纳米硅粉对大掺量橡胶砂浆力学及 收缩性能影响试验研究

橡胶砂浆的强度会随着橡胶掺量的增大而降低,限制了其工程应用。为增大橡胶掺量,补偿橡胶掺量过大带来的强度损失,以纳米SiO_2作为橡胶砂浆强度提升的外加剂,以橡胶替代率为40%和60%等体积替代砂子,共设计了6种配合比。研究了一定量的纳米SiO_2对两种大掺量的橡胶砂浆强度的提升以及收缩性、密度及孔隙的影响。结果表明:纳米SiO_2对大掺量砂浆抗压、抗折强度均有显著的提升;且提升效果优于普通砂浆。掺入纳米SiO_2可增强橡胶砂浆的刚度;并且使其韧性仍优于普通砂浆。掺入纳米SiO_2能够减少大掺量橡胶砂浆的孔隙率和吸水率。并且使橡胶砂浆的密度增加;橡胶掺量对砂浆的收缩量影响不明显;而加入纳米SiO_2会使橡胶砂浆的收缩量增大。掺入纳米SiO_2能够减少橡胶砂浆的质量损失;并且橡胶掺量越大作用越明显。     

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。     

纳米SiO_2对水泥强度的影响

目的研究亲油纳米SiO_2粉、亲水纳米SiO_2粉、纳米SiO_2溶胶对新拌砂浆力学强度的影响,确定不同性状纳米SiO_2提高水泥强度的最适宜掺量.方法测试不同性状纳米SiO_2在不同掺量、不同龄期下水泥砂浆的抗压与抗折强度;利用X-射线衍射(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)分析不同试验条件下水泥的水化产物.结果纳米SiO_2均可提高水泥的早期和后期强度,但对水泥的增强效果不同,纳米SiO_2溶胶对早期强度具有较好的增强作用,亲水纳米SiO_2粉对后期强度的贡献较为明显.纳米SiO_2粉最佳掺量均为1%,溶胶最佳掺量为1.5%.结论掺加不同性状纳米SiO_2均能够改善水泥的力学强度.引入不同性状的纳米SiO_2后,水泥水化3 d的水化产物中Ca(OH)_2含量减少,C-S-H和钙矾石的含量增加,钙矾石结晶程度较好,砂浆体系结构更加密实.     

纳米SiO_2-超细粉煤灰混凝土力学性能的试验研究

为研究混凝土的绿色化和高性能化,进行了不同纳米SiO_2掺量下超细粉煤灰混凝土的静态压拉试验,分析了纳米SiO_2掺量对超细粉煤灰混凝土压拉强度的影响和最优掺量下对超细粉煤灰混凝土的破坏形态影响。试验结果表明:普通混凝土和超细粉煤灰混凝土试件的抗压和劈裂抗拉强度均随纳米SiO_2加入量的增大显示先上升后下降的趋势,当纳米SiO_2加入量为0.8%时,普通混凝土试件的抗压和劈裂抗拉强度增幅效果最好;当纳米SiO_2加入量为1.0%时,超细粉煤灰混凝土试件的抗压和劈裂抗拉强度增幅效果最好;试件的抗压和劈裂抗拉破坏形态均为脆性破坏,但超细粉煤灰混凝土掺入1.0%纳米SiO_2后抗压和劈裂抗拉破坏程度明显得到改善。     

纳米氧化硅-橡胶再生混凝土力学性能研究

通过试验研究不同再生骨料取代率(0%,30%,50%)、橡胶掺量(0%,5%,10%,15%)及纳米SiO_2掺量(0%,1.5%,3%,5%)对橡胶再生混凝土力学性能的影响.结果表明,再生骨料取代率及橡胶掺量的增加弱化了水泥基体与骨料之间的黏结,制约着橡胶再生混凝土抗压及抗拉强度的发展,纳米SiO_2的掺入可以显著改善橡胶再生混凝土微观结构,显著提升橡胶再生混凝土的力学性能.从而证实,掺加纳米SiO_2是改善橡胶再生混凝土力学性能的有效可行途径.     

