矿物掺合料对泡沫混凝土的性能影响

研究了单掺粉煤灰、矿渣粉和复掺粉煤灰与矿渣粉对干密度为400 kg/m3泡沫混凝土的抗压强度、导热系数以及吸水率的性能影响.当粉煤灰掺量为10%时,可增加抗压强度,掺量为30%时显著降低导热系数和吸水率;当矿粉掺量为20%时,可增加抗压强度和降低吸水率,但导热系数却随掺量增大而变大;当复掺粉煤灰与矿渣粉取代50%水泥,复掺比例为2:3时,能增加抗压强度和降低吸水率,导热系数随复掺比例增大而变大.在泡沫混凝土中掺加矿物掺合料,不仅可以降低水化热,还可以减少泡沫混凝土的开裂程度,该项研究成果为今后泡沫混凝土在地基保温处理、屋面保温、地暖垫层等方面提供了应用价值.     

泡沫掺量对发泡碱激发矿渣聚合物性能和孔隙特征的影响

以水玻璃激发矿渣为胶凝材料,采用压缩空气发泡方式制备了泡沫矿渣聚合物材料,通过Image-Pro plus(IPP)表征了不同泡沫掺量下泡沫矿渣聚合物的孔隙结构特征,并研究了泡沫掺量对泡沫矿渣矿物聚合物干密度、抗压强度和导热系数的影响.结果表明:当泡沫掺量为4.45%~10.70%(质量分数)时,随泡沫掺量增加,泡沫矿渣聚合物的孔隙率增加、平均孔径及孔圆度值增大,泡沫矿渣聚合物相应的干密度、抗压强度和导热系数均呈负指数关系降低且相关性强;当泡沫掺量为4.45%~12.00%(质量分数)时,所制备碱激发矿渣聚合物泡沫材料的干密度389~1325 kg/m3、抗压强度1.12~17.81 MPa、导热系数0.0813~0.2211 W/(m·K),其综合性能优于通用水泥泡沫混凝土制品.     

废玻璃粉对泡沫混凝土性能和微观孔结构的影响及其价值工程分析

玻璃研磨成粉后的主要成分与粉煤灰相似,具备潜在的火山灰活性。为提高我国对废弃玻璃的循环利用率,将泡沫混凝土与废玻璃粉结合用于改善泡沫混凝土性能,减少水泥消耗量,提高废玻璃的循环利用率。本文研究了以废玻璃粉作为胶凝材料替代部分水泥,并探究废玻璃粉对泡沫混凝土抗压强度、干密度、干缩率、软化系数等的影响。结果表明：在替代胶凝材料总质量的0%～30%(质量分数,下同)时,废玻璃粉会提高泡沫混凝土的抗压强度;且在废玻璃粉掺量为20%时,泡沫混凝土28、56 d抗压强度达到最大值;而在120 d时,废玻璃粉掺量为30%的泡沫混凝土抗压强度达到最大值。废玻璃粉会降低泡沫混凝土的干缩值,且掺量越大,干缩值的降低程度越大,这有助于解决泡沫混凝土易开裂的问题。废玻璃粉能够明显提高泡沫混凝土的软化系数,便于其在潮湿或水下环境应用。此外,从微观孔结构的角度对废玻璃粉引起的泡沫混凝土力学及耐久性能的变化规律做出解释,最后对废玻璃粉引入泡沫混凝土后的价值进行分析,定量证明了废玻璃粉的环保性和经济性。     

碱矿渣泡沫混凝土的吸声性能试验研究

为了研究开发一种新型的绿色低碳吸声材料,以化学发泡法制备碱矿渣泡沫混凝土试样,通过实验分析了材料容重、碱当量和纤维掺量对碱矿渣泡沫混凝土的抗压强度、吸水率、吸声性能的影响.结果表明:随着容重的增加,材料的抗压强度提高,吸水率下降,低频吸声性能提高,而高频吸声性能下降;随着碱当量的提高,材料的抗压强度提高,吸水率先降低后提高,在50Hz到1600Hz频段内的吸声系数有一定提高;适宜掺量的纤维会提高材料的抗压强度,掺入过多对强度发展不利,同时纤维的掺入会提高材料的高频吸声性能.     

