基于聚合物机制砂水泥混凝土路面路用性能研究

天然河砂是一种地域强、不可再生的建筑材料,为了节省河砂,在基础设施建设过程中往往会选用机制砂代替河砂.耐久性差、脆性大是水泥混凝土路面共性缺点,机制砂取代河砂后,混凝土的耐磨性会进一步降低,很大程度上限制了机制砂水泥混凝土在道路工程中的应用.聚合物改性水泥混凝土(PCC)路面,具备较好的韧性、抗变形能力以及耐久性,为增强机制砂水泥混凝土路面的力学性能及耐磨性,选用低掺量的聚合物对机制砂水泥混凝土进行改性.选用聚丙烯酸酯乳液和羧基丁苯胶乳两种聚合物,以1%、3%、5%的聚灰比加入到机制砂水泥混凝土中,进行配合比设计及混凝土路用性能研究得出:聚合物的掺入降低了机制砂水泥混凝土的抗压强度,但混凝土的抗弯拉强度及抗磨耗能力得到了改善.     

聚合物改性水泥混凝土性能研究

混凝土材料在工程中被广泛应用,但其本身的脆性很大程度上限制它的应用领域,高性能聚合物改性混凝土具备较好的抗折、抗压强度以及耐腐蚀性.本研究聚合物改性剂是由AB-EP-4型环氧树脂、AB-HGA型环氧固化剂按照3∶2的质量比例掺配而成,制作聚灰比分别为0%、3%、6%、9%、12%的混凝土试件,分析聚合物改性水泥混凝土的力学性能和耐久性能.通过抗压试验、抗拉试验、抗折试验以及动弹性模量等力学性能试验研究聚合物掺量对普通混凝土力学性能的影响,与普通混凝土相比,聚合物改性水泥混凝土抗压强度没有改善,但其抗拉强度及抗折强度得到增强,弹性模量下降.当聚灰比为6%时,混凝土的力学性能得到较好改善;改性混凝土抗冻等级增加,质量损失降低;当聚合物掺量为9%~12%时,对混凝土的抗冻性能增强效果最优.     

聚合物乳液对纤维增强轻集料混凝土力学性能的影响

研究了聚合物乳液的掺入对纤维增强轻集料混凝土的强度与弯曲韧性的影响,结果表明,掺入聚合物乳液虽然在一定程度上降低了抗压强度,但可以显著提高轻集料混凝土的劈裂抗拉强度和抗折强度.聚合物乳液的掺入可以有效提高纤维增强轻集料混凝土的韧性、降低其脆性,韧度系数最高可提高32倍.研究发现,聚合物乳液对钢纤维增强轻集料混凝土的强度和韧性的改善效果优于对聚乙烯纤维增强轻集料混凝土的改善效果.     

水镁石纤维路面混凝土路用性能

通过力学试验和扫描电镜微观分析,对水镁石纤维的适用性以及水镁石纤维混凝土制备关键参数进行了优化试验,并对水镁石纤维混凝土与普通水泥混凝土的力学性能、疲劳、耐磨性和抗冻性的试验结果进行了对比分析。结果表明：水镁石纤维适用于路面混凝土;水镁石纤维湿法掺加工艺优于干法,外加剂优选为引气作用较强的D型减水剂,水镁石纤维最佳掺量（质量分数）为4%;水镁石纤维混凝土较普通水泥混凝土在抗弯拉强度提高的同时,刚度降低,韧性上升,耐疲劳与抗冲击等动力学性能均有改善,抗冻、抗渗、耐磨、抗腐蚀等性能均有一定幅度的提高;纤维的阻裂机制、增强作用和微集料效应,提高了水镁石纤维混凝土路面的耐久性能。     

水镁石纤维路面混凝土路用性能

通过力学试验和扫描电镜微观分析,对水镁石纤维的适用性以及水镁石纤维混凝土制备关键参数进行了优化试验,并对水镁石纤维混凝土与普通水泥混凝土的力学性能、疲劳、耐磨性和抗冻性的试验结果进行了对比分析。结果表明：水镁石纤维适用于路面混凝土;水镁石纤维湿法掺加工艺优于干法,外加剂优选为引气作用较强的D型减水剂,水镁石纤维最佳掺量（质量分数）为4%;水镁石纤维混凝土较普通水泥混凝土在抗弯拉强度提高的同时,刚度降低,韧性上升,耐疲劳与抗冲击等动力学性能均有改善,抗冻、抗渗、耐磨、抗腐蚀等性能均有一定幅度的提高;纤维的阻裂机制、增强作用和微集料效应,提高了水镁石纤维混凝土路面的耐久性能。     

机制砂率和石粉对人工砂砂浆抗渗性能的影响

为了机制砂能高性能应用,取水粉比为0.42,使用不同机制砂率的混合砂,采用掺入石粉取代水泥的方法设计人工砂砂浆的配合比,对人工砂砂浆的抗渗性能进行试验研究,并通过孔径分布和平均孔径揭示其机理.研究表明:随着机制砂率及石粉掺量的增大,人工砂砂浆的抗渗性先提高后降低;机制砂率为66.7%、石粉掺量为10%的人工砂砂浆抗渗性最好.     

