铁尾矿粉制备高延性纤维增强水泥基复合材料

探索采用铁尾矿粉取代粉煤灰作为矿物掺合料制备高延性纤维增强水泥基复合材料( ECC)的可行性,重点研究铁尾矿粉掺量对ECC的拉伸特性和抗压强度的影响,并比较所研发的新型铁尾矿粉ECC与传统粉煤灰ECC的宏观力学性能.研究发现,采用铁尾矿粉作为矿物掺合料制备高延性纤维增强水泥基复合材料是可行的. 在同等矿物掺合料掺量下,铁尾矿粉ECC的强度性能低于粉煤灰ECC,但表现出更强的拉伸延性. 在所研制的铁尾矿粉ECC中,当铁尾矿粉与水泥质量比为1. 2~2. 2时,ECC的28 d抗压强度为36. 7~54. 2 MPa,满足一般混凝土结构对抗压强度的要求. 此时,ECC的28 d极限拉伸应变为3. 4% ~4. 3%,铁尾矿的总用量占固体基体原材料总质量的66. 6% ~77. 0%.     

硫铝酸盐水泥基修补砂浆的力学性能

采用可再分散乳胶粉改性硫铝酸盐水泥制备修补砂浆,分别测试其抗折强度、抗压强度、折压比和黏结强度,并结合电子扫描显微镜(SEM)分析水泥砂浆微观结构以及可再分散乳胶粉对硫铝酸盐水泥砂浆的影响机理,研究不同掺量的可再分散乳胶粉对硫铝酸盐水泥砂浆力学性能的影响。试验结果表明:当可再分散乳胶粉质量分数掺量为3%时,水泥砂浆28 d抗折、抗压强度可分别达到8.1 MPa和45.5 MPa,14 d黏结强度可达4.78 MPa;掺入可再分散乳胶粉后,砂浆力学性能改性效果明显。随着可再分散乳胶粉掺量的增加,砂浆的抗折强度大幅度提高,抗压强度降低,折压比增大,黏结强度增大。     

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%.     

复合助剂改性混凝土的韧性与刚性研究

采用正交试验研究了水胶比、胶粉掺量、硅粉掺量以及消泡剂掺量对混凝土的韧性与刚性的影响规律。结果表明:四个因素对混凝土的折压比影响的主次顺序是胶粉掺量最大,消泡剂掺量次之,水胶比第三,硅粉掺量最小;而对于弹性模量影响的主次顺序是胶粉掺量最大,硅粉掺量次之,消泡剂掺量第三,水胶比最小。胶粉能显著提高混凝土的折压比,改善混凝土的韧性;且胶粉掺量越大,效果越明显。组成参数为水胶比0.35、胶粉掺量8.0%、硅粉掺量6.0%、消泡剂掺量0.8%的复合助剂改性混凝土混凝土,其抗折强度为7.05 MPa,折压比为0.159,弹性模量为20.16 GPa,其综合力学性能良好,韧性最大,适合用作混凝土路面材料。     

可再分散性乳胶粉对砂浆力学性能的影响

研究了不同掺量下可再分散性乳胶粉对砂浆抗压强度、抗折强度的影响。试验结果表明:随着乳胶粉掺量的增加,砂浆的抗折强度较普通砂浆有大幅度提高,但抗压强度随之降低;可再分散性乳胶粉可大幅度提高砂浆的综合性能,适宜掺量为胶凝材料重量的2%-3%。     

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.     

砂浆特性参数对硅酸根电迁移反应法致密化和表面涂覆效果影响

采用硅酸根电迁移反应法致密化和表面涂覆砂浆,研究了水胶比、矿物掺和料、养护龄期和试件厚度等砂浆特性参数对被处理砂浆试件表面涂层厚度、抗压强度与抗折强度、电阻率的影响。结果表明:随着水胶比的减小与养护龄期的延长,砂浆试件生成的表面涂层增厚,抗压强度与抗折强度、电阻率提升增大;加入掺合料的砂浆试件形成的涂层厚度和电阻率大小顺序为硅粉矿粉无掺合料粉煤灰,掺硅粉与矿粉的砂浆试件电阻率出现的峰值时间早于无掺合料试件;硅粉砂浆试件的抗压强度、抗折强度增幅大于无掺合料砂浆,而粉煤灰砂浆试件抗压强度与抗折强度变化不明显;砂浆试件厚度对于硅酸根电迁移反应法处理的砂浆性能影响不明显。     

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.     

