瓦斯隧道气密性混凝土性能研究

为研究胶凝材料体系和气密剂掺量对气密性混凝土性能影响,通过调整胶凝材料二元体系的组成、比例以及气密剂掺量制备了C30气密性混凝土,研究了胶凝材料体系和气密剂掺量对C30气密性混凝土新拌性能(含气量和工作性能)、力学性能(抗压强度和抗折强度)、耐久性能(抗氯离子渗透性能和抗渗等级)和透气性能(透气系数)影响。结果表明,增加胶凝材料体系中粉煤灰用量可减少新拌混凝土含气量,同时提升混凝土坍落度、抗压和抗折强度、56d电通量、透气系数等指标;气密剂在合理掺量范围内可改善混凝土抗渗性能,为保证C30气密性混凝土同时具备良好的力学性能和抗渗性能,建议水泥和粉煤灰二元体系中比例为280∶100,而气密剂掺量不小于6.05%。随气密剂掺量增加,C30气密性混凝土透气性能增加,且气密剂的最佳掺量为6.58%。     

复合胶凝材料体系对海工混凝土抗氯离子渗透性及抗压强度的影响

通过调整胶凝材料中矿物掺合料的种类、掺量,研究了单掺矿粉、粉煤灰及复掺上述两种矿料对海工混凝土抗氯离子渗透性及抗压强度的影响。研究表明,与纯水泥混凝土相比,单掺矿粉、粉煤灰均会降低混凝土7d抗压强度,且强度与掺量成反比关系;单掺矿粉对混凝土28d强度无明显影响,且会增强28d混凝土抗氯离子的渗透性能,掺量达35%后增强效果不明显;混凝土性能对粉煤灰极为敏感,当掺入50%粉煤灰时,28d强度下降37%,氯离子扩散系数为纯水泥混凝土的4.4倍。     

不同聚合物改性硫铝酸盐水泥性能研究

以羧甲基纤维素、羧甲基淀粉及聚乙烯醇为改性剂,采用外掺法加入到硫铝酸盐水泥中,分别研究了3种改性剂对水泥基材料的凝结性能、流动性能和力学性能的影响规律。结果表明:3种改性剂对于硫铝酸盐水泥的凝结均有缓凝效果,且随着改性剂掺量的增加,水泥流动性持续降低;羧甲基纤维素和羧甲基淀粉对于砂浆强度提升显著,掺量增加,抗折强度和抗压强度也随之增加,但掺加聚乙烯醇时,随着其掺量增加,砂浆抗折强度先提高后降低,抗压强度持续降低。     

桥梁伸缩缝快速修补材料配制及性能研究

为解决因桥梁伸缩缝修补周期较长而造成道路拥堵、车辆通行效率降低的问题，采用特种水泥和硅酸盐水泥作为复合胶凝体系，通过调节灰砂比、减水剂及矿物掺合料，制备了一种快速固化的水泥基砂浆材料，并对砂浆的和易性评价指标和力学性能进行试验，得到砂浆的最优配比为：灰砂比1∶1.1,减水剂0.2%,硅灰、矿粉、粉煤灰掺量分别为水泥用量的6%、2%、4%。试验结果表明，基于最优配方，快速修补材料流动度达到200 mm左右，凝结时间控制在15 min～25 min,具有良好的施工和易性，且2 h抗折强度和抗压强度分别达到7 MPa和25 MPa, 28 d抗压强度达到50 MPa以上，干缩率小于0.02%,是一种理想的桥梁伸缩缝快速修补料。     

混杂纤维增强内养生水泥混凝土力学、收缩及断裂性能研究

为明确玄武岩-聚丙烯混杂纤维与超吸水性聚合物(super-absorbent polymer,SAP)内养生剂对水泥混凝土性能的协同增强效果,借助抗压强度试验、弯曲试验、干燥收缩试验及平板塑性开裂试验,研究了混杂纤维掺量对SAP内养生水泥混凝土力学性能、断裂性能及收缩、抗裂性能的影响规律。基于扫描电镜试验,揭示了混杂纤维和SAP对水泥混凝土的增韧阻裂机理。结果表明:混杂纤维的掺入可有效提升水泥混凝土抗压强度和抗弯拉强度;混杂纤维-SAP改性水泥混凝土的断裂能相比SAP改性混凝土提高了105. 95%,单位面积总开裂面积降低了73. 7%;混合纤维与SAP的加入显著降低了水泥混凝土的收缩率,同时减少了混凝土收缩稳定所需时间; SAP所释放的内养生水分有效促进了胶凝材料的水化反应,而同时混杂纤维可对基体起到增韧作用,二者的有效结合对于增强水泥混凝土的力学性能和抗裂性能具有积极意义。     

