聚合物超细粉体混凝土耐久性能实验分析

为了对比硅灰、聚丙烯纤维和聚丙烯超细粉体3种外掺料对混凝土的改性作用,设计了基准混凝土、掺硅灰混凝土、掺聚丙烯纤维混凝土及掺聚丙烯纤维超细粉体混凝土4组C30强度高性能水工混凝土配合比。采用混凝土耐久性能实验方法,研究了混凝土的物理力学、抗裂、抗渗、抗冻及抗撞磨等耐久性能指标,分析不同外掺料对高性能水工混凝土的耐久性能影响。实验结果表明,利用超临界溶液快速膨胀法制备的聚丙烯超细粉体作为一种新型的聚合物混凝土掺合料,综合了有机聚合物材料与无机矿物超细粉体的部分优良特性,能全面提高混凝土的力学性能,并能有效改善混凝土的抗裂、抗渗及抗冻等部分耐久性能。     

冷再生混合料力学强度影响因素探究

采用垂直振动成型方法制备试件,研究乳化沥青类型、水泥掺量、纤维类型及掺量对冷再生混合料力学强度的影响。结果表明:与普通中裂乳化沥青冷再生混合料相比,丁苯橡胶(styrene butadiene rubber, SBR)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene butadiene styrene,SBS)改性乳化沥青冷再生混合料力学强度可分别至少提高15%、9%;掺1.5%水泥的冷再生混合料的抗剪强度至少可提高85%;与不掺纤维冷再生混合料相比,掺0.4%聚酯纤维的冷再生混合料力学强度至少可提高8%。因此,根据力学性能最优原则,选取SBR改性乳化沥青作为冷再生混合料的胶结料,考虑材料经济性问题,建议冷再生混合料中水泥掺量为1.5%,建议选用0.4%掺量的聚酯纤维来提升冷再生混合料的力学强度。     

填埋场污泥灰改性黏土衬垫镉离子吸附与迁移特性

针对填埋场黏土衬垫受重金属离子侵蚀的现状,采用污泥焚烧灰掺入黏土中制成改性黏土,在室内模拟填埋场衬垫受Cd(Ⅱ)污染的工况,通过静态平衡吸附试验,评价改性黏土对Cd(Ⅱ)的吸附效果;通过低温氮气吸附试验,分析改性黏土吸附Cd(Ⅱ)后的孔隙结构变化规律;通过污染物阻滞试验评价改性黏土阻滞污染物下渗的能力.结果表明:改性黏土对Cd(Ⅱ)的吸附属于Langmuir吸附模型,含污泥灰的改性黏土对Cd(Ⅱ)的理想最大吸附量增加31.9%~47.5%;吸附Cd(Ⅱ)后的改性黏土吸附-脱附等温线属于Ⅳ型,并出现H3型滞回环,污泥灰掺量3%试样的比表面积为109.90 m2/g,比未掺污泥灰试样大14.9%;土层孔隙水中Cd(Ⅱ)的浓度随着土层深度的增加而减少,深度达到17 cm时,孔隙水中已无法检出Cd(Ⅱ)的存在,在相同土层深度处,含污泥灰试样的孔隙水中Cd(Ⅱ)浓度低于未掺污泥灰试样.     

聚合物超细粉体改性砂浆及混凝土物理力学性能

为了研究聚丙烯超细粉体对水泥砂浆和混凝土的改性作用,通过实验研究了聚丙烯超细粉体水泥砂浆和混凝土物理力学性能,并将其性能与硅灰、聚丙烯纤维砂浆和混凝土进行比较,最后采用微观技术分析不同外掺料的改性机理。研究表明,聚丙烯超细粉体较好地综合了有机聚合物材料与无机矿物超细粉体的部分优良特性,可以明显改善水泥基体的微观结构,提高水泥基体的致密性;能增加混凝土的轴压强度、抗折强度、劈拉强度和韧性,但对混凝土的和易性有不利影响。     

改性生土材料最优含水量的试验测定

控制改性生土材料的含水量达到最优含水量,是提高改性生土材料密实度和强度的关键。对作为生土基材的黄土分别掺加不同比例的水泥,熟石灰,砂,麦秸,形成不同掺料不同掺量的改性生土材料。通过标准轻型击实试验,得到不同掺料不同掺量的改性生土材料的最优含水量及最大干密度,对试验数据进行分析,得到不同掺料改性生土材料最优含水量与掺量之间的关系,研究不同掺料对改性生土材料最优含水量的影响规律,给出不同掺料不同掺量的改性生土材料最优含水量的影响趋势、定量分析数据及估算公式。结果表明:加入水泥、石灰、麦秸的改性生土材料的最优含水量有不同程度提高;加入砂的改性生土材料的最优含水量有所降低。作为生土材料标准试验方法的前期试验研究,结论可为生土材料标准试验方法的研究提供依据,也可为实际工程中确定改性生土材料最优含水量提供参考。     

