基于矩阵分析的橡胶透水混凝土正交试验

选取水胶比、橡胶粒径、橡胶掺量、VAE-707乳液掺量及目标孔隙率五个因素对橡胶透水混凝土进行正交试验设计,研究其对抗压、抗折强度及透水性能的影响。利用矩阵分析法和灰色决策进行分析,得到橡胶透水混凝土最优配合比:水胶比0.3、橡胶颗粒大小0.425 mm、橡胶颗粒掺量3%、VAE-707乳液掺量为6%、目标孔隙率为16%;其中目标孔隙率对透水混凝土的性能贡献率最大,透水混凝土的抗压、抗折强度随着目标孔隙率的升高而降低,而透水系数则呈相反规律;透水混凝土实测孔隙率整体小于设计孔隙率,有效孔隙率约占总孔隙率的80%～90%,封闭孔占总孔隙10%～20%左右。     

复合结构生态透水砖设计及性能分析

以水泥细石透水混凝土为基层材料、树脂砂基混合料为面层材料,制备复合结构生态透水砖(EP-BCS).通过分析树脂、水泥、有机物X及石英粉对复合结构砂基透水砖的抗折强度、抗压强度,以及透水系数的影响规律,确定透水砖的基本结构和组分,并对其透水机理进行分析.研究表明:掺入4%石英粉作为矿物外掺料,可以在保证树脂砂基混合料强度的基础上有效改善材料的透水性能;当树脂掺量为3%～5%时,有利于面层砂基混合料力学性能的改善;当树脂掺量为5%,石英粉掺量为4%,以及体积分数10%的有机物X掺量为2%,基层透水混凝土的主要组分掺量为细石∶水泥∶水=3.0∶0.8∶0.3时,复合结构生态透水砖的抗压强度高于25.0MPa,且透水系数均高于2.3×10-2 cm·s-1,满足相关规范对一般透水砖的性能要求.     

纳米SiO_2与粉煤灰的增强效应对透水混凝土性能的影响

在基准透水混凝土配合比的基础上,研究复掺纳米SiO_2和粉煤灰对透水混凝土性能的影响。通过抗压、抗折、渗透系数、孔隙率等实验对比两种掺和料对透水混凝土力学性能和渗透系数的影响。结果表明:单掺纳米SiO_2对透水混凝土的抗压和抗折强度均有提升,对渗透系数和孔隙率没有影响;单掺粉煤灰对透水混凝土的抗压和抗折强度呈现先增大后减小的趋势,渗透系数和孔隙率小幅度的下降;双掺纳米SiO_2与粉煤灰对透水混凝土性能起叠加效应。在不影响渗透系数前提下,当纳米SiO_2掺量为5%,粉煤灰掺量为20%时,透水混凝土抗压强度最高。     

焚烧底灰-偏高岭土基的地质聚合物发泡材料的制备与性能

采用双氧水为发泡剂,十二烷基硫酸钠为稳泡剂,制备了焚烧底灰(bottom ash,BA)和偏高岭土(metaraolin,MK)为原料的地质聚合物发泡材料。对BA掺量与焚烧底灰-偏高岭土基地质聚合物的孔隙率、体积密度、抗压抗折强度、扫描电子显微镜(SEM)图像和X射线衍射(XRD)等性能进行了研究。结果表明,这些性能数据具有很大的关联性。30%的BA掺量,体积密度为0. 341 g/cm~3,孔隙率为46%,此掺量下地质聚合物的综合性能较好,抗压强度为2. 3 MPa,抗折强度为0. 63 MPa。     

焚烧底灰-偏高岭土基地质聚合物发泡材料的制备与性能

采用双氧水为发泡剂,十二烷基硫酸钠为稳泡剂,制备了焚烧底灰(bottom ash,BA)和偏高岭土(metaraolin,MK)为原料的地质聚合物发泡材料。对BA掺量与焚烧底灰-偏高岭土基地质聚合物的孔隙率、体积密度、抗压抗折强度、扫描电子显微镜(SEM)图像和X射线衍射(XRD)等性能进行了研究。结果表明,这些性能数据具有很大的关联性。30%的BA掺量,体积密度为0. 341 g/cm~3,孔隙率为46%,此掺量下地质聚合物的综合性能较好,抗压强度为2. 3 MPa,抗折强度为0. 63 MPa。     

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.     

