细骨料品种对外掺MgO砂浆膨胀性能的影响研究

 为了阐明骨料岩性对MgO混凝土膨胀特性的影响规律及作用机理,研究了20,38,60℃水养护温度下不同骨料砂浆的膨胀率,并结合能谱、元素聚类及相分布等微观测试手段深入分析了水泥基体区与细骨料界面过渡区的微结构及元素富集特性。研究结果表明：养护温度从20℃提高至60℃时,砂浆膨胀率增大,且天然砂与辉石闪长岩砂浆的膨胀率最高,其次为灰岩砂浆,玄武岩砂浆最小。38℃水养条件下,辉石闪长岩砂浆和玄武岩砂浆界面区的Ca,Mg元素富集程度高于灰岩与天然砂砂浆,天然砂较高的表面孔隙率和表面含水率有助于吸引更多的MgO迁移至界面区,快速水化形成晶粒尺寸较大、结构较疏松的“外部膨胀水化产物”水镁石;骨料颗粒通过影响界面过渡区的元素富集特性、水化物相类型和形态来影响MgO砂浆的膨胀特性,含有细粉的人工细骨料可以通过改变外掺MgO水泥水化程度和MgO含量来改变MgO砂浆的特性。     

MgO混凝土自生体积变形影响因素分析

自生体积变形是MgO混凝土在工程应用中最重要的性能之一。系统研究了MgO膨胀剂品种和掺量、水泥品种、骨料种类、粉煤灰掺量等原材料以及水胶比对龄期长达1 400 d的MgO混凝土自生体积变形性能的影响。结果表明：掺入4%～6%、活性反应时间为50～200 s的MgO膨胀剂后,混凝土的自生体积变形经过2 a左右逐渐趋于稳定,无倒缩或不收敛现象;水泥中MgO含量并不能真实反映产生有效膨胀的方镁石含量;骨料长期吸水率与MgO混凝土的自生体积变形存在着良好的对应关系,骨料吸水率越高,其MgO混凝土自生体积膨胀变形越小。     

粉煤灰对MgO混凝土长龄期自生体积变形的影响

为了探索粉煤灰对MgO混凝土长龄期自生体积变形的影响规律,在室内测试了长达4a龄期的不同粉煤灰掺量的MgO混凝土的自生体积变形,并从部分试件中钻孔取芯进行电镜扫描观测及能谱分析。结果表明:随着龄期的延长,粉煤灰对MgO混凝土的长龄期自生体积膨胀变形的抑制作用增强,且粉煤灰对一、二级配MgO混凝土的长龄期自生体积膨胀变形的抑制作用强于三级配MgO混凝土。同时,掺入适量粉煤灰后,长龄期MgO混凝土的微观结构更加致密。     

磷渣粉替代粉煤灰对外掺MgO碾压混凝土性能的影响

为寻求碾压混凝土中粉煤灰的替代掺合料,使用贵州磷渣粉部分或全部替代粉煤灰制备外掺MgO碾压混凝土,研究了采用不同掺合料的外掺MgO碾压混凝土的自生体积变形和力学性能,并采用X射线衍射、差热热重分析、背散射电子成像、能谱分析、压汞分析等方法研究碾压混凝土的微观结构。结果表明:与单掺粉煤灰碾压混凝土比较,复掺磷渣粉和粉煤灰碾压混凝土的自生体积变形值变大,且随着磷渣粉掺量的增大而减小,而单掺磷渣粉碾压混凝土的自生体积变形值变小;在相同条件下,磷渣粉比粉煤灰对混凝土中MgO水化膨胀的抑制作用更强;用磷渣粉替代粉煤灰配制的碾压混凝土的孔隙结构得到优化,力学性能更高,且MgO水化产生的膨胀不会对其微观结构造成破坏;磷渣粉适宜替代粉煤灰配制外掺MgO碾压混凝土。     

双膨胀水泥混凝土自生体积变形的试验研究

通过改变低热微膨胀水泥中MgO的掺量和掺入方式、改变水泥组成、调整膨胀源组分等方法制备了不同膨胀性质的双膨胀水泥,对低热微膨胀水泥和这几种双膨胀水泥在不同试验温度、不同养护制度下的混凝土自生体积变形进行全面试验研究,阐明了温度、湿度变化及水泥质量组成对混凝土自生体积变形的影响。试验结果表明:在低热微膨胀水泥中掺入MgO能减少其回缩,增大膨胀量,稳定膨胀变形;G13型水泥膨胀量最大;优化复合型水泥组分掺MgO可能获得理想的膨胀过程曲线。     

