利用河砂和石粉制备RPC的试验研究

对采用天然河砂作集料、石粉作微集料制备活性粉末混凝土(RPC)的可行性进行了研究。结果表明:利用天然河砂(0.15~0.60 mm)和石粉(小于0.043 mm)制备的RPC可满足客运专线桥梁人行横道挡板、盖板的力学性能要求;在水泥∶硅灰∶河砂∶石粉(质量)比例为1∶0.25∶1.2∶0.37,水胶比为0.22,减水剂掺量为0.95%,钢纤维体积掺量为2%条件下,蒸汽养护48 h,RPC抗压强度可达到165.1 M Pa,抗折强度达到28.6 M Pa。微观分析表明,在RPC体系中,水化产物相互交织在一起,孔径小,结构致密;主要的水化产物为C-S-H、Ca(OH)2、钙矾石,另外还有少量的没有水化的C3S和C2S;Ca(OH)2和钙矾石在低水灰比条件下,生长空间受限,晶体尺寸较小,分布在C-S-H凝胶之间,且Ca(OH)2数量少,C-S-H数量多。     

废弃玻璃粉在活性粉末混凝土中的应用研究

活性粉末混凝土(RPC)是一种具有超高强度、韧性及耐久性的新型高性能水泥基材料。由于RPC的水胶比很低,导致大量水泥不能得到充分水化,只是作为活性填充料使用。采用废弃玻璃粉部分取代水泥制备RPC,研究玻璃粉掺量和水胶比对RPC抗压强度和微结构的影响。研究结果表明:采用具有一定细度的废弃玻璃粉作为矿物掺合料替代部分水泥配制RPC,可提高RPC的强度;随着玻璃粉掺量的增加,RPC抗压强度提高,特别是玻璃粉掺量不超过20%时。玻璃粉在胶凝体系中发挥了较强的火山灰效应和填充效应,形成了较为稳定的水化硅酸钙等水化产物,进而改善浆体的微结构,提高RPC的强度。     

硅灰和粉煤灰在200 MPa活性粉末混凝土中的应用机理

活性粉末混凝土(RPC)由于具有超高强度、韧性及耐久性而得到快速推广应用。采用0.14的极低水胶比制备200 MPa的RPC,并测试硅灰和粉煤灰对RPC强度和微结构的影响。研究结果表明:RPC的强度随着硅灰掺量的增加呈现先增大后减小的趋势,随着粉煤灰掺量的增加而减小,适量的硅灰掺量和较小的粉煤灰掺量有助于RPC获得较高的强度。硅灰和粉煤灰均具有较高的填充效应和火山灰活性,其活性二氧化硅可与氢氧化钙水化生成水化硅酸钙,尤其是颗粒极细的硅灰,可大幅改善浆体微结构,提高RPC的强度。     

漂珠复合保温材料的研制

用双酚A环氧树脂(E-51)与二甲苯烷二异氰酸酯(PAPI)合成聚异氰酸酯-唑烷酮黏合剂,加入漂珠,制备漂珠复合保温材料。黏合剂配方为:m(PAPI)∶m(E-51)∶m(聚醚多元醇)∶m(催化剂)=1∶0.3∶0.25∶0.15,漂珠复合保温材料的配方为:m(漂珠)∶m(黏合剂)=1∶0.8,水的加入量为漂珠质量的1%,一次室温成型,熟化温度80℃,熟化时间30min。该保温材料的表观密度为370kg/m3,抗压强度为4.18MPa,吸水率为4.4%,导热系数为0.056W/(m·℃),最高使用温度为300℃。     

活性粉末混凝土的组成及养护条件对其力学性能的影响

研究了微碳铬铁粉渣掺量、砂用量及粒径、钢纤维掺量及养护条件对活性粉末混凝土(RPC)力学性能的影响。结果表明:随着微碳铬铁粉渣掺量的增加,RPC的强度降低,但其掺量占水泥质量的120%时,RPC的抗压强度仍在60 MPa以上;随着砂最大粒径的减小,RPC的强度降低;随着砂用量和钢纤维掺量的增加,RPC的抗压强度均基本呈先提高后降低的趋势,最佳砂灰比为2.0,最佳钢纤维体积掺量为2%;不同养护方式下养护的RPC强度以90℃水养最高,标准养护次之,室内自然养护最低。     