碳纤维改性粉煤灰-偏高岭土地聚合物混凝土的力学性能研究

【目的】地聚合物混凝土由于强度高、耐久性好、低碳环保等优点受到了广泛关注，然而抗裂性差、韧性差等缺陷制约了其应用。【方法】将10组不同体积掺量的碳纤维掺入粉煤灰-偏高岭土地聚合物混凝土中，分析碳纤维体积掺量对地聚合物混凝土轴心抗压强度、弹性模量、抗折强度及折压比的影响。【结论】结果表明，掺入碳纤维可同时对地聚合物混凝土产生增强、增韧的效应；随着碳纤维掺量的增加，地聚合物混凝土轴心抗压强度、弹性模量、抗折强度及折压比均呈先增加后减小的变化趋势，最优碳纤维掺量为0.8%～1.0%;碳纤维对地聚合物混凝土抗折强度的提升效能约优于抗压强度的2倍。为碳纤维改性地聚合物混凝土的工程应用提供进一步的参考。     

粉煤灰基地聚合物砂浆组成设计与性能研究

以粉煤灰为主要原材料,矿粉为添加剂,水玻璃和氢氧化钠为复合激发剂,标准砂为细集料,制备地聚合物砂浆。运用三维图与等值线作图分析的方法,探究水胶比与胶砂比这两个组成设计参数对粉煤灰基地聚合物砂浆的流动度、抗压强度、抗折强度的影响规律。试验结果表明水胶比与胶砂比均对粉煤灰基地聚合物砂浆流动度与力学强度影响较大。水胶比在0.4~0.42,胶砂比在0.45~0.5时,制备出的地聚合物砂浆工作性能和力学性能较优。基于地聚合物砂浆脆性较大的特点,应用长度为8 mm与12 mm的PVA纤维进行增韧改性。结果表明,掺量为0.5%的PVA纤维对地聚合物砂浆抗压强度影响不大,但是抗折强度显著提高,延性增强,因此压折比下降,弯曲韧性增强。     

剑麻纤维水泥混凝土复合材料性能试验的研究

为了了解剑麻纤维掺入混凝土后,其物理和力学性能的变化规律,通过对不同掺量剑麻纤维水泥混凝土复合材料的工作性、力学性能、耐久性等进行试验,发现不同掺量剑麻纤维对剑麻纤维增强水泥基复合材料的坍落度、含气量、抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、耐久性等性能的变化情况,从而确定出最佳剑麻纤维的掺量范围,为进一步研究剑麻纤维增强水泥基复合材料其它性能及应用提供参考.通过试验得出在水泥混凝土中掺入剑麻纤维后能提高其抗劈裂抗拉强度和抗折强度.     

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.     

基于界面改性的水泥混凝土力学性能和机理

为了提高混凝土的力学性能,首先选取活性外加剂硅灰,采用内掺法将其掺入水泥,然后对不同硅灰掺量的净浆与混凝土进行了宏观力学试验;分别对比了硅灰对净浆与混凝土力学性能的改善结果,并分析了其产生改性结果差异的原因;最后结合扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)与X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)微观试验技术探究了其改性机理。结果表明：硅灰的掺入对水泥净浆的力学性没有明显改善;基于界面改性的水泥混凝土其28d抗压强度提升幅度较大,当硅灰掺量为10%时,较未改性混凝土其抗压强度提升了26.4%,可以推断出硅灰改善了混凝土界面从而提高混凝土整体力学性能;对比界面改性前后混凝土扫描电镜图,硅灰不仅提高了水泥基体的密实度,还改善了混凝土界面的结构与密度,以及界面处水化产物氢氧化钙的排列方式;硅灰具有填充效应、促进二次水化反应及与氢氧化钙发生火山灰反应等特性,随着硅灰的掺量的增加,氢氧化钙含量减小,C₃S和SiO₂增加,利用硅灰与水化产物间的物理、化学作用,达到改善改性后混凝土综合性能的目的...     