不同活性基团纳米SiO_2环氧胶黏剂的力学性能

为探索活性基团对纳米SiO_2颗粒改性环氧胶黏剂力学性能的影响,制备性能优良的纳米颗粒环氧树脂结构胶黏剂,研究了环氧树脂分别掺入氨基修饰的纳米SiO_2颗粒(SiO_2—NH_2)、甲基丙烯修饰的纳米SiO_2颗粒(SiO_2—C_4H_8)和无活性基团纳米SiO_2颗粒(SiO_2—0)胶黏剂的胶体力学性能。通过超声波细胞粉碎仪对纳米颗粒进行分散,制备了分别掺入3种纳米SiO_2颗粒、掺量(质量分数,下同)为0%、0.01%、0.02%、0.05%、0.1%、0.2%、0.5%的十六类改性环氧胶黏剂,测试了胶黏剂的弯曲性能和拉伸性能,分析了试件的几种主要破坏形态,利用扫描电子显微镜(SEM)观察纳米颗粒在环氧树脂中的拉伸断面形貌及分散情况。研究结果表明:当纳米SiO_2颗粒掺量从0%增加到0.05%时,胶黏剂的轴拉性能逐渐提升,然后随纳米SiO_2颗粒掺量增加而下降;当SiO_2颗粒掺量为0.05%时,SiO_2—NH_2、SiO_2—C_4H_8和SiO_2—0的拉伸强度较纯环氧胶黏剂胶体分别提高了47.60%、47.63%和36.12%,弯曲强度在SiO_2—NH_2、SiO_2—C_4H_8和SiO_2—0掺量分别为0.05%、0.05%、0.1%时最大,较纯环氧胶黏剂胶体分别提高了48.52%、62.20%和34.92%;胶体拉伸断面SEM分析表明,掺量为0.05%的纳米SiO_2颗粒有效分散在环氧树脂中,纳米SiO_2颗粒的加入能改变断面的粗糙度,纳米颗粒附近的基体产生明显的塑性变形,拉伸试件的断裂形式由脆性断裂转变为韧性断裂,胶黏剂的强度与韧性得到提升;过多的纳米SiO_2颗粒加入会让其在树脂中出现团聚现象,致使胶体力学性能急剧下降。     

纳米CaCO3对水泥基材料性能与结构的影响及机理

采用超声波分散方式将纳米CaCO_3掺入水泥基材料,研究了不同掺量纳米CaCO_3对水泥基材料性能与结构的影响,并利用X射线衍射和扫描电镜分析其影响机理.结果表明:掺入纳米CaCO_3后,水泥基材料流动度降低,浆体表观密度增大,抗折和抗压强度提高.纳米CaCO_3掺量为1.5%(质量分数)时,对水泥基材料的力学性能提高最为显著,纳米CaCO_3掺量过多则不利于强度发展.纳米CaCO_3的掺入会加速水泥的水化,早期使水化产物Ca(OH)_2等增加;纳米CaCO_3改善了界面结构和水泥石结构,使水泥基材料的结构变得更加均匀密实.结果显示纳米CaCO_3掺入后对水泥基材料的力学性能与结构有利.     

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。     

钢纤维砂浆强度的试验研究

通过对８４个砂浆试件的试验研究,对比了普通砂和掺入同长度,不同掺量钢纤维的钢纤维砂浆的抗压强和抗折强度,表明钢纤维砂浆的抗压强度略有提高,平均提高约１０％;抗折强度有很大提高,平均提高约１５０％;砂浆韧性得到明显改善,同时指出砂浆强度和韧性的改善程度与所掺入钢纤维的长度和掺量有关。     

纳米高岭土改性砂浆抗酸雨侵蚀试验研究

为了研究纳米高岭土对砂浆抗酸雨腐蚀性能的影响,配置pH值为1.5的硫酸硝酸混合溶液以模拟酸雨环境,研究了模拟酸雨环境下包含不同纳米高岭土掺量(0,1%,3%,5%)的砂浆试件的物理力学性质.利用场发射扫描电镜分析了酸性介质侵蚀过程中砂浆材料微观结构的变化规律,探讨了纳米高岭土对砂浆抗酸雨腐蚀性能的改善机理.试验结果表明:纳米高岭土能够改善砂浆的微观结构,提高砂浆基体密实性,掺入水泥质量1%的纳米高岭土砂浆试件抗压强度提高了21%;同时,还能有效阻碍H+和SO2-4进入砂浆基体内部,减弱了H+引起的溶蚀破坏以及SO2-4引起的膨胀破坏,显著提高砂浆抗酸雨腐蚀能力.酸雨腐蚀60 d后,掺入水泥质量1%的纳米高岭土砂浆试件表面溶蚀现象减弱,强度损失率较普通砂浆试件降低27.23%.     