矿物掺和料提高混凝土强度的机理分析

根据设计要求,结合原材料研究了矿物掺和料对混凝土工作性能和力学性能的影响。发现掺加粉煤灰或矿渣能明显提高混凝土的工作性,本文着重从五个方面阐述分析了矿物掺和料对提高混凝土强度的作用机理。     

掺聚丙烯纤维和矿渣的再生混凝土性能研究

为研究纤维和矿渣对再生骨料混凝土性能的影响,选择聚丙烯纤维和矿渣作为外掺料,系统研究再生骨料掺量、外掺料掺配方式及含量对再生混凝土力学和收缩性能的影响规律,并借助SEM扫描电镜,着重分析纤维和矿渣复合改性材料对再生混凝土的微观改性机理.结果表明:掺加矿渣后,混凝土早期力学性能影响不大,后期略有提高,而混凝土吸水率和收缩性能改善显著;掺加纤维不仅可以显著提高再生混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗弯拉强度等力学性能,对吸水率和收缩性能也有显著改善;掺加纤维和矿渣复合改性材料可显著改善混凝土各项物理力学性能.     

生活污泥炭改性及其吸附性能研究

生活污泥产生量极大，将其热解制备污泥炭作为吸附材料是资源化的重要途径.通过改性提高污泥炭的吸附性能，拓展应用领域，具有重要的现实意义.利用天津市某污水处理厂脱水污泥制备污泥炭，并通过草酸改性从物理、化学两方面同时提升其吸附性能，并分析机理.改性后的污泥炭对甲基橙污染物的吸附量为18.84 mg·g -1 ，较改性前提升了33%，效果显著，而且具有用量小、吸附速率高等优点，应用前景广阔.在此基础上，通过分析测试、动力学分析研究、等温吸附过程研究验证了改性前后吸附机制由物理吸附为主，单层与多层吸附并存转变为多种吸附机制并存，以配位作用和静电作用为主，并存物理吸附，为进一步深入理论和应用研究提供了依据.     

基于混料实验研究矿物外加剂对氯氧镁水泥性能的影响

目的研究矿物外加剂对氯氧镁水泥(简称镁水泥)强度和耐水性的影响,以解决镁水泥耐水性差、浸水后强度严重损失的问题.方法以粉煤灰、硅灰和铁尾矿为矿物外加剂,利用SEM和XRD观察分析改性后的镁水泥的微观结构和相组成;运用单纯形重心混料设计分析矿物外加剂复掺对镁水泥抗压强度和软化系数的影响;通过回归模型分析矿物外加剂对MgO-MgCl_2-H_2O三元体系抗压强度和软化系数影响的显著性.结果随着粉煤灰掺量的增加,镁水泥的抗压强度逐渐降低,软化系数逐渐提高;随着硅灰掺量的增加,镁水泥抗压强度逐渐降低,软化系数先升高后降低,当硅灰掺量为15%时,软化系数为0.85;随着铁尾矿掺量的增加,镁水泥抗压强度基本保持不变,软化系数降低;当m(粉煤灰)∶m(硅灰)=0.51∶0.49时,镁水泥抗压强度为39.99 MPa,软化系数为0.73.结论矿物外加剂能有效地改善镁水泥的耐水性,提高软化系数;矿物外加剂对镁水泥的改性机理基本相同;混料设计能够有效的分析复掺条件下各组分对镁水泥性能的影响.     

复合外掺料高性能混凝土的氯离子扩散性能

为研究复合矿物外掺料对高性能混凝土抗氯离子扩散性能的影响,分别制备单掺、双掺及三掺矿物外掺料的高性能混凝土试件,通过开展6 h快速氯离子扩散实验(ASTM C1202),测试高性能混凝土中不同深度处的总氯离子和自由氯离子的含量,并据此计算不同深度处固化氯离子的含量。实验结果表明,复合掺加粉煤灰、硅灰和矿渣的高性能混凝土的6 h电通量最少,且其内部的总氯离子和自由氯离子含量最低,具有最佳抗氯离子扩散能力;复合掺加矿物外掺料可以提高混凝土中固化氯离子的比例,降低混凝土结构中钢筋的锈蚀概率,延长其服役寿命。     