透水道路砖的制备及性能的研究

利用矿渣颗粒所固有的特性——多孔性和吸水性来制备透水砖,采用了不同集灰比和水灰比制备透水砖,通过用静水天平来测其有效孔隙率,用TZA-300型电液压式抗折抗压试验机测定其28天抗压强度,用抗渗仪测其透水性。分析不同的集灰比和水灰比对透水砖强度、有效孔隙率及透水性的影响,从而选择出更好的制备透水砖的配合比。     

B_4C陶瓷材料的无压烧结与性能

以碳化硼微粉作为原料,选用SiC和C为烧结助剂,研究了SiC和C对无压烧结B4C材料的体积密度、硬度、抗折强度和断裂韧性等性能的影响.结果表明,最佳烧结温度为1975℃,保温时间是30min.SiC和C的质量分数对材料密度、硬度和抗折强度的影响都是先增大后减小.烧结助剂SiC和C的最佳添加量分别为6%和5%(质量分数)时,得到相应的无压烧结B4C陶瓷材料的最佳力学性能:体积密度为2.45g/cm3,维氏硬度为35GPa,抗折强度为240MPa,断裂韧性为3.0MPa.m1/2     

水胶比、级配对砂基透水砖透水系数及强度的影响

为了解决城市内涝问题以及快速补充城市地下水,通过室内试验以及现场生产实践,开展了水胶比、级配对砂基透水砖透水系数及强度影响研究,研制出了高强度、高透水性砂基透水砖,以解决上述社会问题。研究结果表明,在砂基透水砖配合比设计中,砂基透水砖所用集料的级配设计粒径为S12,S14,S15三挡单配或混合掺配,水胶比应控制在0.24~0.28之间,集灰比应控制在3.5~4.5之间,水泥用量应控制在390~450kg/m~3之间,增强剂用量为水泥用量的10%~15%之间;随着砂基透水砖强度的增加,透水系数呈指数递减趋势。通过对比分析大量的试验数据,模拟出了砂基透水砖透水系数和水胶比、孔隙率以及强度之间的数学模型。     

艺术陶瓷材料的制备与性能研究

研究了成型压力、SiC微粉添加量和造孔剂含量对多孔陶瓷体积密度、显气孔率、常温和高温折弯强度的影响。结果表明,多孔陶瓷适宜的成型压力为100MPa,此时,陶瓷材料具有较高的折弯强度和体积密度以及低的显气孔率;随着SiC微粉加入量的增加,陶瓷试样的常温和高温抗折强度都呈现出先增加后减小,然后又逐渐增加的特征,当SiC微粉加入量为40%时,陶瓷试样具有较高的常温和高温折弯强度,且此时的体积密度较高、显气孔率较低。随着造孔剂加入量的增加,陶瓷试样的体积密度逐渐减小,而显气孔率逐渐增加,陶瓷试样的常温和高温抗折强度都呈现逐渐减小的特征;加入相同量的造孔剂的情况下,陶瓷试样的高温抗折强度高于常温抗折强度。     

MAS/SiC窑具材料的制备与表征

合成堇青石(MAS)并制备MAS/SiC复相材料,测试了复相材料的体积密度、开口气孔率及抗热震性等.实验结果表明:随着烧结温度的提高,抗折强度先增大后减小,1420℃达到最大;1420℃烧结的复相材料体积密度随MAS含量的增加先增加后减小,开口气孔率先减小后增加,抗折强度先增大后减小;当w(MAS)为7%,烧结工艺为1420℃×6h时,复相材料各性能最好,体积密度为2.485g/cm3,开口气孔率为26.4%,并且抗热震性也较好,1200℃热震后,材料的残余强度为19.8MPa.     