低掺量水泥改善级配碎石力学和收缩规律分析

为了研究低掺量水泥改善级配碎石力学和收缩性能规律,提高对低水泥掺量基层结构的认识,通过不同龄期与水泥掺量下的无侧限抗压强度、劈裂强度、加州承载比、抗压回弹模量和干燥收缩等试验,揭示了力学和收缩变化的规律,建立了强度和模量等四个力学参数随龄期和水泥掺量变化的对数增长预测模型,以及上述参数对应龄期之间的相互转化关系模型。研究结果表明龄期和水泥掺量对混合料力学和收缩性能影响显著,推荐水泥掺量在2.0%~2.5%范围内较为合适。     

磷酸镁水泥的聚合物改性研究

对于磷酸镁水泥,选择使用原材料是重要的改性方法.为提高材料性能,通过变化聚合物乳液种类及掺量,试验研究聚合物对磷酸镁水泥的适用性.结果表明:聚合物乳液的物理性质粘度与改性磷酸镁水泥的密度、流动性及凝结时间有较紧密联系;而聚合物乳液的化学性质pH值则可能是影响改性磷酸镁水泥力学性质的重要因素;合适的聚合物乳液在适宜掺量下能对改性磷酸镁水泥的抗压强度产生较小影响,提高材料的抗折强度与粘结强度,并显著增大断裂能;掺加聚合物乳液不改变磷酸镁水泥的水化产物类型,但显著影响水化产物的形貌与结构的密实程度.     

可再分散乳胶粉对水泥稳定碎石材料性能影响的试验研究

为研究可再分散乳胶粉对水泥稳定碎石材料性能的影响，开展水泥胶砂试验及无侧限抗压强度、抗折强度、干缩、温缩路用性能试验，并通过XCT、SEM微观试验分析胶粉的作用机理。试验结果表明：胶粉应用于低剂量水泥基材料时，对强度和抗裂性具有显著的提升效果。考虑水泥稳定碎石的抗压强度、抗折强度及韧性，5%胶粉用量最优。5%胶粉水泥稳定碎石7 d无侧限抗压强度提高9.8%、抗折强度提高9.6%、弯曲韧性提升21.0%。掺入胶粉后，水泥稳定碎石的7 d、28 d干缩系数分别降低41.5%、34.0%，温缩系数降低17.1%，收缩性能得到显著改善。XCT图像分析显示，加入胶粉改变了水泥胶砂的孔隙特征，减少了大孔的数量，孔隙率和平均孔径是影响胶砂强度的主要因素。SEM结果显示胶粉可以增强水泥稳定碎石的界面粘结，优化其孔隙结构，并且与水泥水化产物联结形成弹性空间网络结构，是水泥稳定碎石韧性和收缩性能提升的主要原因。     

VAc-VeoVa10乳胶粉对改性水泥砂浆力学性能的影响

针对目前膨胀聚苯板(EPS)外墙外保温系统用水泥砂浆粘结性差、柔韧性差等问题,用醋酸乙烯酯(VAc)与叔碳酸乙烯酯(VeoVa10)共聚乳胶粉对其进行改性。研究了乳胶粉用量对改性水泥砂浆力学性能的影响。结果表明,随着乳胶粉用量的增加,砂浆的粘结强度增加、抗折强度提高、抗压强度降低、柔韧性提高。通过正交试验研究了灰砂质量比、乳胶粉用量、保水剂用量等因素对改性水泥砂浆与EPS以及与基础砂浆粘结强度、抗折强度、抗压强度以及压折比的影响,得出改性水泥砂浆的最优配比为:水泥与石英砂的质量比1:1,乳胶粉质量分数4%,保水剂质量分数0.2%。     

掺复合碱激发剂的矿渣水泥稳定碎石基层路用性能研究

为了克服矿渣水泥稳定碎石基层早期强度不足的问题,选择氢氧化钠与硅酸钠两种碱性激发剂对矿渣水泥的活性进行激发,根据单掺试验结果掺配出一种复合碱激发剂,并研究了该复合碱激发剂对水稳碎石基层无侧限抗压强度、劈裂强度、抗弯拉强度、抗压回弹模量及干缩性能的影响。试验结果表明,掺入氢氧化钠或硅酸钠均能有效激发矿渣水泥的活性,二者的合理掺量分别为6%与4%,按此合理掺量复配而成的复合碱激发剂具有比单掺更优异的效果;该复合碱激发剂较好地提高了基层试块的无侧限抗压强度、劈裂强度、抗弯拉强度、抗压回弹模量,但对干缩性能产生了不利影响。     

