基于临界钙矾石膨胀破坏的磷石膏基复合胶凝材料的配料计算研究

为制备大掺量磷石膏基复合胶凝材料,在确定主要水化产物类型的基础上,通过计算临界钙矾石膨胀破坏的边界条件,确定各组分最佳掺量范围,研究其对复合胶凝材料力学性能、干缩性能的影响,并通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等测试方法研究水化产物的组成及发展规律。研究结果表明：通过理论配料计算,矿粉掺量为50%（质量分数）时,最大磷石膏掺量为26.3%（质量分数）,最小熟料掺量为23.6%（质量分数）。最佳配比组28 d胶砂抗压强度为45.2 MPa,线膨胀率小于0.04%;对比组28 d抗压强度仅有36.4 MPa,线膨胀率远大于0.04%。XRD、SEM表征结果表明,磷石膏基复合胶凝材料的水化产物主要是钙矾石（AFt）和水化硅酸钙（C-S-H）凝胶,氢氧化钙几乎反应完全;对比组钙矾石生成量远大于最佳配料组,微观结构存在大量裂缝。这说明理论配料计算可以有效用于磷石膏基复合胶凝材料的配比优化。     

超细粉煤灰和偏高岭土对高强混凝土耐热性能的影响

以普通硅酸盐水泥为主要胶凝材料,超细粉煤灰和偏高岭土作为辅助胶凝材料制备了高强混凝土,研究了其在400℃热处理前后的力学性能,分析了浆体物相组成、断面形貌的变化.结果 表明,超细粉煤灰和偏高岭土的引入可以明显改善高强混凝土受热条件下的力学性能,同时引入30wt％超细粉煤灰和5wt％偏高岭土可制备出常温抗压强度、残余强度分别为87.18MPa、109.72 MPa的高强混凝土.微观分析发现,在热处理过程中,未掺加辅助胶凝材料的试样浆体中氢氧化钙和硅钙石分解,浆体结构劣化,力学性能退化明显;掺加超细粉煤灰可以改善试样浆体的孔结构,且超细粉煤灰可在高温下与氢氧化钙及其分解产生的氧化钙反应生成更多的硅钙石以及耐高温矿物相,改善了加热过程中由于氢氧化钙和部分硅钙石分解而产生的结构缺陷,进而提升材料耐热性能,使得混凝土热处理后的残余强度不降反升;在掺加超细粉煤灰的同时复掺偏高岭土,可以在常温下水化生成更多的水化硅酸钙凝胶,使得粉煤灰微珠与浆体的界面结合更加紧密,并在高温下进一步加快水化反应速率,在浆体中生成大量硅钙石、钙铝榴石与蓝晶石三种耐高温物相,进而大幅度提升混凝土的耐热性能,使得混凝土高温残余强度更高.     

高性能锂渣混凝土的研究及应用

为了将工业副产品锂渣应用到混凝土中,试验分析了锂渣的物相成分和化学组成,先将锂渣单掺取代水泥,再将锂渣分别与矿渣、粉煤灰双掺到混凝土中,研究锂渣对混凝土工作性能、力学性能、耐久性的影响。结果表明,锂渣取代10%~20%的水泥后,混凝土和易性良好,但锂渣掺量大于20%时,随着锂渣掺量的增大混凝土黏稠度增大。粉煤灰与锂渣双掺时,混凝土的工作性好于锂渣与矿粉双掺;锂渣掺量在10%~40%时,符合混凝土早期凝结时间要求;混凝土吸水率随着锂渣掺量的增大先增大后减小,并随着养护龄期的增加而降低;采用锂渣与矿粉、粉煤灰双掺技术,有助于提高混凝土的长期抗氯离子渗透性能。     

粉煤灰及养护龄期对湿拌砂浆性能的影响

以粉煤灰取代部分水泥,研究其掺量及养护龄期对保水率、收缩率、稠度、粘接强度和力学性能的影响,并利用X射线荧光光谱分析仪(XRF)和扫描电子显微镜(SEM)对粉煤灰的物理化学性质进行分析.试验结果表明:掺量在0％ ～ 40％,随着粉煤灰掺量的增加,湿拌砂浆干缩率呈减小趋势,湿拌砂浆保水率呈减小趋势.粉煤灰的掺入量与湿拌砂浆拌合物的稠度正比例关系,随着粉煤灰掺量的增加而增大.湿拌砂浆14d粘接强度随着粉煤灰掺量的增加呈下降趋势.在试验室条件下,掺粉煤灰砂浆试块抗压强度随着养护时间的增长不断增大.因此,在湿拌砂浆中掺入低于30％的粉煤灰时,可以在满足湿拌砂浆力学性能的前提下,抑制收缩变形,提高粘接强度.     

