减缩剂的合成与收缩性能

针对常用低相对分子质量、直链型减缩剂在减缩效果上的不足,设计出一种高相对分子质量、含聚氧化烯链的梳型减缩剂的合成路线,由甲基丙烯酸、聚乙二醇单甲醚和苯乙烯经过聚合和酯化反应得到最终产品,并用红外光谱表征了其分子结构.通过测定不同掺量减缩剂对水泥净浆的减缩效果,发现该减缩剂能够显著地降低水泥净浆的自收缩和干燥收缩.当掺量为水泥质量1%时,7d和28d自收缩的减缩率可达到42.0%和41.4%,干燥收缩的减缩率可达到32.6%和35.7%.     

硫酸盐对聚羧酸减水剂吸附-分散性能的影响

系统研究了硫酸盐对掺聚羧酸减水剂水泥浆体流变性及水化性能的影响.结果表明:硫酸盐降低了聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附量,削弱了聚羧酸减水剂对水泥浆体的分散作用.随着硫酸盐掺量的增加,聚羧酸减水剂分散性能下降.少量硫酸盐延缓了水化加速期最大水化放热速率峰的出现,并且提高了最大水化放热速率.而大量硫酸盐则使得水泥水化诱导期缩短,最大水化速率峰显著提前.大量硫酸盐的加入促进了水泥浆体中钙矾石(AFt)的生成,削弱了水化铝酸钙(CAH)的生成.MgSO4对于水泥浆体中水化产物生成的促进作用最明显.掺加MgSO4的水泥水化产物中含有大量细丝状水化硫铝酸盐产物.MgSO4对水泥水化具有显著延缓作用,水化产物结晶成核作用较缓慢,从而使得水化产物生成及分布更加均匀,形状更加细小.     

羟乙基甲基纤维素对水泥水化的影响

利用等温量热法、核磁共振谱(NMR)分析、X射线衍射相分析以及热重一差示扫描量热(TG-DSC)分析等方法,研究了羟乙基甲基纤维素及其掺量对水泥浆体水化放热、水化产物以及水化进程的影响.研究表明,羟乙基甲基纤维素能够延缓水泥早期水化,降低早期水化放热速率和水化放热量,但其对水泥中后期水化则没有明显的延缓作用;羟乙基甲基纤维素与水泥水化产物之间发生了相互作用,使得水泥浆体水化产物C-S-H凝胶中的硅氧四面体由-聚合态向-聚合态和二聚合态共存转变.     

早龄期水泥浆体的化学收缩与电阻率研究

研究了水灰比分别为0.3,0.4和0.5的硅酸盐水泥浆体在3d龄期内的化学收缩与电阻率的变化规律,并根据非蒸发水含量计算了水泥的水化度,讨论了化学收缩与水化度之间的关系以及电阻率与水化度之间的关系.化学收缩采用ASTM C1608—07规定的膨胀测定法进行测试,电阻率采用无接触电阻率法进行测试.结果表明：水泥浆体的化学收缩与水泥的水化度之间具有较好的线性关系;对于不同水灰比的水泥浆体,当龄期在12h以上时,化学收缩与电阻率之间存在较好的线性关系,可以根据电阻率计算水泥的水化度和化学收缩.     

纤维和外加剂对泡沫混凝土收缩性能的影响

运用正交试验方法研究了水灰比、砂胶比、减水剂掺量对干密度为800kg/m~3的泡沫混凝土收缩性能的影响,得出了利于泡沫混凝土收缩性能的最优配合比.基于该配合比,进一步研究了聚丙烯纤维、玻璃纤维、植物纤维、膨胀剂、减缩剂对泡沫混凝土收缩性能的影响,同时测试了其对流动性和抗压强度的影响,并利用雷达图分析了最佳外加组分,利用宏观孔结构和SEM电镜下的微观结构解释纤维和外加剂对其减缩的机理.结果表明:综合考虑3d自收缩和28d干燥收缩率,最优配合比为水灰比0.5,砂胶比1.0,减水剂掺量0.5%.纤维、膨胀剂、减缩剂均能有效降低泡沫混凝土的自收缩和干燥收缩,其抵抗收缩能力大小为:减缩剂膨胀剂纤维.最佳外加组分为1%质量掺量的减缩剂,其能够在满足泡沫混凝土的流动度和抗压强度的前提下,降低泡沫混凝土37%的3d自收缩和57.5%的56d干燥收缩.纤维的掺入引起部分泡沫的破碎,引起基体干燥收缩增大,但其对泡沫混凝土的物理约束作用使最终的干燥收缩降低.膨胀剂和减缩剂减缩机理在于其自身的化学作用.     