矿渣微粉对脱硫石膏基砂浆物理力学性能的影响

研究了矿渣微粉掺量变化对脱硫石膏基砂浆的稠度、体积密度、抗压强度、抗折强度、软化系数、粘结拉伸强度、干燥收缩性能等物理力学性能的影响规律。结果表明,矿渣微粉对脱硫石膏基砂浆物理力学性能具有显著影响,能显著提高脱硫石膏基砂浆稠度、新拌砂浆体积密度和硬化砂浆体积密度,降低脱硫石膏基砂浆的抗压强度、抗折强度和软化系数,尤其是早期强度;但能明显提高粘结拉伸强度,显著降低干燥收缩率,改善干燥收缩性能;矿渣微粉掺量不超过20%时,其对脱硫石膏基砂浆上述物理力学性能的改善效果较佳。     

掺稻壳灰泡沫混凝土的制备与性能研究

以稻壳灰作为掺合料制备了掺稻壳灰的泡沫混凝土,研究了稻壳灰含量和泡沫体积占比对泡沫混凝土干密度、湿密度、吸水率、抗压强度和导热系数的影响.结果 表明,当稻壳灰含量为0％和10％时,水泥泡沫混凝土和碱激发泡沫混凝土的干密度、湿密度、7d和28 d抗压强度、导热系数都随着泡沫体积比增大而逐渐减小,而吸水率则随着泡沫体积比增大而逐渐增加.相较于水泥泡沫混凝土,相同稻壳灰含量和泡沫体积占比的碱激发泡沫混凝土的干密度、湿密度、吸水率和导热系数都相对更小,抗压强度更大.无论稻壳灰含量为0％还是10％,水泥泡沫混凝土的导热系数都不满足规范标准要求,而碱激发泡沫混凝土的导热系数都满足规范标准要求.     

脱硫石膏-矿渣微粉复合胶凝材料的研究

研究矿渣微粉掺量和碱性激发剂用量对脱硫石膏-矿渣微粉复合体系性能的影响.结果表明:矿渣微粉掺量为20％时脱硫石膏-矿渣微粉复合体系物理力学性能较好,抗压强度、抗折强度和软化系数分别为11.2 MPa、4.6MPa和0.42.采用硅酸钠作为复合材料的激发剂,当碱性激发剂用量为1％时,能够有效激发矿渣微粉潜在活性,提高复合体系性能,7d抗压强度达12.3 MPa,软化系数为0.56;28 d抗压强度达12.6 MPa,软化系数为0.59.     

膨胀剂对碱-激发矿渣砂浆的减缩特性研究

开展了膨胀剂对碱-激发矿渣砂浆的减缩特性研究,分析了不同硫铝酸盐类膨胀剂掺量对碱-激发矿渣砂浆自收缩、干缩和抗压强度的影响,使用压汞仪研究了掺膨胀剂碱-激发矿渣砂浆的孔结构特征.结果表明,硫铝酸盐类膨胀剂对碱-激发矿渣砂浆自收缩和干缩具有一定的抑制作用,可降低收缩的增长速率,3％掺量下可分别减小自收缩35.4％和干缩29％.膨胀剂对碱-激发矿渣砂浆早期强度影响明显,但随龄期发展,其影响作用减弱,28 d时,膨胀剂组与对照组抗压强度相近.膨胀剂可增大碱-激发矿渣砂浆大于20μm的孔体积,有利于减小孔径小于20μm的孔体积,形成更为密实结构.     

含玻璃砂的高性能碱激发矿渣砂浆性能研究

采用玻璃砂代替部分细骨料制备碱激发矿渣(AAS)砂浆后,研究了玻璃砂含量(0%、10%、20%、30%,质量分数)对AAS砂浆抗压强度、抗折强度、干燥收缩、导热系数和碱-硅酸反应(ASR)膨胀率的影响,并通过扫描电子显微镜(SEM)对微观机理进行了分析。结果表明：掺10%～30%的玻璃砂能显著提高AAS砂浆的早期抗压强度,但会略微降低28 d抗压强度;AAS砂浆的抗折强度随玻璃砂掺量的增加先增大后减小,10%掺量时最有利于3 d抗折强度,20%掺量时最有利于28 d抗折强度;AAS砂浆的干燥收缩、导热系数和ASR膨胀率均随玻璃砂掺量的增加而减小,与对照组相比,掺30%玻璃砂的AAS砂浆导热系数降低14.4%,56 d干燥收缩率降低27.6%,14 d ASR膨胀率降低39.6%,28 d ASR膨胀率降低34.5%;SEM分析发现玻璃砂表面有水化产物生成,其与胶凝材料的结合比石英砂更紧密,使AAS砂浆的微观结构更加致密。     

