机械磨细对新疆和田地区火山岩粉活性影响试验

为了提高新疆和田地区火山岩粉的活性,拓宽其在混凝土工程中的应用,借鉴目前常用的机械磨细的球磨方法,使粉体材料更加细化,并改善其颗粒分布。对4种细度的火山岩粉,采用勃氏法测试其比表面积,激光粒度法分析其颗粒级配及分布,多龄期胶砂强度指数法去验证掺加该火山岩粉后的胶凝体系宏观力学性能变化,最后用SEM及EDS观察分析微观形貌及产物,揭示微观变化与宏观强度,即火山灰活性提升的关系。试验结果表明:机械磨细的方法可以有效地改善火山岩粉的颗粒分布,比表面积每增加80 m²/kg左右则小于50%通过率颗粒粒径减小0.6~0.8 μm;掺火山岩粉胶凝体系随龄期的延长,宏观上其抗折强度和抗压强度均有持续的提高,而且抗折强度增加速率更快,但强度增加随火山岩粉变细而增长的幅度放缓。根据宏观力学性能的变化及SEM及EDS的微观观察分析,得出结论:机械磨细可提高火山岩粉活性的主要原因为颗粒变细的“微集料”填充作用,以及其参与水泥基体系水化反应能力的提升。     

钢渣粒度分布对钢渣水泥水化特性影响的灰度分析

利用机械激发的原理,从强度与Ca(OH)₂含量两个方面,研究不同球磨时间下钢渣粉的粒度特性以及比表面积对钢渣水泥胶砂水化性能的影响,同时采用灰色关联分析方法探讨钢渣颗粒粒径与钢渣水泥胶砂强度和水化程度的影响规律.结果表明:球磨时间增加,钢渣比表面积增大,活性随之增强;通过DTG热分析发现钢渣的比表面积的变化会影响水化产物Ca(OH)₂结晶和晶体生长速率;钢渣粉中10~20μm粒级对钢渣水泥强度促进作用最大,5~10 μm粒级对钢渣水泥28 d Ca(OH)₂含量促进作用最大,因此增加5~20 μm范围的钢渣颗粒含量,有利于提高钢渣活性.     

机械粉磨对玻璃粉物理性能的影响

为提高废玻璃回收再利用率及用作水泥辅助胶凝材料时活性激发的最佳机械力化学处理条件,采用机械粉磨的方式激发玻璃粉的潜在活性。研究不同种类废玻璃粉体在粉磨过程中的机械力活化效应及其物理性能变化,确定废玻璃粉体粉磨-选粉一体化工艺。利用激光粒度测试仪,煤油法,SEM扫描电镜分析对粉磨不同时间段的废玻璃粉粒径分布、比表面积、密度和颗粒形貌等物理性能进行表征。研究结果表明:废玻璃粉密度、比表面积随粉磨时间增加而增大;不规则棱角、片状颗粒形貌明显减少,带毛刺的圆状细小颗粒明显增加;机械粉磨对废玻璃粉活性呈积极效应。     

CWBP与CWCPM对水泥基材料微观结构与性能的影响

为开辟建筑垃圾废砖再生利用新途径,将建筑垃圾废砖磨细成粉,即建筑垃圾砖粉(CWBP),与其他工业废渣复合形成建筑垃圾复合粉体材料(CWCPM).借助XRD,DSC-TG,SEM及MIP微观测试手段,研究了CWBP与CWCPM对水泥基材料水化产物数量、微观形貌及其孔结构的影响.研究结果表明:CWBP颗粒级配及形貌较差,活性较低;CWCPM可充分发挥各组成材料间的叠加效应,粒径较小的颗粒可填充于水泥颗粒间,有利于胶凝体系形成紧密堆积结构;CWCPM的二次水化反应降低了取向性较强、稳定性较差的Ca(OH)2含量,改善了水泥基材料内部微观形貌,细化了混凝土孔结构,可有效改善混凝土孔径分布.     

激发剂种类对碱矿渣胶凝材料性能的影响研究

为了研究激发剂种类对碱矿渣胶凝材料性能的影响规律,用高炉矿渣作为胶凝材料,氢氧化钠溶液、水玻璃溶液及碳酸钠溶液作为激发剂,在水胶比为0.3、碱当量为4%的条件下,研究3种激发剂对矿渣胶凝材料激发效果的影响,并采用微观测试手段分析了碱矿渣胶凝材料的微观形貌和水化产物.结果表明:不同的激发剂对胶凝材料的性能产生不同的影响,具体表现为碳酸钠作为激发剂,其凝结时间最长,且远远大于氢氧化钠和水玻璃作为激发剂制备的胶凝材料,但其制备的胶凝材料收缩率最小;水玻璃作为激发剂时,能够获得较高的强度,但其收缩率最大;而氢氧化钠作为激发剂,其制备的胶凝材料早期强度较高,但后期强度发展缓慢.微观分析显示,水玻璃和氢氧化钠作为激发剂时,水化产物主要为C-S-H凝胶和CaCO_3,而碳酸钠作为激发剂时,水化产物主要为CaCO_3.     