机制砂掺量对自密实轻骨料混凝土碳化性能的影响机理

为探究机制砂掺量对自密实轻骨料混凝土碳化性能的影响及其变化规律,采用固定砂石体积法和改进的全计算法配制了5组机制砂掺量(0、30%、60%、80%、100%)的自密实轻骨料混凝土,并与2组机制砂掺量(0、100%)的自密实混凝土对比,测试了各龄期下混凝土的碳化深度,并通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)对比研究了自密实轻骨料混凝土和机制砂自密实轻骨料混凝土碳化前后的微观结构。结果表明：随着龄期的增长,混凝土碳化深度不断增加,但碳化速率前期较大,后期较小;机制砂的掺入能够细化孔结构,提高硬化浆体和骨料过渡界面区的密实度,轻骨料特有的内养护机制能够改善骨料水泥石过渡区界面结构,均可提高混凝土的碳化性能。最后,得到了关于机制砂掺量的自密实轻骨料混凝土碳化深度预测模型,可为机制砂自密实轻骨料混凝土耐久性预测提供参考。     

复合相变纳米元件用于大体积混凝土控温研究

将有机膨润土与癸酸相变控温储能纳米元件处理成为砂粒状的相变砂,有利于提高其与水泥混凝土的相容性.探讨了相变砂细度、掺量对混凝土和易性、强度及耐久性的影响;采用模拟大体积混凝土的方法研究了相变砂的控温效果;采用Super SAP分析方法计算了大体积混凝土内部温度场分布.结果表明:采用乳液和高强水泥包覆相变控温储能纳米元件形成的相变砂,其与混凝土组分的和易性较好;控制相变砂的细度模数为中粗砂范围,并适当增加减水剂的掺量,在相变砂代砂25%时,可以使掺相变砂的混凝土基本达到基准混凝土坍落度和强度的要求;相变砂的掺入对混凝土的粘聚性、保水性无不良影响;相变砂掺入过多将使混凝土的坍落度和强度下降明显;混凝土电通量试验表明,适量掺入相变砂,对混凝土的耐久性无不良影响.模拟大体积混凝土温升试验表明,掺入相变砂后大体积混凝土中心最高温度为44℃,较基准试样降低了4.5℃;相变砂只需在大体积混凝土中心部分掺加,大体积混凝土中心温度超过45℃的体积占大体积混凝土总体积的体积分数随混凝土尺寸的增大而增大.     

钢纤维增强超高强混凝土拉压比试验研究

在超高强混凝土(C100级)中掺入螺纹型钢纤维,通过立方体抗压强度与劈裂抗拉强度试验,研究钢纤维对超高强混凝土增强增韧效果和拉压比性能的影响.立方体试件尺寸为100mm×100mm×100mm,钢纤维掺量为0、0.50%、0.75%、1.00%、1.50%.试验结果表明,掺入钢纤维后,超高强混凝土立方体试件裂缝开展路径较多,裂而不散,坏而不碎,抗压韧性显著增强;抗压强度提高10.6%～15.5%,劈裂抗拉强度提高38.2%～91.9%;掺入钢纤维的超高强混凝土拉压比为0.060 5～0.084 6,拉压比提高24.08%～73.46%.提出了钢纤维超高强混凝土立方体抗压强度与劈裂抗拉强度预测模型,预测值与试验值误差分别在±1.79%、±17.84%范围内.掺入钢纤维可使超高强混凝土脆性大、韧性小的缺点得到显著改善.     

聚丙烯纤维掺量对磷酸镁水泥混凝土性能影响

目的研究聚丙烯纤维掺量对磷酸镁水泥混凝土力学性能和耐久性能的影响,得出其在磷酸镁水泥混凝土中的最佳掺量.方法在磷酸镁水泥混凝土中掺入不同掺量的聚丙烯纤维,通过抗折、抗压、耐磨、抗冻等试验,分析其产生的影响.结果当聚丙烯纤维掺量分别为0.9 kg/m~3和1.1 kg/m~3时,磷酸镁水泥混凝土试块的抗折强度比不掺加聚丙烯纤维时分别提高了33.3%和18.5%;当聚丙烯纤维掺量为1.1 kg/m~3时,磷酸镁水泥混凝土的单位面积磨损量比不掺加聚丙烯纤维的混凝土试块降低了25.4%;当磷酸镁水泥混凝土试块中聚丙烯纤维掺量为1.1 kg/m~3时,混凝土的相对动弹性模量损失最小,抗冻性能最好;聚丙烯纤维在磷酸镁水泥混凝土中的最佳掺量为1.1 kg/m~3.结论聚丙烯纤维是一种弹性模量低、强度高、耐磨、耐腐蚀的合成纤维,掺入到磷酸镁水泥混凝土中可以有效地提高混凝土的抗压强度、抗折强度、耐磨和抗冻等性能.     

