矿物掺合料对3D打印水泥基材料力学各向异性的影响

为探究矿物掺合料在3D打印混凝土中的作用机理，研究粉煤灰(FA)、矿粉(S)、硅灰(SF)单掺和复掺对3D打印水泥基材料抗压强度、抗折强度的影响.结果表明：单掺时，打印组和模筑组力学性能的变化规律基本保持一致，粉煤灰和矿粉会降低混凝土的抗压强度和抗折强度，而硅灰则会提高混凝土的力学性能.复掺时，材料力学性能大小顺序为：S+SF>基准组>FA+SF>FA+S.此外，3D打印混凝土的抗压强度无明显各向异性，而抗折强度有明显的各向异性.打印组在x方向的抗折强度比y、z方向低25%～40%,在x、y、z方向的抗折强度比筑模组低10%～30%.     

粉煤灰-矿粉-水泥三元胶凝材料对混凝土抗压强度的影响

为研究粉煤灰-矿粉-水泥三元胶凝材料对混凝土抗压强度的影响,测试混凝土标准养护3、7、14、28和56 d龄期的抗压强度,分析凝土抗压强度与胶凝材料各组分的关系。实验结果表明,混凝土抗压强度与粉煤灰-矿粉-水泥三元体系组分的掺量比例有密切关系。粉煤灰和矿粉双掺时,由于粒径不同会相互填充,从而产生超叠加效应,使掺加粉煤灰和矿粉的混凝土抗压强度得到明显改善。水泥、矿粉、水泥及粉煤灰的组合、粉煤灰和矿粉的组合对混凝土的抗压强度有增强作用,其中粉煤灰和矿粉的协同效应对混凝土抗压强度增强最为明显。随着龄期增加,粉煤灰和矿粉的协同效应对混凝土抗压强度的增强作用逐渐减弱,与28 d抗压强度相比,其对56 d抗压强度贡献降低了55.9%;粉煤灰及水泥-粉煤灰-矿粉的三元组合对混凝土抗压强度的影响逐渐降低,与28 d抗压强度相比,粉煤灰及水泥-粉煤灰-矿粉的三元组合对56 d抗压强度的降低效应分别减少了40.9%和67.3%。     

粗集料对粉煤灰混凝土性能影响

混凝土的架构理论认为混凝土是由砂浆、粗集料和二者之间的界面构成的．试验研究了石灰石、玄武岩、花岗岩和辉绿岩4种不同类型的粗集料对不同粉煤灰掺量混凝土的坍落度、抗压强度、抗折强度和弹性模量的影响,分析了石灰石粗集料对不同粉煤灰掺量混凝土抗冻性的影响．结果表明,粗集料对混凝土的坍落度、抗压强度、抗折强度和弹性模量影响十分显著．粗集料的掺入降低了砂浆基体的扩展度和抗折强度,提高了砂浆基体的抗压强度和弹性模量,此外,粗集料改善了混凝土的抗冻性．随着粉煤灰掺量的增加,混凝土的坍落度提高,但混凝土的力学性能和抗冻性减弱．不同类型的粗集料对混凝土性能的影响相差不大,随着粉煤灰掺量的提高,不同类型粗集料混凝土性能相差也不大．     

碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的性能研究

为充分利用磷渣和粉煤灰两种工业废渣生产高性能胶凝材料,研究了不同磷渣/粉煤灰配合比的碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的性能.结果表明:碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的凝结时间正常,在掺量为0~30%(质量分数)范围内,随着粉煤灰掺量的增加,碱-磷渣-粉煤灰的凝结时间略有延长.与普通硅酸盐水泥相比,碱-磷渣胶凝材料的抗压强度较高而抗折强度相对较低;掺加粉煤灰后碱-磷渣胶凝材料的抗压强度降低,但抗折强度提高.碱-磷渣胶凝材料的抗冻性和耐蚀性均优于普通硅酸盐水泥,但其干缩较大,用部分粉煤灰取代磷渣粉可一定程度减小干缩.     

超细辅助胶凝材料对透水混凝土性能的影响

透水混凝土被认为是海绵城市建设中管理雨水最佳的路面材料之一,强度和透水性是透水混凝土设计时考虑的两个重要参数,为了平衡透水混凝土强度与透水性能之间关系,本文通过力学和透水试验,研究了四种超细辅助胶凝材料(硅粉、矿粉、乳胶粉、粉煤灰)和四个掺量(5%、7%、9%、11%)对透水混凝土力学性能和透水性能的影响规律。结果表明：掺超细辅助胶凝材料均能提高透水混凝土的抗压、弯拉强度,当硅粉掺量为9%时,透水混凝土28天抗压强度超过35 MPa。透水混凝土的孔隙率和透水率随着超细辅助胶凝材料掺量的增加而降低,当孔隙率控制在18%~19%范围内,可实现透水率和强度的良好平衡。孔隙率与透水率之间呈现指数正相关,与抗压强度和弯拉强度呈现指数负相关,提出了基于孔隙率的透水混凝土力学性能和透水性能评估方程。建立了透水混凝土抗压强度与弯拉强度之间的非线性关系方程,实现了对透水混凝土弯拉强度的预测,通过预测值和实测结果对比验证了方程的可靠性。     