水性环氧树脂改性水泥基材料应用于彩色路面的研究

通过水性环氧树脂改性水泥基彩色砂浆,制备一种力学性能优异且经济的彩色路面铺装材料,并通过抗折强度试验、抗压强度试验、粘结强度试验、抗滑性能试验、色彩耐久性试验研究了复合材料的最佳配合比和路用性能,通过SEM试验分析了水性环氧树脂和粉煤灰对水泥水化产物的影响。研究结果表明：粉煤灰掺量10%,水性环氧树脂掺量10%,改性砂浆力学性能最优;改性砂浆的BPN基本保持在55~80,抗滑性能良好;水性环氧树脂的掺入增加了水泥砂浆的粘结性、耐酸腐蚀性和后期抗折强度,但降低了其抗压强度;适量粉煤灰可以增加水泥砂浆的后期抗折和抗压强度。     

碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的性能研究

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-粉煤灰胶凝材料的性能.结果表明:碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的凝结时间正常,在掺量为0~30%(质量分数)范围内,随着粉煤灰掺量的增加,碱-磷渣-粉煤灰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而抗折强度相对较低;掺加粉煤灰后碱-磷渣胶凝材料的抗压强度降低,但抗折强度提高.碱-磷渣胶凝材料的抗冻性和耐蚀性均优于普通硅酸盐水泥,但其干缩较大,用部分粉煤灰取代磷渣粉可一定程度减小干缩.     

水泥改性乳化沥青混凝土力学性能与微观机理

研究了不同水泥用量对乳化沥青混凝土的抗压强度和抗压回弹模量、抗折强度和抗折回弹模量等力学参数的影响.使用红外光谱、X衍射和扫描电子显微镜,研究了水泥乳化沥青胶浆以及混凝土界面的微观结构特征.结果表明,加入水泥后,乳化混凝土力学参数有较大提高,并随着水泥用量增加而增大;水泥与乳化沥青之间没有发生明显的化学反应;水泥与乳化沥青中的水相发生了水化反应,水化产物与水泥在水中的水化产物相同;呈网状的水化产物与沥青通过物理复合形成的水泥沥青胶浆,增大了沥青胶浆的粘度,改善了胶浆与集料界面的粘结,提高了混凝土的力学性能.     

纳米粒子和PVA纤维增强水泥基复合材料抗折性能研究

通过抗折试验和抗折试验后小立方体抗压强度试验,探讨了纳米粒子掺量、PVA纤维掺量和石英砂粒径对水泥基复合材料抗折性能的影响。结果表明,纳米粒子掺量、PVA纤维体积掺量和石英砂粒径对水泥基复合材料抗折强度和抗折试验后小立方体抗压强度有较大影响。PVA纤维水泥基复合材料的抗折强度和小立方体抗压强度随着纳米SiO₂掺量增加呈先增大后减小的趋势,当纳米SiO₂掺量达到1.5%和1.0%时,抗折强度和抗压强度分别达到最大值;随着纤维体积掺量的增大,掺纳米SiO₂水泥基复合材料抗折强度和小立方体抗压强度逐渐增大,但当PVA纤维体积掺量超过0.6%时,小立方体抗压强度有逐渐降低的趋势;随着石英砂粒径的减小,抗折强度和小立方体抗压强度逐渐降低,采用粒径a石英砂配制的水泥基复合材料具有更高的抗折强度和小立方体抗压强度。     

聚合物干粉改性水泥砂浆力学性能的研究

研究了掺羟乙基甲基纤维素醚和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物乳胶粉的水泥砂浆的力学性能.试验结果表明,聚合物的掺入对砂浆的力学性能影响较大,砂浆的抗压、抗折强度有所下降,但砂浆的韧性、抗收缩等变形力学性能得到改善,不同基层上的抗拉粘结强度大大提高并具有较好的温度稳定性和耐水性.聚合物的种类、掺量对砂浆的各项性能有很大的影响,复掺能充分发挥不同聚合物对砂浆的改性作用.