减缩增强剂应用于钢渣路面基层材料的试验研究

为解决细料类精炼钢渣路面基层材料收缩开裂问题,以广西北海钢渣为研究对象,通过研究减缩增强剂各组分单掺、复掺对钢渣路面基层材料强度影响规律,研发水泥稳定钢渣路面基层材料专用减缩增强剂,提高基层强度,抑制收缩,验证其路用性能,利用电镜扫描通过路面基层材料微观结构探究减缩增强剂作用机理。试验结果表明：水泥稳定钢渣混合料中水泥的最佳掺量为8%;减缩增强剂复掺的配合比(质量比)为脱硫石膏∶早强剂∶早期膨胀剂∶MgO∶硅灰∶NaOH=17∶14.5∶17∶8.5∶14.5∶28.5,且最佳掺量为3%;减缩增强剂掺量3%的抗压强度为6.19 MPa,弯拉强度为2.13 MPa,劈裂强度0.93 MPa,均满足规范要求;通过C₁组(掺8%水泥并掺入3%减缩增强剂)与D组(只掺8%水泥)对比分析干缩性与温缩性,可见减缩增强剂的掺入能够有效地抑制水泥稳定钢渣基层的温缩量和干缩量。     

可再分散乳胶粉对水泥稳定碎石材料性能影响的试验研究

为研究可再分散乳胶粉对水泥稳定碎石材料性能的影响，开展水泥胶砂试验及无侧限抗压强度、抗折强度、干缩、温缩路用性能试验，并通过XCT、SEM微观试验分析胶粉的作用机理。试验结果表明：胶粉应用于低剂量水泥基材料时，对强度和抗裂性具有显著的提升效果。考虑水泥稳定碎石的抗压强度、抗折强度及韧性，5%胶粉用量最优。5%胶粉水泥稳定碎石7 d无侧限抗压强度提高9.8%、抗折强度提高9.6%、弯曲韧性提升21.0%。掺入胶粉后，水泥稳定碎石的7 d、28 d干缩系数分别降低41.5%、34.0%，温缩系数降低17.1%，收缩性能得到显著改善。XCT图像分析显示，加入胶粉改变了水泥胶砂的孔隙特征，减少了大孔的数量，孔隙率和平均孔径是影响胶砂强度的主要因素。SEM结果显示胶粉可以增强水泥稳定碎石的界面粘结，优化其孔隙结构，并且与水泥水化产物联结形成弹性空间网络结构，是水泥稳定碎石韧性和收缩性能提升的主要原因。     

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。     

快硬早强磷渣基胶凝材料的制备及其微观结构研究

碱磷渣胶凝材料早期强度较低,不利于实现快速修补,通过在碱磷渣材料中掺入适量的石墨尾矿粉和普通硅酸盐水泥进行快硬早强磷渣基胶凝材料的研制.结果表明,掺入10%的普通硅酸盐水泥(占胶凝材料总质量的百分比,下同)和15%的石墨尾矿粉时,可有效提高碱磷渣胶凝材料的早期强度.当硅酸钠掺量为5%(以Na_2O计)时,所开发的快硬早强磷渣基胶凝材料胶砂试件的3d抗压强度27.3MPa、3d抗折强度4.1MPa,28d抗压强度56.8MPa、28d抗折强度8.3MPa,符合GB175-2007对普通硅酸盐水泥P.O42.5R的强度要求.运用XRD、SEM、综合热分析等微观测试技术研究了快硬早强磷渣基胶凝材料的水化硬化和微观结构.     

纳米SiO_2在高强水泥基路面材料中的应用

利用纳米技术,通过正交试验设计研究,配制出了抗压强度为100Mpa的高强水泥基路面复合材料,并给出了优选配比。强度试验的极差分析结果表明纳米SiO2的掺加有利于提高水泥基路面复合材料的强度。同时,材料的变形性能、抗冲磨等性能优异,适合做路面材料。     

