矿物掺合料对水泥砂浆硫酸盐侵蚀的影响及机理

通过对20℃时5%Na2SO4溶液浸泡的各砂浆试件进行外观观察、强度测试以及矿物成分分析,研究了粉煤灰、矿粉、钢渣单掺及其复掺对水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性能的影响。研究结果表明:加入矿物掺合料降低了试件的胶凝材料中的C3A含量,其火山灰反应消耗了大量的水化产物Ca(OH)2,且提高了试件的密实度,对硫酸盐侵蚀具有明显的预防缓解作用;各矿物掺合料的抗硫酸盐侵蚀效果由优到劣依次为:30%粉煤灰,30%粉煤灰 30%矿粉,60%矿粉,30%钢渣 30%矿粉,30%钢渣>30%矿粉,空白样。     

天然火山灰混凝土抗碳化性能试验研究

研究目的:以天然火山灰混凝土为研究对象,通过加速碳化试验与差热分析试验对未掺加矿物掺合料的基准混凝土、火山灰混凝土及粉煤灰混凝土的抗碳化性能进行对比分析,并研究掺加少量硅灰对火山灰混凝土抗碳化性能的改善效果,为实际工程提供技术指导。研究结论:(1)与基准混凝土相比,由于水泥孰料减少和二次水化消耗的双重作用,火山灰混凝土和粉煤灰混凝土中的Ca(OH)_2的含量少,抗碳化性能显著降低;(2)同掺量的粉煤灰混凝土与火山灰混凝土相比,粉煤灰混凝土抗碳化性能优于火山灰混凝土;(3)掺加硅灰的火山灰混凝土的抗碳化性能明显提高,掺加5%硅灰的火山灰混凝土甚至优于粉煤灰混凝土,可以代替粉煤灰混凝土使用;(4)差热分析试验从机理上验证和分析了宏观试验结果;(5)对于天然火山灰资源丰富地区的混凝土工程,该研究成果可以促进地方资源的有效利用,为实际工程带来环境和经济效益。     

含不同矿物掺合料混凝土的硫酸盐腐蚀试验研究

混凝土在硫酸盐溶液中的腐蚀会对地下建筑造成严重的破坏。为了提高混凝土在地下水环境中抵抗硫酸盐腐蚀的能力,本文以掺粉煤灰、硅灰和矿粉的三种矿物掺合料混凝土为研究对象,开展了混凝土在15%硫酸钠溶液中的腐蚀研究。采用超声波平测法测得混凝土腐蚀60 d的腐蚀深度;此外,通过对比分析了不同掺合料混凝土腐蚀60 d的抗压强度。试验结果表明:掺10%掺量条件下,硅灰混凝土腐蚀深度最大,粉煤灰混凝土次之,矿粉混凝土最小,即矿粉对混凝土抗硫酸盐侵蚀能力的提升最有利;未腐蚀前,三种矿物掺合料混凝土的抗压强度从大到小依次为粉煤灰>矿粉>硅灰,腐蚀后,粉煤灰混凝土的抗压强度较腐蚀前有所提高,而掺硅灰和矿粉混凝土的抗压强度变化较小。     

矿物掺合料对高性能混凝土抗氯离子渗透性能的影响

采用ASTM C1202推荐的快速试验方法——直流电量法,研究了水灰比以及粉煤灰和硅粉两种矿物掺合料对混凝土抗氯离子渗透性能的影响。试验结果表明：水灰比降低,虽然可以降低混凝土6h库仑电量,但并不能有效地提高混凝土抵抗氯离子渗透能力,只有掺入矿物掺合料才能有效解决这一问题。单掺粉煤灰可以降低氯离子在混凝土中的渗透性,且随着粉煤灰掺量的增加,混凝土渗透性降低;粉煤灰的细度对混凝土28d龄期前的渗透性有较大的影响,而对后期的影响较小。单掺硅灰显著降低混凝土6h库仑电量,而且硅灰与粉煤灰复合双掺可进一步改善混凝土的抗氯离子渗透性。综合考虑,少量的硅灰与粉煤灰复合双掺是配制具有极低氯离子扩散渗透性混凝土的重要技术途径。矿物掺合料改善混凝土抗氯离子渗透性的机理主要是其在混凝土中的密实填充效应和火山灰效应。     

