reduction in calcium hydroxide content and the stability of the alkali content due to supplementary cementitious material addition were shown to be primary mechanisms for improved durability.     

超轻硫铝酸盐水泥基发泡材料的制备及硬化性能研究

针对传统硅酸盐水泥基发泡材料膨胀倍率小、容重与干密度较大、凝结时间长等问题,采用硫铝酸盐水泥熟料、石灰和硬石膏作为胶凝材料,双氧水(H₂O₂)为发泡剂,羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)为稳泡剂制备了超轻硫铝酸盐水泥基发泡材料(U-SCFM),系统研究了H₂O₂用量、HPMC掺量及水胶比对U-SCFM膨胀倍率、干密度及硬化强度等性能的影响规律,并通过超景深显微镜、热分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)等对U-SCFM硬化体的水化产物及微观结构进行表征。结果表明:当水胶比为0.8,H₂O₂和HPMC掺量分别为胶凝材料质量的10%和1%时,制备出膨胀倍率为4.2、干密度为265 kg/m³、7 d抗压强度达到0.98 MPa的U-SCFM材料;HPMC的增稠作用及U-SCFM快速凝结硬化形成钙矾石晶体是U-SCFM硬化体多孔结构形成的主要原因。以上结果为煤矿巷道高冒区的充填提供了一种绿色安全、低成本充填材料。     

水泥基无收缩灌浆料试验研究

采用硅酸盐水泥和铝酸盐水泥及二水石膏复合配制水泥基无收缩灌浆材料,研究各组成材料对其各项性能的影响。试验结果表明,所配制的灌浆料具有早强、高强、微膨胀、大流动性,1d、3d、28d强度分别为33.3MPa、49.7MPa、78.1MPa,1d竖向膨胀率为0.031%。     

磷铝酸盐水泥基灌浆材料流变性能及保水性能

采用低pH值水泥基材料固化高放射废弃物具有很好的优势,而水泥基灌浆材料的流变性能是评价高放废物深地质处置用灌浆材料的重要指标之一.探究了水灰比、外加剂对磷铝酸盐水泥流变性能以及保水性能的影响规律.结果表明:水灰比越大,浆体粘度越小,流动性能越好,但浆体越不稳定,越容易离析;而且MgO膨胀剂的掺入,增大了浆体的粘度,其中膨胀剂活性越高,浆体的流变性越差;羟丙基甲基纤维素醚以及钠基膨润土掺入改善水泥浆体保水性能,羟丙基甲基纤维素醚的保水效果优于钠基膨润土,当HPMC掺量大于0.3%,灌浆液不析水;掺加减水剂降低了浆体的粘度,且聚羧酸系减水剂的减水效果优于萘系减水剂,同时减水剂的掺入会使浆体的稳定性下降.     

基于灰色系统理论的磷建筑石膏基胶凝材料组分优化设计研究

以云南磷石膏为主要原料制备磷建筑石膏基胶凝材料.通过应用灰关联分析法分析磷建筑石膏基胶凝材料的组分(复合硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、硅灰、粉煤灰、磷建筑石膏)对其绝干抗压强度的影响,确定了掺合料最佳组合为粉煤灰、矿渣硅酸盐水泥、硅灰;并运用多目标智能加权灰靶决策模型综合考虑抗压强度、抗折强度、初凝时间、终凝时间、软化系数、孔隙率六个指标,确定了其最佳配合比.试验表明:当粉煤灰:矿渣硅酸盐水泥:硅灰:磷建筑石膏的配合比为6%:5%:3%:86%时,其综合性能最好,绝干抗压强度为14.11 MPa,抗折强度为2.58 MPa,初凝时间为16 min,终凝时间为43 min,软化系数为0.51,孔隙率为23%.     