高性能水泥基陶粒吸音材料的研制

高性能水泥基陶粒吸音材料是以陶粒为轻骨料,水泥为胶凝材料,辅以纤维和减水剂等技术混合而成,它可实现强度、耐久、防腐、防火等多项功能,特别适合用于地铁、隧道等特殊环境。研究表明:取40%~30%粗陶粒(粒径6~8 mm)与60%~70%的细陶粒(粒径1~4 mm)技术拌合,再与水泥按6∶4的配合比,取水灰比为0.19,添加1.2%减水剂,0.3%纤维,可配置密度在1 200~1 400 kg/m3,28 d抗压强度≥8 MPa,28 d抗折强度≥2 MPa,抗冻级达F200,燃烧性能达A1级,降噪系数超过0.6的高性能吸声材料。     

纳米SiO2在高强水泥基路面材料中的应用

利用纳米技术，通过正交试验设计研究，配制出了抗压强度为100Mpa的高强水泥基路面复合材料，并给出了优选配比。强度试验的极差分析结果表明纳米SiO2的掺加有利于提高水泥基路面复合材料的强度。同时，材料的变形性能、抗冲磨等性能优异，适合做路面材料。     

聚合物硫铝酸盐水泥基材料的黏结性能

利用聚合物胶粉改性硫铝酸盐水泥的净浆和砂浆,通过测试拉伸黏结强度、抗折黏结强度和抗压强度,研究不同掺量聚合物胶粉对水泥基材料界面结合能力的影响。试验结果表明:在净浆中,当胶粉掺量为m(胶粉)∶m(水泥)=0.03时,28 d的拉伸黏结强度最大为3.26MPa;在砂浆中,当胶粉的掺量为m(胶粉)∶m(水泥)=0.009,水灰质量比在0.42时,14 d抗折黏结强度最大为7.0 MPa。     

湿热地区高等级公路半刚性基层强度 与开裂性能优化

为了更好的适应新版基层施工细则中强度提高等关键技术的变化,有效平衡强度与开裂之间的矛盾,本文结合广东省的原材料、气候条件,进行了不同级配和水泥剂量下水泥稳定碎石力学性能和收缩性能的试验研究。分析了强度以及干温缩系数随水泥剂量和级配、失水率、温度的变化规律。建立了不同级配下强度以及干温缩系数随水泥剂量的回归模型以及7d抗压强度与90d弯拉强度之间的相互转换关系。并结合抗裂性评价方法计算了不同级配避免开裂的水泥剂量范围。研究结果表明：强度以及干温缩系数随水泥剂量增大而增加,随级配的变细而增大。当水泥剂量在为4.5%-6%时,中、细级配水稳碎石混合料的7d强度代表值在4.95 mpa-7.30mpa之间,90d弯拉强度代表值在1.19mpa -2.20mpa之间,为材料设计和结构设计提供参考。当粗、中、细混合料的水泥剂量范围分别在4.5%~7%、4.5~6.97%、%4.5~%6.83时,材料能够平衡好强度与开裂。实际工程进一步验证了上述最佳水泥范围的合理性。     

水热条件对硅酸盐水泥的水化及其干缩性能的影响

通过强度试验、干缩测定、MIP、TG-DSC、NMR分析,研究了不同水热条件下硅酸盐水泥的早期（3 d）水化及其干缩性能。结果表明：约2 d时间的水养护温度由20℃提高到60℃,水泥的早期（3 d）水化程度显著提高,C-S-H凝胶数量显著增多,同时C-S-H凝胶的硅酸盐聚合度提高,C-S-H的表面积减小,致密度提高;水泥的3 d强度显著提高,但28 d强度明显下降;水泥的干缩显著减小。养护温度提高减小干缩的原因是由于干燥前C-S-H凝胶的化学结构等发生变化而使水泥的不可逆干缩显著减小。     

掺加纳米二氧化硅水泥混凝土路用性能

为研究掺纳米二氧化硅对水泥混凝土路用性能的影响,通过掺加纳米二氧化硅水泥混凝土的改性机理分析和室内试验,研究了其抗压抗折强度、断裂韧性、疲劳寿命和干缩性能。研究结果表明:纳米二氧化硅对水泥混凝土的抗压强度改善效果不明显,弯拉强度有所提高,水泥混凝土的断裂韧性和疲劳寿命显著提高;纳米二氧化硅的掺量(质量分数)为0.75%时,水泥混凝土的弯拉强度和断裂韧性分别提高7.4%和39.3%;疲劳寿命在应力水平为0.75、0.80、0.85时分别提高48.4%、58.6%、68.6%;掺纳米二氧化硅水泥混凝土的干缩较普通水泥混凝土更明显,试验所用3种纳米二氧化硅对水泥混凝土的干缩分别增大了198.7%、73.0%、66.8%。     