钢渣基高碱度微晶玻璃的一步法制备及工艺参数研究

为了提高微晶玻璃原料中高钙冶金渣的掺量,需要制备出碱度更高的微晶玻璃. 本文采用一步法,以钢渣为主要原料,制备碱度( CaO与SiO2的质量比)为0. 9的钢渣基高碱度微晶玻璃. 通过X射线衍射分析、扫描电镜和性能测试等手段,研究热处理条件对微晶玻璃微观形貌及线收缩率、体积密度和抗折强度等性能的影响规律. 研究表明,高碱度微晶玻璃适合采用一步法制备工艺,当在1100℃保温120 min时,微晶玻璃烧结过程基本完成,此时获得最大体积密度2. 4 g·cm-3 ,最高抗折强度56. 4 MPa. 微晶玻璃的主晶相为钙铝黄长石,副晶相为辉石. 基础玻璃颗粒在升温过程中完成了成核和析晶过程,而在保温过程中主要进行的是基础玻璃颗粒的烧结致密化和晶体的进一步发育. 升温至1100℃保温30 min,微晶玻璃的抗折强度超过45 MPa,微晶玻璃内部晶体呈方柱状交织排列并构成晶体骨架分布在残余的玻璃基体中;随着保温时间的增加,微晶玻璃的线性烧结收缩率、体积密度和抗折强度均逐渐增大,而晶相的含量基本保持不变,晶体逐渐由球形颗粒状和短柱状发育为长柱状. 晶体的形状以及与残余玻璃相构成的整体致密结构是导致高碱度微晶玻璃力学性能提高的主要因素.     

超声波波速与透水混凝土性能关系的试验研究

通过正交试验对透水混凝土进行配合比设计，测试了透水混凝土的孔隙率、干密度、渗透系数、抗压强度、抗折强度与抗冻等级，通过极差分析对试验结果进行分析，得出骨料粒径、水胶比和孔隙率对各项基本性能的影响规律。运用超声波检测技术对透水混凝土试件的超声波波速进行了测定，研究了超声波波速与各项基本性能之间的关系。在冻融试验中研究了超声波波速随冻融循环次数增加的变化规律，并构建它们的量化模型。结果表明,超声波波速与透水混凝土各项性能指标的相关性良好。本文为使用超声波波速评价透水混凝土各项基本性能及冻融损伤程度提供了理论依据。     

α型发泡石膏制备及工艺参数对性能影响的研究

利用脱硫石膏制备的α型石膏为原料,制备发泡石膏并探讨了其工艺参数对体积密度、力学强度、软化系数的影响。通过Matlab图像处理技术统计了不同参数条件下产品的孔径分布,采用正交试验优化出了综合性能较好的配合比。结果表明:采用化学发泡法,在较为适宜的参数范围内,影响制品性能最关键因素为水灰比与温度。最优产物密度为394kg/m3,抗压强度为1.41 MPa,抗折强度为0.70 MPa,比强度为3.58m2/s2,软化系数为0.54。     

透水混凝土抗冻融性能试验研究

为研究骨料粒径和目标空隙率对透水混凝土抗冻融性能的影响,在0. 31水胶比下,使用4. 75～9. 50 mm、9. 50～16. 00 mm、16. 00～19. 00 mm 3种不同粒径的骨料,分别配置目标空隙率为11%、16%和21%的3种透水混凝土,并进行冻融性能试验.试验中测试了透水系数、实际空隙率、抗压强度、抗折强度等指标,采用快冻法对其冻融性能进行了研究.试验结果表明,空隙率为11%和16%的各种粒径骨料混凝土的冻融指标能达到F50,而空隙率21%的只能达到F25.在满足透水性能要求的前提下,小粒径骨料成型透水混凝土的强度高、抗冻融性能好.     

再生骨料掺量对透水混凝土性能的影响

再生透水混凝土是一种环保型、节材型建筑材料,符合我国当前循环经济与环境保护的发展需求,但目前其性能的研究尚不充分,推广应用还受限制.采用以废弃预制混凝土梁构件为再生骨料来源,通过破碎、筛分获得再生粗骨料,配制再生骨料透水混凝土,以取代率及粒级为变化参数,设计了5组配合比.通过试验,获取再生粗骨料的物理性能指标及再生透水混凝土的抗压强度、劈拉强度、孔隙率、透水系数等性能指标,分析了再生骨料透水混凝土的强度、孔隙率及透水之间的关联关系.结果表明,再生粗骨料24h吸水率比天然骨料高约11倍;再生骨料透水混凝土的孔隙率为14.2%~20.44%,透水系数为0.19~0.46cm,且透水系数随着孔隙率的增加而提高;掺入再生粗骨料的透水混凝土抗压强度随着取代率的增加而提高,替代率为30%时,提高幅度最大;采用双粒级骨料,可提高抗压强度35.4%,但透水性能随之下降.     

