面层自流平材料的制备与性能研究

研究了铝酸盐水泥-硅酸盐水泥-石膏复合胶凝体系对自流平材料性能的影响以及渗透型液体硬化剂对材料表面的改性作用,采用XRD、TG-DSC和SEM分析了胶凝体系的水化产物.结果表明:在铝酸盐水泥-硅酸盐水泥二元体系中,随着硅酸盐水泥掺量的增加,砂浆流动度经时损失逐渐扩大,凝结时间缩短,干缩率增大,各龄期强度均有所降低,但1～3d和3～28 d强度增长幅度更大.在铝酸盐水泥-硅酸盐水泥-石膏三元胶凝体系中,增加α-半水石膏的掺量可促进砂浆凝结硬化,减小干燥收缩率,提高早期强度,但后期强度的增幅有所减小;增加硅酸盐水泥掺量会使砂浆流动度经时损失显著加大,凝结时间缩短,早期强度无明显变化,后期强度增幅较大.在自流平材料表面涂刷硬化剂可有效提高其耐磨性,减少干燥失水率.水化铝酸钙的微观形貌不规则,其XRD衍射峰不显著.在三元胶凝体系的水化产物中,存在着大量真棒状的钙矾石和六方片状的单硫型水化硫铝酸钙.     

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%。     

铝酸盐水泥熟料对粉煤灰硅酸盐水泥性能的影响

以铝酸盐水泥熟料、硅酸盐水泥熟料和粉煤灰为原料,探讨了掺加少量铝酸盐水泥熟料对硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥复合体系水化、凝结和硬化性能的影响。结果表明,在硅酸盐水泥及粉煤灰硅酸盐水泥中掺加铝酸盐水泥熟料,可以明显缩短水泥的初、终凝时间,但复合体系的需水量增加;掺加少量铝酸盐水泥熟料(≤3%)可明显提高硅酸盐水泥的早期强度,但后期强度(28d)有所降低;当铝酸盐水泥熟料的掺量达5%时,水泥的各龄期强度均明显降低。少量铝酸盐水泥熟料掺加到粉煤灰硅酸盐水泥中,复合体系的各龄期强度都明显提高,且早期强度的提高幅度较大。     

矿物掺合料对三元复合超早强砂浆性能的影响研究

为研发低成本超早强砂浆,利用不同质量分数的超细粉煤灰和矿粉掺入以铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、石膏为主的三元复合砂浆中,测试砂浆流动性、强度.研究表明:适度掺量的超细粉煤灰和矿粉可以较大程度增大砂浆流动性,增强砂浆的后期强度,而早期强度有所降低.当超细粉煤灰和矿粉以质量分数为5％和15％掺入时,砂浆流动性良好,抗压强度较高,2h、3d和28 d强度分别为42.9 MPa、71 MPa和124.8 MPa.     

氢氧化钙对硫铝酸盐水泥-粉煤灰复合胶凝材料的水化影响

通过凝结时间、抗压强度和电阻率等分析手段,研究了Ca(OH)2对硫铝酸盐水泥-粉煤灰复合胶凝材料水化过程的影响.结果表明,掺入Ca(OH)2明显缩短了硫铝酸盐水泥-粉煤灰复合胶凝材料的凝结时间;当Ca(OH)2掺量为0.5%时,初凝时间最短,1 d、28 d强度均明显提高;当Ca(OH)2的掺量为2%时,28 d强度相比空白样提高了61.9%;掺入Ca(OH)2后,硫铝酸盐水泥-粉煤灰复合胶凝材料的1 d电阻率减小,随着Ca(OH)2掺量增大,电阻率逐渐减小,电阻率变化率极大值提前,说明Ca(OH)2加快了该复合胶凝材料的早期水化进程.XRD分析表明,掺入Ca(OH)2后,水化1 d时钙矾石的生成量增多,消耗无水硫铝酸钙的量增多;水化28 d时钙矾石的生成量相对变化较小,但强度明显增大,粉煤灰对硫铝酸盐水泥强度的贡献较为明显.     

