用于水稳碎石的硫铝酸盐水泥性能调控与作用机理研究

为了缩短水泥稳定碎石的养生时间,达到快速开放交通的要求,研究了复合缓凝剂和复合早强剂对硫铝酸盐水泥凝结时间、早期强度和泌水量的影响。结果发现,复合缓凝剂能够有效延长硫铝酸盐水泥的凝结时间,但会增加水泥的泌水量和降低其早期强度,复合早强剂的对硫铝酸盐水泥的影响与之相反,进而得到了适用于水泥稳定碎石的复合缓凝剂和复合早强剂的最佳掺量分别为：聚羧酸减水剂(0.4%)、硼砂(0.6%)、碳酸锂(0.25%)和甲酸钙(0.6%)。在此基础上,采用等温量热法、X射线衍射分析(XRD)和扫描电镜(SEM)试验研究了复合缓凝剂和复合早强剂对硫铝酸盐水泥水化的影响。研究结果表明：单掺复合缓凝剂会延缓硫铝酸盐水泥的早期水化速率,对硫铝酸盐水泥水化程度影响较小。硼砂和Ca2+离子形成络合物包裹在水泥颗粒周围,阻碍水分子及离子的扩散,抑制钙钒石(AFt)的生成,且会导致硫铝酸盐水泥产生较多的微裂缝。复掺复合缓凝剂和早强剂,Li+能加速水泥颗粒表面水保护膜的破裂,HCOO-能提高水泥水化整体的碱度并促进AFt和铝胶的生成,能有效的减弱单掺复合缓凝剂所产生的负面影响,并且增加硫铝酸盐水泥的水化程度。论文提出的复掺...     

煤矸石对水泥性能的影响及机理分析

煤矸石作为掺合料广泛应用于水泥生产中,其选料、配料存在原料有害杂质含量把关不严,大量超掺煤矸石,生产的水泥使用中会出现浮黑浆、需水量比过大、坍落度损失快、与减水剂适应性能差等问题。使用生、熟煤矸石等量替代水泥,并掺入酯类、醚类两种聚羧酸减水剂,分别测试水泥净浆流动度、减水率、水泥胶砂强度,结合扫描电镜及XRD测试结果分析机理。研究表明:随着煤矸石取代水泥掺量的增加,水泥净浆初始流动度明显降低,且损失严重;煤矸石中含有的伊利石和蒙脱石结构及组分类似,影响聚羧酸减水剂使用效果,生煤矸石比熟煤矸石对减水剂性能影响更大;随着煤矸石掺量增加,在水泥净浆流动度变化率上,酯类较醚类聚羧酸减水剂变化平稳,水泥胶砂试件抗压、抗折强度都在不断下降,而且掺量越大,强度降低愈加明显,其中生煤矸石又相较熟煤矸石更加敏感。     

水泥-乳化沥青净浆组成对其工作性及稳定性的影响

通过流动度、扩展度、分离度试验,测试了水灰比（水与水泥质量比）和聚灰比（沥青与水泥质量比）对水泥-乳化沥青复合胶凝体系工作性以及稳定性的影响。研究发现：浆体的流动度随水灰比的增大而增大,而随聚灰比的增大先降低,后增大;当水灰比一定时,凝结时间随聚灰比增加而增加;在一定水灰比范围内,水泥-乳化沥青复合浆体的匀质性和稳定性良好,浆体分层不明显。研究表明：水灰比和聚灰比对浆体工作性能影响较为明显,对浆体工作性能设计有一定指导。     

W/C和A/C对水泥乳化沥青复合胶凝材料水化的影响

本文通过采用TAM air水泥水化热分析仪,对一定用量的水泥、乳化沥青以及水组成的复合胶凝材料浆体的水化放热进行了测试,分析了A/C(沥青水泥比)和W/C(水灰比)的变化对水泥乳化沥青复合胶凝材料的水化影响.结果表明:复合胶凝材料的水化放热速率随水化龄期的增加呈先增加后降低的趋势;增加水泥乳化沥青复合胶凝材料中乳化沥青的用量(水灰比一定,增大沥青水泥比)或用水量(沥青水泥比一定,增大水灰比),都能起到降低胶凝材料水化放热速率和延缓水化放热峰出现时间的作用,但前者的效果要比后者显著.     

