石膏对水泥乳化沥青混合料强度的影响

研究了水泥水化产物中钙矾石(AFt)对水泥强度、乳化沥青混合料马歇尔稳定度的影响,使用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析水化产物的物相和微观形貌。结果表明:随着石膏掺量的增加,水泥熟料强度和混合料马歇尔稳定度呈倒V型变化,石膏掺量3%(以SO_3为标准)时性能最好;添加石膏后水泥熟料水化产物中出现AFt,而且随着石膏用量的增加,水泥熟料的水化产物中出现更多AFt和Ca(OH)2,适当含量AFt穿插在水化产物中促使其内部结构更加密实,有助于强度提高。     

胶粉对水泥水化及水泥基材料孔结构的影响研究

为揭示胶粉的掺入对水泥基材料力学性能及抗渗性、抗冻性的影响,文章采用量化的XRD(X射线衍射分析)及压汞试验法,研究不同胶粉掺量对水泥水化及水泥基材料微观孔结构的影响。通过分析了不同胶粉掺量下样品中各物相的质量分数及样品孔径的分布范围及其在总孔隙中的占比,量化研究胶粉改性水泥基材料的水泥水化情况及孔结构分布。研究结果表明:随着胶粉掺量的增加,样品中硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙及铁铝酸四钙呈现逐渐增加的趋势,而钙钒石、氢氧化钙及无定形物则呈现逐渐下降的趋势,说明胶粉抑制了水泥的水化;直径为0~50nm的孔径数量呈现减少的趋势,而大于1000nm孔径则呈现出增大的趋势,说明胶粉的掺入改善了水泥基材料的抗冻性能而降低了力学强度。     

水泥磷石膏稳定材料用于路面基层的探究

研究磷石膏的物理力学性质,分析磷石膏作为工程材料的可行性,采用不同掺量的固体固化剂和液体固化剂(掺量0.5%)改良水泥磷石膏稳定材料,进行素水泥磷石膏材料以及各种改良材料的水稳定性和7d、28d无侧限抗压强度试验,研究水泥磷石膏材料的水稳性能和力学性能,分析强度形成机理,对其作为路面基层材料的可行性进行评价。结果表明:磷石膏的物理力学性质类似于土,改性或改良后的磷石膏是一种良好的工程材料;水泥磷石膏稳定材料具有较好的水稳定性,固剂和液剂均明显提高水泥磷石膏稳定材料的无侧限抗压强度,且固剂掺量为1%时改良效果最佳;素水泥磷石膏稳定材料和两种改良水泥磷石膏稳定材料可满足不同等级和不同交通类型的路面基层材料的强度要求。     

硬石膏岩浸水后单轴抗压强度变化规律试验研究

硬石膏质岩浸水后生成二水石膏,岩石内部孔隙被结晶水填充导致强度发生变化。为研究硬石膏质岩浸水后抗压强度与硬石膏含量、硬石膏水化率的关系,在实验室内对106块不同含量的硬石膏岩试件进行了浸水后的室内单轴抗压强度试验,试验结果揭示:在不同水化率条件下,岩石试件的单轴抗压强度与试件硬石膏含量的关系不能用统一的函数形式进行描述,其中,岩石的水化率0.65～0.7,0.8～0.84的前后其单轴抗压强度函数曲线发生较大变化;不同硬石膏含量时,岩石单轴抗压强度与硬石膏水化率的函数曲线呈下凹曲与上凹两种形态,这两种形态曲线的变化拐点出现在石膏含量0.64～0.78间;岩石单轴抗压强度与硬石膏含量、硬石膏水化率三者在空间上呈现"飞鱼"状的不规则曲面关系,其中在水化率为0、水化率大于0.8和石膏含量大于0.7、水化率为0.5～0.7和硬石膏含量0.6～0.65这3处位置的岩石单轴抗压强度属于高势区;岩石水化率为0.35～0.45和水化率0.2～0.6,石膏含量0.7～1及水化率大于0.75,石膏含量小于0.6,这3处位置的单轴抗压强度为低势区。硬石膏岩水化反应是一项十分复杂过程,水化后的岩石强度受控于水化程度和石膏含量两因素。     

