废弃混凝土再生粉制备超高性能混凝土基体的性能研究

通过研究废弃混凝土再生粉取代水泥(0、10％、20％、30％、40％、50％取代)对超高性能混凝土(Ultra high pedormance concrete,UHPC)性能的影响,验证使用废弃混凝土再生粉制备UHPC的可行性.结果 表明,再生粉取代水泥降低了UHPC基体的工作性能和抗折强度,但使用50％的再生粉取代水泥制备的UHPC基体28 d抗压强度与基准组相当;使用废弃混凝土再生粉制备UHPC基体具有较好的抗渗性能;随再生粉取代量的增加,UHPC基体的早期自收缩下降;XRD分析结果表明使用废弃混凝土再生粉取代水泥并不改变水化产物的种类;但掺加废弃混凝土再生粉能明显缩短UHPC基体的水化诱导期,降低累积释放热.除此之外,使用废弃混凝土再生粉制备的UHPC基体能耗显著降低.     

矿渣沸石基水泥的试验研究

研究了矿渣沸石基水泥中原料组成含量对水泥的强度、凝结时间及标准稠度等性能的影响规律,并探讨了该水泥体系的水化机理。研究结果表明,以30%的沸石、25%的熟料、34%的矿渣、6%的钢渣和5%的石膏,可以制备出3d抗压强度达15.3MPa、28 d抗压强度达42.8 MPa的矿渣沸石基水泥。该水泥的主要水化产物为C-S-H凝胶和水化硫铝酸钙。     

矿粉掺量对废弃超细砂制备砂混凝土密度及强度影响研究

以航道整治废弃超细砂为主要原料,通过振动成型制备砂混凝土(Sand Concrete).首先通过干拌振捣密实计算干拌物密度的方法研究矿粉掺量对砂混凝土干拌物密度的影响,然后以试件7 d、14 d和28 d抗压强度、劈裂抗拉强度和浸水抗压强度为控制标准,研究矿粉掺量对砂混凝土性能的影响,最后通过XRD对砂混凝土试件进行分析.试验结果表明:在水胶比为0.38,减水剂掺量为0.5%情况下,砂混凝土最佳配合比为废弃超细砂75.3%、水泥16.5%、矿粉8.2%.采用最佳配合比所制砂混凝土28 d抗压强度、劈裂抗拉强度和浸水抗压强度均达到最优, XRD分析表明所制砂混凝土含有大量水化硅酸钙(C-S-H)和钙矾石等水化产物.研究为航道整治废弃超细砂的开发利用提供一种技术途径,对于废弃超细砂资源丰富而普通混凝土砂石材料匮乏的地区具有显著的经济价值和广阔的应用前景.     

超细矿粉对植生再生混凝土抗压强度及pH值的影响

为研究超细矿粉对植生再生混凝土性能的影响,测试了不同超细矿粉掺量的植生再生混凝土的抗压强度及pH值;利用XRD,SEM方法分析植生再生混凝土的水化产物和微观结构;介绍了植生再生混凝土的植物生长状况.研究表明,超细矿粉取代水泥率从0～80％的范围内,植生再生混凝土的抗压强度先增高后降低,当超细矿粉取代量为20％时,抗压强度达到极值;pH值随超细矿粉取代量增大而降低,当取代量为60％时,pH值为10.08,可以保持水泥水化产物稳定存在;微观分析表明,随着超细矿粉取代率的提高,水化产物中的Ca(OH)2含量降低.在试验条件下,植物可实现良好生长.     

矿渣再生混凝土的试验研究

由于再生集料本身具有一些天然缺陷，导致再生集料混凝土的综合性能较同级配普通混凝土差，而矿渣可以改善普通混凝土的物理力学性能和耐久性能。本课题以废弃混凝土为再生粗集料，适当掺加一定量的水泥和矿渣，配制成再生混凝土，时其坍落度，抗压强度，气体渗透性和碳化性能进行了研究。结果表明，用矿渣及高强度再生粗集料，可以配制出坍落度为180mm、8d抗压强度达50MPa耐久性能较好的再生集料混凝土。     

利用废弃混凝土配制高性能粉煤灰混凝土的研究

采用废弃混凝土再生集料、普通硅酸盐水泥和粉煤灰等原材料,通过正交试验找出影响再生混凝土强度和坍落度的主要因素及粉煤灰再生混凝土的最优配比。试验结果表明,再生集料替代率是影响再生混凝土强度和坍落度的显著因素,在普通成型工艺和养护条件下可以配制出抗压强度59MPa,塌落度215mm的高性能粉煤灰再生混凝土。     

