碱式硫酸镁水泥混凝土力学性能试验研究

为了研究碱式硫酸镁水泥混凝土的基本力学性能,通过实验系统测定了强度等级C20 ～ C60的碱式硫酸镁水泥混凝土的基本力学性能,建立了其轴心抗压强度(fc,m)、劈裂抗拉强度(fsp,m)、抗折强度(ft,m)与立方体抗压强度(fcu,m)之间的线性关系,弹性模量(Ec)与立方体抗压强度(fcu,m)之间的双曲线关系及其回归计算公式,比较其与普通混凝土的差异.结果表明:在强度等级C20 ～ C60的范围内,碱式硫酸镁水泥混凝土的fc,m和fsp,m值分别比普通混凝土相应强度高出22％ ～ 27％和27％ ～ 66％;在较低强度等级C20与C30,碱式硫酸镁水泥混凝土的Ec值比普通混凝土分别降低了17％和3％,当强度等级为C40～ C60时其Ec值反而比普通混凝土高出9％ ～27％,而且随着强度等级的提高,两种混凝土之间的差距在扩大;碱式硫酸镁水泥混凝土与普通混凝土的ft,m值之间的差异规律与强度等级有关,在强度等级C20～C50的范围内其ft,m值比普通混凝土高出38％～1％,且随着强度等级的提高,提高的幅度在减小,对于高强度等级C60的碱式硫酸镁水泥混凝土,其ft,m值比普通混凝土反而降低了5％.     

碱式硫酸镁水泥钢筋混凝土梁静力荷载和疲劳性能试验研究

为了研究碱式硫酸镁水泥钢筋混凝土梁的静力和疲劳性能,分别制备了C30、C40和C50三种强度等级的碱式硫酸镁水泥(BMSC)和普通硅酸盐水泥(PO·C)钢筋混凝土梁试件.试验结果表明,钢筋混凝土梁试件跨中挠度随着静力荷载的增加而增加.C40(BMSC)和C50(BMSC)的极限承载力分别为33 kN和38 kN,相比C40(PO·C)、C50(PO·C)的19 kN和21 kN分别提高了73.7％和81％.说明,高强度等级的BMSC试件具有较高的承载能力.在疲劳荷载的作用下,试件挠度值随着疲劳次数的增加呈下降趋势.高强度等级的BMSC试件疲劳循环寿命要多于PO·C试件,且强度等级越高,越为明显.此外,BMSC试件跨中挠度小于PO·C试件.说明,BMSC试件的刚度较大,抵抗变形的能力好.BMSC试件裂缝宽度发展包括三个阶段:快速发展阶段、稳定阶段和破坏阶段.碱式硫酸镁水泥完全能够用于制作钢筋混凝土构件,且性能更加优异,本文为碱式硫酸镁水泥混凝土能够大规模应用于结构工程提供了重要理论依据.     

钢筋碱式硫酸镁混凝土梁斜拉破坏的试验研究

碱式硫酸镁混凝土有具有快凝、早强、高抗拉强度、抗腐蚀等优点,但对其生成的梁的斜拉破坏尚缺乏研究。为了探索两种材料混凝土斜拉破坏梁力学性能差异,本文进行了碱式硫酸镁混凝土和普通混凝土梁斜拉破坏对比试验。试验结果表明,碱式硫酸镁混凝土梁在开裂荷载、极限承载力等方面具有一定优势,此外,两种材料梁的破坏模式有一定差异。对比同配筋同混凝土强度等级的普通混凝土梁,碱式硫酸镁混凝土梁开裂荷载和承载力提高20%以上,故对现行的普通混凝土梁承载力和开裂荷载计算公式进行了修正。本文对碱式硫酸镁混凝土在土木工程中的应用有一定的意义。     

外加剂和粉煤灰对碱式硫酸镁水泥混凝土性能影响研究

利用碱式硫酸镁水泥制备了不同外加剂和粉煤灰掺量的碱式硫酸镁水泥(BMSC)混凝土.研究了外加剂和粉煤灰对BMSC混凝土抗压强度以及抗硫酸盐腐蚀性能的影响,并对BMSC混凝土物相组成和微观形貌进行了分析.结果表明:掺加外加剂后混凝土的强度有大幅度地提高.当外加剂掺量为水泥质量的0.5%时,混凝土的强度达到最大值;继续增加外加剂掺量,对混凝土的强度影响不大.掺加粉煤灰后,混凝土的强度有所下降.且水灰比一定时,粉煤灰掺量越多,对混凝土的强度越不利.掺加外加剂和粉煤灰后,混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能得到了明显的改善;且同等条件下,碱式硫酸镁水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀性能优于普通硅酸盐水泥混凝土.     

碱式硫酸镁水泥胶砂流动性及强度试验研究

为了研究碱式硫酸镁水泥胶砂的流动性及强度性能,对不同材料配比的碱式硫酸镁水泥胶砂的流动度及硬化体的抗压、抗折强度进行了测试,讨论了材料配比对碱式硫酸镁水泥胶砂的流动性及强度性能的影响.结果表明,适当配比的碱式硫酸镁水泥胶砂在不掺入高效减水剂时就能够获得较好的流动性.FDN萘系高效减水剂对碱式硫酸镁水泥胶砂流动性具有更好的改善效果,而聚羧酸高效减水剂对碱式硫酸镁水泥胶砂流动性无明显改善作用.与复合硅酸盐水泥胶砂(32.5级)相比,碱式硫酸镁水泥胶砂3d前抗压和抗折强度发展非常快速,能达到28 d时强度的50％以上,28 d时抗压和抗折强度远高于复合硅酸盐水泥胶砂强度.     