硫酸盐侵蚀与干湿循环耦合作用下混凝土劣化行为的研究

为探究硫酸盐侵蚀与干湿循环耦合作用下,硫酸盐溶液浓度和种类对混凝土劣化行为的影响,该文分别采用1%、5%、10%共3种浓度的Na_2SO_4溶液和10%MgSO_4溶液对混凝土试件进行硫酸盐-干湿循环侵蚀试验,以混凝土质量变化、相对动弹性模量和抗压强度耐蚀系数作为评价指标,对不同侵蚀周期下混凝土的性能劣化行为进行研究。结果表明:随着干湿循环周期的增加,混凝土质量变化率基本随硫酸盐溶液浓度的增加而增大,但5%Na_2SO_4对其影响最为显著;不同浓度Na_2SO_4溶液中混凝土相对动弹性模量随干湿循环周期的增加而减小,混凝土抗压强度耐蚀系数呈现出先增加后减小的变化趋势,且5%Na_2SO_4溶液对混凝土的破坏最为严重;在同一干湿循环周期内,相同浓度的硫酸镁溶液对混凝土的劣化程度弱于硫酸钠。     

高吸水性树脂对水泥基复合材料力学性能及体积变形的影响

为探究高吸水性树脂(SAP)对水泥基复合材料力学性能及体积变形的影响,在优选原材料和基准配合比的基础上,设置4种掺量、2种掺入工艺,结合流动度、抗压强度、抗折强度、动弹性模量和干缩率等宏观测试方法进行了详细地研究,并从微观角度探讨了高吸水性树脂的影响机理。研究结果表明:在合理的掺量和掺入工艺下,SAP可以有效改善水泥基复合材料的综合性能。采用干掺工艺且掺量为0.2%时,28d抗压强度和抗折强度分别较基准组提高7.5%和9.4%,工作性能良好;干缩率也随着SAP掺量的增大而减小。微观测试表明,SAP释水可以提高内部湿度,促进水泥水化,其释水形成的孔隙有益于钙矾石的堆积生成,且释水越多堆积现象越显著,说明SAP可以起到很好的内养护的效果,有效提高水泥基复合材料的力学性能和体积稳定性。     

固化剂稳定磷石膏路基填料的工程特性研究

为提高磷石膏路基填料的强度和水稳定性,降低有害物质溶出,采用甲基硅酸钠、硅酸钠和乳化剂制备磷石膏固化剂（CA）,并将质量比为0.5%、1.0%、1.5%和2.0%的CA加入到磷石膏中制备CA稳定磷石膏混合料（CASP）,研究了CA掺量对CASP的力学性质（加州承载比CBR、回弹模量、无侧限抗压强度和剪切强度）、水稳定性（泡水软化系数和接触角）与有害物质溶出量的影响规律,并结合扫描电镜试验揭示了CASP的强度形成与水稳定性增强机理。结果表明：CA中的硅酸钠与磷石膏可生成硅酸钙凝胶与硫酸钠晶体,前者的胶凝作用和后者的填充作用提高了磷石膏的强度和密实度,CASP的CBR、回弹模量、无侧限抗压强度和剪切强度随着CA掺量的增加而大幅提升;由CA中的甲基硅酸钠所生成的聚硅氧烷憎水膜,改变了磷石膏颗粒表面的亲疏水性质,降低了磷石膏孔隙,改善了磷石膏的水稳定性,CASP的泡水软化系数随着CA掺量的增加而变大,掺2.0%CA的CASP与水分的接触角为91.4°;浸水11 d后掺1.0%CA的CASP可满足高速公路的路床填料CBR不小于8%和路基回弹模量不低于40 MPa的技术要求;通过硅酸钙凝胶的物理吸附和化学结合,以及憎水膜的填充固封,CA显著降低了磷石膏砷、铬、铅、氟离子和磷酸根的溶出量,掺0.5%CA的CASP浸出液中砷、铬和铅含量分别满足地下水Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅳ级标准。     

