长期高温水热条件下活性粉末混凝土的水化规律EI北大核心CSCD

以0.21的水灰比成型活性粉末混凝土(RPC)基体,研究低水灰比RPC基体水化相在高温蒸压养护条件下的长期水化规律。采用酸不溶物含量表征基体的水化程度,采用显微维氏硬度表征RPC基体在养护过程中的结构性能,并通过X射线粉末衍射与扫描电子显微镜/能量色散谱分析RPC基体的物相与形貌变化。结果表明:高温蒸压养护过程中,RPC基体水化程度在0~96 h的养护期内快速提升,硬度随养护时间增加提升明显;长期养护时(168~312 h),基体的水化速率缓慢,基体内水泥熟料的水化趋于停滞。长期高温蒸压养护过程中,低水灰比RPC基体中晶态水化产物极少,由于缺乏晶态转化的空间,基体中的絮状水化硅酸钙凝胶无明显晶化现象,在长期高温水热条件下具有良好的稳定性,在核废料存储材料领域具有应用前景。     

用交流阻抗谱法研究碳纳米管改性活性粉末混凝土材料的水化过程

为研究碳纳米管(CNTs)改性活性粉末混凝土(RPC)材料的水化过程,测试了不同CNTs掺量的RPC材料在不同养护龄期下的交流阻抗谱曲线,分析了RPC材料的水化过程、内部孔隙和导电能力。提出了RPC材料阻抗谱等效电路模型,给出了电路模型中具体元件参数的计算方法和计算结果,结果表明模型与实测的结果吻合。     

活性粉末混凝土高温后强度退化规律试验研究

为研究活性粉末混凝土(RPC)高温后强度退化规律,对高温后RPC试件的质量损失、抗压性能和劈裂抗拉性能进行测试,并分析温度和纤维掺量对RPC强度的影响。结果表明:随着温度的升高,RPC试件的表观颜色由深逐渐变浅,质量损失率逐渐增大;而强度损失率均随着温度升高呈先减小后增大的趋势,但临界温度不同,立方体抗压强度和劈裂抗拉强度的临界温度为300 ℃,而轴心抗压强度的临界温度为200 ℃,此外,300 ℃后轴心抗压强度损失率高于立方体抗压强度,800 ℃后强度损失率均超80%,宏观强度退化的根本原因是基体微观形貌的劣化;掺有聚丙烯(PP)纤维的RPC试件高温后强度损失率相对较小,且当钢纤维掺量为2%(体积分数)时,PP纤维的最佳掺量为0.15%(体积分数)。通过回归分析,建立了RPC强度损失率与温度和PP纤维掺量间的计算公式。     

混凝土中未水化水泥后期水化的危害研究

长期以来，水泥混凝土科技发展以提高强度为主，但事实证明高强度不一定就会有高耐久性。提高混凝土强度的首选方法便是降低水灰比，认为降低水灰比能减少结构缺陷，提高混凝土的强度与耐久性。但对于纯水泥混凝土而言，水灰比越低，混凝土的水化程度就越低，其中的未水化水泥量就越大。在混凝土充分硬化后，未水化水泥的后期水化作用，将对纯水泥高强混凝土结构产生破坏作用，而且水灰比越低，这种破坏作用越严重。     

碱金属掺杂对硫硅酸钙水化性能的影响机理

碱金属离子作为水泥原料中常见的杂质离子,其存在会影响熟料矿物结构与性能。采用分析纯试剂合成碱金属掺杂的硫硅酸钙单矿物,借助等温量热仪、综合热分析、扫描电镜和²⁹Si核磁共振等手段,研究了碱金属离子对硫硅酸钙水化活性及力学性能的影响。结果表明：碱金属离子在硫硅酸钙晶体结构中的固溶,能够降低晶体结晶度,形成晶体缺陷,有效提升硫硅酸钙早期水化活性,促进其早期力学性能快速发展。同时,碱金属的掺杂能够改变水化硅酸钙(C–S–H)凝胶等产物的微观形貌及结构。其中,Li₂O掺杂能够稳定絮状形态的C–S–H凝胶,而Na₂O和K₂O掺杂能够诱导C–S–H凝胶纤维状生长。经碱金属掺杂影响,C–S–H凝胶聚合度有所增加,平均硅链长增长。     

混杂纤维对活性粉末混凝土高温后抗压强度的影响

对混杂纤维活性粉末混凝土(RPC)不同温度等级作用并烧透(试件中心内置热电偶达到目标温度)后抗压强度进行了测试,研究了钢纤维和聚丙烯掺量对RPC抗压强度的影响.结果表明,RPC混凝土的抗压强度随着作用温度的升高总体呈下降趋势,钢纤维可以有效提高RPC混凝土抗压强度,而聚丙烯纤维可以改善RPC高温后性能和抑制爆裂,混杂纤维可优势互补.基于实验结果,给出了在钢纤维体积掺量2％,同时混掺聚丙烯体积掺量0、0.1％和0.2％下的RPC平均抗压强度与受火温度的关系式.     