预应力锚固工程用阻锈剂研究

针对预应力锚固工程锈蚀情况,制备出多种复合钢筋阻锈剂。进行阻锈剂在盐水溶液中的防锈性能试验、对不同水泥标准稠度用水量及凝结时间的影响试验和对流动度的影响试验,并对试验结果进行分析,得出合成氨基醇类阻锈剂G具有良好的阻锈性能,对碳钢阻锈性能略优于国外产品,且成本较低等结论。     

混凝土养护膜保湿性能及其养护效果研究

研究了混凝土养护膜吸水性、保水性、释水性和透水汽性等保湿性能参数,对比了不同养护方式对混凝土收缩、水化产物及微观结构的影响。试验结果表明,混凝土养护膜可维持内部密闭空间的湿度在养护期间高于95%。与自然养护相比,采用养护膜养护可大幅降低混凝土早期收缩和长期收缩。X射线衍射数据表明养护膜养护对水泥水化产物组成无明显影响,表层水化程度与标准养护相近,略高于自然养护。扫描电子显微镜观察结果显示,养护膜养护可增加水泥净浆表层密实度。     

矿渣细度及掺量对水泥净浆及胶砂性能影响

通过试验研究,探讨了超细矿渣的细度和掺量对水泥净浆的流动性、凝结时间、抗压强度、化学结合水量以及对胶砂流动性和抗压强度的影响．试验结果表明：随超细矿渣掺量的提高,水泥净浆和胶砂的流动度均增大,且在试验所采用的掺量条件下,细度较小的超细矿渣对水泥净浆及胶砂流动性的改善效果更好;超细矿渣掺量较低时,掺超细矿渣水泥浆体的初凝时间和终凝时间均缩短,超细矿渣掺量较大时,随超细矿渣掺量的增大,水泥浆体的初凝时间和终凝时间延长,且超细矿渣的细度对试验结果影响不明显;随超细矿渣掺量的增大,水泥浆体和胶砂的3d抗压强度变化较小,28d抗压强度提鬲;超细矿渣细度较大时,适宜掺量的超细矿渣可以提高水泥浆体和胶砂的早期抗压强度;超细矿渣对硬化水泥浆体的化学结合水量的影响与对抗压强度的影响规律基本一致。     

水泥-粉煤灰复合胶凝材料水化特性研究

研究了水泥-粉煤灰复合胶凝材料在等水胶比条件下的化学结合水、水化产物与硬化浆体显微结构,探讨了矿物外加剂C和激发剂D的掺入对水泥-粉煤灰复合胶凝材料体系的影响规律。研宄结果表明：矿物外加剂C、激发剂D的加入促进掺粉煤灰的水泥浆体早期的水化速度,改善了水泥石的孔结构,增大了水泥石的密实度,提高了硬化水泥石的早期抗折强度和抗压强度。     

低真空环境下水泥砂浆干缩性能及机理研究

为掌握低真空环境对水泥基材料变形的影响规律,确保服役于类似环境下水泥基材料的性能稳定性,通过水泥砂浆干燥收缩试验,研究低真空干燥条件下掺不同矿物掺合料和外加剂水泥砂浆的干缩变形和水分散失的经时变化规律。结合热重分析、氮气吸附测试方法,分析低真空环境对不同组成试件水化与微结构的影响及其机理。试验结果表明,相对于标准干燥试验条件,低真空环境显著增加了水泥砂浆的干缩变形和失水率,并导致收缩随处理时间的延长而缓慢增加。粉煤灰和减缩剂有利于降低低真空环境下砂浆的干缩变形,而掺硅灰、高吸水树脂则会增加此条件下试件的干缩变形。结合水泥净浆样品水化进程和微观结构分析结果可知,低真空环境对28 d龄期各试件水化程度造成不利影响,水泥水化产物减少,证实低真空环境导致了试件严重的水分蒸发。此外,在低真空条件下,与基准组相比,粉煤灰在砂浆中可继续发挥火山灰效应,促进水泥水化,掺入高吸水树脂的试件也表现出较高的水化程度。此外,在低真空暴露后,凝胶孔体积分数减少,而中孔体积(10～50 nm)及小于50 nm孔径增加,且各试件累积总孔体积显著增加。显著的水分散失和干缩变形是影响水泥基材料长期耐久性能及微结构变化的...     