石墨改性EPS颗粒对超轻泡沫混凝土性能的影响

采用普通硅酸盐水泥、气凝胶粉、石墨改性EPS颗粒、发泡剂等制备了干密度约为120 kg/m3的石墨改性EPS颗粒超轻泡沫混凝土,研究了石墨改性EPS颗粒对其密度、力学性能、吸水率、导热系数和孔结构的影响。结果表明：当石墨改性EPS颗粒掺量为30%时,超轻泡沫混凝土的各项性能最优,抗压强度为0.25 MPa,吸水率为10.3%,导热系数为0.032 6 W/(m·K);随着石墨改性EPS颗粒掺量的增加,损泡率明显增大,孔径分布和孔结构参数发生明显改变。     

高性能纤维增强水泥基复合材料大空腔外墙板性能模拟研究

基于高性能纤维增强水泥基复合材料和泡沫混凝土设计了一种新型大空腔外墙复合墙板。基于高性能纤维增强水泥基复合材料力学性能试验,依据数字孪生理念对复合材料力学性能及墙板构造设计性能开展了相应的有限元模拟以确定其数值模拟参数。在此基础上对大空腔外墙板的构造进行了优化设计研究,进行了极限弯载试验,验证了大空腔外墙板构造设计的合理性。结果表明,复合基材的抗压强度为78.5 MPa,抗拉强度为6 MPa,抗折强度为20 MPa,并建立了该材料的数值模拟模型,相关参数C₁=0.375,C₂=0.95,C₃=3.2 MPa,C₄=120 MPa;确定3个空腔,肋板厚度10 mm是科学合理的构造,此时均布破坏荷载为3.00 kPa。     

改性磷石膏抹灰砂浆性能研究

为了解决磷石膏抹灰砂浆耐水性差的问题,促进磷石膏抹灰砂浆在建筑行业的应用,采用预处理的改性磷石膏,研究了水胶比和减水剂掺量对改性磷石基抹灰砂浆物理性能、力学性能和耐水性能的影响,并通过在体系中引入有机硅防水剂来进一步改善磷石膏抹灰砂浆耐水性能。研究结果表明:减水剂掺量和水胶比是影响磷石膏抹灰砂浆性能的主要因素,低水胶比和低减水剂掺量有利于其力学性能和耐水性能的提升,且减水剂掺量不宜高于0.9%;有机硅防水剂虽然能有效改善磷石膏抹灰砂浆耐水性能,但会对其强度造成不利影响,实际应用时其掺量不宜高于0.6%;水化产物中的凝胶和钙矾石可以填充二水硫酸钙晶体间空隙,有利于试件密实度、强度和软化系数的提高,且有机硅防水剂会在水化产物表面和间隙中形成防水膜,可以进一步改善试件耐水性能。     

掺和料对磷石膏复合胶凝材料性能影响研究

研究主要掺和料矿粉及水泥单掺和复掺对磷石膏复合胶凝材料力学性能及耐水性能的影响,并通过扫描电镜(SEM)、压汞法(MIP)探究影响机理。结果表明,水泥掺量为0~20%、矿粉掺量为0~40%时,水泥和矿粉的单掺对磷石膏抗压强度有负面影响,但可有效提升软化系数。水泥及矿粉复掺时,可显著提高磷石膏软化系数,使软化系数达到0.65以上;当水泥掺量为5.58%,矿粉掺量为20.00%时,磷石膏复合胶凝材料抗压强度达到最大值16.50 MPa;水胶比由0.6降低至0.3,可制备抗压强度为32.50 MPa,软化系数为0.87的高强耐水磷石膏复合胶凝材料。由SEM结果可知,水泥及矿粉的水化产物包覆在石膏晶体表面,可显著提升其耐水性;由MIP结果可知,矿粉与水泥复掺可增加小孔(3~50 nm)比例及孔弯曲度,大幅降低平均孔径,改善孔径分布,增加基体致密度,进而提升抗压强度。     

Al2O3复合磨粒的制备及表征

为了提高Al2O3超微粉在水介质中的分散稳定性,先采用硅烷偶联剂KH570对Al2O3进行表面改性,再对Al2O3粒子锚固偶氮引发剂偶氮二异丁基脒盐酸盐(AIBA),进而引发丙烯酰胺(AM)单体聚合而制备聚丙烯酰胺(PAM)/Al2O3复合粒子。利用XPS、FT-IR、激光粒度仪、微电泳仪、分光光度计、SEM及XRD等对Al2O3复合粒子结构及分散性能等进行表征。结果表明:在40℃下加入水溶性偶氮引发剂,可以得到在水介质中分散稳定性良好,以聚丙烯酰胺为壳,以Al2O3为核的复合磨粒。与未改性的Al2O3超微粉相比,经AM接枝聚合改性后的颗粒表面团聚现象得到改善,颗粒的D50减小;接枝改性后Al2O3的等电点IEP发生迁移,在pH值为9时颗粒表面Zeta电位绝对值达到最大。     

超缓凝技术在混凝土中的研究应用

本文探讨了外加剂、矿物掺合料、环境温湿度等因素对超缓凝混凝土性能的影响，试验数据结果：混凝土凝结时间随着超缓凝剂掺量增加而延长；超缓凝剂相同掺量下，高水灰比时，超缓凝剂能有效抑制胶凝材料水化反应进程，增加了混凝土凝结时间；在同一基准下， 固定超缓凝剂掺量，提高矿物掺合料的掺量能延长凝结时间；在低温、高湿条件下有利于延长混凝土凝结时间。通过优化配合比参数，成功配制出凝结时间为72 h的超缓凝混凝土， 28 d抗压强度符合要求，60 d抗压强度无损失，能满足施工要求。