高温蒸压养护对再生混凝土力学性能影响的研究

为了探明高温蒸压养护对再生混凝土受力后力学行为的影响规律,通过改变混凝土的强度等级、再生粗骨料不同掺量为变量,研究了再生骨料混凝土在高温蒸压养护后的抗压强度与弹性模量,并与普通混凝土试件进行了对比研究.结果表明,当养护环境为高温蒸压养护时,再生混凝土与对比用普通混凝土的强度仅在前期高温蒸压后较高,后期强度并没有因龄期的增长而增长,具有一定幅度的下降趋势,强度等级越高,后期强度的降低幅度越小;改变再生粗骨料置换率后,混凝土在同一种强度等级下的弹性模量出现了一定幅度的下降,并且高温蒸压养护时的混凝土弹性模量略低于标养混凝土试件.     

矿物掺合料对碱式硫酸镁水泥耐硫酸盐腐蚀性能的影响

为了研究粉碱式硫酸镁水泥耐硫酸盐腐蚀性能,对不同材料组成的碱式硫酸镁水泥浸入水和硫酸钠溶液中各龄期抗折强度、抗压强度、质量变化及水化产物进行了分析.结果表明,在0.3 mol/L的硫酸钠溶液试验环境下,掺入粉煤灰对水泥抗折抗蚀性能改善较为显著,而掺入矿渣对水泥抗压抗蚀性能改善较为显著.掺入粉煤灰和矿渣的碱式硫酸镁水泥180 d的抗折抗蚀系数和抗压抗蚀系数与未掺加矿物掺和料的碱式硫酸镁水泥相比分别提高了0.61和0.15;掺入粉煤灰和矿渣的碱式硫酸镁水泥各龄期的吸水率均低于未加外掺料的碱式硫酸镁水泥的吸水率,同时粉煤灰和矿渣的掺入能有效抑制Mg(OH)2晶相的产生.     

玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥的加速老化试验与微观机理

为了研究玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥材料的长期强度,正确评价其耐久性能,采用SIC(Strand In Cement)试验方法,分别测定了玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥GRBMS试样在50℃、80 ℃热水加速老化试验条件下的抗折强度变化.运用XRD和SEM分析其水化产物组成和微观结构形貌,观察了玻璃纤维在碱式硫酸镁水泥基体中的腐蚀特征.结果表明:GRBMS试样试样在老化条件下,抗折强度随着时间的增加有明显的下降,原因是碱式硫酸镁水泥中针杆状的517相分解为片状无胶结性能的Mg(OH)2;80℃老化下试样强度保留率达到50％所用的时间为12d,而氯氧镁水泥试样失效时间只有3d,因此玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥材料老化寿命时间长,更适合应用于实际工程中.     

水热环境下碱式硫酸镁水泥强度变化机理

为了进一步研究镁水泥在油井堵漏中的应用,本文分别对掺加粉煤灰和矿渣的碱式硫酸镁水泥进行水热环境下的强度试验,研究其在50℃和80℃水热环境中强度变化规律.利用XRD与SEM技术手段,分析碱式硫酸镁水泥在50℃和80℃水热环境中的物相组成和显微形貌,研究碱式硫酸镁水泥强度在水热条件下的衰退机理.研究结果表明碱式硫酸镁水泥水化产物的物相匹配和显微形貌发生不利转变并使强度衰退,其强度随水热温度的升高而降低.在50℃水热环境下水泥石1d强度由66.9 MPa提高到77.1 MPa,3d强度保留98.1％,7d强度仍能保持77.6％左右;在80℃水热环境下其强度随养护时间衰退较快,1d、3d、7d强度保留率分别为79.7％、70.1％、62.5％.     

纳米SiO2对不同强度等级混凝土性能的影响

通过纳米SiO2与粉煤粉复掺,用纳米SiO2等量替换水泥,分别配制强度等级为C35的普通混凝土和强度等级为C60的高强混凝土,对混凝土试件进行主要性能测试.结果表明28 d龄期立方体抗压强度、轴心抗压强度、弹性模量在纳米SiO2掺量为2％～3％范围内取最大值,对C35级别与C60级别的试件28 d龄期的力学性能影响为:立方体抗压强度最大增幅分别为14％、10％;轴心抗压强度最大增幅分别为18％、14％;弹性模量最大增幅分别为17.5％、11.2％.混凝土的工作性随纳米SiO2掺入量的增加均呈快速降低趋势,相同纳米SiO2掺量的混凝土C35级别的坍落度和扩展度下降速度比C60级别的更快.混凝土的抗渗性能随纳米SiO2掺入量的增加而提高,低强度等级的抗渗透能力的提高幅度明显高于较高强度等级的混凝土.