纳米再生保温混凝土微观形貌研究

通过对不同再生骨料掺量的纳米再生保温混凝土进行抗压强度以及微观形貌分析,对玻化微珠颗粒与水泥砂浆界面、天然骨料与水泥砂浆界面、再生骨料与水泥砂浆界面,以及微裂缝开展区域进行分析,从微观上对不同再生骨料替代率的保温混凝土表现的宏观力学性能进行解释。通过对比玻化微珠颗粒与气孔的微观形态,得出玻化微珠颗粒替代发泡气孔可减少混凝土强度损失,纳米矿粉的掺入对微裂缝有填充作用。     

背散射电子图像法分析玻化微珠对加气混凝土的改性机理

作为粉煤灰加气混凝土的主要产物,托贝莫来石晶体量的变化对加气混凝土的强度、干密度和保温性能有一定的影响。通过对普通灰加气混凝土和玻化微珠改性灰加气混凝土BSE图形的分析处理,计算出两种混凝土中晶体和胶体的体积率,发现玻化微珠改性灰加气混凝土的胶体是普通灰加气混凝土的1. 5倍。结合SEM照片分析可知改性后的加气混凝土中托贝莫来石晶体变小,孔隙分布均匀,从而改善了加气混凝土的保温性能。分析结果从微观上解释了玻化微珠对加气混凝土的改性机理,而图像法则为水化产物的定量分析提供了科学依据。     

秸秆/聚丙烯纤维-玻化微珠保温混凝土抗冻融试验研究

为探索冻融循环下秸秆粉末、聚丙烯纤维和玻化微珠对保温混凝土导热性能的影响,采用正交试验设计16组保温混凝土并进行抗压强度、抗拉强度和导热系数的试验测试,分析秸秆粉末体积率(因素A)、玻化微珠代砂体积率(因素B)、聚丙烯纤维体积率(因素C)对秸秆/聚丙烯纤维-玻化微珠保温混凝土导热系数变化和质量损失的影响。结果表明,随冻融循环次数增加,混凝土隔热能力和质量均不断降低;80次冻融循环后导热系数平均增大49.97%,质量损失平均降低37.93%。极差分析表明,对导热系数的影响顺序为：因素A>因素B>因素C,对质量损失的影响顺序为：因素A>因素C>因素B。冻融循环下,秸秆纤维对保温混凝土导热系数、质量损失的影响较其他掺合料明显,并可有效延长热量传递路径,提高保温效果。     

膨胀剂和含水率对预拌补偿收缩混凝土微观结构的影响

为研究膨胀剂和干拌混合料含水率对预拌补偿收缩混凝土微观结构的影响，进行了贮存期为7 d，5种膨胀剂掺量（0％、4％、6％、8％和10％），3种含水率（0．5％、1．0％和1．5％）情况下的预拌料混凝土微观结构试验。结果表明：当膨胀剂掺量为0％到6％时，随着膨胀剂掺量的增加，针棒状钙矾石 AFt 晶体在混凝土内部的孔洞和微裂缝中不断生长，且和 C-S-H 凝胶逐渐搭接在一起形成相互交错的网状结构，C-S-H 凝胶和 Ca（OH）2晶体间构成的微界面及内部大量空隙被填实，混凝土孔隙率减小，形成了较为均匀密实的连续体；当膨胀剂掺量为8％和10％时，在混凝土内部除致密的胶凝连续体和原有的裂缝外，会产生由于膨胀性能过大引起的新微裂缝，且随膨胀剂掺量的增加，新微裂缝的尺寸也有所增大，导致混凝土的孔隙率增加。随着干拌混合料含水率的增加，混凝土中凝胶数量相对减少，且和 Ca（OH）2晶体的黏结性逐渐下降，孔洞的数量和尺寸增加，导致孔隙率增大，密实度下降。     

高温作用后矿渣微粉纤维混凝土的微观结构

通过对扫描电镜照片的对比分析,探讨了矿渣微粉纤维混凝土经受不同高温作用后,水泥浆体、骨料与水泥浆体界面过渡区内的水化硅酸钙C-S-H凝胶、钙矾石AFt和氢氧化钙Ca(OH)2等水泥水化物形貌、状态、数量及孔隙与裂缝的变化情况.结果表明,经历不同程度的高温后,水泥浆体及界面过渡区的结构疏松程度增加,水化产物不密实,C-S-H凝胶网状结构破碎直至消失,AFt和Ca(OH)2逐步分解含量减少,骨料与水泥浆之间的粘结变得松散,裂缝逐渐扩展.混凝土中的聚丙烯纤维在160℃左右熔融逸出,形成众多相互交织的孔隙通道,缓解了其内部的蒸汽压力,有效阻止了混凝土的爆裂.     