改性黄土的冻融特性

研究冻融循环前后不同水泥石灰粉煤灰配比下改性黄土的无侧限抗压强度、渗透系数和微观结构等物理力学特性的变化。综合考虑强度、渗透性和抗冻融性能,提出改性黄土改性剂的最优配比,探讨冻融循环对改性黄土工程特性的影响。结果表明:在考虑冻融循环的条件下,4%~5%的水泥与6%的石灰及10%的粉煤灰的掺入不仅能有效地提高改性土的抗压强度,降低渗透系数,而且能够避免改性黄土因为刚性太大而引起的抗冻融能力下降的情况。3种改性剂的联合作用改变了黄土颗粒的排列和连结方式,从而能够提高改性黄土的强度和抗冻融能力。     

一种新型的混凝土配方设计方法及性能测试

针对当前水泥混凝土的抗拉强度低、弯曲韧性差、脆性大、易开裂等不足,提出一种超强掺硅混凝土的配方设计方法。首先对硅粉和混凝土之间作用机理进行分析,然后设计了硅粉对混凝土的稳定性、变形能力、强度、耐磨性、抗冻融能力以及抗疲劳性的影响测试实验,最后与其他设计方法进行对比测试试验。对比测试结果表明,相对于不掺硅粉水泥混凝土,掺硅混凝土不仅可以显著提高混凝土的路用性能,同时降低工程造价,具有较高的经济效益与社会效益。     

生物沥青及岩沥青复合改性沥青使用性能

为研究生物沥青及岩沥青复合改性沥青结合料使用性能,在60%范围内对不同掺量(质量)生物沥青及岩沥青复合改性沥青进行针入度、软化点、延度、黏度和RTFO短期老化试验,考察基质沥青在生物沥青和岩沥青复合改性作用下各性能的变化.试验结果与分析表明:在保持生物沥青及岩沥青复合改性沥青结合料与对照组基质沥青结合料的25℃针入度一致时,岩沥青与生物沥青的比值和复合改性剂的掺量变化成正比例关系;复合改性沥青针入度指数PI值增大,温度敏感性得到改善;复合改性沥青的高温性能先略有降低而后一直提升,复合改性剂掺量约为15%时达到对照组基质沥青水平;复合改性沥青RTFO后残留针入度比先略有减小而后一直增大,复合改性剂掺量约为20%时达到对照组基质沥青水平,软化点变化提升明显;然而,沥青的延度随着复合改性剂的掺入而大幅降低,但沥青混合料弯曲试验对低温性能的验证显示,复合改性剂的掺量不超过30%时,复合改性剂的掺入不会降低沥青的低温性能,反而有一定改善.综上所述,在20%～30%掺量范围内,将复合改性剂替代部分石油沥青不会降低沥青的各类性能,甚至均有一定提高,且适应不同性能要求时掺量范围上限或下限可适当放宽.     

高寒山区C40机制砂混凝土耐久性能

针对高寒山区环境下,用于工程建筑的机制砂混凝土极易发生冻融破坏和腐蚀破坏的现象,引入高性能矿物掺合料对其耐久性能进行改性,分别研究了粉煤灰和矿渣微粉两种矿物掺合料在单掺和复掺条件下对C40机制砂混凝土抗冻及抗渗性能的影响,并结合其界面区形貌和孔结构进行了微观机理分析.研究结果表明:粉煤灰与矿渣微粉复掺能够显著提升C40机制砂混凝土的耐久性能,两者复掺对C40机制砂混凝土耐久性能的改善提升作用要优于两者单掺;以质量分数为21%粉煤灰与质量分数为9%矿渣微粉复掺时,C40机制砂混凝土的早期抗冻、抗渗性能显著提高,后期抗冻、抗渗性能得到了大幅度提升,界面区形貌和孔结构得到显著改善.     

PVA改性碳黑-水泥砂浆力学性能及微观结构

试验探讨了聚乙烯醇(PVA)及其掺量对纳米碳黑-水泥砂浆力学性能的影响,结果表明:当PVA掺量为0.2%时,改性水泥砂浆的抗压、抗折强度和黏结弯曲强度分别提高了32.1%,12.2%和18.6%.采用扫描电镜、傅里叶红外光谱、X射线衍射光谱和差示扫描热分析仪观察了PVA改性纳米碳黑-水泥砂浆的物理化学性能,结果表明:当PVA掺量较少时,PVA形成丝状聚合物膜均匀分散于水泥砂浆中,填充孔洞和桥接裂缝,改善了水泥砂浆的微细观结构;但是,当PVA掺量过多时会在水泥浆体内形成大量片状结构,包裹水泥颗粒和水泥水化产物,阻碍水泥的水化速度,导致改性砂浆的力学强度降低.