活性粉末混凝土抗压强度试验研究

通过立方体抗压强度试验研究了活性粉末混凝土的受压破坏过程,并通过单因素对比试验研究了水胶比、石英粉、粉煤灰、纤维掺量和养护条件对活性粉末混凝土抗压强度的不同影响,并对低水胶下获得超高强度的原理进行深入分析;配制出了7d龄期常温养护条件下达105MPa和高温蒸汽养护条件下达193MPa的活性粉末混凝土.     

矿物掺合料对活性粉末混凝土强度的影响

论述了活性粉末混凝土的发展、制备机理及性能。通过试验分析了硅灰、粉煤灰、石灰石粉、碱活性石粉及玻璃粉等矿物掺合料对活性粉末混凝土强度的影响。研究结果表明：硅灰具有很高的活性,是制备活性粉末混凝土的必备组分;粉煤灰和石灰石粉的掺入会导致一定的强度损失,但掺量较低时,强度降幅较小;碱活性石粉和玻璃粉因为组分中含有大量的无定形 SiO2而具有较强的水化活性,对活性粉末混凝土强度的贡献更大,掺量为20%时强度最高。     

C130活性粉末混凝土的配制技术

通过对钢纤维掺量、硅灰掺量和石英砂级配组成三个主要因素之间进行合理组成匹配设计的研究,配制出了性能指标满足设计要求的活性粉末混凝土,并在石武客专河南段SWZQ-2标桥梁工程盖板的生产中进行了成功的应用。     

活性氢氧化镁水热改性制备分散性氢氧化镁

探索了活性氢氧化镁经水热改性制备形貌规则、分散良好的片状氢氧化镁的方法。研究了焙烧-水化对活性氢氧化镁性质的影响及活性氢氧化镁水热改性制备分散性氢氧化镁的工艺规律,并用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、物理吸附仪和激光粒度仪等对水热产物进行了表征。研究结果表明：通过低温焙烧及水化可将团聚态的工业氢氧化镁先转化为活性较高的氢氧化镁,再经温和水热改性即可制得形貌规则、分散性良好的片状氢氧化镁。     

混合钢纤维活性粉末混凝土力学性能研究

采用两种不同尺寸的钢纤维混合掺入活性粉末混凝土中;通过轴压、劈裂和四点弯曲的力学性能试验,研究混合钢纤维活性粉末混凝土的抗压强度、抗拉强度及抗折强度,得到不同钢纤维组合比例对活性粉末混凝土力学性能的改善作用;采用ASTMC1018提出的韧性指数法来衡量混合钢纤维活性粉末混凝土弯曲韧性.结果表明:同体积纤维掺量下,混合钢纤维活性粉末混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度及弯曲抗折强度均较单掺一种纤维有一定程度的提高;混合掺入钢纤维后活性粉末混凝土韧性改善效果显著,采用0.5％长纤维与1.5％短纤维组合可以达到最佳增韧效果.     

再水化作用对超高性能混凝土基体显微结构和水稳定性的影响EI北大核心CSCD

通过开展超高性能混凝土(UHPC)基体的再水化试验,测试了不同再水化时间水泥石的化学结合水量、试件膨胀率和抗压强度,基于Krstulovi?–Dabi?的水泥水化动力学和水泥水化微观信息,建立了再水化模型,同时结合微观形貌变化和孔结构变化,基于建立的模型,分析了再水化作用对其水稳定性的影响机理。结果表明:在低水灰比(0.15~0.30)范围内,水灰比越低,再水化结合水量在前期越大,后期反而越小;再水化过程中,试件膨胀率随水灰比的降低呈增大趋势;不同水灰比水泥石的抗压强度随再水化时间的增长呈增大和减小交替出现的趋势。根据再水化模型计算的水泥水化度模型预测结果和试验结果吻合良好,表明所建立的模型可以较准确地模拟UHPC基体的再水化过程。水灰比0.30水泥石较大的水泥水化速率导致其具有较高的抗压强度增长幅度。再水化前期,水泥水化速率快,再水化产物不断填补水泥石内部初始孔隙,后期水泥水化速率缓慢,再水化产物体积膨胀导致水泥石出现微裂缝,UHPC基体性能劣化。     