冻融循环对玻化微珠保温砂浆力学性能的影响

玻化微珠保温砂浆作为一种墙体保温材料,在建筑节能方面发挥了巨大作用,因而研究其耐久性显得尤为重要。通过对冻融循环0、5、15、25、50次后玻化微珠保温砂浆材料的基本力学性能和微观物相特征进行试验研究,得出以下结论:冻融循环50次后,保温砂浆的拉伸粘结强度、弹性模量、抗拉强度、抗折强度和抗压强度均有不同程度的减小,并且抗拉强度的强度损失率最大,但是依然满足规范对保温砂浆强度的要求;保温砂浆中的玻化微珠颗粒会随着冻融循环次数的增加而发生局部破坏,内部水泥浆孔洞数量变多,孔径变大,表面出现微小裂缝。     

硫酸盐环境中混凝土的性能研究

以内掺粉煤灰制成的混凝土和普通硅酸盐水泥以及抗硫酸盐水泥制成的混凝土作为研究对象,在硫酸钠溶液中进行干湿循环后,通过对相对动弹性模量,重量损失率的测量,说明掺加粉煤灰的混凝土对硫酸盐侵蚀有较好的抵抗性能;通过对混凝土宏观照片和SEM微观形貌的分析,说明掺加粉煤灰能够与混凝土内部的不利成分Ca(OH):发生二次水化反应,生成有利的C-S-H凝胶,有效改善混凝土的微观结构.     

RPC构件的宏观裂缝和微观结构关系分析

为了研究活性粉末混凝土(RPC)构件良好的内部结构组织,分别对不同温度下的3根RPC梁进行静载试验,观察其裂缝的开展情况.利用扫描电子显微镜(SEM)对活性粉末混凝土的微观结构进行研究分析.结果表明:高温养护的RPC更具有良好的内部结构组织,在同级荷载下,高温养护的RPC构件比常温养护的裂缝开展宽度相对小些;RPC中的水泥水化产物中主要的是C-S-H凝胶、其次是Ca(OH)2,没有发现钙矾石等其他水化产物;RPC中没有粗骨料,颗粒之间没有明显的界面过渡区,所以抗裂性更好;钢纤维的加入,填充了RPC的内部缺陷,减少了微裂缝数量,提高了RPC的界面强度.     

辅助胶凝材料改善砼微观结构的研究

以掺加复合掺合料制成的高性能细石混凝土和普通硅酸盐水泥制成的细石混凝土作为研究对象,在混凝土试样平整断面上先镀碳膜,再镀金属膜,通过扫描电镜的手段,研究了细石混凝土中的Ca(OH)2和C-S-H的形貌特征.结果表明,掺加粉煤灰后,明显取向生长的六角板状Ca(OH)2晶体数减少,C-S-H的生成量增多,混凝土内部的孔洞减少,密实性提高.说明粉煤灰的二次水化能够有效地与Ca(OH)2反应,有效改善其界面结构;矿粉也能与Ca(OH)2反应,使混凝土内部生成更多的C-S-H填充孔洞,生成有利于混凝土过渡层的大量水化物;复合掺加矿粉与粉煤灰优于单掺粉煤灰或矿粉,有效地改善了混凝土的微观结构.     

5 ℃低温下复合早强剂性能与早强机理

以溴化钙、溴化锂和三异丙醇胺3种组分设计新型低温早强剂,研究5℃下低温早强剂的早强性能及其对混凝土综合性的影响,并探讨其早强作用机理.结果表明:掺低温早强剂C50混凝土,5℃养护1 d、3 d、7 d、28 d龄期下抗压强度较对比样分别提高57%、32%、23%和12%,混凝土各龄期强度已接近对比样在20℃下的强度.低温早强剂会使混凝土干缩略有增大,56 d前混凝土电通量增大0.7%～10.1%.5℃低温下,掺低温早强剂水泥水化生成新的含溴C-S-H凝胶和水化溴氧铝酸钙产物,孔隙或凝胶产物表面有针棒状钙矾石、片状Ca(OH)_2晶体生成,产物微观结构更加致密,孔径细化,总孔隙率降低.     