水厂污泥制备可吸附污染物的生态透水砖

污泥制砖是现阶段污泥资源化、稳定无害化、产业化途径之一。采用黏土作为黏结材料添加到给水厂污泥中烧结透水砖;并对制备的烧结砖吸附水体中污染物的性能进行了试验。用黏土作为添加剂加入到水厂污泥中制备透水砖的最佳条件是给水厂污泥、黏土和石英砂的比例分别为40%、30%、30%,在30 MPa的压力下压制成砖坯,烧成温度为1 100℃,保温时间为3 h,制成品抗压强度达到32. 7 MPa,透水系数为1. 06×10~(-2)cm/s,满足透水砖标准的要求。在实际生产中,为了尽量多地利用给水厂污泥,可将污泥的比例控制在45%左右,粗骨料标准砂的粒径控制在0. 8～1. 2 mm之间,水厂污泥筛分至0. 3 mm左右,黏土筛分至0. 125 mm左右。烧结砖吸附水中污染物试验表明,震荡吸附60 h后,其对初始浓度分别为158 mg/L、6. 17 mg/L和10. 86 mg/L的COD、NH_4~+-N和TP的去除率分别为25%、30%和57%。     

烧结页岩清水砖抗冻性能研究

广西科技大学新型建筑材料课题组前期试验数据作为理论依据,以烧结页岩砖的原料物理性质为基础,研制开发烧结页岩清水砖。为了进一步研究烧结页岩清水砖的抗冻性能,通过将烧结页岩清水砖与普通烧结页岩砖试件的理化成分与微观结构进行对比分析,再进行冻融循环对比试验,以及砖体在饱水状态下的导热系数测定,得出清水烧结页岩砖抗冻性能要优于普通烧结页岩砖。试验结论为:烧结页岩清水砖抗冻性能达到《墙体材料应用统一技术规范》GB 50574-2010相关指标。为后续试验提供相关数据,为烧结页岩清水砖的推广奠定基础,并建议将饱水状态下的砖体导热系数作为砖体抗冻性能指标之一。     

冻融循环作用下煤矸石-铁尾矿烧结多孔砖的损伤性能

大宗工业固废建材化利用是工业可持续发展的一项长远战略方针,利用煤矸石、铁尾矿生产烧结砖可为内蒙古地区大宗工业固废综合利用提供新思路。针对内蒙古地区自然环境特征,对煤矸石-铁尾矿烧结多孔砖标准试件进行冻融循环试验,分析冻融前后煤矸石-铁尾矿烧结多孔砖外观、质量、抗压强度、吸水率和体积密度变化情况;基于Wiener过程对试样损伤规律进行分析,以相对质量损伤为指标建立可靠度模型,并对指标选取合理性进行验证,计算漂移系数和扩散系数求解冻融循环作用后煤矸石-铁尾矿烧结多孔砖可靠度函数曲线;利用冻融寿命预测模型对室内外冻融循环次数进行转化,并对冻融循环作用后煤矸石-铁尾矿烧结多孔在不同阈值条件进行寿命预测。结果表明：煤矸石-铁尾矿烧结多孔砖标准试件抗压强度为10.6MPa,吸水率为13.3%,体积密度为1779.7kg/m₃^;煤矸石-铁尾矿烧结多孔砖性能随冻融循环次数增加劣化程度加深,其质量、抗压强度、吸水率和体积密度损伤度分别为7.1%、38%、18%和3.6%,同时冻融循环后砖体表面出现隆起、微裂缝和轻微剥落现象;对可靠度函数曲线分析可知煤矸石-铁尾矿烧结多孔砖损伤符合材料破坏特点,在阈值为0.2,0.3,0.4条件下,煤矸石-铁尾矿烧结多孔砖耐久性寿命分别为11.1年,35.4年,85.6年。     

固化湖泊淤泥烧结砖的性能与微结构

以固化湖泊淤泥为主要原材料,采用真空挤压塑性成型技术制备并经烧结得到小样砖.对原材料进行理化性能分析发现,少量固化剂的加入并未明显改变淤泥的塑性指数、氧化物组成、矿物组成等,但对成型性能有一定的影响.测试并比较了湖泊淤泥、固化湖泊淤泥实验室小样砖坯体的干燥线性收缩、烧结后小样砖的体积密度、吸水率、强度、导热系数、抗冻性等.研究发现,当固化淤泥掺量为90%,煤渣掺量为10%时,可制备出坯体干燥线性收缩为5.42%,成品吸水率为18.2%,强度为15.8 MPa的小样砖,其综合性能较未经固化处理的湖泊淤泥烧结小样砖略差.采用SEM和MIP等测试手段对其微结构进行研究,结果表明,固化淤泥烧结小样砖与相同煤渣掺量的湖泊淤泥烧结小样砖相比,其微观结构更为疏松,未被玻璃相包裹的颗粒及未被填充的孔隙更多,孔隙率较大是导致其强度较低、吸水率较高的主要原因,但同时,其导热系数略低.2种烧结小样砖均具有好的抗冻性.     

