低温环境下水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能试验研究

采用0.36、0.50这2种水胶比的普通硅酸盐水泥、中抗硫盐酸水泥以及加入矿粉与纳米SiO_2的水泥砂浆试件,测试各试样在(5±1)℃的3%Na_2SO_4溶液中浸泡后的强度变化情况,综合考虑强度与抗蚀系数,对砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能进行评价。结果表明:在5℃下,0.36水胶比试件的强度高于0.50水胶比试件,抗硫酸盐侵蚀性能随着水胶比的降低而提高;加入矿物掺合料提高了水泥砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能,并且纳米SiO_2的掺量越高效果越明显。砂浆抗硫酸盐侵蚀性能优劣顺序为:15%矿粉+3%纳米SiO_215%矿粉+1%纳米Si O_2中抗硫做盐水泥普通硅酸盐水泥。     

碱性氧化剂对水泥固化淤泥强度的影响研究

为消除淤泥中有机质对水泥固化淤泥的不利影响,提出了氧化降解有机质、减薄双电层厚度、维持pH值稳定等对策来提高水泥固化淤泥的强度。采用高铁酸钾和碳酸氢钠作为碱性氧化剂,配合水泥对淤泥进行固化处理。通过无侧限抗压强度试验,初步了解碱性氧化剂对水泥固化淤泥强度的影响规律,并利用有机元素试验、动电电位试验、比表面积试验和SEM等手段,进一步探究碱性氧化剂的固化机理。研究结果表明:掺碱性氧化剂的水泥固化淤泥7d无侧限抗压强度达到了1.536 MPa。碳酸氢钠通过中和有机酸,维持水泥固化淤泥为p H=9～10的碱性环境;该条件下,高铁酸钾能高效降解有机质,除去黏土颗粒表面聚合态的有机质胶膜,有利于SiO_2与Al_2O_3游离于孔隙溶液中,促进水泥水化产物的生成。同时,孔隙溶液中游离的高价阳离子与黏土颗粒表面低价阳离子交换吸附,减薄双电层厚度,引起土颗粒的絮凝团聚。     

复合固化剂固化某淤泥质土的试验研究

为了改善青弋江分洪道工程淤泥质土地基的物理力学性能,选用普通硅酸盐水泥、粉煤灰、水玻璃以及木质素磺酸钠组成的水泥基复合固化剂,以青弋江芜湖段典型淤泥质土样作为试验土样,进行了室内固化试验研究,分析了固化剂掺量、淤泥质土初始含水率以及养护龄期的改变对固化土无侧限抗压强度和抗剪强度参数的影响关系。研究结果表明:对于提高青弋江淤泥质土强度,试验所用固化剂作用效果明显,90d龄期养护条件下,掺入复合固化剂处理的固化淤泥质土无侧限抗压强度最高为单掺水泥条件下固化土无侧限抗压强度的4.2倍,同时前者抗剪强度也明显大于后者;固化土无侧限抗压强度随固化剂掺量增加而提高,但增长速率逐渐减缓,同时还随着养护龄期的增加而提高,两者呈明显的对数关系。     

海水侵蚀下钢渣粉+水泥固化土强度劣化试验研究

为解决水泥固化海相软土工程性差、耐久性低,钢渣堆放、水泥生产污染环境等问题,采用激发钢渣粉替换部分水泥形成新型固化剂,选取海水中对固化土侵蚀影响较大的3种离子,深入探究单一离子引起的固化土强度劣化性能。通过室内物理力学试验,得到固化土在不同离子浓度的海水和蒸馏水养护条件下,各组无侧限抗压强度(UCS)变化规律;通过X-射线衍射(XRD)和电镜扫描(SEM)试验,得到钢渣粉+水泥固化土的微观形貌和物相随侵蚀时间的变化规律。研究发现钢渣粉中C_4AF和C_2AF可有效降低离子的侵蚀作用,3种离子对固化土的劣化影响为Mg~(2+)Cl- SO_4~(2-)。Cl~-侵蚀固化土会生成CaCl_2和F’s盐,F’s盐的无胶凝性引起固化土劣化;SO_4~(2-)与胶凝材料反应会生成石膏、硅钙石和钙矾石,当这些物质产生的体积膨胀量大于孔隙体积时,会使固化土产生裂纹;Mg~(2+)侵蚀会生成Mg(OH)2沉淀、Mg—S—H和Mg—A—H,同时也会降低孔隙溶液pH值,引起水化物凝胶的分解,造成固化土强度劣化。从微观结构与物相变化分析宏观物理力学特性变化和侵蚀机理,为钢渣粉+水泥固化软土在工程上的使用提供一定的理论依据。     

