集料含量对掺矿物掺合料水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响

对不同集料体积掺量及掺合料配制的水泥基材料在室温、Na_2SO_4溶液浓度为5和50 g/L时的损伤破坏过程进行分析,并采用压汞法、扫描电镜-背散射电子图像分析和能谱扫描等方法得到相应水泥基材料的微观结构,研究了矿物掺合料和集料含量对水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能的影响机理.结果表明:单掺石灰石粉造成的硬化浆体孔隙率增加,不利于水泥基材料抗硫酸盐侵蚀;尽管大掺量矿粉使得体系孔隙率有所增加,但仍能有效改善浆体孔结构,使大于10 nm以上毛细孔明显减少,从而显著提高水泥基材料抗硫酸钠侵蚀能力;纯硅酸盐水泥或单掺石灰石粉体系中,经Na_2SO_4溶液腐蚀后,试件的损伤程度随集料体积掺量增大而有所加剧.集料对矿粉试件抗硫酸盐侵蚀性能的影响却并不明显;微观分析表明,主要膨胀性产物石膏倾向于分布在临近集料区域,这也是导致含集料试件加剧破坏的重要原因.     

硬化水泥浆体结构理论与超高强水泥基材料的研究

主要介绍了ＴＣＰｏｗｅｒｓ关于硬化水泥浆体结构及性能的理论。该理论指出，水泥的化学组成对其物理结构和性能的影响较小。若要改善水泥的性能，较大幅度地提高其机械强度，必须充分降低硬化水泥浆体的孔隙率，改善其孔结构。超高强水泥基材料的研究就是基于这一理论，该理论对今后水泥基材料的研究和生产有重要的指导意义     

粉煤灰对硬化水泥浆泛霜的抑制作用

文章通过对硬化水泥浆泛霜的组成、泛霜数量以及孔结构的测试分析,研究了不同掺量的粉煤灰对硬化水泥浆体泛霜的影响。采用X射线衍射方法分析泛霜的组分;采用图像分析法分析了水泥浆的泛霜数量;用氮吸附法对硬化浆体的孔结构进行测试分析。结果表明,粉煤灰可有效抑制但不能消除泛霜;粉煤灰的火山灰效应和微集料效应的共同作用降低了孔溶液碱度、细化了结构孔径,有效地抑制了泛霜。     

GLP对混凝土微观结构及抗碳化性能影响机理

本文研究磨细石灰石粉(Ground Limestone Powder,GLP)等量替代水泥对混凝土微观结构及抗碳化性能的影响机理。通过pH值试验测试了不同GLP用量的混凝土浆体内部孔隙溶液碱储备量,采用压汞试验(MIP)分析了GLP混凝土内浆体水化产物孔结构分布特征,并对GLP混凝土进行碳化试验。结果表明:GLP等量替代水泥,会影响混凝土浆体内部孔隙溶液的pH值,GLP用量越多,孔隙溶液pH值越低,单位体积混凝土碱储备量的减小削弱了混凝土的抗碳化能力。GLP等量替代水泥改变了混凝土浆体内部孔级配分布特征,50~200nm级有害孔孔隙率及其分孔隙百分率显著增大,浆体的总孔隙率明显增大,进一步弱化了混凝土的抗碳化能力。可通过增大GLP比表面积或降低混凝土水胶比提高混凝土抗碳化能力。     

丁苯乳液-橡胶粉改性水泥基材料性能及其机理研究

以丁苯乳液(SBR)和废弃橡胶粉作为改性组分,研究它们对水泥基材料流变性、力学性能和微观结构的影响。结果表明:SBR能明显增大水泥净浆的流动度并使其表观黏度减小,改善硬化浆体的微观结构,提高硬化浆体的抗折强度和韧性;橡胶粉对硬化水泥浆体的抗压强度有不利影响,但能填充水泥石中的孔隙,提高其韧性;SBR-橡胶粉复合改性时,SBR在水泥颗粒表面成膜,限制熟料矿物的水化,使水化加速期的持续时间延长,水化产物生成量减少,但聚合物膜与水化产物及橡胶粉颗粒形成相互交织的空间网络结构,使浆体更加密实,显著提高水泥浆体的力学性能。     

钢渣对磷酸盐水泥基材料性能的影响机制

研究了利用钢渣制备磷酸镁水泥基材料的可行性,分析了钢渣对磷酸盐水泥基材料的凝结时间、水化特性、力学性能及微结构的影响机制.结果表明:钢渣对磷酸盐水泥性能的作用规律与粉煤灰相似.掺10%钢渣时,因钢渣引入的CaO及水化生成的氢氧化钙,使得磷酸盐水泥凝结硬化加快,且钢渣自身硬度在一定程度改善了硬化水泥浆体抗压强度;随钢渣掺量增加,起胶结作用的水化产物减少,整个体系孔隙增加、结构疏松,游离氧化钙还会使磷酸盐水泥基材料性能出现劣化.钢渣掺入在浆体中并未观察到新的水化产物,但较高掺量下体系微裂纹增多.     