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。     

超高性能海水海砂混凝土的组成设计与纤维增强增韧

基于单纯形重心设计法对超高性能海水海砂混凝土（ultra-high performance seawater sea-sand concrete, UHPSSC）进行了配合比设计优化,并研究了短切超高分子量聚乙烯（ultra-high molecular weight polyethylene, UHMWPE）纤维和钢纤维对UHPSSC工作性能和力学性能的影响. 结果表明：在综合考虑UHPSSC的流动度、抗折强度和抗压强度的情况下,胶凝材料组成的最优配比确定为水泥、硅灰、粉煤灰的质量比为0.75∶0.15∶0.10. 随着短切纤维掺量的增加,UHPSSC的流动度逐渐降低,抗折强度、抗压强度和弯曲韧性均逐渐增加. UHMWPE纤维对UHPSSC流动度的影响程度更大,而钢纤维对力学性能的提升效果更明显. 随着UHMWPE纤维体积分数的增加,UHPSSC的弯曲破坏模式逐渐由脆性破坏转变为韧性破坏. 当UHMWPE纤维掺量为1.0%时,二次峰值荷载会高于初裂荷载. 此外,当同时混掺钢纤维和UHMWPE纤维时,UHPSSC的流动度略有下降,抗折强度、抗压强度及弯曲韧性均大幅提高. 本研究成果可为UHPSSC的设计和工程应用提供一定的参考.     

粉煤灰对砂浆力学性能与孔结构参数的影响

贵州II级粉煤灰排放量多且分布广。为了明确各地区II级粉煤灰的差异性及对砂浆力学性能和孔结构参数的影响,采用都匀粉煤灰、大方粉煤灰、鸭溪粉煤灰和六盘水粉煤灰等质量替代水泥,探讨粉煤灰掺量对砂浆力学性能、吸水量和孔结构参数的影响,并分析其作用机理。结果表明:粉煤灰的掺入显著降低砂浆的抗折强度和抗压强度,掺量以20%为宜,但抗折强度与抗压强度之比不断增长,抗折强度为抗压强度的1/4~1/5.8。粉煤灰种类和掺量对砂浆吸水量、孔径均匀性和平均孔径的影响规律不同,但粉煤灰砂浆的吸水量高于纯水泥砂浆。粉煤灰在砂浆中的作用可简述为形态作用、填充作用和火山灰效应,文中4种II级粉煤灰的活性较低,在砂浆中主要以填充作用为主。     

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。     

碳纤维改性粉煤灰-偏高岭土地聚合物混凝土的力学性能研究

【目的】地聚合物混凝土由于强度高、耐久性好、低碳环保等优点受到了广泛关注，然而抗裂性差、韧性差等缺陷制约了其应用。【方法】将10组不同体积掺量的碳纤维掺入粉煤灰-偏高岭土地聚合物混凝土中，分析碳纤维体积掺量对地聚合物混凝土轴心抗压强度、弹性模量、抗折强度及折压比的影响。【结论】结果表明，掺入碳纤维可同时对地聚合物混凝土产生增强、增韧的效应；随着碳纤维掺量的增加，地聚合物混凝土轴心抗压强度、弹性模量、抗折强度及折压比均呈先增加后减小的变化趋势，最优碳纤维掺量为0.8%～1.0%;碳纤维对地聚合物混凝土抗折强度的提升效能约优于抗压强度的2倍。为碳纤维改性地聚合物混凝土的工程应用提供进一步的参考。     

偏高岭土对高性能水泥砂浆性能的影响

研究了偏高岭土的火山灰活性,考察了不同偏高岭土掺量对高性能水泥砂浆的流动度、抗折强度、抗压强度和氯离子渗透性的影响.试验结果表明:偏高岭土的火山灰活性高于硅灰;偏高岭土颗粒形貌的不规则性会降低新拌砂浆的流动度;偏高岭土的掺入使砂浆的抗折强度降低,90d养护龄期时偏高岭土掺量为10%的砂浆抗折强度高于偏高岭土掺量为6%,14%的砂浆抗折强度.偏高岭土掺量为10%的砂浆的后期抗压强度最高,90 d养护龄期时可达96.3 MPa;56 d龄期时偏高岭土掺量为0%,6%,10%,14%的砂浆的氯离子渗透性都较低,电通量分别为165,221,191,158 C.     

