再生黏土砖粉-水泥胶凝体系的特性

为了实现废弃黏土砖的再生利用,通过物理球磨的方法制备出再生黏土砖粉,将其作为辅助性胶凝材料来取代部分水泥制备复合水泥浆体.采用量热仪、X射线衍射仪和热重分析仪研究了黏土砖粉掺量对复合胶凝材料体系的水化热、水化产物和热重性能的影响.实验结果表明:随着黏土砖粉掺量的增加,水泥水化累积放热量不断降低,当黏土砖粉掺量为40%时胶凝体系的3 d水化累积放热量可降低35.39%.XRD测试结果证明,随着养护龄期的增长,Ca(OH)_2逐渐与黏土砖粉中活性SiO_2和Al_2O_3发生火山灰反应,在龄期180 d时Ca(OH)_2的特征峰强度损失更大.DSC-TG定量分析确定了在90 d龄期后,黏土砖粉反应消耗了更多的Ca(OH)_2,使得胶凝体系中Ca(OH)_2含量减少.     

岩溶地基改性注浆材料力学性能及其孔隙结构特征

为了制备高速铁路岩溶地基加固工程及高性能水泥基材料,研制一种改性高聚物即水泥基(HPC)注浆材料,对其与常规水泥浆液(Blank)、水泥-水玻璃(C-S)的力学性能及体积稳定性等进行室内试验对比分析;运用压汞测试技术(MIP)探究其硬化后浆体微观组构与宏观力学性能间的本质关联性。研究结果表明:在28 d龄期下,Blank,C-S和HPC试件单轴抗压强度与龄期为7 d的相比分别增大77%,20%和78%,体积损失率分别为18.3%,4.9%和1.2%;聚合物体系的协调效应减小了传统水泥基注浆材料体积失稳及因单掺速凝剂导致后期强度发展缓慢的缺陷;复合掺用多高聚物显著降低了硬化水泥浆体内部孔隙直径即孔径,使孔径分布趋于细化;在28 d龄期下,不同体系的HPC浆体抗压强度与材料内部孔隙率、阈值孔径均呈指数关系,与平均孔径呈线性负相关,揭示其孔隙结构分布特征可有效反映HPC浆体力学性能的变化规律,降低孔径有利于提升其力学性能。     

超细矿渣粉对水泥水化的影响

通过X射线衍射试验,分析了超细矿渣的细度、取代量及龄期对水泥水化的影响.试验结果表明:与基准浆体相比,掺入超细矿渣粉28 d龄期水化样中Ca(OH)2晶体的衍射峰强度急剧下降,且消耗Ca(OH)2晶体的数量与水化样龄期及超细矿渣粉取代量和细度密切相关.掺P1000超细矿渣粉(比表面积实测值1 885 m2/kg)水泥水化速度非常快,3 d时二次水化反应已基本完成,从3 d到60 d Ca(OH)2的含量变化不明显;而且随着矿渣细度的增加和矿渣粉比表面积的增大,其吸收Ca(OH)2晶体的能力增强.但随着水泥水化产物中Ca(OH)2晶体数量的减少,C3S和C2S等熟料矿物水化并未加快,这与一般规律不符,还需结合其他实验手段进一步分析.     

碱-矿渣水泥浆体的碳化过程研究

针对碱-矿渣水泥水化产物中不存在Ca(OH)2且碳化比较严重的现象,选择水玻璃和NaOH作碱组分,采用X-射线衍射仪和可变真空扫描电子电镜研究了碱-矿渣水泥浆体的碳化产物和微观形貌,结合氮吸附方法分析了碳化对碱-矿渣水泥浆体孔结构的影响.结果表明:碱-矿渣水泥浆体的碳化是CO2直接和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶发生作用的结果,碳化后生成的碳酸钙主要以方解石的形式存在;碳化后,C-S-H凝胶的Ca与Si原子比降低,浆体的比表面积增大,平均孔径降低,而累积孔体积的变化情况和碱组分有关.     

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.     

