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。     

地聚物砂浆的力学性能与孔结构分形特征分析

为探讨矿渣粉改性粉煤灰地聚物砂浆在不同温度下的强度变化规律及改善机理,进行了不同矿渣粉掺量的粉煤灰地聚物在多种温度下的力学性能试验,并分析了其微观形貌及孔结构特征。结果表明:粉煤灰基地聚物在室温固化时的抗压强度和抗弯强度均较小,掺入矿渣粉或高温固化都可以改善粉煤灰地聚物的力学性能,但高温固化导致后期抗压强度变化变缓;当不掺矿渣粉时,地聚物砂浆的流动度为232 mm,但凝结时间超过8 h;随着矿渣粉掺量的增加,地聚物的流动度逐渐降低,凝结时间也变短;高温固化和掺入矿渣粉都可以显著减小粉煤灰地聚物材料的孔隙率;室温固化时,地聚物砂浆中含有大量宏观孔隙,并且粉煤灰地聚物砂浆中基本不存在胶凝孔隙;高温固化后,粉煤灰地聚物砂浆中以毛细孔隙体积占比最大,而改性砂浆则以胶凝孔隙和过渡孔隙的居多;从试件内部的微观形貌图可见,掺入矿渣粉后地聚物砂浆变得更加致密;基于热力学关系的分形模型可以在压汞法测量的孔径范围内很好地描述地聚物砂浆孔结构的分形维数,其次为孔轴线模型;地聚物砂浆孔结构的分形维数大于2.0,在粉煤灰地聚物中掺入矿渣粉可以改善地聚物的孔隙结构,提升固化温度则使得地聚物的孔隙结构变得复杂。     

粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土不同龄期动态力学性能

为探究冲击荷载条件下粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土的动态力学响应特征,考察不同养护龄期和应变率对粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土动态力学特性的影响,利用Φ100 mm分离式霍普金森压杆(SHPB)装置分别对3 d、7 d、28 d龄期的粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土进行了不同应变速率下的冲击压缩试验。结果表明：在各个龄期下,粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土均表现出显著的应变率敏感性,动态抗压强度和比能量吸收随应变率的增加而增大,其中动态抗压强度随应变率增加呈现指数函数增长趋势;随着龄期的增长,粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土的动态抗压强度和比能量吸收均增大,应变率敏感性逐渐增强。在对比了多个应变率增长因子(DIF)计算公式之后,提出了拟合程度更高的地聚物混凝土DIF计算模型,在应变率基础上,重点考虑养护龄期对动态强度增强效应的影响,计算结果与试验值吻合效果良好,可为粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土的实际应用提供参考。     

碱-粉煤灰-矿渣水泥作GRC胶结材的试验研究

研究了影响碱-粉煤灰-碱矿渣水泥(AAFSC)的强度的因素．测定了其凝结时间。结果表明：当水玻璃掺量为3％，硅酸盐水泥熟料为5％以及适量减水剂，其28d抗压强度大于50MPa，且凝结时间正常。AAFSC浆体浸泡液的pH值随着水化龄期的生长而降低，SEM照片显示抗碱玻璃纤维在从FSC浆体中所受侵蚀极小。     

固井水泥浆的水化规律

油气井固井过程就是水泥浆不断水化的过程,采用直接测试的方法考察固井水泥浆在不同温度、水灰比、掺料和外加剂条件下的水化规律.结果表明:随着温度升高,水化进程加快,水化温升峰值增大;水灰比的增人使温升峰值降低,水灰比为0.4～0.55时影响较大;粉煤灰和矿渣能推迟峰值Ⅲ现时间,降低水化温升,但矿渣降低程度不如粉煤灰明显,掺量增加,水化后期温升较大;氯化钙对水化温升的影响随掺量的增加而变大,增大水化温升,加快峰值出现,但掺量较人会引起水化温升过高.     