玻化微珠保温混凝土墙体温度场数值模拟与分析

为了对比玻化微珠保温混凝土墙体与普通混凝土墙体、包含保温层的普通混凝土墙体的传热性能,通过ANSYS软件模拟分析了3种墙体在某地区夏冬季极端气候环境下的内部稳态温度场分布,以及关闭室内调温设备之后墙体内部瞬态温度场随时间的变化情况,同时与试验实测结果进行对比。结果表明:本文所提出的模拟分析数据与实测数据符合较好,玻化微珠保温混凝土的保温效果与复合有外保温层的普通混凝土墙体保温效果接近,用作建筑围护结构时,其对外界温度的阻隔作用远优于普通混凝土。     

高温对碱矿渣水泥石产物及微结构的影响

通过X射线衍射、红外光谱、扫描电子显微镜等微观测试手段,分别对水玻璃和NaOH为碱组分的碱矿渣水泥石高温后的产物和微观形貌进行分析.结果表明:以水玻璃和NaOH为碱组分的碱矿渣水泥石高温后的产物和形貌变化规律相似;受火温度为400℃以下时,质量损失主要是由于可蒸发水的失去;受火温度为600℃时,碱矿渣水泥石中大量的C-S-H凝胶失去结合水,结构分解并发生固相反应,反应产物为钙黄长石;800～1 000℃时,C-S-H凝胶特征峰消失,碱矿渣水泥石结构主要由钙黄长石晶体组成.     

不同冷却方式下ALC高温劣化损伤试验研究

为研究不同冷却方式下ALC在高温处理后性能劣化损伤情况,通过对不同温度、不同冷却方式处理后的ALC试件进行超声无损检测试验、静态力学性能试验、毛细吸水试验的方法研究了温度、冷却方式对其质量损失率、纵波波速、抗压强度、弹性模量、应力应变关系、能量耗散、毛细吸水性的影响。研究结果表明：ALC内各种水化产物受热分解,水分消散,体积膨胀,微裂隙增加,纵波波速减小,抗压强度减小,弹性模量降低,塑性提高,峰值应变增加,能量耗散不断提高,最大毛细吸水量增大;其应力-应变曲线的形状与普通混凝土相似,都经历了压密阶段、弹塑性阶段、破坏阶段、残余阶段。喷淋冷却试件相对于自然冷却试件在300℃前损伤较小,性能劣化程度较低,300~600℃时劣化损伤明显增大,毛细吸水性增长显著,600~800℃时不同冷却方式对ALC性能影响逐渐减小。可见,不同的冷却方式对高温处理后ALC有一定的影响,但随着温度升高,影响逐渐降低。     

高温后活性粉末混凝土微观结构分析

试验分析了高温后活性粉末混凝土（RPC）的外观、质量损失和抗压强度随温度的变化情况;利用扫描电镜（SEM）研究了经历不同高温后的RPC微观结构变化和物相组成.结果表明：经历温度低于400oС时,水泥水化反应和火山灰反应互相促进,RPC微观结构得到改善,抗压强度较常温时有所提高;经历温度为400～800oС时,C-S-H凝胶由连续块状变为尺寸较小的分散相,钢纤维与基体粘结界面处的裂纹逐渐形成并扩展,聚丙烯纤维融化后的孔道加剧了RPC的内部缺陷,RPC微观结构不断恶化,抗压强度逐渐降低.     

化学发泡陶粒泡沫混凝土力学及热工性能研究

为改善泡沫混凝土的抗裂性能和热工性能,利用双氧水、陶粒、玻化微珠、玻璃纤维、水泥等材料,通过化学发泡法制备玻璃纤维增强型陶粒泡沫混凝土砌块,并采用单因素控制变量法进行顺序试验,分析了各因素对材料力学性能和热工性能的影响,通过多元线性回归得出满足劈拉强度在0.80~0.90 MPa、抗压强度在7.0~8.0 MPa的泡沫混凝土砌块最优配合比。结果表明:泡沫混凝土脆性随双氧水、玻化微珠和陶粒用量的增加而显著增大;玻璃纤维既可提高泡沫混凝土强度,又可改善其热工性能。当双氧水、玻璃纤维、玻化微珠和陶粒掺量分别为水泥质量的7.5%、1.0%、8.5%和8.5%时,泡沫混凝土导热系数为0.203 W/(m·k),劈裂抗拉强度达到0.81 MPa,抗压强度达到7.3 MPa。化学发泡法制备的玻璃纤维增强型陶粒泡沫混凝土拉压比高,保温性能好。     