矿渣—粉煤灰基高性能混凝土专用胶凝材料

通过优化配比组分、粒级设计和使用外加剂,制备出一种高掺量矿渣、粉煤灰且使用水泥熟料较少的矿渣--粉煤灰基高性能混凝土专用胶凝材料.研究了物料粉磨方式、石膏掺量、矿渣与粉煤灰的掺量及比例对复合高性能胶凝材料体系强度的影响,并通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)微观分析手段观察其微观结构和水化产物,阐明了复合胶凝材料活性与级配协同优化效应.复合胶凝材料胶砂水胶比为0.36时具有较好的流动度,胶砂试块养护28d抗压强度可以达到58.9MPa,抗折强度达到14.2MPa,并具有良好的抗硫酸盐侵蚀性能,配制的混凝土具有良好的抗碳化性能.     

不同掺料泡沫轻质土的强度特性

为了探究同种掺合料不同掺量以及不同掺合料同种掺量的泡沫轻质土的强度特性,选用矿粉、粉煤灰、矿渣和高岭土4种掺料的泡沫轻质土试件,进行了7d和28d无侧限抗压强度试验和直剪试验,分析了同种掺合料不同掺量及不同掺合料同种掺量的泡沫轻质土的无侧限抗压强度、抗剪强度及抗剪强度指标的变化规律,建立了泡沫轻质土抗压强度与粘聚力之间的关系。研究结果表明,随着掺合料在胶凝材料中比率的增加,材料抗压强度和抗剪强度均逐渐减小;粘聚力是泡沫轻质土抗剪强度的主要来源,其与抗压强度具有良好的线相关性;掺加矿粉和粉煤灰的泡沫轻质土表现出了较高的强度特性。     

粉煤灰掺量和沙漠砂替代率对高强沙漠砂混凝土力学性能影响

为了研究粉煤灰掺量和沙漠砂替代率对高强沙漠砂混凝土力学性能影响,进行不同粉煤灰掺量和沙漠砂替代率高强沙漠砂混凝土28 d抗压强度和劈裂拉伸强度实验,分析粉煤灰掺量和沙漠砂替代率对高强沙漠砂混凝土28 d抗压强度和劈裂拉伸强度影响规律.实验结果表明:随着沙漠砂替代率增加,高强沙漠砂混凝土抗压强度和劈裂拉伸强度呈现先增大后减小趋势,沙漠砂替代率为20％时,高强沙漠砂混凝土抗压强度和劈裂拉伸强度均达到最大值;随着粉煤灰掺量增加,高强沙漠砂混凝土抗压强度和劈裂拉伸强度先增大后减小,粉煤灰掺量为15％时,高强沙漠砂混凝土抗压强度和劈裂拉伸强度达到最大值,为沙漠砂在工程中的应用提供指导和借鉴.     

镁质粉煤灰复合胶凝材料试验

目的研究不同原材料掺量对复合胶凝材料试件强度的影响,选择最佳配合比制备一种新型的复合胶凝材料取代普通硅酸盐水泥.方法根据不同配合比参数,制备相应的复合胶凝材料试件,测试其抗折强度和抗压强度,研究轻烧镁粉掺量、硫酸镁溶液掺量、硫酸铝溶液掺量以及磷酸掺量对试件强度的影响.结果硫酸镁溶液质量分数不变时,试件的强度随轻烧镁粉掺量的增加而提高.轻烧镁粉与硫酸镁的质量比固定时,试件的强度随硫酸镁溶液浓度的降低而减小,且m(Mg O)∶m(Mg SO4)固定值为4.6时,试件的强度取得最大值.m(Mg O)∶m(Mg SO4)∶m(H2O)为4.6∶1∶3.7,硫酸铝溶液掺量、磷酸掺量分别为轻烧镁粉掺量的1.5%、1.8%时,复合胶凝材料试件28 d时的抗折强度、抗压强度取得最大值,分别为6.8 MPa、51.4 M Pa.结论制备的镁质粉煤灰复合胶凝材料的强度可达到同等42.5级普通硅酸盐水泥的强度要求.     