不同含水率预拌料混凝土抗压强度试验与微观结构分析

预拌料混凝土是将水泥、石子、砂子等材料按一定配合比配制,施工时加水作业的新型混凝土.研究了贮存期30 d以内,砂子含水率2.0％以内,水胶比为0.45和0.50时预拌料混凝土抗压强度,并分析了预拌料的微观结构对预拌料混凝土抗压强度的影响.结果表明,预拌料贮存期在30 d以内,砂子含水率小于1.0％时的预拌料混凝土强度能达到35 MPa.预拌料在贮存3d、7d和30 d时水泥颗粒水化反应产物存在明显差异;预拌料贮存期在3d以内时,预水化反应程度低,砂子含水率对混凝土的强度的影响较小;贮存超过7d,预拌料的预水化产物结构疏松,砂子含水率对混凝土的强度的影响较大.水胶比对预拌料混凝土的强度损失影响不大.     

早强型聚羧酸减水剂在装配式混凝土构件中的应用

为基于早强型聚羧酸系减水剂的特殊性能。本试验采用简单复合工艺,引入酰胺基、磺酸基等基团,合成了早强型聚羧酸系减水剂A30,经现场C30装配式混凝土试配,该早强型减水剂对比普通减水剂具有高减水率、明显的早强功能;1d混凝土的抗压强度可达20.5MPa,7d可达40.2MPa,其微观图谱显示较多的钙矾石和水化硅酸钙等水化产物。     

煤系偏高岭土对混凝土力学性能及微观结构的影响机理

将600目(23μm)和1 000目(13μm)煤系偏高岭土按照0%、5%、10%、15%(质量分数)的掺量分别掺入混凝土,通过强度测试、XRD、TG-DTG、SEM-EDS和氮吸附试验等研究了煤系偏高岭土细度和掺量对混凝土力学性能和微观结构的影响。结果表明：偏高岭土的掺入显著提高了混凝土的力学性能,当偏高岭土细度为1 000目、掺量为15%时,混凝土的抗压强度最大,90 d抗压强度达到了81 MPa;水化产物主要由氢氧化钙、钙矾石、类水滑石及水化硅酸钙(C-S-H)凝胶等组成,掺入偏高岭土并未改变水化产物种类,但是增加了水化产物中C-S-H凝胶的产生量,同时降低了氢氧化钙的含量。偏高岭土与水泥水化产物氢氧化钙发生二次水化生成C-S-H凝胶,提高混凝土致密性,这是偏高岭土能够增强混凝土力学性能的主要原因。     

掺入废弃混凝土颗粒的水泥复合土力学特性研究

为了研究水泥复合土在建筑垃圾处理中发挥的作用,设计了不同废弃混凝土颗粒掺入比,不同的水泥掺入比,制作了掺入无筛分废弃混凝土颗粒的水泥复合土试件,进行了无侧限抗压强度试验,研究了不同龄期下水泥复合土的无侧限抗压强度变化规律,运用SPSS软件建立了无侧限抗压强度的多元线性回归分析模型.试验结果表明,废弃混凝土颗粒掺量存在适宜区间,适宜区间随着水泥掺量的增加而向数轴右侧移动;加入过低掺量的废弃混凝土颗粒会降低水泥复合土的抗压强度,随着废弃混凝土颗粒掺量增加,废弃混凝土颗粒形成骨架支撑,使抗压强度上升;当掺入废弃混凝土颗粒超过适量值后,抗压强度反而降低;水泥复合土强度后期增长潜力大,在28~60 d龄期区间可维持0.14 MPa/d的高速增长.其研究成果可为水泥土拓展新的应用方向,提供有效解决废弃混凝土堆放问题的新思路和研究数据.     

一种新型无碱液态速凝剂的研究

试验采用硫酸铝(Al2(SO4)3)、多聚磷酸钠(STPP)、乙二胺四乙酸二钠(EDTA)、二乙醇胺(DEA)和甘油(GL)等药品,通过有机-无机复合的方法合成了一种硫酸铝型无碱液体速凝剂,并研究了其对水泥凝结时间和胶砂抗压强度的影响,此外,还通过综合热分析等微观检测手段研究了掺加速凝剂之后水泥的水化过程.结果表明:当速凝剂掺量为8％时,可使基准水泥的初凝时间缩短至2 min 40 s,终凝时间6 min 20 s;1d抗压强度达到16.16MPa,28 d抗压强度保留率为109.9％;速凝剂能有效地加快水泥水化,但对水化产物的类型基本没有影响;水泥在短时间内能够迅速凝结的主要原因是速凝剂对于初始水化期的促进作用;而提高胶砂抗压强度的主要原因是速凝剂缩短了水泥水化的诱导期,使水化加速期被提前.     