混凝土砂基透水路面砖制备及物理性能测试

推广砂基透水砖是实现沙漠沙资源化的有效途径.以烘干砂为主要骨料、高标号水泥为粘结剂并采用静压成型工艺,研制出一种预制透水孔的混凝土砂基透水路面砖,并对所研制的透水砖进行了物理性能测试和造价分析.结果表明:(1)所研制的混凝土砂基透水砖抗压强度超出我国建筑材料行业标准Cc60透水砖的要求,抗压强度可达100 MPa.(2)预设的透水孔使混凝土透水砖的透水性超过行业标准,而且透水孔上小下大,不易堵塞,不影响人行步道的舒适性.(3)根据透水砖的抗压强度、透水性、保水性、造价等方面综合考虑,选取细砂率70%、水灰比0.34、孔隙率2%、添加水性氯丁胶(AN)的第20组作为高强透水砖优选方案,选取细砂率85%、水灰比0.30、孔隙率1%、无添加剂的第22组作为常用广场透水砖优选方案,用于后续产业化开发研究.(4)增加粗骨料可显著提高透水砖的抗压强度,透水砖的细砂率可控制在70%~85%.(5)添加合适类型和剂量的添加剂可提高透水砖的抗压强度.(6)除了第7、11、12、19组造价偏高以外,其余组次造价都在60~100元/m2,与常规无砂混凝土透水砖价格接近,远小于市场上已有同类砂基透水砖的价格.     

纳米SiO2对橡胶砂浆力学及收缩特性影响的研究

为了提高大掺量橡胶颗粒砂浆的力学强度,推进橡胶砂浆在实际工程中的应用,试验采用外掺纳米SiO_2的方法对橡胶砂浆进行改性,研究不同掺量纳米SiO_2对橡胶砂浆的孔隙率、密度、抗压强度与抗折强度以及试块的干缩和自收缩性能的影响。试验结果表明,纳米SiO_2的加入能够有效降低橡胶砂浆孔隙率,提高其密度及抗压强度与抗折强度,但在纳米SiO_2掺量小于3%时,强度提升幅度随纳米SiO_2掺量增加明显增加,在纳米SiO_2掺量大于3%时,其强度增长幅度变缓。橡胶等体积替代30%砂的条件下,纳米SiO_2最佳掺量为水泥质量的3%;纳米SiO_2在提高橡胶砂浆抗压与抗折强度的同时也加大了试块的收缩,增大了砂浆的开裂风险,故在今后的研究中仍需进一步综合考量。     

利用废弃陶瓷磨具再生砂制备烧结透水砖

利用废弃陶瓷磨具破碎制成具有复合结构的坚固的不同粒度再生骨料,进而以不同粒度的骨料和砂结比分别配制透水砖的上层(装饰过滤层)和下层(透水层)的成型料,以二次投料法模压成型具有复合结构的透水砖坯体,脱模后在相应的温度制度下干燥、烧结,制成透水砖样品.经便携式显微镜观测发现其上层、下层和中间结合层组织均具有丰富的气孔结构.经检测,该透水砖透水性能优异,透水系数为2.8 cm/s,远超A级指标规定的标准值2.0×10-2 cm/s;耐磨性方面测得磨坑长度30 mm,防滑性77 BPN;劈裂抗拉强度为平均值9.2 MPa,单块最小值9.0 MPa;抗冻性良好,在经过35次冻融循环后单块质量损失率3％,冻后顶面缺损深度2 mm,强度损失率13％.该烧结透水砖满足了国内各地区,特别是北方冬季冰冻地区在海绵城市建设中对透水铺装材料的要求.     

CuO掺杂对10NiO-NiFe2O4陶瓷致密化烧结及其力学性能的影响

采用冷压成型和常压烧结工艺制备CuO掺杂10NiO-NiFe2O4陶瓷,研究CuO掺杂量对10NiO-NiFe2O4陶瓷的致密度、抗折强度及热震稳定性的影响。结果表明,在1 300℃烧结温度下,掺杂CuO能够有效提高10NiO-NiFe2O4陶瓷的致密度,其中添加6%CuO试样的相对密度（95.55%）最大;掺杂CuO可大幅提高10NiO-NiFe2O4陶瓷的抗折强度,其中添加8%CuO试样的抗折强度（139MPa）最高,且在800℃下经过1次和3次热循环后,该试样的抗折强度损失率仅分别为5.7%和8.6%,表现出良好的抗热震性能。