速凝剂主要组成对水泥水化影响机理研究

研究目的:速凝剂是喷射混凝土施工中重要的材料,偏铝酸钠(NA)和硫酸铝(AS)作为有碱和无碱速凝剂的主要组分,对喷射混凝土性能影响显著。为系统研究速凝剂主要组成对水泥水化影响机理,本文通过凝结时间、等温量热仪、XRD-Rietveld全谱拟合及扫描电子显微镜研究偏铝酸钠(NA)和硫酸铝(AS)对水泥水化历程、特征水化产物及水泥石微结构的影响。研究结论:(1) NA和AS提高了水泥早期水化放热速率及放热量,大幅度加速了水泥的凝结;(2)掺入NA和AS显著加速了C_3A的水化速率并分别生成以六角板状AFm及棱柱状AFt为主的特征水化产物;(3) NA和AS加速了C_3S早期水化,但是早期特征水化产物AFm和AFt抑制了C_3S后期进一步水化,使得1 d和3 d后C_3S水化速率相对于空白组明显放缓;(4)掺入NA和AS明显提高了水泥早期水化速率,但降低了后期水化速率,使得C-S-H凝胶生长不充分,EDS显示养护28 d后水泥石中C-S-H凝胶Ca/Si均高于空白组,这是由于掺入NA和AS早期生成的致密水化产物层包裹了水泥矿物,从而延缓了后期水化进程;(5)本研究成果可为喷射混凝土早期水化特征及强度发展规律研究提供理论依据。     

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。     

普通硅酸盐水泥水化热影响因素试验研究

水泥水化反应释放出大量水化热,现有水泥水化热的研究主要是针对各矿物组分水化反应的理论分析,但水泥水化是各组分水化反应相互影响的综合过程,且温度、水灰比等因素都会影响水泥水化反应的进行。因此,本文将水泥看作一个整体,通过水泥净浆绝热温升试验,以热量为基量对水泥水化过程进行研究,对水泥水化的影响因素进行分析,为工程中水化热控制及水泥水化理论研究提供参考。     

基于响应面法的高强混凝土配比试验研究

为研究减水剂及矿物掺合料对高强混凝土强度的影响，将不同掺量的减水剂、硅灰及矿渣加入高强混凝土替代水泥，分析试件7 d及28 d强度变化，并基于响应面法建立了相应的响应面回归模型，最终得出了高强混凝土的合理配比。结果表明：7 d抗压强度随减水剂及硅灰掺量的增加先增大后减小，随矿渣掺量的增加逐渐减小；28 d抗压强度随硅灰及矿渣掺量的增加先增大后减小。高强混凝土的破坏形式以X状共轭剪切破坏为主。矿渣掺量是影响高强混凝土7 d抗压强度的最大因素，28 d抗压强度的影响程度顺序为：硅灰>矿渣>减水剂。高强混凝土中减水剂、硅灰及矿渣的合理添加比例分别为0.81%、10.81%、17.97%。     

纳米水化硅酸钙在免蒸养轨道板中的应用研究北大核心

采用水化微量热仪等测试手段研究了纳米水化硅酸钙(N‑C‑S‑H)对水泥水化及砂浆抗压强度的影响,并开展了基于N‑C‑S‑H的免蒸养轨道板的试应用。结果表明:掺加N‑C‑S‑H能提高水泥的水化放热速率和总水化放热量,且当N‑C‑S‑H掺量超过6.0%后,水泥水化放热第二峰值不再继续提高;掺加N‑C‑S‑H能显著提高砂浆8 h和12 h抗压强度,且随着N‑C‑S‑H掺量的增加,砂浆抗压强度先提高后降低;在25℃养护条件下,掺加1%N‑C‑S‑H可达到轨道板混凝土免蒸养强度要求。     

温度对掺矿物外加剂水泥体系水化动力学的影响

为进一步理解不同温度下含多种胶凝组份的自密实混凝土的水化特性,采用等温量热和水化动力学模拟等方法,分别研究掺粉煤灰、矿粉、膨胀剂、纳米硅和黏度改性剂等矿物外加剂水泥复合胶凝体系在5,10,20和30℃下的水化放热速率和放热量,并基于Cahn动力学模型计算水化产物的成核速率和生长速率,讨论温度和矿物外加剂对相应水化动力学参数的影响。研究结果表明:矿物外加剂的掺入,降低了胶凝体系水化放热峰值,增大了水化产物的成核速率,促进了水化放热速率峰值提早出现,膨胀剂和纳米二氧化硅促进作用尤为明显;温度升高明显增大了体系水化产物的成核速率与生长速率,且对多元复合胶凝体系的影响更为显著。     