PAS与增稠保水剂复掺对水泥净浆性能的影响

研究了PAS及增稠保水剂(聚醚多糖、聚丙烯酰胺)与PAS复掺对水泥浆的泌水、流动度及强度等性能的影响。研究结果表明,聚醚多糖及聚丙烯酰胺与PAS复掺能明显降低水泥浆的泌水率,提高其早期强度;由于掺聚丙烯酰胺的净浆粘度增大很快,其流动性变差;聚醚多糖与PAS复掺后浆体流动性较好且流动度经时损失较小。     

CRTS-Ⅱ型板式轨道CA砂浆配合比设计研究

研究了水泥品种、Ma/Mc（沥青与水泥质量比）、Ms/Mc（砂与水泥质量比）、聚羧酸减水剂掺量对CRTS-Ⅱ型板式无砟轨道CA砂浆流动性和强度,膨胀组分铝粉和U型膨胀剂掺量对CA砂浆体积稳定性和强度,Ms/Mc以及消泡剂DF掺量对CA砂浆容重和含气量的影响规律。研究结果表明：采用PⅠ52.5水泥作为主要胶凝材料,Ma/Mc值0.4,Ms/Mc值1.3,聚羧酸减水剂掺量1.2%,铝粉掺量0.04‰,U型膨胀剂掺量10%,消泡剂掺量1.6%,稳定剂掺量1.29%时,制备出了满足性能指标要求的CA砂浆。     

速凝剂主要组分对水泥水化及力学性能的影响

速凝剂是喷射混凝土施工中重要的材料之一,偏铝酸钠(Na Al O2)和硫酸铝(Al2(SO4)3)作为有碱和无碱速凝剂的主要组分(以下分别简称NA和AS),对喷射混凝土性能影响显著。通过化学结合水测试、热分析、压汞测试及强度测试,研究了偏铝酸钠和硫酸铝对水泥水化程度、水化产物类型、硬化浆体孔结构及力学性能的影响。结果表明:NA和AS提高了水泥早期水化速率,降低了浆体内部总孔隙率和最可几孔径,提高了硬化水泥浆体1d的抗压强度,并分别生成以3CaO·Al2O3·Ca SO4·12H2O和3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O(以下分别简称AFm和AFt)为代表的早期特征水化产物。1 d以后,NA和AS均减缓水泥水化速率及孔结构细化程度,对抗压强度发展产生不利影响,28 d后,掺入NA和AS水泥浆体内部无害孔数量少于空白组,有害孔和多害孔数量多于空白组,抗压强度相对于空白组均产生一定程度的倒缩。掺入AS的硬化水泥浆体无害孔,有害孔和多害孔含量介于空白组和NA之间,对于抗压强度的折减程度要低于NA。     

机制砂物理特性对水泥胶砂流变性能的影响及机理

针对机制砂混凝土和易性差、流动经时损失大以及易泌水、离析等问题,通过不同岩性和不同级配区间机制砂对水泥胶砂流变性能的影响及对减水剂的吸附特性分析,研究机制砂岩性、表面吸附性和表面电位等物理特性对水泥胶砂流变性的作用机理。结果表明:相较于钙质机制砂,硅质机制砂对水泥胶砂流动度的影响更大;机制砂颗粒级配越小,对水泥胶砂流动度的影响越大;机制砂胶砂流变性能与机制砂对减水剂的吸附性能和机制砂的内摩擦力有关,机制砂对减水剂吸附性能与表面吸附点的量成正比,母岩中层状结构黏土矿物含量越高,对减水剂的吸附性能越强;影响水泥胶砂流变性能的主要因素是机制砂对聚羧酸减水剂的吸附性能,而不是机制砂的颗粒粒径与比表面积。     