纤维水镁石对水泥硬化浆体力学性能的影响

采用SEM,XRD和电阻率测定仪研究了纤维水镁石对硅酸盐水泥硬化浆体的力学增强机理.结果表明,由于添加具有高拉伸强度和高杨氏模量的纤维水镁石,在水泥硬化浆体原有网络结构的基础上又建立了一个新的网络结构,改进了基体材料的界面结构,同时,纤维水镁石和水泥基体材料同属极性物质,在水化开始后水镁石纤维表面被水化产物C-S-H凝胶所覆盖,表明其具有良好的物理相溶性,这种双重作用提高了水泥硬化浆体的物理力学性能.     

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。     

硫酸盐在水泥基材料中的扩散和渗透特征

采用偏光显微镜和扫描电镜分析了含镁质类膨胀剂的水泥砂浆在硫酸盐溶液中浸泡1 a后的微观结构,提出了硫酸盐溶液在水泥基材料中的3种迁移方式;通过SEM-EDS分析得出了该水泥基材料被侵蚀后所形成的产物主要是石膏和钙矾石的结果,没有发现硫酸镁和碳硫硅钙石膨胀物形成;在水泥基材料中添加适当种类和掺量的镁质类膨胀剂,水化的与未水化的膨胀剂填充到集料与浆体的间隙内,增大了水泥基材料的密实度,改善了界面结构,提高了水泥基材料抗硫酸盐侵蚀能力.     

纳米纤维-微粉复合水泥基材料性能与界面结构

将纳米纤维矿物材料及微粉矿物材料应用于水泥基材料中，依据微粒级配模型，设计密实度不同的水泥砂浆，分别为球形颗粒堆积体系和纳米纤维增强堆积两种体系，依据二级界面理论研究两种体系的性能及界面显微结构．研究表明，纳米纤维矿物材料能够改善体系的颗粒级配，增加体系密实度，能够改善界面及硬化浆体内部的显微结构，提高水泥基材料的均匀性，大幅度提高其耐磨硬度和抗弯强度．同时提出了纳米纤维及微粉复合水泥基材料的球形颗粒之间及球形颗粒与纳米纤维之间界面结构的理想模型．     

自然浸泡对水泥基材料渗透性能的影响及作用机理

将混凝土和砂浆样品浸泡在超纯水中,定期检测表层渗透性能、孔结构及微观形貌,研究浸泡环境对水泥基材料渗透性能的影响及作用机理。研究结果表明:随着浸泡龄期的延长,表层渗水系数逐步减少,浸泡150 d后的表层渗水系数仅为浸泡30 d的50%;随着龄期的延长,水泥基材料的孔结构得到优化,相比浸泡30 d的孔结构,浸泡150 d后,孔径小于100 nm的孔体积是浸泡30 d的1.17倍,而孔径为100~200 nm孔体积是浸泡90 d的64%,微观孔结构进一步细化;与标准养护28 d的砂浆基准样相比,超纯水浸泡180 d后,XRD曲线中Ca(OH)_2的峰值强度明显减弱,水化浆体中Ca(OH)_2的质量分数减少;浸泡90 d后水化浆体晶体结构松散,表面凹凸明显,有一些细小的孔洞。     

纤维增强对水泥基材料早期干缩开裂性能的影响

采用自行设计的圆环快速测试方法测试研究了水泥基材料硬化早期失水干燥收缩性能．结果表明：掺加0．10％对塑性混凝土具有明显减少收缩开裂作用的MP—Ⅰ和MP～Ⅱ纤维，对阻止硬化早期混凝土的失水干燥收缩开裂作用很小；掺一定量的钢纤维、碳纤维、MH—Ⅰ和MPH—Ⅰ硬化防裂纤维，均有较好的防止硬化早期失水干燥收缩的作用．MH—Ⅰ和MPH—Ⅰ硬化防裂纤维在经济可行的掺量下，对混凝土硬化早期失水收缩减裂率分别为71．2％和79．0%，MH—Ⅰ纤维在塑性阶段没有防裂效果，仅适用于硬化早期混凝土的干缩防裂，而MPH—Ⅰ硬化防裂纤维在塑性阶段具有100％的减裂效果，为一种可同时防止混凝土出现塑性和硬化早期失水收缩开裂双重作用的工程纤维材料．MPH—Ⅰ硬化防裂纤维对水泥基材料的物理力学性能无不良影响．     

纳米二氧化硅对水泥-石灰石粉胶砂毛细吸水的影响

本文通过毛细水试验分析了纳米二氧化硅对石灰石粉混凝土毛细吸水性能的影响。结果表明,石灰石粉增加了水泥胶砂的毛细吸水系数,而纳米二氧化硅降低早期水泥-石灰石粉胶砂的毛细吸水系数而增大后期的吸水率,进而表明,石灰石粉增大水泥硬化浆体的毛细孔结构,而纳米二氧化硅改善7天水泥-石灰石粉硬化浆体毛细孔结构,但28天后改善效果有所减弱。     

颗粒级配对水泥基材料有害孔隙率的影响

水泥基材料的硬化浆体中含有大量的孔隙 ,其中的有害孔隙直接影响到耐久性 .依据所建立的微粒级配模型 ,采用粉煤灰、硅灰等球形颗粒掺合料及纳米纤维红粉 (NR)掺合料 ,设计球形颗粒紧密堆积体系与纳米纤维增强紧密堆积体系 ,讨论 2种混合体系内部的总孔隙率与有害孔隙率之间的关系 ,确定活性NR粉在水泥基材料中的作用 .研究表明 ,NR粉能够增加体系密实度 ,水泥混合体系硬化后期的总孔隙率与有害孔隙率之间服从对数关系 ,通过微粒级配模型可预知体系有害孔隙率及颗粒级配的合理性 .     