水泥固化温州污染土的力学性质和微观结构特性

在不同水泥掺量和龄期条件下对NaCl、油脂、Pb(NO_3)_2污染的温州软土进行水泥固化处理后,土体的强度得到改善。为进一步得出水泥固化处理对于不同污染土的处理效果,对水泥固化稳定不同的污染土进行了无侧限抗压强度试验和微观结构研究。分析了不同污染物类型、污染物掺入量、水泥掺入量以及养护龄期对水泥固化污染土强度特性的影响以及不同污染物浓度下水泥固化土微观结构的差异。试验结果表明:NaCl在一定范围内促进了水泥固化土早期强度的提高;油脂使水泥固化土的强度明显降低,压缩性增大;Pb(NO_3)_2掺入到土体中后,水泥固化土的强度总体上略有降低,掺入量与强度之间大致呈线性关系。随着水泥掺入量及龄期的增加,水泥固化污染土的强度会有显著提高。扫描电镜(SEM)结果分析得出:由于污染物的作用,污染物浓度的增加使固化土中孔隙增多,结构变得疏松。     

水泥高效增强剂

水泥高效增强剂是中国建筑材料科学研究院水泥所于1996年研制成功的最新产品。该产品由膨胀剂、分散剂、激发剂混合而成。所用的原料大部分采用工业废渣和部分工业矿粉。其主要成分SiO_2、Al_2O_3、CaO、SO_3。     

NaOH对固化海涂淤泥强度和变形特性的影响研究

在海涂淤泥中掺入不同量NaOH改变淤泥孔隙溶液的pH值,再掺入等量水泥做固化试验.通过室内试验测试淤泥固化土的基本力学性质,探讨NaOH对仅用水泥固化淤泥的改善作用,研究无侧限抗压强度与NaOH掺量的关系和各个龄期淤泥固化土的应力一应变关系,并分析固化淤泥的微观结构特征.研究表明,NaOH掺量不大于0.8%时,孔隙溶液pH值的改变对Ca (OH)<,2>浓度影响很小,对固化强度的改善效果不明显;NaOH掺量大于1.6%时,随着掺量的增大,可以较大地提高淤泥固化强度,破坏应变较小,具有脆性破坏性质;NaOH掺量为3.2%时,90d强度约为不掺NaOH固化淤泥的2倍;微观结构反映出各种状态水化产物形成网状骨架并且填充孔隙,使得固化土具有一定的强度.     

掺加纳米SiO_2水泥土力学性能试验研究

通过对掺加纳米SiO_2水泥固化土室内无侧限抗压强度和劈裂强度的试验研究,探索纳米SiO_2对水泥土固化土力学性能的影响。研究结果表明:掺加合适的纳米SiO_2能提高水泥固化土的抗压强度和劈裂强度,随着水泥掺量的增加,无论是否掺加纳米SiO_2,水泥固化土的抗压强度和劈裂强度之间呈线性关系。     

不同纳米材料改性水泥土力学性能的对比研究

水泥土因其廉价和性能优异等特点在建筑工程中应用广泛,但水泥土仍存在强度低和变形大等问题。纳米材料是目前建筑材料领域研究的重点之一,加入适量的纳米材料能够改变水泥土在强度或刚度等方面的力学性能。主要对纳米SiO_2、纳米MgO和纳米Al_2O_3等纳米材料改性水泥土的力学性能进行分析和总结。研究表明:(1)适量掺入纳米材料能有效改善普通水泥土的物理力学性能,其最佳材料掺入量与水泥含量、含水率和水泥土的力学相关性、物理力学性质等诸多因素密切相关;(2)对于纳米SiO_2改性复合水泥土,3%～4%掺量均能提高水泥土的强度;(3)对于纳米MgO改性复合水泥土,纳米MgO最优掺入比为1%;(4)对于纳米Al_2O_3改性复合水泥土,最优掺入比在2.5%～4%之间。     

10℃下水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能试验研究

研究了不同水泥品种、矿物掺合料对水泥基材料在10℃下抗硫酸盐侵蚀的性能的影响,分别采用普通硅酸盐水泥、中抗硫水泥以及加入矿粉与活性掺合料X的水泥砂浆试件,测试各试样在(10±1)℃的3%Na_2SO_4溶液中浸泡后的强度变化情况,综合考虑强度与抗蚀系数对砂浆抗硫酸盐侵蚀性能进行评价。结果表明:在10℃下砂浆试样的强度普遍低于常温环境下,砂浆抗硫酸盐侵蚀性能15%矿粉+3%X15%矿粉+1%X中抗硫水泥普通硅酸盐水泥。加入矿物掺合料明显改善了水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性能,并且活性掺合料X的含量越高效果越明显。     