C_3S含量变化对浆体强度及体积收缩的影响

为了研究硅酸三钙(C3S)含量对水泥浆体的抗压强度及线性收缩的影响,制备了不同C3S含量的水泥,并通过热质量损失法(TG)、扫描电镜(SEM)等方法分析了浆体中Ca(OH)2含量的变化规律和水化产物形貌,讨论了C3S含量对浆体基本性能的影响.结果表明:C3S质量分数为78.79%的水泥浆体水化过程中产生较多且晶粒尺寸较小的Ca(OH)2,其后期抗压强度出现倒缩.水化7 d时,C3S质量分数为67.33%的波特兰水泥抗压强度最大,28 d后C3S含量低的水泥的抗压强度可超过高C3S水泥浆体;加入质量分数为50%的粉煤灰后,熟料中C3S质量分数为67.33%的水泥浆体始终具有最高的强度.水泥浆体的线性收缩随着熟料中的C3S含量的增加而变大.从水泥硬化浆体的性能和节能方面考虑,熟料中C3S质量分数为67.33%较优.     

活化煤矸石-水泥混合体系的水化过程

选取徐州地区活化煤矸石-水泥混合体,研究不同龄期的水化产物及水化反应热力学过程、水化反应动力学过程,以探明活化煤矸石对水泥的水化作用.结果表明,在活化煤矸石-水泥体系中,水化3 d时的氢氧化钙含量最多,而后随龄期增加而逐渐减少;除氢氧化钙外,水泥组成矿物和其他水化产物的成分及其随龄期的变化与纯水泥体系类似.煤矸石能够与水泥水化产物发生二次水化反应,并伴随二次放热现象,煤矸石的活性不同则二次放热峰时间、高度、总放热量均不同.激发剂能够提高煤矸石-水泥混合体系的水化速率及水化放热量,并能够促进二次水化反应,进而活化煤矸石-水泥体系.     

减缩剂在水泥稳定碎石基层中的应用

通过对水泥稳定碎石基层掺加减缩剂的试验研究,分析了减缩剂对水泥稳定碎石材料收缩性能及力学性能的影响.试验结果显示,采用减缩剂效果明显,显著降低基层材料的早期收缩量,同时对抗压强度、抗拉强度与弹性模量影响不大;采取同时掺加减水剂和减缩剂的方法可进一步改善基层材料的综合性能.研究结果表明,采用减缩剂控制水泥稳定碎石基层反射裂缝是一种可供选择的方法.     

粉煤灰对铁铝酸盐水泥水化过程的影响

通过测试流动度、凝结时间、水化热、电阻率、抗压强度、pH值以及水化产物等研究了不同掺量粉煤灰对铁铝酸盐水泥水化过程的影响。结果表明,掺入粉煤灰提高了水泥浆体的流动度,并缩短了凝结时间。铁铝酸盐水泥的早期水化速率较快,表现为早期水化放热较快,电阻率快速增长。掺入粉煤灰使得试件抗压强度降低,掺入30%粉煤灰的试件在3、28 d时的抗压强度较空白组相应值分别下降了40.4%、50.7%。在90 d龄期内,孔溶液的pH值呈现出先升高后降低的趋势,空白组试件的pH值在水化3 h时为11.09,在水化48 h时升至11.59,而后逐渐降低,在水化90 d时降至10.87。掺入粉煤灰可提高孔溶液的pH值。铁铝酸盐水泥的主要水化产物为钙矾石,而粉煤灰由于水化环境碱度不足未能发挥火山灰效应。     

减缩剂掺加对混凝土性能的影响

对比研究了减缩剂单掺及与减水剂复掺对混凝土早期收缩、水化热、开裂性能、抗压强度及劈拉强度的影响.试验结果表明,减缩剂内掺有效抑制了混凝土早期收缩,单掺和复掺下24h减缩率分别达到了58%和50%;减缩剂延缓了水化热峰值的出现,降低了水化热峰值,使得水化反应平缓进行,有利于缓解温差收缩裂缝;减缩剂的掺入对混凝土的抗压和劈拉强度有不利影响,但明显提高了混凝土的抗裂性能;试验中也发现,复掺减缩剂和减水剂能降低单掺减缩剂对混凝土强度的不利影响,将这种不利影响控制在10%以内.