大掺量粉煤灰注浆充填材料试验研究

为了解大掺量粉煤灰的水泥粉煤灰注浆材料的物理力学性能，通过室内试验，探讨了在大掺量粉煤灰情况下，不同水灰质量比，固相质量比及不同外加剂用量与硬化体抗压强度，浆体凝结时间，流动度、粘度、结石率之间的相互关系，试验表明，随粉煤灰掺量的增加，硬化体抗压强度、浆体流动度降低，而凝结时间延长，结石率和粘度增大；硬化体早期强度较低，后期强度有较大增长（120d后仍有所增长）；适量水玻璃的掺入（水玻璃占水泥质量分数不大于3％）使凝结时间缩短，结石率增大，但导致硬化体抗压强度降低，浆体流动性变差；浆体凝结时间较长，水灰质量比（0．7－1．0）：1．0，粉煤灰掺量质量分数为60％－90％时，初凝一般大于12h，终凝一般大于20h。     

粉煤灰水泥硬化浆体物理-化学性质初探

本文研究了不同熟料组成的粉煤灰水泥水化3天、7天和28天硬化浆体的ζ电位、非蒸发水(Wn)、电导率(λ)、浆体悬浮液的pH值和试体的强度,并用TG热分析估算了浆体中Ca(OH)_2含量;同时讨论了粉煤灰水泥硬化浆体的物理化学性能与水化时间的关系,以及硬化浆体中粉煤灰的火山灰活性。     

水泥掺量与再生废弃水泥基材料性能的关系

在蒸压条件下对废弃水泥基材料的再生进行了研究．测试了再生废弃水泥基材料的密度、强度、吸水率等随水泥掺量的变化．结果表明：随着水泥掺量的增加,废弃水泥净浆、废弃水泥胶砂的强度及密度不断增大,吸水率减少;废弃混凝土的强度增大,密度无显著变化,吸水率在水泥掺量为15％-20％时达到最小值后回升．     

磷酸钙骨水泥固化过程中浆体的微结构

对新型人工骨材料磷酸钙骨水泥（ＣＰＣ）浆体的微结构进行了研究，发现水化产物增多引起的浆体微结构变化是ＣＰＣ凝结和硬化的本质原因。拌和时ＣＰＣ浆体颗粒通过范德华分子力等较弱的力连成网状结构，随着水化产物增多，固体颗粒间距缩短，直至颗粒间发生结晶并接，网状结构逐渐转变为由化学键力连接，当浆体的塑性流动受化学键力的限制而终止时，浆体失去流动性而发生凝结。ＣＰＣ浆体凝结后微结构继续变化，针状的羟基磷灰石产     

聚合物胶乳超细水泥灌缝材料的微观结构

在苯乙烯/丙烯酸脂类聚合物R161乳液改性U型超细水泥的工作性试验研究的基础上,利用X-衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热差分析(DTA)、热重分析(TG)和压汞测孔等多项现代物相测试分析技术,对R161改性U型超细水泥硬化浆体的微观形貌、水化产物及孔结构进行了研究,分析了聚合物改性超细水泥微观结构与宏观性能之间的相关性。结果表明:改性材料中粗晶粒减少,凝胶增多;聚合物的填充和密封作用使聚合物R161改性超细水泥(RMFC)界面过渡区水化物取向性降低,结构明显细化,总孔隙率减小,孔结构更趋合理,使这种新型裂缝修补材料的微观结构得到了全面改善。     

荷载损伤PVA纤维增强砂浆孔结构研究

参照工程化水泥基复合材料(ECC)的设计思路,制备PVA纤维增强砂浆,并使养护成熟的砂浆在不同荷载下预损伤,利用阻抗谱法测试不同频率ω时预损伤试件的交变电流响应,得到水泥基材料的交流阻抗特征曲线,对特征曲线进行数学分析得到表征渗流参数的水力半径(h)、迂曲度(T)、双电层电容(C)和电荷传递电阻(Rct)。渗流结构参数可以间接反映荷载损伤浆体的孔隙结构变化。基于Menger海绵理论利用压汞法(MIP)得到损伤浆体的孔分形维数、孔隙率和孔累积分布;利用低温氮吸附法(BET),并结合开尔文方程对损伤浆体吸附分支与脱附分支特点进行分析。实验结果表明:预压力在峰值荷载的40%~50%之间时,浆体的细微观孔隙结构开始发生明显变化,损伤浆体的吸附等温线属于第Ⅱ类曲线。