透水混凝土抗硫酸盐侵蚀性能研究

海绵城市建设热潮下,透水混凝土将扮演重要的角色。通过对透水混凝土砂率、水胶比、设计孔隙率以及增强剂掺量等四种因素四种水平进行正交试验,得到最优配比,并在最优配比基础下进行抗硫酸盐侵蚀性能的试验,结果发现:当砂率为6%、水胶比为0.3、设计孔隙率为14%、增强剂掺量为9%时,抗折强度与抗压强度存在共同的最优配合,当砂率为0%、水胶比为0.28、设计孔隙率为20%、增强剂掺量为5%时,透水系数最大,透水性能最好;通过功效系数法,对抗压、抗折强度和透水系数三者进行综合分析,确定出最优配合比:砂率为4%、水胶比为0.31、设计孔隙率为18%、增强剂掺量为7%;透水混凝土试件在硫酸盐溶液中进行干湿循环侵蚀,随着循环次数的增加,试件表面将出现石子脱落及裂缝变大的现象;其强度由于生成的钙矾石和石膏的影响将先增大,后减小。     

PLS胶凝材料的研制和应用

PLS胶凝材料系统,主要采用火山灰质材料、钙镁质氧化物和硫酸盐类工业废渣混合而成。这一胶凝系统的基本原理是在碱、硫酸盐等激发剂的共同作用下,火山灰质原材料的潜在火山灰活性得到充分发挥,成为可以高掺量甚至完全替代水泥的一种胶凝材料。本文利用工业废渣——粉煤灰、电石渣及硫酸钠组成的PLS胶凝材料作为低等级农村公路路面硬化新型材料有着广阔的应用前景,不仅能大大降低工程造价,而且在节约土地、环境保护方面也具有深远意义。     

水泥—乳化沥青冷再生混合料水稳性的研究

采用不同比例的新集料与RAP进行配合,设计了3种不同级配的乳化沥青冷再生混合料,研究了水泥用量和RAP用量对混合料水稳定性的影响.结果表明:水泥掺量的增加可提高混合料水稳定性,但存在一个最佳掺量(3％)；混合料中RAP用量越高,其水稳定性越低.     

磷钛石膏混合体系无侧限抗压强度

为了解决磷、钛石膏工程应用不足之处,对其工程力学性质进行研究并提出改良方案。对磷、钛混合石膏掺加不同配合比的水泥、石灰、石膏及液黏剂进行击实试验和不同配合比、不同龄期、不同干湿循环次数的无侧限抗压强度试验。发现改良体系最大干密度及最佳含水率变化较小,相同压实度钛石膏较磷石膏无侧限抗压强度更高,水泥石灰双掺改良体系较单掺改良体系无侧限抗压强度更高,水泥掺量为3%以上的改良体系强度随龄期增长显著,其无侧限抗压强度随干湿循环次数及水泥掺量增加而增强。     

