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.     

赤泥沥青混合料动态响应与水稳定性提升

针对赤泥沥青胶浆遇水界面剥离导致的沥青混合料水稳定性不足问题,选用消石灰、水泥对其进行增强改性,通过沥青质量检测仪(QCT)、界面拉拔仪(PosiTest AT-A)、表面自由能测试仪、简单性能试验系统(SPT)与汉堡车辙仪(HWT),研究了原状赤泥以及改性赤泥对沥青胶浆流变学行为与界面黏附性的影响,通过表面自由能计算了沥青胶浆-集料界面的黏附功与剥离功,揭示了赤泥沥青胶浆-集料界面遇水后的强度失效机理,分析了赤泥沥青胶浆-集料界面的热力学演变规律,评价了沥青混合料的动态响应、高温抗车辙性能与水稳定性。结果表明:赤泥可以提高沥青胶浆的刚度并改善沥青胶浆的弹性;单纯使用赤泥作为填料制备的沥青胶浆抗水损害能力较弱,而加入消石灰可以明显提高赤泥沥青胶浆的黏结强度,从而改善赤泥沥青胶浆与集料界面的水稳定性;沥青胶浆-集料界面热力学黏附功与机械强度变化规律一致;赤泥替代石灰岩矿粉导致沥青混合料动态模量提高、相位角减小,加入消石灰进一步提高了沥青混合料的动态模量并降低相位角,但是水泥对赤泥沥青混合料的动态模量影响不大;赤泥可以提高沥青混合料干燥状态下的抗车辙能力,加入掺量(质量分数,下同)10%的消石灰进一步提高了沥青混合料的抗车辙能力;赤泥替代石灰岩矿粉严重影响了沥青混合料的抗水损害能力,通过消石灰物理改性可以提高赤泥沥青混合料的水稳定性。     

超低离子渗透性水泥基材料的组分及其结构与性能

采用加速扩散法测试超低离子渗透性水泥基材料(ULIPCM)的离子传输性能,采用显微硬度、压汞法(MIP)、扫描电镜-能谱仪(SEM-EDXA)研究其微观结构,提出ULIPCM的界面过渡区结构模型.结果表明:ULIPCM的Cl-扩散系数≤0.8×10-13m2/s,6 h导电量≤300 C;与高性能混凝土(HPC)相比,ULIPCM的Cl-扩散系数下降1～2个数量级,6 h导电量下降约40%,ULIPCM的Cl-渗透性能非常低;ULIPCM用作海洋工程结构混凝土保护层时,其厚度≥1.5 cm.ULIPCM的集料与水泥石界面过渡区的微观结构和性能得到显著改善,有利于提高其抗渗性能,尤其是ULIPCM的集料与水泥石界面过渡区由传统混凝土的60～100 μm细化为30 μm以下,从而有效地阻断侵蚀性介质的渗入通道.     

混合型粗集料轻混凝土的微观结构(Ⅰ)

在轻集料混凝土内,微观结构的改变,对混凝土性能的影响,目前还没有人做过系统的研究.也就是说,对于轻集料混凝土,其微观结构的具体类型、微观结构与各项理化性能之间的关系,基本上还是个空白.针对以上的具体事实,研究中采用X光(XRD)、电镜(SEM)、红外(IR)和差热(DTA)等探测手段,对所配高性能轻集料混凝土微观结构的具体类型及转化,微观结构与各项理化性能之间的关系,进行了全面的研究和测定,并着重提出:①由于陶粒的微泵作用,陶粒颗粒的内部会形成内部水化产物.除其它影响因素之外,陶粒内部水化产物的形成,将有效地提高陶粒本身和陶粒混凝土的强度.②由于界面反应,在陶粒与水泥石界面处会形成与水泥石基体相微观结构不同的9A托勃莫来石矿物.最后对其相应的早期水化产物及其结构特点,进行了分析和论证.     

掺复合微细集料配制高强混凝土的研究

研究了掺高效减水剂与各种微细集料(粉煤灰、细磨沸石)配制高强泵送混凝土的方法和机理.结果表明,掺加上述微细集料可以有效地改善混凝土中水泥浆及界面结构,显著提高混凝土强度.用Ⅱ级粉煤灰与细磨沸石复合作微细集料,混凝土中水泥用量为460kg·m~(-3)时,28d混凝土强度可达75.5MPa.     