钢纤维活性粉末混凝土力学特性

对钢纤维掺量(体积分数,下同)为0%,1%,2%和4%的4种活性粉末混凝土(RPC),在较长龄期(3a)时进行单轴压缩试验,得到其轴向、径向应力-应变全曲线及轴应力-体应变曲线,并对以上曲线进行分析.结果表明:钢纤维活性粉末混凝土(SFRPC)峰值强度随钢纤维掺量的增加几乎呈线性增加,当钢纤维掺量为4%时,其圆柱体试件(Ф50×100mm)峰值强度可达218MPa;轴向峰值应变及平均泊松比随钢纤维掺量的增加而增加;钢纤维掺量为0%的素RPC弹性模量最大,钢纤维掺量为1%,2%和4%的SFRPC弹性模量相当;素RPC表现为劈裂破坏,钢纤维掺量为1%的SFRPC表现为单剪切破坏,而钢纤维掺量为4%的SFRPC表现为X形剪切破坏.     

微波场下微珠对碱激发粉煤灰早期力学性能的影响

基于多级微波养护制度,在经浮选、磁选后的焙烧粉煤灰中掺入炭粒、漂珠和磁珠等微珠,研究微珠在微波场下的水化行为及其对碱激发粉煤灰基胶凝材料早期力学性能的影响,并采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)分析其微观结构.结果表明:掺加5%炭粒对微波养护碱激发粉煤灰基胶凝材料的早期抗压强度没有影响,5%漂珠和磁珠能够显著提升其早期抗压强度;微波养护试样中都生成了羟基方钠石和钠系菱沸石,炭粒、漂珠和磁珠均不会改变水化产物的类型;碱激发反应能够在结构中空的漂珠内外同时进行,因此可以适当缩短富含漂珠的碱激发粉煤灰试样的微波养护时间.     

高抗折膨胀灌浆料的研制

采用细砂、普通42.5水泥、膨胀剂、高效减水剂等为原材料,优化配合比研制自流平高抗折膨胀灌浆料,并通过力学分析和微观结构分析,研究自流平高抗折膨胀灌浆料的力学性能和水化产物。研究结果表明灌浆料较佳配合比为灌浆料灰砂比为1.、水料比为0.15、膨胀剂掺量7%、减水剂掺量1.1%,其各项技术性能指标都满足设计要求,经济指标也能满足要求。同时该配合比灌浆料1d的抗折强度可达到9.25MPa。灌浆料主要水化产物为钙矾石和CSH凝胶,交叉、粘连形成了致密的网络结构。     

轻骨料对泡沫混凝土性能的影响

以水泥、植物蛋白发泡剂、粉煤灰为原料,掺加经过预湿处理的漂珠、玻化微珠,采用物理发泡法制备800 kg/m~3级泡沫混凝土。采用SEM及图像分析软件对试样孔形进行表征,探讨了漂珠、玻化微珠对泡沫混凝土孔结构及性能的影响。结果表明:掺入适量玻化微珠和漂珠能增大水泥浆的流动度,减小其干缩率。掺10.0%体积玻化微珠的泡沫混凝土28 d抗压强度为8.81 MPa,导热系数为0.2027 W/(m·K);掺10.0%体积漂珠的泡沫混凝土28 d抗压强度达9.36 MPa,导热系数为0.2041 W/(m·K)。     

非晶态C_(12)A_7/CaSO_4·2H_2O体系对OPC早期性能的影响及作用机理

研究了5%掺量下,不同质量比的非晶态C_(12)A_7/CaSO_4·2H_2O体系对OPC净浆凝结时间、流动性和早期抗压强度的影响,通过XRD和SEM对水化产物的物相和形貌进行了表征。结果表明:非晶态C_(12)A_7/CaSO_4·2H_2O体系能够促进C_3S和C_2S的水化,生成C-S-H凝胶相互交织搭接形成网络结构而促进凝结;同时也促使OPC水化早期产生针状晶体钙矾石,钙矾石与前期生成的C-S-H凝胶相互填充,使水化产物结构密实,提高早期强度;当非晶态C_(12)A_7/CaSO_4·2H_2O体系掺量为5%,非晶态C_(12)A_7与CaSO_4·2H_2O的质量比为1.0∶1.0时,水泥早期强度最高,7 d抗压强度达到100 MPa,说明此体系反应比较完全。     

