硅渣及废碱水共激发制备碱胶凝材料的研究

对某化工厂的副产品——渡碱水及硅渣作碱胶凝材料的碱性激发剂进行了研究。通过优化废碱水和硅渣的掺入量可制备强度发展良好、凝结时间正常的碱胶凝材料,有效地降低碱胶凝材料的成本。另外,对其水化产物进行了初步研究,发现这种碱胶凝材料水化除生成C-S-H凝胶外,还生成了水化硅铝酸钙Ca(Al2Si5O8)．4H2O、硅铝酸钙钠(Na,Ca)Al3Si5O16两种难溶性沸石类矿物。     

碱激发胶凝材料发展趋势

碱激发胶凝材料是近年来发展的新型胶凝材料,许多固体废弃物均可作为它的原料,这将为充分利用工业固体废弃物开辟一条新的途径。本文主要从国内、国外两方面了介绍了碱激发胶凝材料的发展现状及理论科研成果。阐述了碱激发水泥的存在的问题。     

碱激发胶凝材料的碳化性能研究进展

碱激发胶凝材料作为新型绿色建筑材料,在促进工业固体废料的循环使用、减少CO2气体排放等方面有着突出的优势,近几年针对这种材料耐久性能的研究越发受到重视,碳化作为影响耐久性能的关键因素,也需要进一步的研究。从碳化机理、碳化速率、碳化影响以及抗碳化性能改善方面总结了碱激发胶凝材料碳化性能研究现状,概述了目前碳化领域研究所取得的成果和面临的困难。基于已有成果,提出了研究建议,以期为碱激发混凝土的发展和推广应用提供参考。     

碱-偏高岭土胶凝材料的凝结硬化性能研究

对碱 偏高岭土胶凝材料的凝结硬化性能进行了研究.研究方法是将碱激发剂∶偏高岭土∶砂=0.7∶1∶1(质量比)混合并成型为3cm×3cm×3cm的试块,在规定的条件下养护到规定的时间,根据试块的抗压强度来评价凝结硬化性能.试验结果表明:碱 偏高岭土胶凝材料的胶砂强度随碱的浓度增加而加快;随养护温度升高和养护时间延长而加快;与水玻璃的模数有关.当水玻璃模数为0.75～1时,胶砂强度发展速率迅速;当水玻璃模数≥2时,砂浆在80℃养护24h不能脱模;当水玻璃模数为0.5时,砂浆拌合时发生闪凝.由此可以推断:当水玻璃模数为0.75～1时,水玻璃中SiO2初始状态有利于反应产物的形成以及(或者)偏高岭土在该水玻璃的碱浓度中的溶解度可能与反应物的形成速度相匹配.     

碱激发低品位石灰石胶凝材料的研究

通过水玻璃改性,实现了常温了石灰石－水玻璃的反应,生成物具有明显的胶结性质,净浆小试体７ｄ强度达３２．６ＭＰａ,１４ｄ强度达４０．４８ＭＰａ,砂浆试体７ｄ强度达１４．６８ＭＰａ,１４ｄ强度达２３．０８ＭＰａ。     

少熟料钢渣复合胶凝材料水化产物的特性

采用X射线衍射分析、同步热分析、扫描电镜和能谱分析等检测手段,研究少熟料钢渣复合胶凝材料水化产物的种类与特性。结果表明:少熟料钢渣复合胶凝材料后期强度显著增强,28 d抗压强度超过47.0 MPa;与硅酸盐水泥相比,各龄期Ca(OH)2的质量分数降低52.7%～55.5%,分解温度降低1.7～14.0℃;早期钙矾石(AFt)和后期C-S-H凝胶增多,分解温度分别升高3.5～8.0℃和40～70℃;砂浆后期的界面过渡区得到显著改善。     

钢渣-矿渣-脱硫石膏复合胶凝材料的制备及水化机理

加速钢渣水化过程、胶凝活性激发对钢渣综合利用率的提高有重要意义。以矿渣和脱硫石膏为复合激发剂,基于交叉试验的设计方法,对复合胶凝材料的组成进行了优化,分析了复合胶凝材料的综合性能,采用X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)、扫描电子显微镜(scanning electronic microscopy, SEM)、傅里叶变换红外光谱(Flourier transform-infrared spectroscopy, FT-IR)等测试方法表征了复合胶凝材料的组成及结构,并以此揭示复合胶凝材料协同优化的机理。复合胶凝材料配合比的交叉试验结果表明：钢渣30%、矿渣60%、脱硫石膏10%,水灰比为0.5,28 d抗压强度为40.4 MPa,其他各项性能指标满足GB/T1346—2011要求。通过多项测试手段可以判断出,矿渣在脱硫石膏的激发作用下不断水解,缩短了水化诱导前期和延长了诱导期,提升早期水化反应程度,释放大量热量,生成了generates ettringite (AFt)和C—S—H凝胶。而浆体的pH值上升,促进钢渣水化反应,加速了浆体由液相反应转为固相反应,证明了...     