硬石膏岩膨胀力学试验研究进展及展望

为了进一步认识和加深对硬石膏岩膨胀特性的研究,采用文献综述的方法对硬石膏岩膨胀力学试验进行了较为系统和详细的归纳与总结,分析了各因素对于硬石膏岩膨胀的影响。试验研究结果表明,岩石含水率、溶液浸泡时间、离子浓度、温度、水压等诸多因素对硬石膏岩的膨胀力学特性有着显著的影响。岩石含水率增加,岩石单轴抗压强度、弹性模量、变形模量降低,泊松比近似呈现增大的趋势。岩石单轴抗压强度与硬石膏含量、硬石膏水化率三者在空间上呈现"飞鱼"状的不规则曲面关系。岩石单轴抗压强度、抗拉强度、弹性模量和软化系数等力学参数随着浸泡时间的增加、溶液温度的上升和溶液离子浓度的增加而减小。随着水压的增大,岩石弹性模量和峰值强度增大促进岩石膨胀的激活,导致膨胀性增加。硬石膏水化为石膏引发的膨胀受温度影响较大,温度超过48.8℃时,硬石膏平衡浓度低于石膏平衡浓度,硬石膏无法水化为石膏。硬石膏岩的硬石膏含量及厚度达到一定程度时,表面水化生成的石膏作为密封保护层阻止硬石膏岩进一步水化。基于试验研究成果,对穿越硬石膏地层隧道的工程实践措施进行了分析,结合现有试验研究存在的不足,对未来硬石膏岩的研究方向进行了展望,对未来研究硬石膏岩提供一定的借鉴与指导。     

水泥土劈裂抗拉强度试验研究

为了研究水泥土抗拉强度的增长特点,讨论影响水泥土抗拉强度的主要影响因素,试验采用劈裂试验分析不同水泥掺入比的水泥土在不同养护条件下的抗拉强度的变化情况,对比水泥土抗压性能,讨论水泥土抗拉性能随各因素变化的规律。通过观察破坏形式,分析试验结果,探究了影响水泥土抗拉强度的主要因素,分析了水泥土在不同养护条件下抗拉强度随水泥掺量和养护时间变化的一般规律以及氯化钠对水泥土强度增长作用机理。试验结果表明:在清水和氯化钠溶液不同养护条件下,水泥土抗拉强度均随其水泥掺量和养护时间的增加而增加;其中,清水条件下水泥土强度持续增加,达到60 d时趋于稳定;氯化钠溶液条件下水泥土早期强度有一定的促进作用,但后期对水泥土的抗拉强度具有腐蚀效应。     

玻璃纤维水泥土劈裂抗拉强度影响因素试验研究

通过开展玻璃纤维水泥土劈裂抗拉强度试验，研究分析纤维掺量、水泥掺量、土样含水率以及养护龄期等因素对其劈裂抗拉强度的影响，并基于灰色关联理论，探究各因素对玻璃纤维水泥土劈裂抗拉强度的影响程度。研究结果表明:玻璃纤维水泥土劈裂抗拉强度与纤维掺量、水泥掺量和养护龄期呈正相关，与土样含水率呈负相关；劈裂抗拉强度增长速率随纤维掺量、水泥掺量和养护龄期的增加而减小；水泥掺量、土样含水率、养护龄期是影响玻璃纤维水泥土劈裂抗拉强度增长的主要控制因素，纤维掺量对其劈裂抗拉强度的影响最小。     

道面基层抗硫酸盐侵蚀性能及防范措施

为研究西北盐渍土地区机场道面基层抗硫酸盐侵蚀性能,进行了硫酸盐侵蚀水泥稳定砂砾石和土的盐胀试验。结果表明:随着硫酸盐含量的增加,以0.3%为界,水泥稳定砂砾石无侧限抗压强度值先增大后减小,土体盐冻胀力与土干密度成正比;随着硫酸钠含量增加,土体盐冻胀力以硫酸钠含量1%为界,先增长缓慢,后增长迅速;随着含水量增大,盐冻胀力在最优含水量时达到最大。可通过限制土基中的硫酸盐通过毛细作用上升到道面板底部、控制垫层和基层中盐含量等措施来防止硫酸盐侵蚀道面,不建议采取提高水泥混凝土本身抗硫酸盐侵蚀能力的方法。     

改良垃圾土强度特性及酸碱性侵蚀试验研究

以水泥为固化剂,粉煤灰、石膏为外掺剂对人工配置的垃圾土进行改良,并对其不同龄期无侧限抗压强度进行了测量;通过电镜-能谱分析试验,分析了改良垃圾土的固化机理;以H2SO4和NaOH溶液模拟酸碱性环境,研究了酸碱性侵蚀对改良垃圾土强度的影响规律。试验结果表明：在垃圾土中加入水泥、粉煤灰和石膏比单独使用水泥加固垃圾土效果好;掺有水泥和粉煤灰的的改良土强度比单掺水泥的改良土强度均有所提高,在碱液中提高的幅度更大。     

