早期受冻温度对负温混凝土微观结构与强度的影响

为降低负温给混凝土结构带来的内部损伤,采用压汞法测孔、扫描电镜微观形貌观察等实验手段,研究在不同温度早期受冻混凝土的孔径分布和微观结构及其抗压强度随龄期发展变化情况,探讨不同冻结温度下负温混凝土微观结构与宏观力学性能的关系。结果表明:早期养护温度越低,水泥石初始结构越疏松,<20 nm的凝胶孔含量明显降低,混凝土抗压强度较低;转入标准养护后,负温混凝土孔径趋于细化,抗压强度得以迅速增长,-5℃受冻的混凝土,转标准养护28 d后>200 nm孔含量几乎与标准养护28 d混凝土相当,抗压强度亦接近。但-10℃和-15℃受冻的两组混凝土中大孔含量仍略高于标准养护混凝土,抗压强度相对略低。     

高温环境下油井水泥石力学性能试验

油井水泥石通常在地层深部高温环境下服役,其力学性能对于油气井的固井质量以及后续水力压裂施工有重要影响。按照深井高温油气井所用的常规水泥浆体系配方,在温度130℃、压力20. 7 MPa的养护环境下,制备标准圆柱体水泥试样,开展常温单轴压缩试验,常温、80℃、130℃条件下的三轴压缩和循环加卸载试验,探究油井水泥石在高温下的强度、变形、破坏模式等特征。结果表明:常温下水泥石表现出显著的弹脆性特征,水泥石破坏后形成宏观裂缝;在80℃下水泥石的抗压强度没有明显减弱,弹性模量相对于常温下降低了11. 1%;在130℃下水泥石的抗压强度和弹性模量均显著降低,相对于常温下分别下降17. 4%和47. 6%; 80和130℃下水泥石的变形均以轴向压缩变形为主,侧向膨胀较小,不易形成明显宏观裂缝,表现出良好的抵抗变形破坏的能力,具有近似线弹性-理想塑性的特征; 80和130℃下对水泥石的循环加卸载产生的塑性变形分别为0. 977 3%和0. 564 9%,是常温下的2. 26倍和1. 31倍,塑性变形主要形成于第1个加卸载循环。     

高温对碱矿渣水泥石微结构及力学性能的影响

研究了不同碱组分的碱矿渣水泥石在室温至1 000 ℃时强度的变化，运用DSC/TG, XRD和SEM分析了高温后碱矿渣水泥石物相及结构的变化. 结果表明：以钠水玻璃为碱组分的碱矿渣水泥石高温后的强度变化规律与以氢氧化钠为碱组分的矿渣水泥石相似. 受热温度在200 ℃时，碱矿渣水泥石可蒸发水的损失使得水泥石结构更加致密，抗压强度增加，抗折强度下降；400～1 000 ℃时，抗折、抗压强度均持续下降，其中，600～800 ℃时，碱矿渣水泥石发生固相反应，有钙黄长石生成，强度下降明显.     

不同活性掺合料RPC力学性能试验研究

为了研究不同活性掺合料的活性粉末混凝土(RPC)在不同养护温度条件下的基本力学性能,分别对24组不同养护温度、不同活性掺合料的RPC试件,进行抗压强度和抗折强度试验。结果表明:同一种活性掺合料替代硅灰比例相同时,高温养护条件下的RPC试件力学性能优于常温养护条件下的RPC试件;在相同温度下,不同活性掺合料替代硅灰比例为40%~60%时,RPC试件抗压强度大小依次为:粉煤灰微硅粉石英砂;活性掺合料种类和替代硅灰比例的改变对RPC试件抗折强度影响不是很大;钢纤维的掺入对RPC试件的强度有一定的提高作用。     

养护制度对活性粉末混凝土承载力的影响研究

为了研究活性粉末混凝土在不同养护制度条件下对承载能力的影响,制作了30个活性粉末混凝土试块和2根HRB500级钢筋活性粉末混凝土简支梁,进行抗压、抗折和抗弯承载力研究试验,分析试块与试验梁的承载力大小随温度的变化情况,利用扫描电镜研究了在不同养护制度下活性粉末混凝土内部结构变化。研究结果表明：（1）当试件养护温度在[常温 ~ 180 ℃]范围内,活性粉末混凝土（RPC）质量损失很小;（2）当温度低于180 ℃时,随着温度升高,水泥水化反应加剧,RPC微观结构得到改善,抗压强度提高;（3）当温度达到设定值后,继续保持设定温度养护较非恒定温养护的抗压强度高;（4）当养护温度达到180 ℃时,RPC基体中仍存在未水化颗粒,由此可以假定养护温度仍可以提高。     