地聚物-水泥固化土石混合体试验与固化机理研究

【目的】研究水泥取代率对地聚物-水泥固化土石混合体抗压强度和破坏形态的影响,揭示地聚物-水泥对土石混合体的固化机理。【方法】通过无侧限抗压强度试验、含水率测定试验、扫描电镜试验和X射线衍射试验,探究水泥取代率对偏高岭土-矿渣-水泥基地聚物固化土和粉煤灰-矿渣-水泥基地聚物固化土抗压强度、破坏形态、含水率、微观形貌和矿物成分的影响及它们随龄期的变化规律。【结果】水泥取代率为0%～20%时,固化土抗压强度与水泥取代率成正比。偏高岭土-矿渣-水泥基地聚物和粉煤灰-矿渣-水泥基地聚物的最优水泥取代率为20%,此时其相应固化土的14 d抗压强度分别为2 510.90、2 532.14 kPa;随着水泥取代率的增加,固化土破坏模式由鼓胀破坏逐渐转变为劈裂破坏;养护时间为14 d时,20%水泥取代率的固化土的含水率最低,水化反应最充分;反应生成的水化硅酸钠(N-A-S-H)和水化硅铝酸钙(C-S-H)凝胶在孔隙中起胶结和填充作用。【结论】适当的水泥取代率可以提高水化反应速率,促进水化产物的生成,有效提升地聚物-水泥对土石混合体的固化效果。     

矿物掺合料对水泥-水玻璃注浆材料性能的影响

为保证道路工程注浆材料具有良好的工作性、抗水分散性和较少的泌水率,采用粉煤灰和矿渣微粉为矿物掺合料、膨润土为浆体稳定剂以及水玻璃为促凝剂,研究了矿物掺和料种类及含量对水泥基-水玻璃双液注浆材料性能的影响规律。结果表明,适量的粉煤灰可以提高水泥基浆液的流动性,而且可以有效增加水泥基浆液的有效水胶比;矿渣微粉对水泥基浆液的流动性无明显影响,但可有效提升水泥基浆液结石体后期抗压强度;以粉煤灰为矿物掺合料的水泥基-水玻璃双浆材料力学性能优于矿渣微粉,但矿渣微粉对浆液结石体的孔结构改善效果更好。     

低掺量粉煤灰基地聚物胶凝材料性能试验研究

为了研究粉煤灰基地聚物胶凝材料的组成对其性能的影响,对C类粉煤灰分别掺入少量（质量分数小于17%）偏高岭土和矿渣粉后,进行了两种地聚物胶砂试块的力学性能试验研究,并与相同配比、相同制作养护条件下的普通硅酸盐水泥胶砂试块进行了比较.试验结果表明：纯粉煤灰（C类）地聚物胶凝材料强度低于P.O 42.5水泥;当外掺料质量分数大于17%时,粉煤灰基地聚物胶凝材料强度超过同龄期（14 d）的水泥;掺入矿渣粉的粉煤灰基地聚物抗压强度高于掺入等量偏高岭土的粉煤灰基地聚物.     

钢渣掺量对3D打印地质聚合物材料新拌浆体流变性的影响

研究了钢渣掺量对钢渣-矿渣基地质聚合物3D打印材料新拌浆体流变性的影响.实验结果表明:修正Bingham模型用于表征3D打印材料浆体流变模型更为准确;随钢渣掺量的增加,新拌浆体剪切应力和屈服应力的增大同时其塑形黏度降低;新拌浆体的流变特性决定其早期构件的完整性,快速增长的屈服应力确保了其挤出后的成型能力;优异的剪切变稀能力有利于运输过程中的管内压力降低.     

外加剂对碱激发粉煤灰/矿渣胶凝材料早期性能的影响

为寻找适合碱激发粉煤灰/矿渣复合体系的外加剂,研究了6种不同外加剂对碱激发粉煤灰/矿渣复合体系早期性能的影响。结果表明,无机外加剂氯化钡能够有效延长凝结时间,且同时能改善浆体流动性,使样品微观结构更加致密,抗压强度提高;葡萄糖酸钠、聚羧酸和木质素磺酸钠能稍微延长凝结时间和改善流动性,但改善效果不明显;引起剂十二烷基三甲基氯化铵,十二烷基聚氧乙烯醚能有效延长凝结时间,但浆体流动性变差,气泡引入使得抗压强度下降。碱激发粉煤灰/矿渣的反应产物主要为无定型态与少量铝托贝莫来石,掺入不同外加剂不会改变样品的晶相组成。     