掺UEA水泥净浆膨胀与强度性能试验研究

本文以土钉钻孔注浆中的水泥净浆进行研究,以UEA膨胀剂为膨胀源,通过水泥膨胀性试验与强度试验,研究了不同膨胀剂掺量和不同水胶比对水泥净浆膨胀性能与强度的影响。研究结果表明：在UEA掺量6%~10%、水胶比0.38~0.48范围内,水泥净浆始终是膨胀的,膨胀率随UEA掺量的增加而增加,随水胶比的增加而减小,当水胶比大于0.42时,膨胀率将明显降低;净浆试件在内置钢筋条件下的限制膨胀率约为相同情况下自由膨胀率的一半;UEA有利于普通硅酸盐水泥早期强度的发展,但对水泥的最终强度影响不大,且掺量不宜超过10%。     

水泥粉煤灰稳定碎石配合比设计

通过强度、干缩和冲刷试验，研究了水泥粉煤灰稳定碎石混合料的组成结构对混合料强度的影响，水泥质量分数与粉煤灰质量分数的最优比例，水泥质量分数及结合料总质量分数对混合料干缩和冲刷性能的影响。提出了混合料配合比设计方法：首先测试低质量分数水泥7d龄期抗压强度，以确定混合料的最优集料质量分数；接着以后期抗压强度增幅指标（180d／28d）确定水泥质量分数与粉煤灰质量分数的最优比例；最后从抗冲刷和抗干缩性能考虑，前两步选定的配合比水泥质量分数应控制在3％-5％之间，结合料总质量分数不应超过25％。     

不同类型半刚性基层材料性能的试验与分析

采用石灰粉煤灰稳定碎石、水泥稳定碎石及水泥粉煤灰稳定碎石进行干缩试验,对比研究3种半刚性材料的累积干缩量、失水率、累积失水率和干缩系数4个性能指标;对3种半刚性材料进行温缩试验,通过温缩系数对比,分析其温缩特性;通过抗压回弹模量试验和抗弯拉回弹模量试验,对比研究了其力学特性;对3种半刚性材料进行疲劳试验和冲刷试验,对比分析其耐久性。研究结果表明：3种半刚性材料干缩性能的优劣顺序为：石灰粉煤灰稳定碎石、水泥粉煤灰稳定碎石、水泥稳定碎石;温缩性能的优劣顺序为：水泥粉煤灰稳定碎石、石灰粉煤灰稳定碎石、水泥稳定碎石;抗冲刷性能的优劣顺序为：石灰粉煤灰碎石、水泥粉煤灰稳定碎石、水泥稳定碎石;水泥粉煤灰稳定碎石的抗疲劳性能优于水泥稳定碎石。     

复合结构生态透水砖设计及性能分析

以水泥细石透水混凝土为基层材料、树脂砂基混合料为面层材料,制备复合结构生态透水砖(EP-BCS).通过分析树脂、水泥、有机物X及石英粉对复合结构砂基透水砖的抗折强度、抗压强度,以及透水系数的影响规律,确定透水砖的基本结构和组分,并对其透水机理进行分析.研究表明:掺入4%石英粉作为矿物外掺料,可以在保证树脂砂基混合料强度的基础上有效改善材料的透水性能;当树脂掺量为3%～5%时,有利于面层砂基混合料力学性能的改善;当树脂掺量为5%,石英粉掺量为4%,以及体积分数10%的有机物X掺量为2%,基层透水混凝土的主要组分掺量为细石∶水泥∶水=3.0∶0.8∶0.3时,复合结构生态透水砖的抗压强度高于25.0MPa,且透水系数均高于2.3×10-2 cm·s-1,满足相关规范对一般透水砖的性能要求.     