两种养护条件下水泥-粉煤灰胶凝体系的性能

通过测定不同粉煤灰掺量的水泥净浆的化学结合水量、孔隙结构和抗压强度,研究了在蒸汽养护与标准养护条件下水泥-粉煤灰胶凝材料的性能。试验结果表明:蒸汽养护条件加快了水泥-粉煤灰胶凝体系的早期水化速率,提高了硬化浆体的早期抗压强度,但与标准养护条件下的对应试件相比,硬化浆体的孔径粗化,且后期强度增长较缓。     

青岛海湾大桥胶凝材料体系水化放热性能及开裂敏感性研究

分别对比研究了单掺粉煤灰、单掺矿粉以及混掺粉煤灰与矿粉的胶凝材料体系的水化放热性能和开裂敏感性.试验结果表明:粉煤灰可以明显降低胶凝材料体系的放热总量、放热速率以及开裂敏感性,并随着粉煤灰掺量的增加,降低效果越明显.只有掺量大于70%的矿粉才可以明显降低胶凝材料体系的放热总量及放热速率,但是矿粉掺量大于30%不利于提高体系的抗裂性能.混合掺入粉煤灰与矿粉更能降低胶凝材料的放热速率、放热总量,减缓水化放热速率变化趋势,降低体系开裂敏感性.     

无水泥钢渣重载路面混凝土

以钢渣为粗细骨料代替传统天然砂石．碱溶液废渣粉制备胶凝材料代替水泥．配置路面混凝土。系统研究了碱掺量对强度和其工作流动性的影响．配置出28d抗压强度达44MPa．抗折强度达8．3MPa,同时具有良好工作性能的钢渣路面混凝土。进行重载路面工程试验的效果良好。     

矿物掺合料对复合注浆材料性能优化研究

针对水泥混凝土路面板底脱空等病害,系统研究了硅灰、粉煤灰等矿物掺合料,减水剂掺量和乳化沥青掺量等对复合注浆材料性能的影响,研发的复合注浆材料初始流动度不大于20 s,30 min流动度不高于30 s,与水泥稳定材料相比,复合注浆材料固结体7 d无侧限抗压强度略低,但挠度和水稳定性显著提高。     

硅灰改性橡胶混凝土路用性能研究

为减少环境污染及改善水泥混凝土路面的韧性,研究了硅灰改性橡胶混凝土的路用性能。通过密度、抗折强度、抗压强度及劈裂强度试验,研究了掺硅灰的橡胶混凝土基本力学性能及物性的变化规律,试验分析了混凝土的冲击韧性;采用噪声仪及超声波仪研究了橡胶混凝土的减振降噪效果。试验研究表明,硅灰的掺加,提高了普通混凝土的抗折强度、抗压强度及劈裂强度;随着橡胶颗粒体积掺量的增加,橡胶混凝土的密度、抗折强度、抗压强度、劈裂强度与压折比逐渐降低;橡胶颗粒的掺加提高了混凝土的冲击韧性,噪声水平有所下降;随着橡胶掺量的增加,混凝土的阻尼降噪效果越明显;当橡胶颗粒体积掺量不超过30%粗集料时,可获得路用性能较优的橡胶混凝土路面材料。     

SBR聚合物改性剂对SAC胶凝材料性能的影响研究

为了掌握SBR聚合物改性剂对SAC胶凝材料性能的影响,通过对不同SBR聚合物掺量胶砂的抗压强度、抗折强度和界面粘结强度进行研究分析,结果表明:SBR胶乳是SAC胶砂的优良改性剂,SBR胶乳的最佳掺量为15%,但需在胶乳中掺配0.1%的2706消泡剂以消除搅拌过程引入的气孔;SBR胶乳可显著提高胶砂的韧性,明显增强胶砂后期抗折强度,一定程度上提高胶砂后期抗压强度,SBR胶乳可显著改善胶砂界面粘结性能。     