硅酸盐水泥初始水化流变特性与结构形成研究

采用AR2000高级流变仪及无电极电阻率测定仪研究硅酸盐水泥水化的流变特性及交变电场下电阻率变化,讨论水泥品种、化学外加剂对水泥初始水化流变特性及结构形成的影响,结合硅酸盐水泥水化初始结构形成及发展的结构形成模型,建立水泥初始水化流变特性模型。研究表明：水泥初始水化储能模量变化规律为S形变化,水泥水化进入诱导期时存在结构突变;水泥初始水化流变特性规律与水泥水化结构形成与发展、物理力学性能之间存在一定关联性;缓凝型化学外加剂的引入,促进了水泥初始水化储能模量突变过程,但延缓早期水化结构的形成与发展。     

保温养护方式下水化硅酸钙晶种对混凝土性能的影响

研究了保温养护方式下掺入水化硅酸钙晶种对混凝土水化放热、力学性能、抗冻性能和抗氯离子渗透性的影响,并分析了晶种对水化产物孔结构和微观形貌的影响。结果表明:在保温养护方式下掺入晶种会加速水泥早期水化,增大混凝土温升速率,提高混凝土早期抗压强度,但对混凝土后期强度影响不大;与蒸汽养护方式相比,保温养护方式下掺入晶种提高了混凝土的抗冻性,降低了混凝土的抗氯离子渗透性。这是由于水化硅酸钙晶种的掺入优化了水泥水化产物的孔结构,改善了水化产物微观形貌。     

混凝土组成材料对水泥水化特性的影响

正水泥水化是一个放热反应,水化放热是混凝土温升的唯一热源。研究混凝土组成材料对水泥水化特性的影响规律是制定大体积混凝土工程预防因温度应力导致贯穿性裂缝的理论基础。大体积混凝土是指混凝土结构物实体最小尺寸等于或大于1m,或预计会因水泥水化热引起混凝土内外温差过大而     

高强高性能混凝土的配制与应用研究

对掺PFAC和高效减水剂的C80～C100高强高性能混凝土的配制技术和应用进行阐述.并对C80～C100高强高性能混凝土的性能进行了研究,采用30 %～50 %的粉煤灰复合超细粉(PFAC)等量取代水泥,1m3混凝土中水泥用量仅390 kg左右,配制出和易性优良(坍落度:210 mm左右)的C80～C100的粉煤灰高性能混凝土,并在工程中成功应用.粉煤灰复合超细粉(PFAC)和高效复合减水剂双重作用的结果赋予了混凝土一系列的高性能:高工作性、高强、低干缩、高体积稳定性、优异的耐久性等.     

高性能混凝土的高强机理分析及试验研究

通过双掺高效减水剂和粉煤灰的试验研究，分析了高性能混凝土的配制特点，研究了高效减水剂和粉煤灰对混凝土强度的影响以及粉煤灰对混凝土强度的增强机理，阐述了粉煤灰利用的经济性和环保效益。     

CRTSⅡ型轨道板(有挡肩)混凝土配合比设计

详细介绍CRTSⅡ型板式无砟轨道混凝土轨道板(有挡肩)的配合比设计过程,并对设计过程进行了相关探讨。轨道板混凝土配合比分别用P.Ⅱ42.5水泥和P.O52.5水泥进行试配,代替超细水泥,并且采用矿物掺和料和聚羧酸高效减水剂双掺方案,以降低水胶比,提高早期强度,保证16 h抗压强度大于48 MPa。通过试验和现场施工,新拌混凝土的流动性能满足施工要求,硬化混凝土的力学性能和耐久性能均满足设计和规范要求。     

铁路隧道排水系统结晶机理及应对措施研究

针对铁路隧道排水系统结晶堵塞问题,在银西铁路隧道对排水系统内外环境进行现场实测,开展结晶体X射线衍射、扫描电镜等测试及不同部位水样pH值与成分检验;模拟结晶体生成过程,分析结晶机理及影响因素,提出排水系统结晶应对措施。研究结果表明:铁路隧道排水系统结晶体主要成分为碳酸钙类矿物,以方解石和球霰石的形貌出现;初期支护喷射混凝土中的水泥及高碱性速凝剂是结晶物质主要来源,其中水泥水化过程中产生的Ca(OH)2等碱性物质溶解于地下水而流失,强碱性水体在排水系统高温高湿环境条件及CO2分压变化等的共同作用下,沉淀生成碳酸钙类矿物结晶体;增强排水系统的密封性、排水界面的光滑性与耐沾污性,提升初期支护喷射混凝土密实度等可以缓解铁路隧道排水系统结晶堵塞现象。     