超细硅灰改性低强度等级水泥基材料的性能研究

为了提高低标号水泥基材料的力学性能和耐久性,基于纳米粉体的特殊性能与效应,采用超细硅灰对水泥基材料进行改性。除进行宏观力学性能和耐久性测试之外,运用XRD、TGA-DTA、SEM等方法,研究了超细硅灰改性水泥基材料的相组成、显微结构及微观形貌。结果表明:水泥基复合材料最佳配比为水泥:粉煤灰:超细硅灰:早强减水剂为1:1:0.025:0.015,此时超细硅灰能够很好地促进水泥水化,使水化产物增多,水泥石基体相的显微结构致密,C-S-H凝胶交织成致密的网状结构,结构缺陷显著降低,导致强度明显增大、耐久性显著提高。     

硅灰、偏高岭土对矿渣-粉煤灰微珠胶凝材料性能的影响

首先通过改变粉煤灰微珠掺量,确定满足快速修补要求的矿渣-粉煤灰微珠胶凝材料基体的最佳配比,再调节偏高岭土、硅灰掺量,研究其对复合胶凝材料凝结时间、力学性能和水化机理的影响。研究发现,偏高岭土对凝结时间的改变较硅灰更敏感。通过化学结合水测试,分析了不同硅灰和偏高岭土掺量对矿渣-粉煤灰微珠胶凝材料水化反应程度影响的原因。力学实验结果表明：矿渣-粉煤灰微珠胶凝基体复合掺加5%硅灰（质量分数）+15%偏高岭土（质量分数）,试块2 h抗压强度为11.5 MPa、28 d抗压强度达到75.2 MPa,且呈现缓慢递增的趋势。     

Investigations on the cementitious grouts containing supplementary cementitious materials

Concrete structures often exhibit distress during their service life due to one or more of the following causes: faulty design, use of substandard materials, poor construction, misuse or overloading. Of these, poor construction practices result in porous concrete which necessitates remedial and strengthening measures, if a structure is to meet the strength, serviceability and durability requirements, for which it has been originally designed. However, before strengthening the structure, the integrity of the concrete should be restored, which is often carried out through grouting using cement slurry, followed by grouting with epoxy or low viscous monomer. Grouting using cement slurry to fill up the voids in porous matrix of the concrete is the most simple and economical method, requiring less capital investment and skills. However, there are problems associated with cement grouting, such as shrinkage, stability of the grouts, etc. These problems associated with cement grouting can be solved by using cementitious grouts, i.e., grouts containing supplementary cementitious materials (SCMs) such as fly ash, ground granulated blast furnace slag (GGBS) and silica fume (SF) as admixtures in cement grout. This paper gives the results of the investigation undertaken to evaluate the flow, strength and durability characteristics of the cementitious grouts.     

低碱度水泥基材料固化模拟放射性焚烧灰性能与机理研究

放射性焚烧灰中存在铝单质金属,其在碱激发水泥或硅酸盐水泥的高碱性孔溶液环境下会反应产生氢气,造成固化体膨胀与性能劣化。为克服此问题,本研究以水泥、硅灰和粉煤灰为主要原料,添加沸石、聚羧酸减水剂、定优胶和聚合硫酸铝协同改性制备低碱度水泥基材料,开展低碱度水泥基材料对模拟放射性焚烧灰的固化处置研究。结果表明:模拟放射性焚烧灰质量包容量为30%的低碱度水泥基材料固化体的28 d抗压强度达16.6 MPa以上,抗冻融性能、抗浸泡性能及抗冲击性能均满足GB 14569.1—2011《低、中水平放射性废物固化体性能要求-水泥固化体》的要求。Ce³⁺第42 d浸出率为4.41×10^-9 cm/d,累计浸出分数为3.4×10^-7 cm。低碱度水泥基材料固化模拟放射性焚烧灰过程中未产生大量氢气,其原因是,在早期孔溶液pH值较低,同时孔溶液中的高钙离子浓度延缓了焚烧灰中的单质铝与孔溶液发生反应释放氢气的速度,在后期孔溶液pH值低于11.75,焚烧灰中的单质铝不会与孔溶液发生反应。