混凝土普通砖砌体受剪性能试验研究

通过对混凝土普通砖砌体抗剪强度的试验研究和对试验结果的分析,得出混凝土普通砖这种新型墙体材料的抗剪强度规律及其抗剪破坏特征.结果表明,砂浆强度相同条件下,混凝土普通砖砌体的抗剪强度高于普通烧结砖砌体强度的规范计算值.提出混凝土普通砖砌体抗剪强度平均值的计算公式.     

添加等量铝粉和石墨对低碳镁碳砖性能的影响

随着冶金行业的发展,低碳镁碳砖已成为镁碳砖研究的一个重要发展方向.本文以＜5～3 mm,＜3～1mm,＜1～0.074 mm,＜0.074 mm的电熔镁砂和＜0.172 mm的鳞片状石墨为原料,热固性酚醛树脂为结合剂,金属Al粉为抗氧化剂,研究了加入石墨的质量分数对低碳镁碳砖性能的影响.实验结果表明：随着石墨质量分数的增加,低碳镁碳砖的常温强度、体积质量和显气孔率均随之减小,高温抗折强度和抗氧化性随之提高;综合分析当加入石墨的质量分数在2％时所得低碳镁碳砖的综合性能最优.     

含砖粒再生混凝土悬臂梁阻尼性能试验与分析

采用悬臂梁自由振动衰减法研究含砖粒再生粗骨料取代率、水胶比、粉煤灰掺量和试件尺寸对含砖粒再生混凝土弹性阶段阻尼性能的影响规律.结果表明:含砖粒再生混凝土阻尼比随含砖粒再生粗骨料取代率的增加而增加,当含砖粒再生粗骨料取代率为100％时,阻尼比随水胶比和粉煤灰掺量的增加而增加;含砖粒再生混凝土较普通混凝土对振动加速度响应衰减更为敏感;试件尺寸对含砖粒再生混凝土阻尼比的影响较小.建立了含砖粒再生混凝土阻尼比与抗压强度的关系计算式.随着取代率的增加,试件超声波波速逐渐降低,且超声波波速与阻尼比相关性较好.最后,给出了考虑含砖粒再生粗骨料取代率的再生混凝土阻尼比与超声波波速的回归方程.     

污泥烧结页岩砖抗冻性能研究

为了研究不同污泥掺量对污泥烧结页岩砖抗冻性能的影响;并且找出一种新的准确评定砌体抗冻性能的指标,对不同污泥掺量的污泥烧结页岩砖进行15次、25次、35次与50次冻融循环试验,以研究其外观质量损失、强度损失和质量损失;并使用热线法测得其冻融循环后的导热系数。通过描绘出四种不同污泥掺量下对应的质量损失率与强度损失率变化曲线,得出污泥掺量对污泥烧结页岩砖冻融破坏规律。研究结果表明,随着污泥掺量的提高,污泥烧结页岩砖的抗冻性能降低。建议根据不同地区建筑用砖的抗冻性能指标使用不同污泥掺量的污泥烧结页岩砖,同时建议把饱水状态下材料的导热系数作为砌体抗冻性能的指标之一。     

造纸白泥烧结页岩多孔砖的抗压性能及弹性模量研究

造纸白泥烧结页岩多孔砖是作为解决造纸厂碱回收过程产生大量的白泥而研发的一种新型墙体材料,因该砖在材料性能方面与普通砖存在差异,作为填充墙使用时其抗压强度计算没有相应公式。为了验证砌体规范抗压强度计算公式,本文通过取强度等级为MU5、MU7.5的砂浆,分别制作6组砌体进行其砌筑砌体的抗压性能试验,通过研究其破坏过程,得出其砌体抗压强度,并验证了此砖砌体可以用《砌体结构设计规范》中的计算公式计算其抗压强度。同时研究了造纸白泥烧结页岩多孔砖砌体的变形性能,通过分析,绘制出其应力-应变曲线,得出其弹性模量。     

木屑对烧结页岩多孔砖研究

以页岩为原料,通过添加的不同木屑掺量(0%、10%、15%、20%)和不同的木屑颗粒级配(1.5~2.0 mm,1.0~1.5mm,0.5~1.0 mm和0.120~0.5 mm),烧结制成轻质烧结页岩砖;研究轻质烧结页岩砖的体积密度、导热系数和抗压性能。结果表明,当颗粒级配为0.5~0.12 mm,木屑掺量不大于10%,满足烧结普通页岩砖的基本要求。进一步研究了不同颗粒级配混合后对抗压强度的影响,为烧结制成轻质烧结页岩砖提供依据。