高掺量粉煤灰混凝土路面应用性能的试验研究

为了揭示高掺量粉煤灰混凝土性能，加快其在路面工程中的应用，研究了添加粉煤灰、硅粉和引气减水剂的混凝土性能，包括力学性能、部分耐久性、干缩性及耐磨性．通过对13种配合比混凝土性能评价，得出粉煤灰取代率为30％、硅粉掺入率为7％和引气减水剂为1％的混凝土，具有较高的抗折强度、抗压强度、低渗透性、高抗冻性、低干缩性、高耐磨性及良好的经济效益，建议该配合比为路面设计配合比．     

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.     

掺硅粉路面混凝土路用性能

分析了硅粉对混凝土作用机理,研究了掺硅粉路面混凝土的路用性能和施工工艺及技术经济性。结果表明,从抗折强度和经济性指标考虑,路面混凝土存在最佳硅粉掺量问题:与不掺硅粉路面混凝土相比,路面混凝土中按最佳掺量15—20 kg/m3掺入硅粉,能显著提高路面混凝土的路用性能和降低工程造价,如抗折强度提高10％、极限拉应变提高22％以上、压折比降低7％、耐磨性提高42％和抗冻性能提高近10倍、材料费用可节约11％左右,表明掺硅粉混凝土在路面工程中应用是可行的。     

粉煤灰基地聚合物砂浆组成设计与性能研究

以粉煤灰为主要原材料,矿粉为添加剂,水玻璃和氢氧化钠为复合激发剂,标准砂为细集料,制备地聚合物砂浆。运用三维图与等值线作图分析的方法,探究水胶比与胶砂比这两个组成设计参数对粉煤灰基地聚合物砂浆的流动度、抗压强度、抗折强度的影响规律。试验结果表明水胶比与胶砂比均对粉煤灰基地聚合物砂浆流动度与力学强度影响较大。水胶比在0.4~0.42,胶砂比在0.45~0.5时,制备出的地聚合物砂浆工作性能和力学性能较优。基于地聚合物砂浆脆性较大的特点,应用长度为8 mm与12 mm的PVA纤维进行增韧改性。结果表明,掺量为0.5%的PVA纤维对地聚合物砂浆抗压强度影响不大,但是抗折强度显著提高,延性增强,因此压折比下降,弯曲韧性增强。     

纳米SiO2和CaCO3对超高性能混凝土性能的影响

制备超高性能混凝土(简称UHPC)时掺入纳米材料能够明显提高其强度,通过试验对比分析了标准养护和热水养护条件下纳米SiO₂和纳米CaCO₃对UHPC性能的影响,结果表明：同种养护方式,不同掺量下,两种纳米材料均会不同程度上降低UHPC的流动度,但纳米CaCO₃对UHPC流动度的降低程度较小。相同掺量下,热水养护的效果优于标准养护。热水养护时,纳米SiO₂在掺量为2%时,对UHPC的抗压强度和抗折强度提升效果最好,抗压强度最高可达143.8 MPa,提升了13%;纳米CaCO₃在掺量为3%时,对UHPC的抗压强度和抗折强度提升效果最优,抗压强度最高可达到138.3 MPa,提高了9%。     

水泥粉煤灰砂浆强度模型的研究

为探索粉煤灰对水泥基材料力学性能的影响,采用二次回归正交设计的方法研究粉煤灰水泥基材料3d、28d的抗压强度和抗折强度,探讨了各因素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水胶比、胶砂比、粉煤灰掺量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。