辅助胶凝材料对再生混凝土性能影响的研究

再生混凝土力学性能较差,无法广泛应用,在预先浸泡再生骨料的基础上,将辅助胶凝材料纳米硅溶胶（1%,3%, 5%）与粉煤灰（10%, 15%, 20%）复合掺入再生混凝土中制备了改性再生混凝土。通过抗压强度、劈裂抗拉强度、坍落度试验探究了辅助胶凝材料对再生混凝土综合使用性能的影响;并在微观层次上揭示了辅助胶凝材料对再生混凝土性能影响的作用机理。结果表明,两种材料复合掺入后的协同作用使再生混凝土的力学性能、工作性能得到了全面提升,经试验测得纳米硅溶胶与粉煤灰的最佳复掺量分别为3%, 15%,其90 d抗压强度和劈裂抗拉强度最多提升50.5%, 73.6%,坍落度保持在165 mm左右。微观表征显示复掺两种材料加快了水泥水化反应,降低了水泥浆体的钙硅比,并由此增加了C-S-H凝胶含量;絮凝状C-S-H凝胶紧密包裹着水化产物,填充了混凝土内部的孔隙和裂缝,优化了界面过渡区结构,再生混凝土的强度得到显著提升。     

泡沫混凝土的力学特性试验研究

利用普通硅酸盐水泥为胶凝材料,用少量粉煤灰和矿粉取代部分水泥,按照质量比16:3:1(依次为水泥、粉煤灰、矿粉)、水料比0.5,制备了不同气泡含量的泡沫混凝土。对试样进行单轴压缩破坏试验,得到了不同龄期不同气泡含量的泡沫混凝土破坏应力以及其应力-应变曲线,研究了强度、弹性模量随龄期的变化规律以及与气泡率之间的关系,探讨了泡沫混凝土弹性模量与强度之间的关系。结果表明,泡沫混凝土的抗压强度在一定范围内,受龄期影响较大,而弹性模量受龄期影响较小;抗压强度、弹性模量、屈服应变随气泡率增大而减小;强度和弹性模量与气泡率成指数关系,强度与弹性模量成对数关系。     

纳米MgO对高强水泥基材料力学与收缩性能的影响

高强水泥基材料通常表现出收缩量大和容易开裂等问题,为此,采用纳米MgO制备高强水泥基材料,探析纳米MgO对高强水泥基材料力学性能和收缩性能的改性作用。结果表明:纳米MgO掺量越大,高强水泥基材料的初凝时间和终凝时间越短,终凝时间的缩短量相对较大,流动性降低。0. 5%～4. 0%纳米MgO能提高高强水泥基材料的抗折强度与抗压强度,且抗折强度约为抗压强度的1/5～1/7;掺量为1. 0%时,抗折强度和抗压强度达到最大。干燥收缩与质量损失随纳米MgO掺量的增加不断降低;且两者之间存在呈线性关系。综上发现,纳米MgO能改性高强水泥基材料的和易性、力学性能和收缩性能。     

纳米SiO_2与粉煤灰的增强效应对透水混凝土性能的影响

在基准透水混凝土配合比的基础上,研究复掺纳米SiO_2和粉煤灰对透水混凝土性能的影响。通过抗压、抗折、渗透系数、孔隙率等实验对比两种掺和料对透水混凝土力学性能和渗透系数的影响。结果表明:单掺纳米SiO_2对透水混凝土的抗压和抗折强度均有提升,对渗透系数和孔隙率没有影响;单掺粉煤灰对透水混凝土的抗压和抗折强度呈现先增大后减小的趋势,渗透系数和孔隙率小幅度的下降;双掺纳米SiO_2与粉煤灰对透水混凝土性能起叠加效应。在不影响渗透系数前提下,当纳米SiO_2掺量为5%,粉煤灰掺量为20%时,透水混凝土抗压强度最高。     

玄武岩纤维粉煤灰橡胶混凝土力学性能试验研究

对玄武岩纤维橡胶混凝土设计了正交试验,对其力学性能进行测试并与普通混凝土对比,分析橡胶颗粒取代率、玄武岩纤维和粉煤灰掺量对混凝土28 d抗压、劈裂抗拉和抗折强度的影响。结果表明:橡胶颗粒取代率5%,玄武岩纤维掺量4 kg/m~3,粉煤灰掺量15%时,混凝土各项性能最佳。随橡胶颗粒取代率增加,混凝土抗压强度显著降低;而掺入玄武岩纤维使抗拉和抗折强度有较大幅度提升;最后从玄武岩纤维对混凝土类材料增韧阻裂机制进行了讨论。     