高纯硅酸三钙矿物的制备及其早期水化特性

为制备高纯度硅酸三钙矿物并研究其早期水化特性,采用溶胶-凝胶法制备硅酸三钙单矿,通过X射线衍射、扫描电镜、差热分析以及乙二醇-乙醇法、激光粒度分析等测试手段,研究制备高纯硅酸三钙的最佳工艺以及其早期水化特性。结果表明:制备高纯硅酸三钙的最佳预烧温度为540℃,最佳煅烧温度为1 450℃并保温12 h;制备的硅酸三钙样品中游离CaO质量分数为0.2%,平均粒径为9.67μm,比表面积为15.16 cm~2/kg;硅酸三钙具有良好的水化活性,早期水化产物C-S-H微观形貌的演变规律是花瓣状—片状—片层纤维,另一水化产物Ca(OH)_2发生了择优取向,沿着(001)晶面定向生长。     

少熟料钢渣复合胶凝材料水化产物的特性

采用X射线衍射分析、同步热分析、扫描电镜和能谱分析等检测手段,研究少熟料钢渣复合胶凝材料水化产物的种类与特性。结果表明:少熟料钢渣复合胶凝材料后期强度显著增强,28 d抗压强度超过47.0 MPa;与硅酸盐水泥相比,各龄期Ca(OH)2的质量分数降低52.7%～55.5%,分解温度降低1.7～14.0℃;早期钙矾石(AFt)和后期C-S-H凝胶增多,分解温度分别升高3.5～8.0℃和40～70℃;砂浆后期的界面过渡区得到显著改善。     

酸侵蚀下玻化微珠保温砂浆抗侵蚀性能的试验研究

为了研究酸侵蚀下玻化微珠保温砂浆的抗侵蚀性能,配制了pH值分别为3,4,5的酸性溶液(内含H+,SO42-,NO3-,NH4+等离子),进行干湿循环加速试验,测定侵蚀前后保温砂浆的质量损失率、导热系数、抗压强度和拉伸粘结强度。试验结果表明:侵蚀龄期和溶液酸度对保温砂浆的性能均具有影响。侵蚀龄期相同时,质量损失率和导热系数随着酸性的增加而增大;相同pH值下,随着龄期的增加质量损失率、抗压强度和拉伸粘结强度先增加后减小;pH=3的侵蚀溶液下,56次干湿循环作用后,质量、抗压强度和拉伸粘结强度的损失率分别为-5.7%,19.6%,18.5%;pH=3时,导热系数达到本试验的最高值0.051 7 W/(m·K),相比未侵蚀试件仅增大9.1%,仍满足相关行业标准的要求。     

替代率对再生混凝土抗压强度影响的微观机理研究

为研究替代率对再生混凝土抗压强度影响的微观机理，本文对6种不同替代率的再生混凝土进行抗压试验、骨料分布试验，探究了其抗压强度随替代率变化的基本规律，同时利用Fourier变换红外光谱(FTIR)、电镜(SEM)和压汞法(MIP)分析该变化规律的微观机理。结果表明，随着替代率的增加，再生混凝土抗压强度呈现逐渐下降的规律。再生混凝土水化产物C-S-H凝胶和Ca(OH)₂逐渐减少，阻碍了其水化发展。再生混凝土内部孔洞数量及有害孔累计孔体积百分比增大，且孔隙率升高，进而导致其抗压强度降低。基于试验结果建立了适用此类再生混凝土在不同替代率下抗压强度的计算公式。     

玻化微珠保温砂浆碳化后基本性能

无机保温材料玻化微珠保温砂浆实现了保温隔热性能与系统防火安全性的平衡,近年来在内外保温系统上的应用迅速增加,其在外界环境作用下的性能稳定性及劣化机理也受到了关注。为研究其抗碳化性能,选定保温砂浆的最优配合比,进行了不同碳化龄期的室内快速碳化试验,测定碳化后的基本性能指标导热系数、抗压强度;对碳化前后的保温砂浆试块进行X-Ray衍射试验和微观形貌分析,研究其变化规律,进一步揭示保温砂浆的碳化机理。试验结果表明:相同碳化龄期下,"保温砂浆+抗裂砂浆"保温系统的碳化深度比保温砂浆小20%,保温系统的抗碳化能力优于保温砂浆;碳化前期(0~7 d),保温砂浆的导热系数和抗压强度增大较快,随着碳化龄期的增大,导热系数的变化率由最初的3.64%降低为2.68%,抗压强度的变化率由最初的12.08%降低为9.14%,28 d碳化作用后,导热系数和抗压强度相较于碳化前分别增大了8.55%和29.38%;保温砂浆碳化后的产物主要是CaCO_3,孔隙中Ca~+离子的析出,主要由Ca(OH)_2分解补偿。