集料含量对掺矿物掺合料水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响

对不同集料体积掺量及掺合料配制的水泥基材料在室温、Na_2SO_4溶液浓度为5和50 g/L时的损伤破坏过程进行分析,并采用压汞法、扫描电镜-背散射电子图像分析和能谱扫描等方法得到相应水泥基材料的微观结构,研究了矿物掺合料和集料含量对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响机理.结果表明:单掺石灰石粉造成的硬化浆体孔隙率增加,不利于水泥基材料抗硫酸盐侵蚀;尽管大掺量矿粉使得体系孔隙率有所增加,但仍能有效改善浆体孔结构,使大于10 nm以上毛细孔明显减少,从而显著提高水泥基材料抗硫酸钠侵蚀能力;纯硅酸盐水泥或单掺石灰石粉体系中,经Na_2SO_4溶液腐蚀后,试件的损伤程度随集料体积掺量增大而有所加剧.集料对矿粉试件抗硫酸盐侵蚀性能的影响却并不明显;微观分析表明,主要膨胀性产物石膏倾向于分布在临近集料区域,这也是导致含集料试件加剧破坏的重要原因.     

水泥乳化沥青复合胶浆微观结构特征

采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)和电子能谱(EDXA)等微观试验手段,对由不同粉胶比(质量比)、不同类型水泥和不同岩性填料构成的水泥乳化沥青复合胶浆进行研究,给出复合胶浆微观结构特征.结果表明:水泥乳化沥青复合胶浆由沥青包裹的矿粉与未水化水泥组成的粒状颗粒和纤维状水泥水化产物水化硅酸钙(C-S-H)凝胶、晶状氢氧化钙(CH)等构成;粒状颗粒、C-S-H凝胶和自由沥青相互交织,构成一种空间网络结构;当粉胶比为1.1时,胶浆表面C-S-H凝胶较多,胶浆结构致密,孔隙分布均匀;不同粉胶比复合胶浆中,各有机基团之间或与无机化合物间没有新键生成;石灰岩矿粉、较高强度水泥以及合理的粉胶比有利于复合胶浆微观结构的改善.     

混合型粗集料轻混凝土的微观结构（I）

在轻集料混凝土内,微观结构的改变,对混凝土性能的影响,目前还没有人作过系统的研究,也就是说,对于轻集料混凝土,其微观结构的具体类型、微观结构与各项理化性能之间的关系,基本上还是个空白,针对以上的具体事实,研究中采用X光（XRD）、电镜（SEM）、红外（IR）和差热（DTA）等探测手段,对所配高性能轻集料混凝土微观结构的具体类型及转化,微观结构与各项理化性能之间的关系,进行了全面的研究和测定,并着重提出：①由于陶粒的微泵作用,陶粒颗粒的内部会形成内部水化产物,除其它影响因素之外,陶粒内部水化产物的形成,将有效地提高陶粒本身和陶粒混凝土的强度。②由于界面反应,在陶粒与水泥石界面处会形成与水泥石基体相微观结构不同的9A^。托勃莫来石矿物。最后对其相应的早期水化产物及其结构特点,进行发分析和论证。     

界面剂对新旧混凝土界面粘结性能影响的试验研究

为研究界面剂对新旧混凝土界面粘结强度的影响及其粘结机理,进行未涂刷界面剂与涂刷水泥净浆、掺10%粉煤灰水泥浆、掺10%U型膨胀剂水泥浆、掺10%丁苯乳液水泥浆等5组Z形试件的直剪试验,测定各试件新旧混凝土界面的剪切强度;同时,采用显微硬度仪与扫描电子显微镜,分析界面过渡区的显微硬度值分布规律、微观结构形貌以及水化产物种类与分布特征.试验结果表明,新旧混凝土界面为薄弱区域,涂刷合适的界面剂可优化孔结构,改善界面密实度,增大新旧混凝土在微观层面上的机械咬合作用.此外,常用的4种界面剂中,水泥净浆和掺U型膨胀剂水泥浆的性价比相对较高.     

布敦岩沥青灰分胶浆动态流变性能和微细观特性

将布敦岩沥青(BRA)中的矿物质(灰分)提取出来,与基质沥青拌合制备灰分胶浆(粉胶质量比=0.8∶1).采用动态剪切流变性能试验、X衍射分析以及扫描电子显微分析技术,研究胶浆的动态流变特性以及灰分、矿粉物质的微细观特性.结果表明:灰分胶浆的高温流变性能比矿粉胶浆要好,抗变形能力更强,性能高温等级为76℃;灰分胶浆和矿粉胶浆的动态力学温度谱、频率谱具有一定的相似性;灰分物质表面存在较多的凸起和凹陷结构,外表呈蓬松的鳞片状,纵向起伏较大,微尺度振幅达到0.35μm,比表面积远大于矿粉.其发达的孔隙和沟纹结构,可以增加结构沥青的膜厚度,使得水分子难以破坏沥青-集料界面,增强填料对沥青的吸附作用,提高沥青与集料的黏结强度.