钢渣粉和钢渣水泥的活性及水化机理研究

利用X射线衍射分析、扫描电子显微镜、化学结合水量测定以及胶砂实验等方法研究了钢渣粉和钢渣水泥复合粉的活性和水化机理,研究结果表明:钢渣硬化浆体中的矿物组成含有水化产物C-S-H凝胶和Ca(OH)2,钢渣残余矿物C2F、Ca2(Fe,Al)2O5、CaCO3和RO相,和一些未反应的胶凝矿物C2S和C3S;钢渣、水泥和钢渣-水泥浆体三者的水化产物种类类似,微观结构形貌存在差异;14 d后掺钢渣水泥净浆试样的化学结合水量与水泥差距缩小,28 d后化学结合水量实测值大于计算值;钢渣掺量(质量分数)小于30%时,钢渣水泥胶砂的28 d强度高于水泥胶砂的28 d强度。     

纳米CaCO_3对砂浆强度和微观结构的影响

为了解不同纳米CaCO_3粉末掺量对水泥砂浆力学性能和微观结构形貌的影响和发展规律,试验取纳米CaCO_3的掺量分别为0,0.4%,1.2%,1.8%,2.2%,3.0%,对不同掺量下砂浆的力学性能和微观结构进行比较分析。结果表明:纳米CaCO_3可明显提高砂浆的抗折强度和抗压强度,掺量为2.2%时,3,7,28 d龄期的砂浆抗折强度比基准提高了17.1%,18.4%,43.6%,抗压强度比基准提高了32.3%,26.8%,28.9%;同时该掺量下7 d的水泥砂浆,其微观结构的水化硅酸钙凝胶最多,孔隙率和裂隙最低,Ca(OH)_2的取向程度最低,结构最为致密。     

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.     

纳米CaCO3对水泥基材料性能与结构的影响及机理

采用超声波分散方式将纳米CaCO_3掺入水泥基材料,研究了不同掺量纳米CaCO_3对水泥基材料性能与结构的影响,并利用X射线衍射和扫描电镜分析其影响机理.结果表明:掺入纳米CaCO_3后,水泥基材料流动度降低,浆体表观密度增大,抗折和抗压强度提高.纳米CaCO_3掺量为1.5%(质量分数)时,对水泥基材料的力学性能提高最为显著,纳米CaCO_3掺量过多则不利于强度发展.纳米CaCO_3的掺入会加速水泥的水化,早期使水化产物Ca(OH)_2等增加;纳米CaCO_3改善了界面结构和水泥石结构,使水泥基材料的结构变得更加均匀密实.结果显示纳米CaCO_3掺入后对水泥基材料的力学性能与结构有利.     

水泥基材料在硫酸盐结晶侵蚀下的劣化行为

采用水泥砂浆在硫酸钠溶液中半浸泡的试验方法,测试不同配比的砂浆外观形貌、抗压抗折强度等宏观性能,并通过分析砂浆孔结构、孔隙率、微观形貌以及腐蚀产物,探讨半浸泡条件下,硫酸盐结晶对砂浆造成侵蚀破坏的影响因素。研究结果表明:在半浸泡条件下,砂浆表面所生成的白色硫酸钠晶体含量与砂浆的水灰比和掺入的矿物掺合料有关;随着半浸泡时间增加,水泥砂浆表面逐渐被剥蚀,抗压抗折强度先增大后逐渐降低;砂浆中孔径在30nm以上的孔是导致砂浆受到侵蚀的主要孔隙;大量结晶物聚集在砂浆孔隙中并结晶膨胀造成了砂浆的物理结晶侵蚀;掺入适量的活性矿物掺合料能有效降低砂浆中孔径在30nm以上毛细孔的数量,提高砂浆抗硫酸盐结晶侵蚀能力。     

钢渣粉的胶凝性及其对水泥力学性能的影响

钢渣粉作为辅助胶凝材料用于水泥混凝土领域中的潜力很大,研究了钢渣粉自身的胶凝性及其粒径大小、掺入量对钢渣-水泥复合胶凝材料力学性能的影响。结果表明:钢渣粉的浆体强度和水化程度随其粒径减小而显著提高(28 d抗压强度4.0提高到21.5 MPa,Ca(OH)2含量从3.49%提高到5.48%,非蒸发水含量从4.8%提高到10.71%)。含30wt%钢渣粉的复合水泥3 d净浆和胶砂强度均表现出随微粉粒径的减小先增大,后降低(SC-40为拐点),而7 d、28 d强度随微粉粒径的减小而不断增大。钢渣粉的掺量对水泥浆体强度和水化程度的影响显著,水泥各龄期强度和水化程度均随钢渣粉掺量的增加而逐渐降低,且各龄期强度与钢渣粉含量均符合多项式函数关系。     