改性MgO膨胀剂对水泥浆体流动度和膨胀性能的影响

为了改善MgO膨胀剂(MgO expansive agent,简称MEA)对混凝土流动性的不利影响和延缓氧化镁混凝土的膨胀时间,采用十八碳不饱和脂肪酸对MEA进行表面改性,测试了改性MEA的活性指数、孔结构和水化热等特性,并通过测定掺改性MEA的水泥浆体的流动度和膨胀性能来评价其改性效果。结果表明:MEA经过表面改性后,其活性指数增大,孔结构被细化,水化放热时间有所延迟;改性MEA可明显降低MEA水泥浆体的流动度经时损失,并有效地延缓MEA水泥浆体的膨胀时间,提高其后期膨胀量。研究成果可为表面改性MEA在大体积混凝土中的应用提供参考。     

氧化镁混凝土自生体积变形的长期试验研究成果

本论述了观测时间长达10年及20年的外掺轻烧MgO和内含MgO水泥混凝土自生体积变形的试验研究成果,简要介绍了MgO水泥的膨胀机理。通过长达12年的力学与变形性能试验，阐明了MgO混凝土的长期力学性质是安定的，微膨胀对混凝土长期力学性能的影响不大。     

偏高岭土对蒸养混凝土界面区显微硬度及统计分布的影响

为获得蒸养掺偏高岭土(MK)混凝土界面区的微观力学性能,测试了不同MK掺量蒸养混凝土界面区的显微硬度,运用概率统计方法进行界面区显微硬度数据处理,并结合热重分析和电镜观察阐明其作用机理。结果表明:界面区显微硬度数据呈明显的离散分布特征,并不符合通常认为的正态分布,而更符合3-Parameter Lognormal Logistic分布;运用统计分析得到的界面区显微硬度曲线离散性较低,对界面区强度表征更加准确;掺偏高岭土增强了界面区显微硬度;随龄期增长,界面区显微硬度值增加,宽度减小;蒸养条件下,偏高岭土发生二次水化反应,消耗Ca(OH)_2晶体,生成更多的C-S-H凝胶,强化了界面区。     

水工混凝土中氧化镁安定掺量的判定方法述评

为了促进外掺MgO混凝土的深入研究和推广应用,本文对现行水工混凝土中MgO安定掺量的五种判定方法进行了对比分析。结果表明,根据现行判定方法确定的MgO外掺量生产的MgO混凝土,其自身体积膨胀量很难满足补偿坝体混凝土温降收缩量的需要。对于如何科学合理地提高水工混凝土的MgO掺量,仍然需要深入研究。同时建议,利用实际工程的原材料和混凝土配合比,开展直接根据混凝土试件的自生体积膨胀量来确定水工混凝土中MgO外掺量的研究。     

矿渣对高镁水泥硬化浆体膨胀特性及微观结构的影响

MgO可用于补偿大体积混凝土的收缩,大坝混凝土中也已有应用高镁水泥的先例。为充分利用高镁水泥的膨胀特性,避免其膨胀量过大,本文研究了矿渣掺量和细度对其膨胀特性的影响,并表征了硬化浆体的孔结构与微观形貌。结果表明,掺入矿渣可以有效降低高镁水泥硬化浆体的膨胀率。矿渣的掺量越高,硬化浆体膨胀率越低。矿渣的细度越细,抑制硬化浆体膨胀的作用越明显,中位径为4．81μm时,硬化浆体膨胀率显著降低。矿渣抑制高镁水泥硬化浆体膨胀的作用,主要源于矿渣掺入之后所产生的“物理稀释作用”和“二次水化效应”。“物理稀释效应”降低了硬化浆体中方镁石总量;“二次水化效应”填充了硬化浆体空隙,使硬化浆体孔径细化,毛细孔缓冲和释放硬化浆体膨胀应力。     

外掺MgO混凝土自生体积变形的长期研究

论述了观测时间长达１０年及２０年的外掺轻烧ＭｇＯ和内含ＭｇＯ水泥混凝土自生体积变形的试验研究成果。通过长达１２年的力学与变形性能试验，阐明了ＭｇＯ混凝土的长期力学性质是安定的，微膨胀对混凝土长期力学性能的影响不大。     