可用于无钢筋建造的超强超韧水泥基复合材料

基于断裂力学的设计理念,使用活性粉末,并以高强、高弹性模量的聚乙烯纤维作为增强材料,制备具有超高强度和超高延性的纤维水泥基复合材料(UHDCC).轴向拉伸试验、轴压试验、弹性模量试验和四点弯曲试验结果表明,UHDCC的极限拉应力强度可达20 MPa,对应的平均拉伸应变接近9%,轴向抗压强度超过110 MPa.四点弯曲试验结果表明,UHDCC的无筋整浇梁的弯曲性能达到配筋率1.5%的普通钢筋混凝土梁的水平,且具有良好的延性.     

纳米SiO2改性聚合物水泥基材料性能试验研究

利用纳米SiO2(Nano-SiO2,NS)可以促进聚合物水泥基材料水化,提升其力学性能、改变其水化产物微观形貌及界面过渡区(Interface Transition Zone,ITZ)性能等特点,采用电液式压力试验机、水泥胶砂干缩比长仪、X射线衍射技术(X-ray Diffraction,XRD)、扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、X射线能谱仪(Energy Dispersive Spectrometer,EDS)及显微硬度试验等各种宏观与微观测试手段相结合的方法对NS改性聚合物水泥基材料的力学性能、干缩性能、水化产物微观形貌与组成及ITZ相关性能进行研究.结果表明:掺加NS后,大大提高了聚合物水泥砂浆的力学性能,尤其对早期强度提高更为明显.随着NS的掺入,聚合物水泥砂浆干缩率增大,在早期干缩现象更加明显;NS加入改变了聚合物水泥基材料水化产物的数量及C-S-H凝胶微观形貌及组成,促进了聚合物水泥基材料的水化并且降低了C-S-H凝胶的钙硅比.对于ITZ性能,NS掺入使得聚合物水泥硬化浆体-骨料ITZ形貌变得更加致密,减少了ITZ明显的裂缝和孔洞,并且ITZ水化产物丰富密集,C-S-H凝胶明显增多,显微硬度升高.     

纳米SiO2增强高流态早强水泥灌浆材料的水化机理

为了满足民用基础设施日益增长的功能要求,水泥灌浆材料必须具有高流态、早强和低收缩的特定性能。本文采用正交试验方法研制了纳米SiO₂增强的高流态早强水泥灌浆材料(HECM),通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、差示扫描量热(DSC)测试分析了在不同养生龄期和纳米SiO₂含量情况下,纳米SiO₂对HECM微观结构和水化产物的影响机制。结果表明：HECM在养护1 d时的弯曲强度和抗压强度分别高于3.5 MPa和12 MPa,流动性和收缩率分别小于11s和0.15%;与普通水泥基材料相比,随着HECM中水化速率的加快,纳米SiO₂对强度的影响将提前发生。     

高烧失量粉煤灰对水泥浆体的力学和耐久性能的影响研究(英文)

探讨了粉煤灰的烧失量对水泥复合粉煤灰浆体的力学和耐久性能的影响。当水泥粉煤灰质量比为0.2且所选用的粉煤灰烧失量为20%时,各项性能表现出最差的结果,分别是为7d抗压强度仅为2MPa,28d强度也仅为3.92MPa;最大干缩和膨胀应变为1052×10-6和708×10-6;各龄期内粉煤灰的水化程度也相当低。     

路用风积沙固化剂配制及其混合料性能

为能够合理利用风积沙作为沙漠公路的铺筑材料,以水泥为主要原料,并添加石灰、石膏、木钙等稳定风积沙,确定混合料最佳配比,从抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量等方面研究各种固化剂稳定风积沙混合料的力学性能,通过冻融循环试验测定其冻稳定性,最后对各种混合料的干缩性能与温缩性能进行对比试验。研究结果表明:CLGW固化剂稳定风积沙在早期的强度稍低,但其增长速度最快,后期强度明显高于其他3种混合料的后期强度;4种混合料的抗压回弹模量均随龄期的增长而增大,CLGW固化剂稳定风积沙具有更强的抵抗变形的能力;4种混合料的抗冻系数相差不大;CLGW固化剂稳定沙的抗干缩性能与抗温缩性能优于其他混合料的性能。