疏浚淤泥固化土宏微观孔隙结构特征及其对渗透性影响

采用压汞试验、渗透率试验和孔隙度试验等方法,研究疏浚淤泥固化土(DSSS)的孔隙度、微观孔隙结构特征、渗流特征及其相互关系.压汞试验结果显示,DSSS的孔隙体积频率分布曲线均为典型的双峰曲线,存在两个集中的孔喉半径区间:0.02~0.04μm和3~30μm.基于DSSS水化反应生成的致密水化产物和孔隙体积频率分布曲线,将DSSS的孔隙直径进行分组,微孔组和中孔组处于峰值区间,微孔组的最可几孔径随着初始密度和养护龄期的增加逐渐增大,中孔组的最可几孔径随着初始密度和养护龄期的增加逐渐减小.另外,孔隙度和渗透率试验结果显示,DSSS有效孔隙度随养护龄期逐渐减小主要发生在固化28d前,28d后DSSS有效孔隙度基本保持不变,而DSSS渗透系数仍在降低,在该阶段50%以上的中孔向小孔和微孔转化.因此,提出采用有效孔隙度作为表征DSSS的宏观孔隙特征参数,采用孔径和体积频率值作为表征微观孔隙特征参数,并采用毛细模型建立宏微观孔隙结构参数和渗透性之间的定量关系.     

矿渣掺量对偏高岭土基土聚水泥抗压强度及孔结构的影响

为提高偏高岭土基土聚水泥的力学性能,在偏高岭土中加入不同掺量(质量分数10%～50%)的矿渣,分析其对土聚水泥抗压强度的影响,并利用压汞仪和扫描电镜对80℃蒸养3 d的土聚水泥试样进行孔结构和断面形貌分析.实验结果表明:随着矿渣掺量的增加,土聚水泥的抗压强度显著提高,孔隙率呈线性减小,孔径分布逐步向微孔方向移动.当矿渣掺量为50%时,80℃蒸养3 d和7 d后抗压强度分别达到73.4和74.4 MPa,3 d龄期试块的孔隙率仅为4.46%,孔径尺寸小于20 nm.微观结构分析表明,矿渣的加入使土聚水泥结构更加致密,有利于土聚水泥抗压强度的提高.     

碳化对混凝土中氯离子扩散的影响

混凝土与静浆快速碳化0,14,28d后浸泡到3.5% NaCl溶液中650d,测试了混凝土不同深度的自由氯离子、总氯离子含量,计算出混凝土的表观氯离子扩散系数和氯离子结合能力;采用压汞法测试了不同腐蚀制度下静浆表层的孔结构,利用DSC分析了静浆的腐蚀产物.结果表明:混凝土碳化后浸泡到腐蚀溶液中,增加了混凝土中的氯离子含量,提高了混凝土表观氯离子扩散系数,降低了混凝土对氯离子的结合能力;且随碳化时间的增加,变化幅度变大.快速碳化粗化了混凝土的孔结构,其大于30nm的毛细孔数量增加了11%,最可几孔径增加了17nm;降低了混凝土中Friedel'S生成量,以及混凝土对氯离子的化学结合能力.     

透水模板布改善混凝土表层质量试验研究

为研究透水模板布对混凝土表层微观质量的影响,采用贴透水模板布试模与普通试模成型的水泥净浆和水泥砂浆试块模拟表层混凝土的微观孔隙结构,运用扫描电镜、压汞法及分形理论分别对试块的表观质量和微观孔隙结构进行了测试和分析.试验结果表明:使用透水模板布后水泥净浆与水泥砂浆试块表观质量提高,孔隙体积减小,孔隙率分别降低了3.95%和7.59%.孔隙分布得到了改善;临界孔径分别由93.8和338.4 nm减小到了54.1和58.6 nm,抗渗性增强.分形理论分析表明,贴透水模板布试块孔隙分形维数减小,孔隙分布范围变窄,孔隙结构趋于规则,有利于提高混凝土耐久性.     