活性粉末混凝土力学性能及耐久性能试验研究

在标准养护条件下,采用正交试验方法,研究了砂、减水剂、水、矿物粉末、钢纤维等材料对活性粉末混凝土材料(RPC)基本力学性能的影响。结果表明:砂胶比掺量宜控制在1.0~1.1;高效减水剂掺量控制在1.5%~2%时,对RPC的流动度有明显影响;水胶比宜控制在0.18~0.2;砂胶比掺量应控制在0.14~0.18;钢纤维掺量不超过1.6%(体积比)。试验最终获得抗压强度130MPa、抗折强度52.9MPa的RPC,并着重研究了RPC的抗冻融、硫酸盐侵蚀等耐久性能。结果表明,RPC具有良好的抗冻融和硫酸钠侵蚀性能。并通过电镜扫描研究了RPC的孔体结构。研究结果表明,RPC具有致密的微观结构,这为其超高强度和高耐久性提供了依据。     

羟丙基甲基纤维素醚对干混砂浆性能的影响

研究了不同掺量及不同粘度的羟丙基甲基纤维素(HPMC)对干混砂浆工作性能和力学性能的影响规律,并研究了HPMC对水泥水化进程和水化产物的影响,最终分析了HPMC对水泥浆体的作用机理。结果表明：HPMC具有保水增稠能力,当掺量高于0.6%时,砂浆流动度降低;当掺量为0.4%时,砂浆保水率可达100%;HPMC大幅降低强度,降幅高达75%;HPMC掺量越大、粘度越低对水泥水化的延迟效果越明显;HPMC不改变水泥水化生成物种类,主要晶体产物依然为Ca(OH)₂。     

养护条件和硅灰粒径对活性粉末混凝土性能的影响

以水胶比为0.2的活性粉末混凝土(RPC)为基体,研究了不同养护条件下掺不同硅灰粒径RPC试件的水化规律。分析了养护条件及硅灰粒径对RPC力学性能的影响,通过SEM及XRD分析了RPC基体物相和形貌变化。结果表明:不同养护条件下,掺不同硅灰粒径的RPC强度变化趋势不同;与标养相比,蒸养对RPC强度提升较大;与掺较大硅灰粒径相比,掺较小粒径硅灰的RPC在养护过程中存在两段强度上升期,强度提升潜力较大;标养28 d后的RPC存在较多片状Ca(OH)_(2),蒸养7 d的RPC中纤维状C-S-H相互搭接形成网状结构;粒径较小的硅灰虽“活性效应、微集料效应”较优,但不利于内部水化,受压破坏爆裂面均有未水化成分,养护过程中可适当延长养护时间以保证水化充分。     

碱渣-矿渣复合胶凝材料硬化体的微观结构与组成

为了对工业废料—碱渣进行回收利用,研发了一种碱渣-矿渣复合胶凝材料(SSCBM).采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)和热重-差示扫描热分析(DSC-TG)等对碱渣-矿渣复合胶凝材料28d龄期硬化体的微观结构与组成进行了研究.结果表明:水胶比为0.5,砂胶比为3∶1,碱渣和矿渣的质量比为1∶4时,所成型的40mm×40mm×160mm SSCBM试件28d龄期抗压强度为39.6MPa,抗折强度为8.0MPa,氯离子化学结合率为84.4%;SSCBM体系中生成了大量尺寸为5～10μm的水化产物,且水化产物之间互相搭接形成致密的三维网状结构,其28d龄期的水化产物主要为水化硅酸钙(C-S-H)、水化碳铝酸钙(C-A-C-H)、水化硅铝酸钙(C-A-S-H)和3CaO·Al_2O_3·CaCl_2·10H_2O(Friedel’s盐).     

激发剂对钢渣-矿粉胶凝材料力学性能的影响及机理分析

研究了氢氧化钙、石膏、硫酸钠三种激发剂对钢渣-矿粉胶凝材料力学性能的影响,并结合XRD图谱分析了激发剂对钢渣-矿粉胶凝材料水化产物的影响机理。试验结果表明,三类激发剂中,硫酸钠能更好的激发钢渣-矿粉的活性,当硫酸钠的掺量为1.5%时,3d强度为18.0MPa,7d强度达到22.5MPa,28d强度达到25.8 MPa。XRD分析表明,掺入硫酸钠后,钢渣-矿粉胶凝材料的水化产物主要为C-S-H凝胶、棒柱状AFt晶体及少量的Ca(OH)2晶体,激发剂掺量的不同,水化产物数量不同,合适掺量的激发剂有助于激发体系的水化活性,提高体系的力学性能。     