低水胶比下粉煤灰复合矿粉配制高强泵送混凝土的性能研究

为了探讨低水胶比(0.20)下粉煤灰复合矿粉高性能混凝土的性能,对其力学性能和微观形貌进行了实验分析。结果表明:粉煤灰混凝土早期强度低后期强度高,矿渣微粉混凝土早期强度发展迅速,两者复掺时对混凝土强度的互补较明显;粉煤灰、矿渣单掺和复掺时高性能混凝土拌和物的工作性较好,均满足泵送混凝土对工作性的要求;其颗粒表面活性的Al2O3和SiO2与水泥产生的Ca(OH)2在浆体中发生火山灰反应,生成C-S-H凝胶,细化和减少混凝土界面区域的Ca(OH)2,未水化的颗粒能够填充于混凝土,能够明显地改善混凝土的密实度,降低混凝土的钙硅比。     

橡胶混凝土力学性能的试验研究

橡胶混凝土因其优越的材料性能而具有较好的应用前景,而强度的降低成为关键问题。试验以强度C25的普通混凝土为基准,用废旧轮胎橡胶颗粒等体积取代细骨料制成橡胶混凝土,研究不同橡胶颗粒粒径和掺量对混凝土力学性能的影响。研究结果表明:橡胶混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度均较基准混凝土的小,且随着橡胶掺量的增加而逐渐减小。拉压比较基准混凝土的大,且随着橡胶掺量的增加有增大的趋势。另外试验结果也显示,橡胶的掺入增强了混凝土的韧性,可为橡胶混凝土的实际应用提供技术支持。     

外掺MgO混凝土结构温度应力补偿的时空效应

 不同区域MgO的膨胀量对结构整体的影响和对延迟膨胀的时间加以控制是外掺MgO微膨胀混凝土技术的两个关键问题。通过有限元方法,研究外掺MgO混凝土浇筑块温度应力的时空效应,比较了不同部位、不同浇筑层MgO掺率对温度应力的影响。研究指出：掺MgO将使结构最大拉应力值变小并且出现的时间有所提前;内部掺多则会降低内部应力最大值,而外侧掺多对改善表面应力作用不大;保证上下层新老混凝土之间的MgO膨胀协调是十分重要的。所得的成果反映了外掺MgO混凝土结构的温度应力的变化趋势。     

内含氧化镁水泥混凝土自生体积变形问题探讨

 根据室内混凝土自生体积变形试验结果,归纳了内含氧化镁水泥混凝土自生体积变化规律。内含氧化镁水泥混凝土自生体积变形与配合比参数有关,较大水胶比有利于氧化镁的较快水化,粉煤灰对混凝土变形有抑制作用,内含氧化镁水泥适用于强度等级较低的重力坝混凝土。高强度等级混凝土可采用低氧化镁水泥外掺轻烧氧化镁来改善补偿收缩性能。当氧化镁含量在4%左右时,混凝土自生体积变形在2 a左右即趋于稳定,不会影响结构的安全性。     

水工混凝土渗透溶蚀试验研究

对水工混凝土的压力渗水规律,渗透水样钙离子浓度、pH值变化以及渗透溶蚀作用下混凝土性能衰减规律进行了试验研究。结果表明:振捣密实、养护充分的水工混凝土具有很高的抗渗透溶蚀能力,有自愈特性;溶蚀早期,钙溶出量与渗水量呈线性关系,渗透水钙离子浓度、pH值和电导率稳定于某一范围;混凝土性能衰减与氢氧化钙溶出率可进行线性拟合,氢氧化钙溶出5.13%,抗压强度、劈拉强度和弹性模量分别下降2.24%、7.95%和4.10%,其中,劈拉强度下降最明显。     

钢纤维粉煤灰混凝土砌块砌体基本力学性能的试验研究和数值分析

首先研究钢纤维粉煤灰混凝土的基本力学特性,通过对掺入不同钢纤维体积率和不同粉煤灰掺量的混凝土进行试验,得出力学特性较好的配比进行砌块的试验研究。试验结果发现在粉煤灰混凝土砌块中掺入一定体积率的钢纤维,不仅能够提高砌块砌体的抗压强度,也改善砌块砌体的变形性能和破坏形式。同时对砌块砌体进行有限元分析,根据模型试验与数值模拟分析,得出其应力分布规律和变形形态,为钢纤维粉煤灰混凝土砌块的应用提供理论依据。