钢纤维轻骨料粉煤灰砼抗压性能试验研究

为了研发具有绿色特质的现代高性能钢纤维轻骨料粉煤灰混凝土,试验研究了水灰比、钢纤维体积率、粉煤灰取代水泥量对混凝土拌合物工作性能和混凝土干表观密度、立方体抗压强度、轴心抗压强度和弹性模量的影响规律。结果表明:配制强度等级LC35的钢纤维轻骨料粉煤灰混凝土,可采用水灰比0.30、钢纤维体积率0.4%~1.2%和粉煤灰替代水泥量0%~20%。在该参数范围内,所配制的混凝土拌合物具有大流动性和良好的粘聚性与保水性,混凝土干表观密度符合结构轻骨料混凝土密度等级1700要求;随钢纤维体积率增加,混凝土受压破坏形态转变为塑性破坏,立方体和轴心抗压强度以及弹性模量均有所提高;粉煤灰替代水泥量对各受压性能指标影响较小;钢纤维轻骨料粉煤灰混凝土的轴心抗压强度、弹性模量的取值满足现行轻骨料混凝土技术规程的要求。     

无熟料钢渣胶凝体系制备矿山充填料的流动性能研究

本文讨论了在无熟料钢渣胶凝材料体系下,矿山充填料流动性的主要影响因素。料浆流动性试验结果表明掺加粉煤灰能明显改善体系的流动性,在一定范围内,浆体流动性随着粉煤灰掺量增大而增大;矿渣对浆体流动性的改善效果不如粉煤灰,但能提高充填体各龄期抗压强度;脱硫石膏对浆体流动性的改善效果优于天然石膏;粗细粒级分配较均匀的尾矿对流动性的改善有积极的作用;料浆浓度对体系流动性和强度影响很大。     

水泥-粉煤灰浆体的水化反应进程

为考察粉煤灰对水泥水化进程的影响,系统研究了水泥粉煤灰浆体在不同养护龄期、水胶比、粉煤灰掺量下水泥和粉煤灰反应程度、非蒸发水数量、水化产物数量、孔结构和浆体力学性能.根据实验结果,建立了水泥粉煤灰浆体中水泥反应程度与有效水灰比间的定量关系,推导出水泥和粉煤灰反应程度与胶空比之间的计算公式,并通过研究胶空比与浆体抗压强度关系曲线和比较胶空比与实测孔隙率来验证该公式的正确性;另外,还对水泥粉煤灰浆体的非蒸发水量与水化产物数量间的关系进行了研究,结果表明二者呈线性相关,可用非蒸发水量反映水化产物数量.     

矿渣基地聚物的制备及其性能研究综述

高炉矿渣作为一种具有潜在胶凝活性的硅铝质原料,在制备矿渣基地聚物方面具有巨大的潜力。重点介绍了四种矿渣基地聚物材料的制备方法和性能,并简要分析了其特点。单一矿渣基地聚物虽然强度较高,但是存在聚合速度快、收缩大以及易开裂等缺点,粉煤灰和偏高岭土的使用可以有效延缓单一矿渣基地聚物的聚合速度、改善其微观结构,增加其稳定性。最后指出,利用低活性的尾矿和矿渣制备地聚物材料为合理利用尾矿提供了一条有效途径。     

掺合料对阿利特-硫铝酸钡钙水泥砂浆力学性能的影响

研究不同掺量的矿渣、粉煤灰和沸石粉对阿利特-硫铝酸钡钙水泥砂浆强度的影响规律,并对其反应机理进行探讨.利用SEM和全自动孔隙率分析仪,对砂浆水化产物的微观结构及其致密度进行分析.结果表明:添加掺合料会降低水泥砂浆的早期强度,但随着时间的延长,添加适量掺合料可以提高结构的致密性,改善界面结构,提高后期强度.矿渣、粉煤灰和沸石粉的最佳掺量分别为w(矿渣)=30%、w(粉煤灰)=20%和w(沸石粉)=10%,且添加矿渣对提高强度的效果最显著.     