石灰石粉对碱激发胶凝体系流变性能的影响

为解决碱胶凝材料反应过快而导致其流变性和工作性能差的问题,采用流变学原理研究了不同掺量下的石灰石粉(0%、5%、10%、15%、20%)对固体水玻璃和液体水玻璃激发矿渣—粉煤灰胶凝材料流变特性的影响。研究结果表明,新拌胶凝材料浆体内部的屈服应力和塑性黏度是影响碱胶凝材料流变性和工作性能的关键因素;反应生成的凝胶造成浆料内部颗粒团聚以及颗粒间作用力和摩擦力增大,从而导致屈服应力和塑性黏度增大,可以通过添加惰性矿物来改变浆料的屈服应力和塑性黏度;固体和液体水玻璃激发矿渣—粉煤灰胶凝材料符合Bingham模型,加入石灰石粉并未改变其流变模型;石灰石粉对固体水玻璃和液体水玻璃激发矿渣—粉煤灰胶凝体系的屈服应力和塑性粘度影响稍有不同,在液体水玻璃激发浆料体系中的塑性粘度以石灰石粉掺量20%为最小,而在固体水玻璃体系中掺入石灰石粉可使浆料的塑性粘度降低15%～30%。     

偏硅酸钠激发矿渣-粉煤灰胶凝材料水化机理研究

研究了偏硅酸钠激发矿渣-粉煤灰的水化机理.通过显微形貌探究了在不同碱当量下胶凝材料的微观结构和水化产物的变化.结果表明,掺入偏硅酸钠可提高胶凝材料的强度,增加浆体中C-S-H含量.此外,掺入8%偏硅酸钠可使水化产物不断增加,浆体内部结构更加致密化,浆体内部微裂纹减少.     

纳米SiO2对粉质砂土抗剪强度的影响研究

纳米SiO₂具有改善颗粒的微级配、减少孔隙堆积、改变材料的微观孔隙结构等特点,因而在岩土工程领域土层加固方面具有广阔的应用前景。为了评价纳米材料对粉质砂土的改良效果,在不同纳米SiO₂掺量(0、0.5%、1.5%、2.5%和3.5%)和不同法向压力(50kPa、100kPa、200kPa和400kPa)下开展一系列直剪试验。结果表明：掺入纳米SiO₂后,粉质砂土的抗剪强度具有显著的提高,随纳米SiO₂掺量的增加,土的抗剪强度按线性逐渐增大。纳米SiO₂掺量在0%～3.5%范围内变化,对颗粒间的摩擦作用影响不显著,内摩擦角增长幅度较小,增长率不超过10.9%;对粘聚力的改性效果显著,粘聚力由38kPa增加到72kPa,增长率达到148.3%。通过SEM扫描,发现纳米SiO₂对土颗粒具有包裹作用和填充作用,包裹作用对土颗粒间的摩擦性能具有一定的改善作用,填充作用显著改善粉质砂土的粘聚力。本研究对天然粉质砂土地基加固或采用粉质砂土换填法施工具有一定的工程指导意义...     

水泥-碱渣改良膨胀土干湿循环耐久性及其劣化机制试验研究

通过系统的室内试验对水泥-碱渣改良膨胀土的工程性质及其干湿循环耐久性进行评价,并通过微观测试技术分析了改良机理以及干湿循环劣化机制。结果表明,经水泥-碱渣改良后,膨胀土的液限、塑性指数和自由膨胀率明显减小,无侧限抗压强度显著增大;降低水泥-碱渣质量比引起的工程性质劣化可归因于复合型化合物CaO·SiO₂·CaCO₃·nH₂O的胶凝性能比典型水化胶凝产物弱。干湿循环初期,试样宏观形貌及无侧限抗压强度无明显变化;随着干湿循环次数的增加,试样强度明显减小,其宏观破坏特征表现为剥落。干湿循环作用下,改良土的微观劣化作用机制在于水化胶凝产物对土颗粒或团聚体的胶结作用遭到破坏,以及微裂缝的发育及扩张。     