粉煤灰掺量对氯氧镁水泥混凝土物理力学性能的影响

为了拓展氯氧镁水泥(MOC)材料的应用领域,以盐湖提钾肥副产物水氯镁石、轻烧氧化镁和粉煤灰为胶凝材料,制备了不同粉煤灰掺量的氯氧镁水泥混凝土(MOCC)。研究了粉煤灰掺量对MOCC抗压强度、物相组成、微观形貌和孔结构的影响。结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,MOCC的抗压强度逐渐降低,当粉煤灰掺量为40%(质量分数)时,其300 d抗压强度降低至39.99 MPa,降低了22.52%。MOCC的主要水化产物为5Mg(OH)₂·MgCl₂·8H₂O(5·1·8)和Mg(OH)₂,掺加粉煤灰并没有产生新的晶相。掺入粉煤灰增加了MOCC的孔隙率和有害孔体积,从而降低了其抗压强度。采用相同水灰比制备了普通硅酸盐水泥混凝土,抗压强度对比测试结果表明:掺40%的粉煤灰MOCC的抗压强度虽然比未掺粉煤灰MOCC抗压强度低,但仍比普通硅酸盐水泥混凝土300 d龄期的抗压强度(33.42 MPa)高出19.66%,说明MOCC比普通硅酸盐水泥混凝土具有较高的抗压强度。     

养护温度对贝利特-硫铝酸钡钙水泥水化的影响

通过水化程度测试、抗压强度测试、XRD及SEM分析,研究了养护温度对贝利特-硫铝酸钡钙水泥水化程度、力学性能和水化产物的组成及其结构的影响,并将实验结果与普通硅酸盐水泥的相关性能进行比较.结果表明:养护温度对贝利特-硫铝酸钡钙水泥的早期水化影响较大,适当提高养护温度对贝利特-硫铝酸钡钙水泥的早期水化具有显著的促进作用,而对后期水化影响较小.养护温度从5 ℃提高到35 ℃时,该水泥3 d水化程度由31.57%提高到62.56%,水化3 d抗压强度由28.1 MPa增强到52.7 MPa.与普通硅酸盐水泥相比,贝利特-硫铝酸钡钙水泥早期抗压强度受养护温度的影响更大.     

微观表征法研究煤矸石改性水泥砂浆水化机理

在水泥胶砂中掺入适当配比的煤矸石可以增加水泥砂浆的强度,尤其是早期强度.与不添加煤矸石的基准砂浆相比,煤矸石的掺量为9%时,砂浆3 d抗压强度提高1.0 MPa,28 d抗压强度提高2.0 MPa.XRD、TGA-DTA和SEM分析证实:加入煤矸石促进了水泥砂浆7 d早期水化反应,生成水化产物钙矾石、C-S-H凝胶、AFm和氢氧化钙,且水化产物的数量亦不同,各产物的晶型结构也不相同,改性后水化产物增多,水化速率加快,因而影响砂浆的宏观力学强度.     

大掺量矿渣石膏水泥基复合材料的水化特性

通过测试宏观抗压强度,同时采用XRD和TG-DTA技术对大掺量矿渣石膏水泥基复合材料的水化特性进行了研究,研究表明:大掺量矿渣石膏水泥基材料早期强度远低于纯水泥,但其强度发展较快,尤其是7～28 d阶段,28 d强度基本达到42.5 MPa水平,90 d龄期强度除SG-4试件均超过纯水泥水平.试件早期强度随着熟料含量的增加而增长,而后期强度并不遵循这一规律,水化后期主要是矿渣粉中活性Al2O3与活性SiO2参与水化反应,提高了体系抗压强度.SG系列水化产物主要为C-S-H凝胶和AFt,而纯水泥试样有大量Ca(OH)2而几乎无AFt存在.熟料含量对早期水化产物数量影响较大,而对水化产物种类及水化后期产物数量影响不大.     