材料组分对矿渣、粉煤灰和赤泥基地聚物收缩影响试验研究

为研究矿渣、粉煤灰和赤泥3种不同胶凝材料组成成分对地聚物基本力学和收缩变形性能的影响,开展了矿渣、粉煤灰和赤泥单掺及混掺地聚物砂浆试块的自由收缩和干燥收缩试验研究,并测试了其抗折和抗压强度,分析了其断面破坏形态;研究了极限收缩与抗压强度之间的关系。试验结果显示：单掺赤泥、粉煤灰基地聚物强度较低,收缩变形较大;而双掺的矿渣-赤泥,矿渣-粉煤灰地聚物的抗压强度较大,化学反应迅速,结构密实;地聚物试块的自由收缩略小于干燥收缩,收缩变形与抗压强度呈反比;矿渣-赤泥基地聚物的抗折和抗压强度超过5 MPa和36 MPa,自由收缩和干燥收缩均较小,是一种理想的地聚物胶凝材料。     

粉煤灰对混凝土抗冻性能的试验研究

为了研究不同掺量粉煤灰对混凝土抗冻性的影响,试验考虑三种不同强度等级的混凝土,这三种强度级别混凝土对应的水灰比分别为0.45、0.39和0.31,通过快速冻融试验,对冻融过程中混凝土动弹性模量的结果分析发现:掺加粉煤灰能够提高混凝土的抗冻性,并且当粉煤灰掺量为胶凝材料的15%时,混凝土的抗冻性最佳.     

泵送粉煤灰混凝土回弹测强曲线特性

通过对不同强度等级、不同粉煤灰掺量的泵送混凝土标准立方体试块进行抗压、回弹、碳化试验,研究各测试数据随龄期的变化规律,根据常用曲线形式进行测强曲线拟合并分析其与普通混凝土统一测强曲线的区别．试验表明：混凝土各测试数据的发展受粉煤灰影响不同而呈现不同规律,掺量高的低强混凝土抗压强度发展慢,回弹发展快,碳化深度大;而掺量低的高强混凝土抗压强度发展快,回弹发展慢,碳化深度低．该现象的内在原因为掺量低时粉煤灰微集料效应为主,抗压强度提高明显;掺量高时粉煤灰低活性限制抗压强度增长,而回弹值提高明显．各测试数据的发展规律不同造成曲线拟合误差大,分析建议将胶凝材料含量〉400kg／m2、粉煤灰掺量≤20％的高强混凝土的回弹值适当增大后拟合,可得到满足地区曲线的精度要求的统一曲线．     

冻融循环作用下聚乙烯醇纤维增强快硬混凝土的力学性能

为了揭示冻融下快硬聚乙烯醇纤维混凝土的力学性能及其变化规律,对不同纤维体积掺量的纤维增强快凝混凝土开展了冻融循环研究,测得不同冻融循环次数后的抗压强度、抗折强度、相对动弹性模量与质量损失率,并提出了聚乙烯醇纤维早强混凝土相对动弹性模量冻融损伤模型.研究结果表明:掺入0.2%～0.4%的聚乙烯醇纤维可以有效提高混凝土整体密实度及抗冻融能力,试件从脆性破坏过渡到延性破坏;150次冻融循环后,聚乙烯醇纤维增强快硬混凝土的抗压强度损失率小于17.8%;200次冻融循环后,抗折强度损失率及纵波波速下降幅度分别小于16%和10.6%.所提指数模型具有较高的适用性及拟合精度,能较好地反映聚乙烯醇纤维快凝混凝土冻融损伤的演化规律.     

高镁卤水合成Mg(OH)_2及其碳化制备胶凝材料的抗压强度

为资源化利用盐湖提钾工业副产品MgCl_2卤水,利用盐湖副产品中MgCl_2制备低碳和高强的胶凝材料。采用Ca(OH)_2与MgCl_2反应生成Mg(OH)_2,进而与粉煤灰按不同比例混合后压制成35 mm×25 mm×25 mm试件,经CO_2碳化养护制备碳酸盐胶凝材料,研究碳化养护对胶凝材料强度的影响。结果表明:经碳化养护后试件的抗压强度显著提高。碳化1 d后,掺20%Mg(OH)_2试件的抗压强度为39.80 MPa,而掺40%Mg(OH)_2试件的抗压强度达131.30 MPa。随着碳化时间的延长,试件的抗压强度不断增大,碳化14 d后,掺20%和40%Mg(OH)_2试件的抗压强度比碳化1 d分别提高了9.90和42.20 MPa。     

水泥粉煤灰砂浆中期强度的优化设计

本文采用二次回归正交设计的方法研究粉煤灰水泥基材料7d的抗压强度和抗折强度,探讨了水胶比、胶砂比、粉煤灰掺量对水泥基材料力学性能的影响规律。研究表明：采用二次回归正交设计建立的数学模型能够准确的描述各因素与水泥基材料各龄期抗压强度、抗折强度相互之间的内在规律。