碱矿渣胶凝材料在快速测定烧结多孔砖抗压强度中的应用

烧结多孔砖生产质量控制和施工质量控制都要求能快速测定出烧结多孔砖抗压强度值,介绍了碱矿渣胶凝材料在快速检测烧结多孔砖抗压强度中的作用原理及应用。     

用碱矿渣胶凝材料粘贴FRP布加固混凝土结构的剪切性能

为解决环氧类有机胶耐火性差的问题,选择工业副产品粒化高炉矿渣为原料,水玻璃为碱性激活剂,制备了一种用于FRP加固混凝土结构的耐高温无机胶——碱矿渣胶凝材料.通过考察水玻璃模数与用量,以及水用量对胶块抗压强度的影响,优选出碱矿渣胶凝材料的最佳配比为:水玻璃模数Ms=1.0,水玻璃用量为矿渣粉质量的12％,水用量为矿渣粉质量的42％.通过面内剪切试验,研究了FRP布和胶黏剂类型对FRP布与混凝土基材的界面剪切性能的影响,建议了2种CFRP布的有效黏结长度为160和220 mm.试验结果表明:碱矿渣胶凝材料用于粘贴CFRP布加固混凝土结构效果良好,其面内剪切强度与有机胶相当,界面破坏呈现胶层下混凝土大面积剥离的理想破坏模式.     

矿渣预处理与碱碳酸盐-矿渣胶凝材料的性能

碱激发碳酸盐矿胶凝材料是在常温下直接制备得到的一种低环境负荷型胶凝材料,其与高炉矿渣复合后可以获得更好的早强、高强和抗渗性能。但是,与高炉矿渣的复合会引起胶凝材料的工作性能如凝胶时间和流动性能等的急剧变差,且难以采用传统的缓凝技术如碱矿渣水泥的缓凝技术等加以解决。研究发现,当对矿渣采用低浓度的硅酸钠溶液进行一定时间的预处理后可以较好地解决上述问题。研究结果表明：矿渣的预处理能够使该胶凝材料的凝胶时间得到较大幅度的延长和流动性能得到较为显著的改善,但会使材料强度有所降低;凝胶时间延长和流动性能改善的幅度随着材料中矿渣质量掺量的提高和硅酸钠浓度的增大而减小。     

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。     

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。     

超高性能混凝土胶凝材料组成的研究

应用超细致密体系的原理,采用在水泥中掺加超细粉、硅灰和纳米SiO2,将水泥颗粒、超细粉、硅灰和纳米SiO2合理组配,使水泥基体达到最大的密实程度;通过不同矿物组成水泥和外加剂的比较和优选,经过大量试验,研制出标准养护条件下l d强度达62 MPa、28 d强度高达165 MPa的超高性能混凝土胶凝材料.     

从钢构到钢材表现

针对20世纪以来建筑技术翻天覆地的变革情况,从传统的哲学观念和建筑美学出发,分析了钢结构建筑在当代的发展趋向,以促进钢材料在我国更加广泛的应用.     

应变硬化水泥基复合材料-SHCC韧性性能试验研究

水泥基材料抗拉强度低、韧性差是其易开裂的主要原因之一。高模量PVA纤维可增强基材韧性,使其呈现准应变硬化和多缝开裂特征,改善结构耐久性。通过四点弯曲试验得出了不同加载速率和配比SHCC的力-变形曲线并用CON-SOFT软件计算断裂能。结果表明,硅灰使材料抗压强度有所提高,但最大抗弯承载力和变形下降,断裂能降低。甲基纤维素使SHCC脆性增大。加载速率降低,材料表现出更好的应变硬化性能,微裂缝条数增多。SHCC砂子最大粒径高于ECC,虽达不到后者的最大拉应变,但可降低成本并满足工程需要。韧性性能研究给出了基于耐久性能优化设计和评定SHCC的实用方法。     

基于等效龄期的钢管拱内混凝土硬化过程热应力

为揭示大直径钢管拱内混凝土硬化过程中力学性能增长的温度依赖性因素对组合结构热力作用效应的影响机理,采用有限元程序模拟钢管拱内混凝土的水化热传导过程,并与实测温度场数据进行对比,随后基于等效龄期法考虑其对管内混凝土弹性模量增长的影响,在此基础上结合热弹性力学理论得到了硬化过程中组合结构热应力的变化规律,并与未考虑温度依赖性影响的计算结果进行比较分析.结果表明,水化热温度场加快了管内混凝土硬化过程中弹性模量的增长速度,进而导致混凝土温度应力明显增大,截面径向、环向以及纵向温度应力增幅分别可达1.3倍、1.3倍和1.4倍,但对钢管应力的影响可忽略不计.因此,在分析大直径钢管拱内混凝土硬化过程中的热力作用效应时,必须考虑水化热温度场对管内混凝土弹性模量增长的影响.     

水泥基体中弓形钢纤维拔出耗能模型

鉴于弓形钢纤维几何形状的特殊性,对弓形钢纤维拔出过程中的摩擦能量和弯钩端塑性变形能量分别进行了理论推导;并采用能量叠加法完成了水泥基体中弓形钢纤维拔出能耗理论计算.模型预测结果与试验结果的验证表明,不论是对部分拔出还是全部拔出的弓形钢纤维拔出能量预测均与试验结果较为吻合,模型具有较好的准确性,这将有利于今后弓形钢纤维增强水泥基材料宏观断裂能理论预测研究工作的开展.     

碱磷渣加气混凝土的微观形貌及水化产物

实验以碱激发磷渣活性的方式制备免蒸压加气混凝土,研究测试了加气混凝土的孔隙率并对孔隙进行了微观形貌分析,运用XRD,SEM,DSC-TG和FTIR等测试方法分析了碱激发免蒸压磷渣加气混凝土的水化产物.分析结果表明:表观密度500~800kg/m3的加气混凝土孔隙率在66.79%~77.06%之间,孔隙呈椭圆形,大小比较均匀,相互联通的孔隙较少,孔径大小在0.5~1.5mm之间.碱磷渣加气混凝土的水化产物主要有水化硅酸钙凝胶、白钙沸石和水化硅铝酸钙,部分水化产物碳化生成了CaCO3.