海水养护钙质砂注浆结石体的力学性能试验

为探究注浆加固钙质砂地基对海洋环境中吹填岛礁的适应性,研究海水对注浆结石体力学性能的影响规律,为注浆加固钙质砂地基的实际运用提供支撑,利用自主研制的注浆系统制作了钙质砂注浆结石体试件,采取海水养护和自然养护两种方式,开展不同龄期结石体的纵波波速、单轴抗压强度、弹性模量、泊松比、剪切强度等力学性能试验,分析两种养护状态结石体强度参数随养护时长的变化规律。结果表明,试验期内,受海水影响的试件纵波波速大于自然养护的,其强度增长龄期更长,达到的最大单轴抗压强度大于自然养护的,两种养护条件的结石体泊松比随养护时长呈指数下降,后趋向基本恒定值,结石体的剪切强度随养护龄期呈上升趋势,后期随龄期增加不再有大幅度的变化。说明岛礁地基钙质砂注浆后在海水浸泡的影响下,结石体强度能够有效增长,结论为岛礁地基注浆加固提供参考。     

防腐蚀的非渗透性胶乳聚合物水泥浆研究

为了研究CO2腐蚀水泥石的机理,并开发出适合某气田群固井水泥石的缓蚀剂,室内合成并筛选了符合防CO2腐蚀水泥石原理的缓蚀剂PC-CB86L。实验从水泥石孔隙结构影响因素、养护温度、养护压力以及养护时间都对水泥石的腐蚀产生影响及对比PVA水泥石、胶乳水泥石和非渗透性聚合物胶乳水泥石的渗透性,研究发现该非渗透缓蚀剂与胶乳水泥浆体系具有良好的相容性,加有PC-CB86L非渗透剂的水泥浆体系渗透率降低率达到98.94%,水泥石与PVA聚乙烯醇水泥浆制备的水泥石比较,开始产生渗透现象的初始压力达到6倍,体现出非渗透胶乳聚合物水泥石具有较强的抗CO2和H2S等腐蚀能力,具有防气窜和抗腐蚀的功能,满足某气田群开发的固井作业要求。     

三维约束条件下MgO膨胀剂对油井水泥石早期性能的影响

为探讨三维约束条件下MgO膨胀剂对油井水泥石早期性能的影响,通过水泥石线膨胀率、抗压强度和孔结构的测定,结合XRD、DSC、SEM/EDS等微观分析手段,对掺入MgO膨胀剂油井水泥石的早期性能和MgO膨胀作用机制进行研究。结果表明:三维约束条件下,MgO水化产生的膨胀力有利于油井水泥石抗压强度和孔结构的优化,有望改善水泥环的胶结强度和防窜性能;MgO膨胀剂掺量为12％时,油井水泥石经80℃养护1d和7d的自由线膨胀率分别为0.034％和0.072％,水泥石三维约束膨胀经80℃养护3d和7d的抗压强度为27.5MPa和31.6MPa,较净浆油井水泥石提高了41.8％和49.1％,较自由膨胀水泥石提高了9.6％和16.2％;80℃养护7d的三维约束膨胀水泥石孔隙率仅为22.7％,较净浆油井水泥石降低了30.8％,较自由膨胀油井水泥石降低了16.8％,且孔径尺寸向小孔(无害孔)方向移动; 80℃养护7d的油井水泥石试样出现了Mg(OH)₂的衍射峰,DSC测试在365℃附近出现了Mg(OH)₂的吸热峰,水泥石结构致密,且检测到Mg(OH)₂晶体的存在,证实了MgO反应生成Mg(OH)₂的过程。     

不同养护温度下模拟月壤地聚合物力学试验与分析

月球基地建设是月球探索的重要目标,利用原位资源进行月球建设是较好选择,可有效降低月球开发建设的风险和成本.利用模拟月壤为原料制备地聚合物进行月球资源就地利用是较为新颖的一种方法.对不同养护温度和NaOH掺量的模拟月壤进行无侧限抗压强度试验、X射线衍射试验和扫描电镜试验.结果表明:不同条件下模拟月壤地聚合物的应力-应变曲线均表现为应变软化型;高温蒸汽养护可以显著提高材料的抗压强度,但过高的养护温度可能抑制强度的发展,当养护温度60℃且NaOH掺量为4.0％时无侧限抗压强度较大;模拟月壤在碱激发作用下的水化产物为水化硅铝酸盐,适当提高养护温度可较为迅速的生成大量凝胶产物,从而提高抗压强度.     

电热毯在机场混凝土道面冬季施工中的应用研究

为了探讨电热毯在机场混凝土道面冬季施工中应用的可行性,分析电热毯对混凝土内部温度强度的影响规律.对混凝土试件分别进行加电热毯和不加电热毯养护,同时监测其内部温度变化,并测试了试件1d、3d、7d、28 d的抗折强度和抗压强度,对比研究试件在不同入模温度下强度发展变化.结合机场工程实际,从成本方面对电热毯的应用可行性进行分析.试验结果表明:提高入模温度有利于早期强度的形成;加电热毯养护的混凝土试件内部温度最终保持在5℃左右,而不加电热毯养护的混凝土试件内部温度会降低到环境温度;加电热毯养护的混凝土试件早期强度比不加电热毯养护的提高40％以上,能够满足冬季施工要求,为在机场混凝土道面冬季施工应用电热毯进行道面养护提供参考.