石灰石粉对水泥浆体水化特性及孔结构的影响

通过 X线衍射分析、热重-差热分析、压汞孔结构分析和量热微观测试分析研究水泥-石灰石粉浆体的水化特性及孔结构.研究结果表明:石灰石粉可促进水泥的早期水化,阻碍了其后期水化;石灰石粉导致新相半碳铝酸钙水化物(C3A·0.5CaCO3·0.5Ca(OH)2·11.5H2O)和单碳铝酸钙水化物(C3A·CaCO3·11H2O)的形成;半碳铝酸钙水化物不稳定,形成后便全部转变成单碳铝酸钙水化物;随着石灰石粉掺量增加,单碳铝酸钙形成提前并稳定存在;石灰石粉一方面延迟了钙矾石的生成,另一方面对钙矾石的存在起到了稳定作用;石灰石粉改变水泥水化历程,与纯水泥水化放热相比,石灰石粉的掺入致使第1放热峰明显增高和前移,使诱导期缩短,提前进入加速期;随着水化龄期增长,石灰石粉使水泥浆体孔结构由小孔向大孔转变,产生了孔粗化效应.     

掺铜渣水泥砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能

本试验通过改变铜渣比表面积和激发剂用量并以10%、20%、30%的掺量掺入硅酸盐水泥制成水泥胶砂试件,在硫酸盐溶液中侵蚀一定龄期,研究不同性状的铜渣水泥试件抗蚀性能的变化规律。同时利用XRD衍射试验对试件侵蚀产物进行分析。试验结果表明:铜渣活性被激发后,与水泥水化产物Ca(OH)2发生化学反应,生成的水化硅酸钙可提高水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能;而激发剂Na_2SO_4的引入,可直接增加水泥基内部的硫酸根离子的浓度,对水泥基的抗硫酸盐性能有不利影响。     

掺有铜渣的水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性能

本试验通过改变铜渣比表面积和激发剂用量并以10%、20%、30%的掺量掺入硅酸盐水泥制成水泥胶砂试件,在硫酸盐溶液中侵蚀一定龄期,研究不同性状的铜渣水泥试件抗蚀性能的变化规律。同时利用XRD衍射试验对试件侵蚀产物进行分析。试验结果表明:铜渣活性被激发后,与水泥水化产物Ca(OH)2发生化学反应,生成的水化硅酸钙可提高水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能;而激发剂Na_2SO_4的引入,可直接增加水泥基内部的硫酸根离子的浓度,对水泥基的抗硫酸盐性能有不利影响。     

不同因素对碱激发粉煤灰砂浆强度的影响及机理研究

通过压汞试验探究了不同因素作用下碱激发粉煤灰砂浆内部的孔结构分布特征,并从孔结构特征角度出发对试件的力学性能进行解释.试验结果表明:随着养护龄期的增长,碱激发粉煤灰砂浆试件内部的孔隙率不断上升,但平均孔径(直径)不断下降,结构内部的孔结构分布由离散型的大孔结构逐步转变为分布更为均匀的小孔结构;养护温度和激发剂质量比均会对试件的强度和孔径分布产生影响,养护温度越高,粉煤灰水化越充分,结构内部孔径随着龄期的增长而逐渐减小,试件抗压强度越高;质量比对孔结构的影响最为复杂,随着质量比的变化,碱激发粉煤灰砂浆试件内部孔结构分布和强度均呈阶段性变化.     

溴化钙对水泥基材料强度及微观结构影响

以溴化钙(CaBr_2)作为早强组分,研究低温5℃下CaBr_2的早强性能,及其对净浆水化热、产物组成、微观形貌和孔结构的影响.结果表明:CaBr_2早强性能优异,且使28 d强度不降低;对温度-5～20℃具有良好适应性,温度越低,早强作用越显著.当温度低于5℃以下,掺1.0%CaBr_2时,净浆1、3、7和28 d抗压强度比分别达到299%、179%、157%和134%,各龄期强度均超过对比样20℃养护下的强度.当温度为20℃时,CaBr_2的掺入使水泥水化诱导期缩短、加速期提前,水化放热速率、放热量增大.CaBr_2促进了低温下水泥熟料的水化,且生成水化溴氧铝酸钙[Ca_4Al_2O_6Br_2·10H_2O]的新物质,大量水化产物相互堆积,细化了水化初期(7 d前)试件的孔径,最可几孔径减小,总孔隙率降低,试件微观结构更加致密.