复合胶材制备多孔锰渣保温砂浆的试验研究

将锰渣作为多孔骨料与玻化微珠复合制备保温砂浆,研究其掺量对保温砂浆性能的影响,并对复合胶凝材料水化产物的微观结构进行了SEM分析.试验研究表明,固定玻化微珠与胶凝材料的质量比为8∶10,外掺50％多孔锰渣,在由50％水泥、20％粉煤灰、20％矿渣粉、10％石灰石粉组成的复合胶凝体系中可分散乳胶粉掺量为胶凝材料质量的2％,羟丙基甲基纤维素掺量为0.6％,聚丙烯纤维掺量为0.75％,在水料比为1时,可制备出28 d抗压强度为0.46 MPa、干密度为398 kg/m3、导热系数为0.079 W/(m·K)的保温砂浆,符合GB/T 20473-2006《建筑保温砂浆》的Ⅱ型标准,且复合胶材的水化产物微观结构非常密实.     

水泥-磨细矿渣固化滨海盐渍土强度及机理

用水泥和磨细矿渣制作复合固化剂,来加固滨海盐渍土.测试滨海盐渍加固土(以下简称加固土)7、28、90d龄期的无侧限抗压强度,并结合加固土烧失量、固结物含量、X射线衍射(XRD)仪、热重-差示扫描量热(TG-DSC)法和扫描电子显微镜(SEM)探究其加固机理.结果表明:水泥-磨细矿渣复合固化剂的加固效果明显优于单掺水泥或磨细矿渣,且当磨细矿渣掺量为0%～75%时,加固土7、 28d无侧限抗压强度随磨细矿渣掺量增大而逐渐增强,最高可达6.0、10.0MPa;当磨细矿渣掺量为25%～100%时,90d龄期时加固土强度均达到11.5MPa以上,远高于单掺水泥加固土强度;加固土强度与其固结物含量呈正相关,而与其烧失量相关性不强.加固土28d龄期SEM照片显示,复合固化剂的水化产物与盐渍土结合较好,致密性明显优于单掺水泥或磨细矿渣;固结物是加固土强度的主要来源,其由固化剂水化产物及其黏结的土颗粒构成,受水化产物数量和团粒化作用共同影响.     

化学激发剂对增钙煅烧高岭土活性影响研究

本实验通过复配激发剂对增钙煅烧高岭土(Cao掺量15%,煅烧温度800℃)-水泥体系性能影响分析可知:以50%增钙煅烧高岭土替代水泥,在5%SMJ激发剂作用下,其体系28 d抗压强度达到42.03 MPa,与未掺激发剂相比,强度增长了22%。采用XRD分析该体系的水化过程,结果显示:水化产物以水化硅酸钙为主。     

垃圾焚烧灰熔融重构矿渣对水泥基材料性能的影响

研究了不同掺量下(10%、20%、30%、50%)的垃圾焚烧灰和重构矿渣对水泥基材料性能的影响,并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等测试技术分析了影响机理。研究结果表明:相比于纯水泥,垃圾焚烧灰掺量为50%的水泥基材料终凝时间缩短为75 min,标准稠度用水量增加至28.7%,重构矿渣掺量为50%的水泥基材料终凝时间延长至335 min,标准稠度用水量增加至29.8%。垃圾焚烧灰的活性较低,随着垃圾焚烧灰掺量的增加,水泥砂浆抗压强度先增大后减小,当其掺量为10%时,28 d抗压强度达到最大(51.5 MPa);重构矿渣的活性高于垃圾焚烧灰,在碱性环境的激发下,水化后期重构矿渣发生二次水化反应,生成较多的水化产物,掺重构矿渣的水泥砂浆强度先增大后减小,当重构矿渣掺量为20%时,28 d抗压强度达到最大值48.8 MPa。     

漂珠代砂混凝土性能的试验研究

试验通过将不同比例的漂珠代替河砂配制混凝土,深入研究了漂珠代砂新型混凝土的性能。试验结果显示:漂珠的适量掺入能够在满足混凝土流动性、抗压强度要求的情况下,降低混凝土的表观密度和导热系数;漂珠代砂最佳比例为D组(3∶7),抗压强度为31 MPa,导热系数为1.06 W/(m·K),相对A组(普通混凝土)分别降低13.9%和43.6%,为漂珠代砂混凝土的推广使用做了铺垫。