蒸汽养护对高速铁路轨道板混凝土渗透性的影响

为探明蒸汽养护对采用水泥-矿渣粉复合胶凝材料的轨道板混凝土渗透性的影响规律,研究了不同养护条件下(蒸汽养护和标准养护)轨道板混凝土表面吸水率和抗氯离子渗透性能(6 h电通量和氯离子扩散系数),并分析了不同蒸汽养护最高恒温温度对复合胶凝材料水化程度的影响。试验结果表明:蒸汽养护能有效提高轨道板混凝土材料早期(28 d)和后期(56 d)抗水渗透能力,而对其抗氯离子渗透能力的改善作用则主要表现在早期,对混凝土后期抗氯离子渗透能力影响不明显;在对复合胶凝材料水化程度的影响方面,蒸汽养护会显著加快水泥-矿渣粉复合胶凝材料体系的水化进程,有利于提高水化产物密实度,蒸汽养护最高恒温不超过60℃对提高水泥基胶凝材料抗渗性更加有利。     

高强高性能混凝土的配制与应用研究

对掺PFAC和高效减水剂的C80－C100高强高性能混凝土的配制技术和应用进行阐述，并对C80－C100高强高性能混凝土的性能进行了研究，采用30％－50％的粉煤灰复合超细粉（PFAC）等量取代水泥，1m^3混凝土中水泥用量仅390kg左右，配制出和易性优良（坍落度：210mm左右）的C80－C100的粉煤灰高性能混凝土，并在工程中成功应用，粉煤灰复合超细粉（PFAC）和高效复合减水剂双重作用的结果赋予了混凝土一系列的高性能；高工作性、高强、低干缩，高体积稳定性，优异的耐久性等。     

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。     

铁路混凝土用聚羧酸减水剂性能试验研究

现代混凝土生产中,减水剂已成为重要的组成部分,掺减水剂是混凝土配合比优化设计和提高耐久性的1项重要措施。混凝土常用聚羧酸减水剂,具有减水率高、保坍性好、无氯、无氨、低碱、无三废排放、对人体健康不构成威胁且分子结构可调控等优点。但随着我国经济发展和高速铁路建设,对掺聚羧酸减水剂混凝土的流动性、保持性提出更高要求。结合在建5条铁路所用减水剂的使用情况,从减水剂生产、运输途径、现场管理和现场复配等方面进行调查,对减水剂质量控制等方面存在的问题进行分析,并对影响减水剂性能的原材料进行类比试验,为混凝土聚羧酸减水剂向新品种、高性能和多功能化方向发展提供重要支撑。     

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。     

低水化热纤维增强衬砌混凝土性能研究

针对在建的广州深圳—茂名铁路沿线隧道用衬砌混凝土开展了室内试验,研究不同矿物掺合料对衬砌混凝土水化放热特性的影响,以及不同种类纤维及掺量对衬砌混凝土力学性能、早期抗裂性能和耐久性能的影响规律。研究结果表明:掺入粉煤灰可显著降低衬砌混凝土的水化热,但会影响其早期力学性能;纤维的掺入显著提升了衬砌混凝土的抗裂性能、弯曲韧性及抗盐冻性能,钢纤维的增韧效果优于PVA纤维;端钩型钢纤维的抗裂增韧效果优于镀铜短细钢纤维,但其不易分散,掺量宜取0.7%。     

雅万高铁高性能混凝土技术特点分析

针对雅万高铁的工程建设情况,介绍雅万高铁所处高温高湿环境气候特点以及沿线原材料(水泥、矿物掺和料、砂、石、外加剂)分布与性能特点对雅万高铁结构用高性能混凝土性能的影响;对比分析了中国铁路混凝土标准和印尼混凝土标准对原材料性能指标规定的异同,明确印尼原材料主要差异性能指标。在此基础上,指出雅万高铁高性能混凝土所面临的主要技术难题:水化温升控制技术、工作性能保持技术和原材料性能优化技术,并给出初步解决技术措施,为雅万高铁建设提供技术支撑。