酸雨侵蚀下的水泥石组成变化分析

采用EDTA容量法、动物胶凝聚重量法、碘量法和X射线衍射分析纯水泥、掺矿粉、粉煤灰以及掺有SBR的水泥石的化学和矿物组成。研究结果表明:在考虑实际酸雨组成和自然气候因素的模拟条件下,水泥石中CaO和SO3组分的相对含量大幅度降低;SiO2,Fe2O3和Al2O3组分的相对含量大量增加;侵蚀后的水泥石中原来存在的物质Ca(OH)2,C-S-H凝胶,水化铝酸钙和水化铁酸钙凝胶等消失,没有发现钙矾石、硫酸钙等膨胀性物质大量生成,而SiO2以晶相存在;酸雨对水泥石的侵蚀是Ca(OH)2,C-S-H凝胶、水化铝酸钙和水化铁酸钙凝胶等水化产物的不断溶蚀过程。不同配比的水泥石经受酸雨侵蚀后组成变化的规律基本相似。     

碱激发粉煤灰水泥胶凝体系的水化机理分析

通过在粉煤灰掺量比例为50%的粉煤灰-水泥胶凝体系中加入Na_2SO_4和碱石灰复合激发进行粉煤灰火山灰活性激发试验,研究粉煤灰-水泥胶凝体系的早期强度,并采用衍射分析和扫描电镜分析硬化浆体的微观结构.研究结果表明:Na_2SO_4和碱石灰复掺具有明显的活性作用.水泥石早期强度显著提高;水泥石中形成了较多的CSH和AFt,未发现AFm生成,说明加入Na_2SO_4和碱石灰共同激发可有效破坏粉煤灰的玻璃微珠外壳及硅铝网络结构,可增强粉煤灰的潜在活性.     

聚羧酸系减水剂配制铁路高性能混凝土的研究

研究目的:为了在铁路客运专线高性能混凝土中更好地应用聚羧酸系减水剂,特对多种聚羧酸系减水剂的应用情况进行研究分析。研究结果:必须掌握第三代聚羧酸系新型减水剂的施工应用特点,妥善解决好与水泥和掺合料的相容性问题,严格控制混凝土施工过程,这样配制的混凝土才能满足铁路客运专线高性能混凝土综合性能和耐久性指标的要求。     

施工误差对铁路桥梁高性能混凝土性能影响试验研究

通过试验研究减水剂和水泥计量误差、振捣时间及静停时间差异对高性能混凝土性能的影响。研究表明:减水剂掺量由1.15%降至0.8%时,随着减水剂掺量的减少,混凝土拌合物的坍落度和坍落度扩展度降低,抗压强度增大,而电通量呈"先升高后下降"的趋势;在水泥用量上下波动20 kg.m-3范围内,随着水泥用量的增加,坍落度降低,抗压强度增大,电通量产生一定波动,但总体呈下降趋势;振捣时间在5～20 s时,随着振动时间的增加,拌合物的含气量无明显变化,抗压强度先增大后减小,电通量先下降后升高,振动时间超过20 s后产生严重的离析现象,抗压强度显著下降,电通量大幅度升高;拌合物静停时间在0～30 min时,随着静停时间的增加,振捣前拌合物的含气量降低,但是振捣成型后的含气量无明显变化,抗压强度略有增长,电通量呈下降趋势。     

活性或惰性掺和料对复合胶凝材料水化性能的影响

采用等温量热法、X射线衍射(XRD)和化学结合水量测定等方法,研究了含有不同比例的粉煤灰或磨细石英粉的复合胶凝材料在不同养护温度条件下的水化过程,观察了水化产物量和水化程度随水化龄期变化情况。在掺量相同时,矿物掺和料的种类变化不会对复合胶凝材料的初期水化过程有明显影响,其反应过程仍由其中所含硅酸盐水泥控制。活性的粉煤灰可延迟复合胶凝材料的水化反应,而惰性的石英粉则不会。热激发作用可显著促进粉煤灰的火山灰反应,但对于硅酸盐水泥的长期水化反应有抑制作用。热养护能促使水化初期生成的高含水率的CSH向低含水率的CSH变化;粉煤灰的火山灰反应生成的也是含水率较低的CSH凝胶。