复掺钢渣与矿渣的水泥-水玻璃双液注浆材料研究

为解决传统注浆材料耗费水泥量极大的问题,需研制出工作性能好和经济环保的注浆材料。通过对比不同体系双液注浆材料的性能,优选出复掺钢渣与矿渣的水泥-水玻璃双液注浆材料,并研究钢渣与矿渣的掺量、水玻璃的体积掺量及水灰质量比等对双液注浆材料工作性能、胶凝性能和抗压强度等的影响规律。研究结果表明： 当钢渣与矿渣的掺量为60%,水玻璃的体积掺量为 20%~30%、水灰质量比为0.7~1.0时,所制备的浆液凝胶时间可控,流动度在300 mm以上,3 d的抗压强度在13 MPa以上。     

固废基硫铝酸盐水泥固化低液限粉土的试验研究

为探究固废基硫铝酸盐水泥对低液限粉土的固化规律和效果,开展无侧限抗压强度、劈裂强度、CBR、XRD、TGA和SEM等试验,研究复掺不同比例硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥的固化剂对固化土力学性能的影响及其微观机理。研究结果表明:相对于普通硅酸盐水泥,固废基硫铝酸盐水泥水化产物中钙矾石含量较高,水化硅酸钙含量较少。单掺掺量为6%的固废基硫铝酸盐水泥固化土,其无侧限抗压强度前期增长较快,后期增长相对缓慢,28 d强度可以达到0.83 MPa;确定胶凝材料掺量为6%,将固废基硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥进行复掺时,随普通硅酸盐水泥占胶凝材料比例的增加,固化土抗压强度和劈裂强度逐渐提高,膨胀量逐渐降低。当普通硅酸盐水泥比例由60%上升到70%时,固化土强度提高最为显著,两种水泥的互补性发挥得最好,CBR可达235%,28 d强度可达2.25 MPa。     

复掺矿物掺合料对轻骨料混凝土性能的影响

为了研究复掺矿物掺合料对轻骨料混凝土物理力学性能的影响,该文先用不同比例的粉煤灰替代轻骨料混凝土中的部分水泥,通过试验分析了粉煤灰掺量对轻骨料混凝土抗压强度、抗折强度、水化热等物理力学指标的影响;然后用不同比例的石灰石粉替代轻骨料混凝土中的部分细集料,分析了石灰石粉掺量对轻骨料混凝土坍落度、抗压强度和抗折强度等物理力学性能的影响。试验结果表明:加入适量的粉煤灰能够增大轻骨料混凝土不同龄期的抗压强度和冻融后的抗压强度,降低水化热,但粉煤灰的加入会使抗折强度降低,综合考虑当粉煤灰掺量为25%时各指标都达到最佳值;坍落度、抗压强度和抗折强度都随石灰石粉掺量的增大呈先增大后减小的趋势,石灰石粉的加入使轻骨料混凝土冻融后的抗压强度明显提升,当石灰石粉替代量为24%时轻骨料混凝土的物理力学性能最好。     

粉煤灰掺量对喷射混凝土耐久性的影响试验

为了研制环保节能喷射混凝土,在喷射混凝土胶凝材料中掺入尽可能多的工业废料粉煤灰代替普通硅酸盐水泥,开展粉煤灰掺量对喷射混凝土耐久性的影响试验研究。通过研究得到以下结论： 粉煤灰对喷射混凝土的早期抗压强度影响较大,对其后期抗压强度影响相对较小;在喷射混凝土胶凝材料中掺入20%以下的粉煤灰等量代替普通硅酸盐水泥,可保证喷射混凝土基本力学性能,并能够有效提高其耐久性能,降低工程造价;电通量能够综合反映喷射混凝土的密实性,可作为喷射混凝土的一个综合耐久性指标。     