胶凝材料和外加剂的匹配对硅酸盐水泥基双组分自流平砂浆性能的影响

现有自流平砂浆多由硫铝酸盐水泥和固体外加剂制备，导致成本高、保质期短、性能不稳定。本文采用普通硅酸盐水泥-超细硅酸盐水泥-矿粉三元复合胶凝材料和液体外加剂制备了硅酸盐水泥基双组分自流平砂浆，研究了胶凝材料和外加剂的组成与匹配对自流平砂浆的流动性、力学强度、干缩的影响。结果表明，0.55水胶比、5%超细硅酸盐水泥、4%Ⅱ型石膏、0.5‰减缩剂和12%HCSA高性能膨胀剂制备得到的硅酸盐水泥双组分自流平砂浆，初始流动度和20 min流动度可达到140 mm以上，1 d抗压和抗折强度分别为6.2 MPa和5.2 MPa,7 d拉伸粘结强度可达1.45 MPa,7 d收缩值仅为0.1%，可基本达到目标砂浆性能。     

普通硅酸盐水泥基矿物掺合料对硫铝酸盐水泥性能的影响

本文研究了普通硅酸盐水泥掺量及不同种类和掺量的矿物掺合料对硫铝酸盐水泥性能的影响.结果表明普通硅酸盐水泥掺量小于60％时,普硅水泥-硫铝酸盐水泥体系(OPC-SAC体系)的胶砂强度随着普通硅酸水泥掺量的增加而降低,普通硅酸盐水泥掺量大于60％时,OPC-SAC体系的胶砂强度随着普通硅酸水泥掺量的增加而增大.并且对早期强度的影响较大.在硫铝酸盐水泥体系中掺入矿渣、粉煤灰和硅灰时,其胶砂强度随着掺量的增加而降低,在相同掺量下,矿物掺合料对强度的贡献率为:硅灰＞矿粉＞粉煤灰,对凝结时间的影响强弱为:硅灰＞矿粉＞粉煤灰.     

水泥基微膨胀灌浆材料性能研究

利用硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、PC高效聚羧酸减水剂、X型消泡剂、P型缓凝剂等配制高流动度、微膨胀水泥基灌浆材料。讨论了拌合水量、硫铝酸盐水泥掺量、PC高效聚羧酸减水剂掺量对水泥基灌浆材料流动性能及强度的影响。试验表明:水泥基灌浆材料最佳加水量、硫铝酸盐水泥掺量、聚羧酸减水剂掺量分别为14%、3.5%、0.18%;1 d、28 d抗压强度分别达25.3 MPa、78.4 MPa;0 min、30 min流动度分别为320 mm、300 mm,展现出良好的力学及流动性能;3 h、3 h与24 h竖向膨胀差值达0.425%、0.251%,满足GB/T50448―2008《水泥基灌浆材料应用技术规范》技术要求。     

掺聚合物胶粉的硫铝酸盐水泥砂浆耐久性研究

通过测试不同聚合物胶粉种类、不同聚合物胶粉掺量硫铝酸盐水泥砂浆在硫酸盐、Thaumasite盐以及海水浸泡条件下的抗侵蚀变化规律,研究了聚合物胶粉种类、掺量对硫铝酸盐水泥砂浆耐久性的影响。结果表明:聚合物胶粉能够改善硫铝酸盐水泥砂浆的耐久性,浸泡180d后,当聚合物胶粉掺量为2%时,砂浆抗硫酸盐侵蚀的Kp值提高了5.83%;当聚合物胶粉掺量为4%时,砂浆抗Thaumasite盐侵蚀的Kp值提高了20.41%;当聚合物胶粉掺量为3%时,砂浆抗海水侵蚀的Kp值提高了18%。     

硫铝酸盐基复合胶凝体系水化性能的温度敏感性

研究了5、20℃和40℃硫铝酸盐水泥熟料-硅酸盐水泥-无水石膏三元体系(简称三元体系)的初凝时间、抗压强度及水化产物组成。结果表明:源自水化产物的显著差异,所涉硫铝酸盐水泥熟料为主的复合胶凝体系的性能对养护温度的敏感程度直接取决于初始配合比。与纯硫铝酸盐水泥熟料相比,单掺硅酸盐水泥时水化产物由钙矾石变为水化钙铝黄长石,导致硬化浆体力学强度显著降低。而单掺无水石膏或复掺无水石膏和硅酸盐水泥时,石膏的掺入促进了钙矾石的生成,有效抑制了向单硫型水化硫铝酸钙的转变(尤其在高温下),使得高温下的抗压强度略有提升。此外,欲使三元体系在不同养护温度下的初凝时间变化不大,硅酸盐水泥的掺量需控制在30%以上;要使抗压强度变化不大,石膏掺量宜在25%以上。