玻璃粉/硅粉复掺对混凝土腐蚀环境下耐久性的影响

基于格尔木地区土壤中实测腐蚀性离子种类与含量,设计Na₂CO₃、NaCl、Na₂SO₄及MgSO₄复合溶液进行全浸泡试验,通过相对质量评价参数(ω₁)与相对动弹性模量评价参数(ω₂)变化规律研究玻璃粉/硅粉复掺对混凝土耐久性能的影响.分析标准养护下玻璃粉/硅粉复掺对胶凝材料水化反应的影响,以及玻璃粉/硅粉复掺混凝土受复合盐溶液侵蚀的微观机理.并依据Wiener理论预测了复合盐溶液腐蚀环境下混凝土的服役寿命.结果表明:复合盐溶液腐蚀环境下,混凝土劣化幅度因玻璃粉掺量的变化而不同;标准养护下玻璃粉/硅粉复掺对胶凝材料水化产物无影响,且养护至56~120 d时SiO₂仍进行着明显的火山灰效应;玻璃粉掺量10%、硅灰掺量6%时,玻璃粉/硅粉复掺对混凝土气孔结构有所改善,所以在复合盐溶液腐蚀前后混凝土内部平均气泡孔径均小于未掺玻璃粉与硅灰时的混凝土气泡孔径;玻璃粉/硅粉复掺制备混凝土时玻璃粉掺量不宜超过10%.     

全废渣蒸压粉煤灰砖的原料配合比研究

全废渣蒸压粉煤灰砖是以粉煤灰为主要原料,以电石渣替代生石灰,以柠檬酸渣替代石膏,炉渣作为骨料配制而成的。本文通过试验研究不同配比的胶凝材料、不同灰水比及不同级配骨料掺量对这种蒸压粉煤灰砖抗压强度的影响规律,得出原料的最佳配比。结果表明：全废渣蒸压粉煤灰砖各原料之间都存在一个最优配合比,只要确定好合适的原料掺配比和生产工艺,利用工业废渣完全可以生产出高强、优质的蒸压粉煤灰砖。     

硅溶胶在固井水泥浆中的应用性能研究

对比分析了添加硅溶胶前后固井水泥浆性能的变化,以此获得硅溶胶的作用特点,为硅溶胶的推广应用提供理论依据和实验基础.结果表明,水灰比为0.44时,添加1.0%的硅溶胶就能明显改善浆体的稳定性;水灰比为0.75时,添加4.0%的硅溶胶可得到1.60 g/cm3的低密度水泥浆.随后利用ATR-IR、XRD、DSC-TG、SEM等手段分析水泥水化产物,结果表明:硅溶胶具有火山灰的作用,添加量为1.0%时已具有较明显的促凝、增加抗压强度及降低渗透率的作用;同时,它还具有一定的防高温衰退作用,在127℃单独添加1.0%的硅溶胶或在165℃将1.0%的硅溶胶与15.0%的硅粉混合使用,养护3 d后均没有明显的水泥石强度衰退发生.     

陶泥的活性评价及其对混凝土抗压强度的影响

通过活性试验对陶泥进行活性测试及评价,并将陶泥作为混凝土辅助胶凝材料,探讨了陶泥对混凝土抗压强度的影响.试验结果表明,陶泥具有反应活性,作为混凝土辅助胶凝材料能与混凝土中水泥水化产物Ca(OH)2发生二次水化反应;陶泥混凝土抗压强度与基准混凝土抗压强度随龄期发展规律相似;随着陶泥取代水泥量(质量分数)的增加,混凝土各龄期抗压强度呈下降趋势;陶泥取代水泥量不超过30%,混凝土强度等级可达到设计强度等级C30或C40;取代量相同时,陶泥混凝土与粉煤灰混凝土各龄期抗压强度比较接近.     

掺复合碱激发剂的矿渣水泥稳定碎石基层路用性能研究

为了克服矿渣水泥稳定碎石基层早期强度不足的问题,选择氢氧化钠与硅酸钠两种碱性激发剂对矿渣水泥的活性进行激发,根据单掺试验结果掺配出一种复合碱激发剂,并研究了该复合碱激发剂对水稳碎石基层无侧限抗压强度、劈裂强度、抗弯拉强度、抗压回弹模量及干缩性能的影响。试验结果表明,掺入氢氧化钠或硅酸钠均能有效激发矿渣水泥的活性,二者的合理掺量分别为6%与4%,按此合理掺量复配而成的复合碱激发剂具有比单掺更优异的效果;该复合碱激发剂较好地提高了基层试块的无侧限抗压强度、劈裂强度、抗弯拉强度、抗压回弹模量,但对干缩性能产生了不利影响。     

砖粒及粉煤灰掺量对再生混凝土抗冻性能的影响

利用含砖粒建筑垃圾再生粗骨料制备再生混凝土,并在工程中推广应用;其强度和抗冻性能是亟待解决的关键性问题。以粉煤灰及砖粒掺量作为分析参数,制作粉煤灰取代率分别为0、10%、15%和20%,砖粒含量分别为0、10%、30%和50%的再生混凝土立方体试件和棱柱体试件;并通过抗压和气冻-气融循环试验,研究粉煤灰取代率及砖粒含量对再生混凝土的强度及抗冻性能的影响规律。研究结果表明:(1)在无粉煤灰掺入条件下,砖粒掺量不超过30%时,再生混凝土的抗压强度和抗冻性能均没有明显下降;当砖粒掺量为50%时,再生混凝土的抗压强度和抗冻性能均有显著下降。(2)在砖粒掺量分别为30%和50%情况下,对再生混凝土抗压强度和抗冻性来说,粉煤灰取代率分别为15%和10%时的最优。     