高掺量废旧橡胶环氧树脂混凝土性能的试验研究

为了考察废旧橡胶环氧树脂混凝土(Waste Rubber Epoxy Resin Concrete,简称WRERC)的性能,探讨其作为路面修复材料的可行性,采用废旧橡胶等体积替代砂石集料制备了高掺量(0-50%)WRERC,研究了废旧橡胶掺量对WRERC孔隙率、力学性能和冻融耐久性的影响。试验结果表明:随着橡胶掺量增大,WRERC孔隙率在掺量低于30%时逐渐增大而后趋于稳定,抗压强度呈近似线性降低,抗压极限应变在掺量低于40%时基本保持不变而后显著增大,抗压应力-应变曲线逐渐趋于平缓,柔性因子增大。冻融试验结果表明,经300次冻融循环,WRERC外观保持完好,未出现裂缝或胶凝材料剥落现象,基本没有质量损失;橡胶掺量增大和冻融次数增加对WRERC抗压应力-应变曲线作用效果相似,均使曲线趋于平缓,峰值应力降低,峰值应变增大,弹性区和塑性区延长;随着冻融循环次数增加,WRERC抗压强度损失率和柔性因子均增大,且橡胶掺量越高,作用效果越明显;橡胶掺量和冻融次数双重作用致使WRERC力学性能劣化,且橡胶掺量影响更大。建议高掺量WRERC可用于非机动车道、停车场、步行街、跑道等场所的铺装修复以及通过降低孔隙率来提升其耐冻融性能。     

高速铁路寒冷地区路基改良填料冻融性能研究

针对高速铁路寒冷地区路基改良填料，进行冻融循环后无侧限抗压强度试验，探究改良剂种类、掺量和养护龄期变化对改良填料抗冻融耐久性能的影响。结果表明：改良填料的强度随着养护龄期的延长和水泥掺量的增加而提升；粉煤灰的掺入会降低填料的强度；改良填料的冻融强度损失值呈现出指数型降低。采用冻融强度损失可以较好地评估填料在不同养护龄期下的强度变化。填料的冻结温度为-0.3℃，改良填料的冻融变形与水泥掺量呈正相关，与粉煤灰掺量呈负相关。     

玻璃-聚酯混掺纤维水泥稳定碎石收缩性能研究

为了减小水泥稳定碎石材料的收缩变形,提高水泥稳定碎石基层材料的抗裂能力,本文将聚酯纤维与玻璃纤维,以单掺和复掺两种不同方式掺加入水泥稳定碎石中,研究纤维种类、掺量和龄期对水泥稳定碎石力学性能和收缩性能的影响规律。试验结果表明:掺加纤维可以提高水泥稳定碎石的无侧限抗压强度,改善基层材料的收缩性能,其中玻璃—聚酯纤维混合掺加入基层材料中,能够显著改善水稳碎石材料的力学性能和收缩性能。     

矿物掺合料对硫铝酸盐水泥基双液注浆料性能的影响

采用粉煤灰、矿粉和硅灰分别取代硫铝酸盐水泥基双液注浆料,对比分析了它们对注浆料的凝结时间和抗压强度的影响。试验结果表明:按0%、10%、20%、30%的质量比例分别取代注浆料时,随着取代量的增加,初凝时间缩短,终凝时间延长;在掺量小于10%时,掺加矿粉可以增大硫铝酸盐水泥基双液注浆料的抗压强度,掺量大于10%时,掺加矿粉会减小抗压强度,对于粉煤灰和硅灰,除粉煤灰在掺量小于10%时可以略微增大1d抗压强度以外,其余掺量均使抗压强度减小,这对矿物掺合料在硫铝酸盐水泥基双液注浆材料中的应用具有一定的参考价值。     

片状石墨烯对水泥胶砂力学性能的影响

为研究石墨烯对水泥胶砂力学性能的影响，采用聚氧代乙烯壬基苯基醚(CO-520)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)对石墨烯进行分散，制备了不同石墨烯掺量、不同水灰比下的石墨烯改性水泥胶砂，并借助抗压抗折试验及扫描电子显微(SEM)研究了石墨烯对水泥胶砂力学性能的增强效果及增强机理。结果表明：CO-520分散剂能有效改善石墨烯在水泥胶砂中的分散性；石墨烯的掺入显著增加了水泥胶砂7 d、28 d的抗折和抗压强度；3种水灰比均在掺量为0.07wt%取得最佳值，28 d的抗折和抗压强度分别增加了37.8%、9.4%;石墨烯掺量相同时，水泥胶砂的抗折和抗压强度均随水灰比的上升而下降。这是因为石墨烯片层以多样性形态填充在水泥基材料的孔隙中，从而细化水泥基基体的孔径尺寸，提升了水泥基体间的胶结强度，增强了水泥胶砂材料的力学性能。