掺玻璃粉混凝土的力学性能

介绍了玻璃粉的制备流程,并对其化学成分、不同粉磨时间的粒度分布、水化放热速率等进行了分析。把玻璃粉作为胶凝材料掺入混凝土中,通过设计质量分数(0%、10%、20%、30%、50%)、水灰比(0.4、0.5、0.6)、粉磨时间(15 min、35 min、60 min)等因素的变化,对其抗压强度进行测试。测试结果表明:玻璃粉成分中含有大量的SiO_2,具有潜在火山灰性。掺玻璃粉混凝土的强度随着玻璃粉质量分数的增加而降低,玻璃粉的后期火山灰活性会抵消部分下降趋势。随着粉磨时间的增加,玻璃粉颗粒粒度减小,火山灰性增强,且分散性更好,能有效改善浆体结构,提高致密性,使混凝土强度增加。     

粉煤灰、矿渣粉双掺高性能混凝土的应用及施工

在粉煤灰、矿渣粉双掺高性能混凝土中,矿渣粉和粉煤灰双掺可等量或超量取代水泥,大大节约水泥用量,降低水化热,减少因温度应力而造成的混凝土裂缝;还可以增加混凝土的流动性,易泵送,改善混凝土和易性,提高新拌混凝土内聚性,改善水泥浆体的微观结构,增大混凝土的密实性,从而提高混凝土强度和耐久性。     

高密度高炉矿渣水泥浆固井技术研究

以低密度矿渣水泥浆研究结果为基础,设计高密度水泥浆,使油气井全井段使用矿渣水泥浆固井,以提高固井质量,降低固井成本,以同炉矿渣为水化胶凝材料。添加少量水泥和矿性激活剂结合MTC固井技术和多功能钻井液固井技术,设计密度1.75-1.93g/cm^3的矿渣水泥浆,矿渣MTC浆和矿渣UF浆,对3种高密度矿渣水泥浆在45-75℃条件下水泥石的抗压强度,水泥浆的凝结时间,流变性和稳定性进行试验对比。试验结果表明;3种水泥浆水泥石抗压强度从大到小依次为：矿渣UF浆,矿渣MTC浆,矿渣水泥浆,3种体系水泥石抗压强度满足油气井井下射孔作业对水泥石抗压强度的要求,在45-75℃条件下,随着温度的升高,高密度矿渣水泥浆和矿渣UF浆水泥石抗压强度呈降低趋势,矿渣MTC浆和矿渣UF浆的流变性,稳定性和稠化时间可通过钻井液的加量及性能来调整。     

基于综合性能试验的混凝土早期开裂行为研究

为提高混凝土的早期抗裂性能,突破单因素改善其早期稳定性,进行了多因素补偿混凝土各性能缺陷方面的研究.基于调控混凝土配合比开展了胶凝材料水化热、混凝土早期收缩试验和大板加速开裂试验.通过相关收缩机理分析了不同混凝土拌和物的开裂行为;运用双参数Weibull分布分析试验结果,得出了混凝土大板裂缝经时开裂规律.试验结果表明：采用高效稳定型聚羧酸减水剂可以增加浆体的和易性,结合66.7%矿物掺合料(粉煤灰和矿渣粉与水泥质量比)、较好级配碎石和0.29的水胶比有利于延长混凝土的初裂时间和控制裂缝宽度,即提高混凝土的早期抗裂性能.同时,该调控手段也可以降低浆体的水化热,提高混凝土的抗压强度.此外,混凝土裂缝宽度的经时变化规律很好地服从双参数Weibull分布.     

高氧化铁粉煤灰影响聚羧酸减水剂吸附特性的机理

采用净浆流动度、ζ电位、总有机碳(TOC)、红外光谱等实验,研究粉煤灰中氧化铁含量对不同结构聚羧酸减水剂吸附性能的影响,探讨氧化铁影响聚羧酸减水剂对水泥分散性能的机理,并提出了相应改进方法.结果表明:粉煤灰中氧化铁含量对掺不同结构聚羧酸减水剂的水泥净浆流动度均有很大影响,当氧化铁质量为粉煤灰总质量的18%时相应浆体基本失去流动性;加入硫化钠能使氧化铁与聚羧酸减水剂的吸附性能降低,浆体流动度有所改善.高氧化铁粉煤灰对聚羧酸减水剂的吸附性很强,与普通Ⅱ级粉煤灰相比,外加剂溶液中有机碳的含量要减少1/3.电泳实验表明:氧化铁的含量越多,体系ζ电位绝对值越小,分散稳定性越差.红外光谱表明:硫化钠的加入降低了高氧化铁粉煤灰对聚羧酸减水剂的吸附.