不同弹性模量纤维混杂增强活性粉末混凝土的力学性能研究

为了提高活性粉末混凝土的韧性,通过掺杂不同弹性模量的纤维,制备了纤维增强混凝土。采用ASTMC1018韧性指数法,评价了增韧效果。结果表明:碳纤维能够在微观尺度上,减少混凝土中缺陷的数量,改善混凝土内部结构,增强、阻裂作用明显,基体强度较高。钢纤维在宏观尺度上,对于混凝土的阻裂作用明显,混凝土的延展性显著提高。混掺碳-钢纤维,虽然能提高基体的初裂强度,但是韧性却有所降低。     

活性粉末混凝土单轴循环压缩试验条件下力学特性研究

通过对3种钢纤维体积含量(0％、2％、4％)活性粉末混凝土在较长龄期(3年)进行单轴循环及常规单轴压缩试验,得到其在对应加载制度下轴向及径向应力应变全曲线数据.比较分析了3种钢纤维体积含量活性粉末混凝土在两种加载制度下峰值强度、轴向峰值应变、弹性模量、泊松比、破坏模式及轴应力体应变曲线的异同,并对RPC基本力学性能随钢纤维体积含量增加的变化规律进行了定量分析.结果 显示:峰值强度、轴向峰值应变、弹性模量、泊松比、破坏模式只与钢纤维体积含量有关,与加载制度无关;活性粉末混凝土峰值强度、轴向峰值应变、泊松比随钢纤维体积含量的增加而增大;对3种钢纤维体积含量活性粉末混凝土在单轴循环压缩试验条件下的滞回性能也进行了详细分析.     

水热条件下陶瓷抛光砖粉的水化活性

采用水热强度法研究了陶瓷抛光砖粉作为辅助胶凝材料的水化活性,并采用XRD、SEM、EDS等测试方法研究了水热条件对水泥水化产物的物相组成和微观结构的影响,对抛光砖粉与粉煤灰和矿渣的水化活性进行了对比.结果表明:与20℃常温水养相比,50℃水热养护有利于激发抛光砖粉的火山灰活性,水泥水化产物类别及Ca/Si大小与常温水养条件下相似.50℃水热养护条件下,在水化早期,活性大小从高到低的顺序依次为:矿渣＞抛光砖粉＞粉煤灰;至水化后期,活性大小从高到低的顺序依次为:粉煤灰＞抛光砖粉＞矿渣.     

钢纤维对活性粉末混凝土力学性能的影响

通过测试不同钢纤维掺量活性粉末混凝土(RPC)试件的流动度、28 d标准养护后抗压强度及抗折强度,分析不同钢纤维掺量下,RPC流动度、抗压强度、抗折强度、折压比等性能,并结合文献对比分析在不同配合比下钢纤维掺量对RPC的增强效果,综合考虑RPC流动度与力学性能得出钢纤维最优掺量为2％～3％.     

高温水热条件下120℃油井水泥的物理性能及水化硬化过程

采用物理检验、差热分析、X射线衍射分析、扫描电镜和高压水银测孔等现代测试方法,研究了我国研制生产的120℃油井水泥在22—300℃和39.2MPa水热条件下的物理性能、水化产物、硬化过程以及水泥石结构等,从而为指导该水泥的正常生产及其在高温固井作业中的正确使用提供了理论依据。     

活性粉末混凝土的性能与微细观结构

研究了活性粉末混凝土(reactive powder concrete．RPC)的强度、动弹模量、气体渗透性、碳化以及长期热处理条件下的膨胀性等宏观性能。用压汞测孔仪、扫描电镜等现代微观手段分别研究了RPC的孔结构及微观形貌。分析了RPC的性能与微细观结构之间的相互关系．提出了相应的细观结构模型。结果表明：RPC具有非常低的孔隙率．其气体渗透系数比传统混凝土的低1～2个数量级。经过21d热处理后．其试样长度基本不产生膨胀。RPC优异的宏观性能得益于其致密、均匀的内部微观结构。