镍渣替代铁粉制备道路硅酸盐水泥

以镍渣替代铁粉制备道路硅酸盐水泥熟料,研究了生料的易烧性,测定了熟料的f-CaO含量,采用X射线衍射,扫描电子显微镜等手段,对水泥熟料的矿物组成、强度、水化产物等进行了分析研究.结果表明:掺入适量镍渣煅烧的熟料f-CaO含量较低,生料的易烧性良好;熟料水化后水化程度好,有较高的抗折强度.当镍渣掺入量为10%,煅烧温度为1370 ℃时,28 d抗压强度可达75.2 MPa,抗折强度可达11.2 MPa.     

再生细粉-矿渣粉复合胶凝材料水化过程试验研究

对水泥、粉煤灰、矿渣粉、单一再生细粉及其与矿渣粉复合的胶凝材料的水化放热速率、放热量和水化过程各阶段的持续时间进行研究.试验结果表明,各类胶凝材料及单一再生细粉水化反应诱导前期出现第一放热峰的时间均为1.5 ～3.2 min,再生细粉-矿渣粉复合胶凝材料则为7～18 min;且后者水化反应减速期为50 h,比前者延迟了10 h,使其3d水化热值较高.另外,再生细粉-矿渣粉复合胶凝材料3d水化热值与7d抗压强度有一定正相关性,但对28 d抗压强度影响不大.通过分析材料组成对水化热和抗压强度的影响,说明基准再生细粉中SiO2含量高是导致其水化热及抗压强度均较低的原因,而矿渣粉具有后期增强效应.另外,助磨剂对再生细粉的水化热有一定影响.使用助磨剂处理技术与矿渣粉复配技术共同处理再生细粉,可以得到28 d抗压强度为50 MPa、再生细粉质量分数为10.5％且水化热介于水泥与矿渣粉之间的复合胶凝材料.     

粉煤灰制备轻质高强混凝土的试验研究

以烧结粉煤灰陶粒作为粗骨料,复掺超细粉煤灰与一级粉煤灰部分替代水泥作为胶凝材料,制备轻质高强混凝土.主要研究了两种粉煤灰的掺配比例与总掺量对轻骨料混凝土力学性能、干表观密度及微观形貌的影响.试验结果表明:掺超细粉煤灰能够细化水泥水化产物的晶体尺寸,打乱氢氧化钙的生长取向,减少混凝土内部结构缺陷,使胶凝材料浆体更均匀;当超细粉煤灰与一级粉煤灰的比例为1:1,粉煤灰的总掺量为40%时,可以配制出28 d抗压强度为58.6 MPa,干表观密度为1900 kg/m3的LC50轻质高强轻骨料混凝土.     

钢渣对硅酸盐水泥水化硬化的影响研究

研究了钢渣的掺量对硅酸盐水泥强度的影响,采用SEM和EDXA分析了水泥水化产物的形貌和微区化学成分,并用XRD对水泥水化产物的矿物组成进行了分析。结果表明,钢渣经细磨后活性有很大提高,当钢渣试样的比表面积为444.5m~2/kg时,其28d强度活性指标可达82.4％;钢渣的掺入会降低水泥的抗压强度,但随钢渣-硅酸盐水泥混合体系水化的全面进行,7d以后龄期的强度增长较快,至120d时混合水泥的净浆抗压强度已与纯硅酸盐水泥相差甚小;掺入钢渣后混合水泥水化产物的形貌与纯硅酸盐水泥的水化产物无明显差别,都有六方片状的Ca(OH)_2,CSH凝胶的形貌也与纯硅酸盐水泥的水化产物类似,所不同的是此种凝胶合有较多的含铁相;掺钢渣的混合水泥的水化产物主要有C_2SH(C)、AFt和Ca(OH)_2,但C_2SH(C)性质的确定还需要继续深入研究。     

贝利特-硫铝酸钡钙水泥的煅烧及其性能

采用正交试验方法研究了贝利特-硫铝酸钡钙水泥熟料的煅烧条件.实验表明:该水泥熟料的最佳煅烧温度为1 350℃,保温时间为90min,冷却方式是急冷.同时发现,水泥中石膏的最佳掺量为5%(质量分数).所制备的贝利特-硫铝酸钡钙水泥的3 d和28 d抗压强度分别为26A MPa和80.4MPa,显示有良好的早期力学性能;石膏能促进该水泥的水化硬化,增加钙矾石在水化早期的形成数量,这是水泥早期强度提高的主要原因.对水泥熟料及其水化产物的组成、结构和形貌进行了分析.该水泥熟料的主要矿物组成为贝利特、阿利特和硫铝酸钡钙,主要水化产物有水化硅酸钙凝胶、钙矾石和氢氧化钙等.