矿物掺合料对水泥基材料抗侵蚀性能的影响

研究了石灰石粉、硅灰-石灰石粉、硅灰-粉煤灰、硅灰-矿渣粉和纳米Al_2O_3、纳米Fe_2O_3对全浸泡水泥基胶砂抵抗硫酸盐和氯盐复合溶液侵蚀性能的影响,探讨了不同组成水泥基材料增强抗侵蚀性的可行性。测试了水泥基胶砂的外观形貌、强度,并利用XRD分析了侵蚀试样的物相组成。结果表明,硅灰-矿渣粉增强水泥基材料的抗侵蚀性能较好。     

混合土挤压固化预制桩的配方研究

混合土挤压固化预制桩是用于软基处理的一种新技术,该技术利用泥土桩挤压机对拌和均匀的混合土料压制成型,再养护成单节桩。试验设计制作不同配方的单节桩共17根,在土料最优含水量条件下挤压成型,当达到28 d龄期后进行无侧限抗压强度和水稳定性测定。根据试验结果得到以下规律:(1)不掺石灰或低石灰掺入比情况下,试样强度随水泥掺入比增大而增大;在石灰掺入比较高的情况下,随着水泥掺入比的增加,试样强度先增大后减小;(2)在不掺水泥或低水泥掺入比情况下,试样强度随石灰掺入比增大而增大。但在水泥掺入比较大(4%,6%)的情况下,试样强度先减小后增大,在3%处出现拐点;(3)水稳定试验表明,在水泥掺入比为2%和4%时,试样的水稳定性良好,且石灰的掺入比越大,强度维持系数越大。不同试样在浸水10 d或20 d内,强度下降较快,但在浸水20 d后强度趋于稳定。根据配方中水泥或石灰的掺入比与试样强度、水稳定性的规律关系,选出了混合土挤压固化预制桩的最佳配方为水泥2%+石灰7%,可为混合土挤压固化预制桩推广应用提供依据。     

超细微粉对水泥胶砂抗硫酸盐侵蚀的影响

研究了不同细度超细微粉掺合料对水泥胶砂在硫酸钠溶液全浸泡和干湿循环条件下抗侵蚀性能的影响,测试试件在(20±2)℃的3%Na_2SO_4溶液浸泡后的强度变化情况,从胶砂抗折强度的发展规律入手,结合抗蚀系数对胶砂抗硫酸盐侵蚀性能进行评价,并对两种侵蚀条件下胶砂抗硫酸盐侵蚀的性能进行了比较分析。结果表明:在全浸泡条件下胶砂抗折强度随掺入微粉比表面积变化规律为:550 m~2/kg450 m~2/kg310 m~2/kg空白组,超细微粉掺合料的加入明显的提高了水泥胶砂的抗折强度;在干湿循环条件下掺入超细微粉水泥胶砂抗折强度28 d前变化规律为:450 m~2/kg空白组550 m~2/kg310 m~2/kg;28 d后为强度下降阶段,掺入超细微粉掺合料各组强度下降速度均超过空白组,超细微粉掺合料的加入对于提高水泥胶砂在干湿循环条件下的抗折强度的效果不明显,特别后期加剧了强度下降。     

纳米混凝土的ASR试验研究

碱集料反应(AAR)是影响混凝土耐久性的重要因素。在普通混凝土中掺加适量纳米SiO_2或纳米Al_2O_3,研究纳米混凝土在抗AAR方面的性能。试验结果表明:不同掺量的纳米SiO_2或纳米Al_2O_3可以不同程度地抑制混凝土的AAR,纳米SiO_2或纳米Al_2O_3在混凝土中的最优掺量均为2. 0%,且2%掺量下的纳米SiO_2混凝土的抑制效果更佳。为纳米混凝土耐久性的进一步研究及其在实际工程中的应用提供了依据。     

水泥抗硫酸盐性能快速测定法

在水泥中掺入适当种类的水硬性混合材料,能改善水泥抗硫酸盐的性能。但由于混合材料的种类不同,其中含活性Al_2O_3有多有少,这对于改善水泥的抗硫酸盐性能,有一定的影响。要测定混合水泥的抗硫酸盐性能,单独采用石灰吸牧、石灰胶砂、可溶矽酸、可溶铝酸等办法,都不能直接得到完满的结果。因而过去测定这项性能,都是采用:将混合材料与水泥熟料磨细后,按混合材料占20%、30%……等不同配比,用1∶2软练胶砂制成4×4×16厘米的试体(或用1∶3.5胶砂制成1×1×3厘米试体),然后将试体放在10%的Na_2SO_4溶液中浸蚀,或放在清水中养护,按1个月、3个月、6个月三个期龄,试验试体的强度,将浸于Na_2SO_4中制体的强度与放年清水中养护试体的强度比较得出一个系数,用这系数来评价     