粉煤灰矿渣基地聚物对软土加固效果的影响研究

地聚物属于新型绿色材料，在软土加固领域应用广泛。基于此，本文制备了水胶比为0.3、激发剂模数为1.0的不同矿渣掺量和碱掺量的地聚物试样，通过抗压强度测试确定了最佳矿渣掺量和碱掺量；进而分别在软土中掺加4%、8%、12%、16%以及20%的地聚物进行加固，并对加固效果进行抗压强度、内聚力、内摩擦角分析，找出最佳的地聚物配比。研究结果表明，粉煤灰矿渣地聚物的抗压强度随着碱掺量的增大而先增大后减小，随着矿渣掺量的增大而增大，最佳矿渣掺量和碱掺量分别为40%和10%；加固软土的抗压强度、内聚力和内摩擦角均随地聚物掺量的增大而增大，随软土初始含水率的增大而减小；当粉煤灰矿渣地聚物掺量为12%时，加固软土的水稳定系数可达84%以上。     

镍铁渣砂对泡沫混凝土孔结构及收缩开裂性能的影响

本文采用镍铁渣机制砂(简称镍铁渣砂)制备泡沫混凝土,研究镍铁渣砂对泡沫混凝土抗压强度、变形及收缩开裂的影响,并采用SEM、X-CT研究泡沫混凝土微观结构。结果表明,镍铁渣砂掺量为5%(质量分数,下同)时泡沫混凝土的抗压强度最高,而镍铁渣砂掺量超过10%时会引入界面缺陷,降低混凝土的强度。镍铁渣砂能够约束基体的变形,减少水泥用量,降低泡沫混凝土的收缩,提高其抗裂性能。当镍铁渣砂掺量由0%增加到20%时,泡沫混凝土的抗裂等级由V级提高到II级。镍铁渣砂具有作为泡沫混凝土生产原料的潜力。     

水泥锶渣混凝土路用性能评价

为了分析水泥锶渣混凝土用于低交通量道路路面的可行性,采用正交方法分析了水泥用量、用水量(坍落度)、砂率、碎石级配等因素对水泥锶渣混凝土抗压强度和抗折强度的影响规律,优选出合理的材料配合比;试验对不同水泥用量的水泥锶渣混凝土的力学性能、干缩性能、温缩性能和抗冻性能进行了系统评价.结果表明:水泥锶渣混凝土强度低于普通C30混凝土,但“折压比”高,弹性模量小,具有较好的抗裂性能;于缩系数比普通混凝土低20％,温缩系数为普通混凝土的53％,具有优良的抗收缩性能;抗冻性能低于普通混凝土;水泥锶渣混凝土可用于非冰冻地区低交通量道路路面.     

复掺高性能矿物掺合料对高强机制砂混凝土性能的影响

为定量研究S105矿粉与其他矿物掺合料共同作用对C80高强机制砂混凝土的和易性、抗压强度和干燥收缩性能的影响规律,通过试验得到不同龄期(3 d、7 d、28 d、60 d)下,S105矿粉单掺,以及掺S105矿粉的同时以不同含量的微珠、超细矿粉、硅灰分别取代水泥时,高强机制砂混凝土的坍落度、扩展度、抗压强度和干燥收缩率,并利用图表分析及拌合物实际状态对比等对其性能的变化趋势进行分析。结果表明:在一定掺量范围内复掺多种矿物掺合料,有利于提高高强机制砂混凝土的和易性和抗压强度,并显著减小其干燥收缩。在保证混凝土和易性良好的条件下,相比于单掺S105矿粉,S105矿粉与不同矿物掺合料双掺对提高混凝土的综合性能有更显著的作用。综合考虑对和易性、抗压强度和干燥收缩性能的影响,当超细矿粉取代水泥的质量分数为3%时,即水泥与S105矿粉和超细矿粉的质量比为33:11:1时,高强机制砂混凝土的性能处于较好的水平,其粘聚性和流动性都有显著改善,其3 d和60 d抗压强度分别增长3.1%和5.1%,其干燥收缩率则减小了4.0%。     

矿粉气泡混合轻质土组成设计及性能试验研究

通过正交试验提出了用于路基换填的矿粉气泡混合轻质土配合比设计参数,并研究了当水胶比在0.5~0.6范围内时胶凝材料用量、矿粉掺量、水胶比对其抗压强度的影响规律,进一步通过系统试验对其干缩和抗冻性进行了研究。结果表明：矿粉气泡混合轻质土的初步配合比为：水泥∶矿粉∶发泡剂∶水=1∶0.54∶0.03∶0.85;对气泡混合轻质土抗压强度影响的顺序大小为：胶凝材料用量>矿粉掺量>水胶比;随水胶比增大,其各龄期干缩率先增大后减少再增大,水胶比0.55的干缩率最小,而其冻融循环后的抗压强度损失率先增大后减小,水胶比0.6的抗压强度损失率最小;随矿粉掺量增加,其各龄期干缩率先减小后增大,矿粉掺量35%的干缩率最小,而其冻融循环后的抗压强度损失率逐渐增大,矿粉掺量15%的抗压强度损失率最小。     