聚丙烯纤维水泥土抗压强度及干湿循环耐久性能试验研究

为增强水泥土受力性能,充分利用纤维的加筋作用,基于试验探究了水泥土掺量、聚丙烯纤维掺量及长度对水泥土无侧限抗压强度的影响规律,聚丙烯纤维掺量对水泥土干湿循环耐久性能的影响。结果表明:试验中聚丙烯纤维掺量0～0.3%、纤维长度3～12mm范围内,随着聚丙烯纤维掺量及长度的增加,水泥土掺量的提高,水泥土无侧限抗压强度增大;随着聚丙烯纤维掺量的增加,干湿循环作用后水泥土质量损失、强度损失均下降,水泥土抵抗干湿循环性能增强。     

磷石膏对水泥稳定碎石的路用性能影响试验研究

在5%水泥掺配比例条件下,掺入6%～14%磷石膏,开展磷石膏掺配于水泥稳定碎石用以对比其路用性能变化规律的试验与分析,研究对水泥稳定碎石试件的无侧限抗压强度的影响;对比3种不同磷石膏掺配比例级配碎石的级配变化、最佳含水率和最大干密度变化及3种碎石级配对应的各组试件强度变化,结合4.75 mm关键筛孔通过率确定合理级配选择;在同一磷石膏掺配比例的基础上控制3%～5%的水泥掺配比例,分析试件性能变化;分析掺配磷石膏的水泥稳定碎石材料的长期力学性能。研究结果表明：合理的磷石膏掺配比例可提升水泥稳定碎石强度;推荐8%的磷石膏掺配比例及40%的4.75 mm筛孔累计通过率对应碎石级配;在合理的掺配条件下,可将常规水泥稳定碎石的5%水泥掺量降低至4%,仍可满足使用要求。     

低掺量水泥土强度特性试验研究

模拟低掺量水泥土在工程中的应力状态,利用静三轴CU试验研究了水泥掺入比小于5 %的低掺量水泥土的应力-应变关系及强度特性,探讨了在不同水泥掺量情况下水泥土抗剪强度指标的变化规律,分析了素土和水泥土的变形破坏模式。结果表明:水泥土强度随水泥掺量增加而提高,当水泥掺入比大于15 %时,水泥土的强度和抵抗变形的能力较素土有显著的增强。     

含石膏质岩集料的混凝土内部硫酸盐侵蚀及抑制措施

集料中掺杂过量的硫酸盐尤其是石膏会引起混凝土内部硫酸盐侵蚀膨胀,破坏混凝土结构。研究了集料中掺杂石膏的含量、粒径对砂浆试件强度和膨胀率的影响,探讨了水泥C3A含量、矿物掺合料品种对含石膏质岩集料混凝土内部硫酸盐侵蚀的抑制效果。结果表明:随着集料中掺杂石膏质岩细粉含量的增大,内部硫酸盐侵蚀反应的速率和程度增大,当掺杂SO3含量超过1.25%时,12个月龄期的砂浆膨胀率超过0.1%并出现较大的强度损失;掺杂石膏质岩粒径越小,砂浆的膨胀率和强度损失一般越大,特别是当掺杂石膏质岩粒度小于1.18mm后将引起显著的膨胀,而当粒径大于4.75mm后,由于石膏质岩集料在混凝土中分散的不均性而产生不均匀体积膨胀,从而导致侵蚀应力集中,即使较低的SO3含量掺杂石膏质岩也有可能产生较大的强度损失。采用抗硫酸盐硅酸盐水泥及掺加适量的粉煤灰、硅灰或偏高岭土等矿物掺合料,可以有效抑制含石膏质岩集料混凝土的内部硫酸盐侵蚀膨胀。