低温-干湿循环耦合作用下水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀试验研究

研究了不同水胶比水泥砂浆试件在低温-干湿循环耦合作用下的抗硫酸盐侵蚀性能。采用0.36与0.5两种水胶比的普通硅酸盐水泥、中抗硫水泥以及矿粉-硅灰复掺的水泥砂浆试件,检测试件标养28d后的孔结构及各试件在5±1℃的3%Na_2SO_4溶液中干湿循环后的强度、质量损失变化情况,并对砂浆低温干湿循环条件下抗硫酸盐侵蚀性能进行评价。结果表明:在5℃低温条件下,0.36水胶比试件抗蚀性高于0.5水胶比试件,抗硫酸盐侵蚀性能随着水胶比的降低而提高;复掺矿粉-硅灰对0.5水胶比水泥砂浆抗硫酸盐干湿循环侵蚀性能产生不利影响,复掺矿粉-硅灰提高了0.36水胶比水泥砂浆的抗硫酸盐干湿循环侵蚀性能。     

特种水泥熟料和制造过程

CaO—SiO_2—Al_2O_3—Fe_2O_3—SO_3系统的硫铝酸盐贝利特熟料,可使用石灰石、石膏和粉煤灰为原料制造,其熟料的相组成可从原料组成计算出来.流态床燃烧生成的飞灰一般不适于用作用料,因为它含有较高的硫,但硫铅酸钙水泥熟料提出了使它成为水泥原料的途径.CaO—SiO_2—Al_2O_3—Fe_2O_3—SO_3—CaF_2系统的混合物在1350℃烧成为快硬水泥.这种水泥在10分钟左右即可形成钙矾石而固化,2天和28天的强度分别为7～28MPa和45～64MPa,强度的变化取决于矿物组成中C_3A/C_(11)A_7CaF_2/C_2S/C_4AF的比例.     

工业废渣–水泥协同固化土抗硫酸盐侵蚀性能

利用高炉矿渣、粉煤灰、硅灰、电石渣等工业废渣协同水泥固化方法,通过标准养护试样、清水及硫酸盐溶液浸泡试样的表观形貌、无侧限抗压强度、X射线衍射和扫描电镜等测试,揭示工业废渣–水泥协同固化土的力学性能、微观结构和化学反应机制。结果表明：硫酸镁对工业废渣–水泥协同固化土侵蚀效果大于硫酸钠;较纯水泥土而言,工业废渣的加入能够延缓硫酸盐侵蚀作用;经硫酸镁溶液浸泡后,固化土强度在7 d内有一定增长,之后随龄期增加而持续降低,强度保留系数高低依次为高炉矿渣>硅灰>粉煤灰>电石渣;硫酸钠环境下固化土受SO₄^2-离子侵蚀作用,硫酸镁环境下受SO₄^2-侵蚀和Mg²⁺胶结弱化双重作用,导致固化土孔隙增大,侵蚀产物生成量与工业废渣中CaO含量有关。最后,建立了硫酸盐环境下固化土微观反应机制模型,可为工业废渣–水泥协同固化土抗硫酸盐侵蚀研究提供理论依据。     

水泥及其外加剂固化淤泥的试验研究

为了改善武汉东湖疏浚淤泥的物理力学性能,在传统水泥固化处理方法的基础上,掺入外加剂氢氧化钠(NaOH)和石膏,对100多组淤泥固化土试样进行了室内无侧限抗压强度试验,进行固化效果和固化机理的分析。结果表明:在疏浚淤泥固化过程中水泥占主导地位,对固化效果影响最为显著;NaOH促进了水泥的水化作用,增强了淤泥固化土的无侧限抗压强度,表现在固化淤泥早期强度的快速提高;石膏有利于固化淤泥早期强度的形成,其作用持续于整个淤泥固化过程。在水泥掺入比一定时,NaOH和石膏都存在最佳掺量,超过了最佳掺量,强度就会降低。3种固化剂的正交试验得出最佳配比为实际工程的应用提供依据。     

粉煤灰生石灰加固吹填淤泥质土的试验研究

在吹填淤泥质黏土中掺入不同比例的生石灰和粉煤灰,对不同掺入比的固化土进行无侧限抗压强度试验,分别测定不同龄期固化土强度。根据结果分析加固效果、确定合理的掺灰比,并与常用固化剂比较加固效果。结果表明,当生石灰的掺量一定时,粉煤灰的掺量在15%左右时无侧限抗压强度达到峰值,粉煤灰掺量一定时固化土无侧限抗压强度随着生石灰掺量增大而增大。替代水泥、生石灰等常用固化剂,采用掺入15%粉煤灰与10%生石灰混合固化剂加固吹填淤泥加固效果明显,粉煤灰与生石灰混合加固是一种既经济又环保的加固吹填淤泥方法。