矿渣微粉与珍珠岩尾矿复合对免烧陶粒性能的影响

以珍珠岩尾矿、粒化高炉矿渣微粉、水玻璃为原材料研制无熟料免烧陶粒。以水玻璃作为激发剂,探究其模数和掺量对矿渣微粉强度的影响,研究矿渣微粉与珍珠岩尾矿粉复合对陶粒筒压强度和堆积密度的影响。结果表明:当矿渣微粉、水玻璃质量比为90∶10,水玻璃最佳模数为1.06,矿渣微粉、珍珠岩尾矿质量比为90∶10时,可以使陶粒标养28 d达到筒压强度为7.50 MPa,密度等级为900 kg/m³,孔隙率为31.84%,软化系数为0.92,含泥量为2.25%,煮沸质量损失为2.84%;对陶粒表面进行防水处理后,吸水率由11.68%降到4.88%。采用陶粒配制LC30轻集料混凝土进行道路窨井周围道路基层应用,其28 d抗压强度为35.5 MPa,密度等级为1 700 kg/m³,压缩系数为0.001,应用效果良好,防止了城市道路窨井沉陷。     

碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的性能与硬化浆体结构

为充分利用磷渣和粉煤灰两种工业废渣生产高性能胶凝材料,研究了不同磷渣/粉煤灰配合比的碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料性能,并用扫描电子显微镜和压汞仪分析了硬化浆体的细观结构和孔结构.结果表明:碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的凝结时间正常,在粉煤灰掺量为0～30 %(质量分数)范围内,随粉煤灰的掺量的增加,碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的凝结时间略有延长.与普通硅酸盐水泥相比,碱-磷渣胶凝材料的抗压强度较高,其3d和28d抗压强度分别可达到30.9MPa和98.8MPa,但其抗折强度相对较低.掺加粉煤灰后碱胶凝材料的抗压强度降低,而抗折强度提高.碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的耐蚀性和抗冻性能均显著优于硅酸盐水泥,其干缩比硅酸盐水泥的大.用部分粉煤灰取代磷渣粉可一定程度减小干缩.碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料硬化浆体的结构非常致密,其孔隙率和平均孔径均小于普通硅酸盐水泥硬化浆体.     

矿物掺合料对UHPC性能的影响

传统超高性能混凝土(UHPC)的硅灰用量一般都比较高,导致其制作成本较高,而且自收缩比较大,对实际工程应用造成了一定的影响。本文用粉煤灰和矿粉部分或全部替代硅灰制备UHPC,并对其工作性能、力学性能、自收缩及孔结构特征进行了试验研究。结果表明:采用粉煤灰或矿粉替代硅灰可以改善UHPC拌合物的流动性,替代率越高,拌合物的流动度越大;当采用粉煤灰或矿粉替代50%(质量分数)硅灰时,在标准养护下,对28 d抗压强度的影响较小,而在高温蒸养下,则会导致28 d抗压强度下降,当替代率达到100%(质量分数)时,无论是标准养护还是高温蒸养,都会显著降低28 d抗压强度;采用粉煤灰或矿粉替代硅灰能降低细孔的占比,增大孔径,减少自收缩,且粉煤灰对于自收缩的抑制效果优于矿粉。     

轻质骨料对泡沫混凝土性能的影响及其内养护机制

为降低泡沫混凝土干燥收缩,采用轻质骨料(页岩陶粒及粉煤灰陶粒)制备泡沫混凝土,研究了轻质骨料对泡沫混凝土抗压强度、干燥收缩、内部湿度及孔结构等的影响,并分析了轻质骨料的内养护机制。结果表明,轻质骨料能够调节泡沫混凝土的内部湿度,约束基体的变形,降低泡沫混凝土的干燥收缩。而轻质骨料也会在泡沫混凝土中引入缺陷,导致其强度降低。轻质骨料中大于100 nm的墨水瓶孔是内养护效果的控制因素,大于100 nm的墨水瓶孔数量越多,轻质骨料释水能力越强,内养护效果越好,制备的泡沫混凝土干燥收缩越小。