用矿物掺和料配制高性能混凝土的研究

目的配制高性能混凝土。方法利用矿物掺和料来实现配制高性能混凝土之目的。结果从高性能混凝土的特性出发,选用20%粉煤灰、30%矿渣微粉进行单独等量取代水泥。通过对各组试样的工作性能、力学性能以及耐久性能的比较,研究对高性能混凝土的影响,并对其作用特点进行初步分析。结果表明:采用定量粉煤灰、矿渣微粉及少量减水剂可配制28d强度大于73~90MPa,坍落度大于225mm的C60和C80高性能混凝土。结论粉煤灰和矿渣微粉可以用于配制高性能混凝土。     

耐盐蚀气泡混合轻质风积沙土的制备及性能评价

气泡混合轻质土是解决公路路基病害的一种新兴技术。通过水泥、碱激发火山灰胶凝材料,以及高岭土的配比试验,制备出三种强度高、耐盐蚀的固化剂;然后以三种固化剂和南疆当地风积沙为掺料,通过不同的配合比试验,研究一种既满足强度要求,又符合经济性原则的耐盐蚀的气泡混合轻质风积沙土。经试验研究和对比发现:当水泥、碱激发火山灰胶凝材料按6∶4的比例制备为固化剂时,抗压强度能够提高18.2%;同时,抗氯离子和硫酸根离子的能力得到改善。固化剂掺量为260 kg时,X_2与风积沙制备的气泡混合轻质风积沙土抗压强度可达2.96 MPa;X_3与风积沙的抗压强度为2.88 MPa,XG_1与风积沙的抗压强度为2.67 MPa;从强度和微观分析得出自制固化剂X_2与风积沙的结合效果较好,为风积沙的资源化利用提供了新的途径。     

水性环氧树脂改性水泥基材料应用于彩色路面的研究

通过水性环氧树脂改性水泥基彩色砂浆,制备一种力学性能优异且经济的彩色路面铺装材料,并通过抗折强度试验、抗压强度试验、粘结强度试验、抗滑性能试验、色彩耐久性试验研究了复合材料的最佳配合比和路用性能,通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)试验分析了水性环氧树脂和粉煤灰对水泥水化产物的影响。结果表明：粉煤灰掺量10%,水性环氧树脂掺量10%,改性砂浆力学性能最优;改性砂浆的摆式摩擦系数BPN基本保持在55～80,抗滑性能良好;水性环氧树脂的掺入增加了水泥砂浆的粘结性、耐酸腐蚀性和后期抗折强度,但降低了其抗压强度;适量粉煤灰可以增加水泥砂浆的后期抗折和抗压强度。     

单组分电炉镍渣基地聚物修补材料制备与性能调控

冶炼镍铁每年生产大量的电炉镍渣,目前对其综合利用率很低,大面积的露天堆放造成的严重环境污染问题日渐突出。电炉镍渣含有大量的玻璃相SiO2和MgO,有一定的火山灰活性,为寻求高效绿色的电炉镍渣利用方式,本文以电炉镍渣为原料,制备单组分地聚物砂浆旨将其应用于修补材料领域。然而,前期工作发现纯电炉镍渣基制备的地聚物修补性能并不理想。本研究基于正交实验和极差分析,通过掺入矿物掺合料,改变碱模数和碱当量等关键影响因素对镍渣基地聚物各项修补性能进行调控,获取满足地聚物修补性能的最优配合比以及各关键影响因素对修补性能的影响主次。结果表明：最优配比是矿渣掺量为30%,粉煤灰掺量为30%,碱模数为1.2,碱当量为0.107mol/100g,其28d的抗压及抗折强度分别为90.29MPa、9.23MPa,粘结强度为6.6MPa,干燥收缩率为560×10^-6,满足修补砂浆规范要求。矿渣掺量对其性能调控影响最为显著。该成果可为单组分镍渣基地聚物制备修补材料的工程应用提供理论依据。     

碱激发剂对矿渣粉煤灰活性激发特性影响试验研究

为探究不同碱性化学试剂对矿渣、粉煤灰的活性激发效果,选取NaOH、Na2CO3、Na2SiO3三种常见的碱激发剂,以单掺、复合掺两种方式得到了7种不同类型的碱激发剂,并制备了三组不同水胶比的净浆试件,通过测试试件3d、7d、28d时间的静态力学性能,对比发现由NaOH与Na2SiO3制备的复合碱能最有效地激发矿渣、粉煤灰的活性。