盐渍土地区高性能混凝土耐久性研究

以内掺掺合料、中砂、细石、普通硅酸盐水泥以及抗硫水泥制成的细石高性能混凝土作为研究对象,在3种不同硫酸根浓度的浸泡液中进行100次干湿循环,用动弹性模量、抗折强度和抗压强度的变化研究硫酸盐侵蚀对混凝土耐久性的影响。结果表明,随着浸泡液中硫酸根浓度的逐步增加,混凝土受硫酸盐侵蚀程度逐步增加,试件的动弹性模量呈现逐步降低的趋势;在干湿交替环境下,混凝土试件的抗折强度指标比抗压强度指标更敏感,试件的抗折强度比抗压强度更能反应试件的受损程度。在干湿交替的水侵蚀和硫酸盐侵蚀环境中,掺加复合掺和料的高性能混凝土对硫酸盐侵蚀有较好的抵抗性能。     

用硅灰配制高抗折混凝土的研究

研究目的:提高铁路桥梁的跨度和耐久性是高性能混凝土研究的主要方向,硅灰和超细矿渣粉是配制大跨度预应力铁路桥梁最好的活性火山灰质材料.本试验研究的目的是通过在混凝土配料中加入等量硅灰代替矿渣水泥来提高混凝土的抗折强度和耐久性.研究结论:试验结果表明,掺加8%的等量硅灰代替矿渣水泥配制的高抗折混凝土的抗折强度3 d达到了8.8 MPa,提高了44.3%,28 d达到了11.4 MPa,提高了50.0%;掺硅灰的混凝土试样ZR-2的耐卤盐溶液侵蚀性能、抗碳化性能、抗冻融性能和抗渗性能也明显优于混凝土对比样ZR-1.根据试验研究结果可知,掺加8%的等量硅灰代替矿渣水泥可以配制耐久性良好的高抗折混凝土.     

生态多孔混凝土抗硫酸盐腐蚀性能研究

生态多孔混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能是当前的焦点研究问题。基于生态多孔混凝土加速硫酸盐干湿循环及硫酸盐浸泡腐蚀试验方法下开展生态多孔混凝土的耐久性能研究。研究结果表明:生态多孔混凝土经加速硫酸盐干湿循环腐蚀较饱和硫酸盐浸泡腐蚀其性能损失更为显著;掺加矿物掺合料对改善生态多孔混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能并不明显。开展生态多孔混凝土抗硫酸盐腐蚀性能研究,对构建生态多孔混凝土耐久性能评价体系有着指导意义。     

用硅灰配制高抗折混凝土的研究

研究目的：提高铁路桥梁的跨度和耐久性是高性能混凝土研究的主要方向，硅灰和超细矿渣粉是配制大跨度预应力铁路桥梁最好的活性火山灰质材料。本试验研究的目的是通过在混凝土配料中加入等量硅灰代替矿渣水泥来提高混凝土的抗折强度和耐久性。研究结论：试验结果表明，掺加8％的等量硅灰代替矿渣水泥配制的高抗折混凝土的抗折强度3d达到了8．8MPa，提高了44．3％，28d达到了11．4MPa，提高了50．0％；掺硅灰的混凝土试样ZR-2的耐卤盐溶液侵蚀性能、抗碳化性能、抗冻融性能和抗渗性能也明显优于混凝土对比样ZR-1。根据试验研究结果可知，掺加8％的等量硅灰代替矿渣水泥可以配制耐久性良好的高抗折混凝土。     

掺复合功能掺合料快速修补混凝土的试验研究

以优质粉煤灰和硅灰复合粉体为基材外掺少量激发剂配制而成的复合功能掺合料(CUFG)是一种新型水泥混凝土路面快速修补材料。采用42.5级普通硅酸盐水泥,单方水泥用量315~360 kg/m3,掺入20%~30%复合功能掺合料,可配制出24 h抗压强度大于20 MPa,24 h抗折强度大于3.5 MPa;28 d抗压强度大于50 MPa;28 d抗折强度大于7.0 MPa的快硬高早强混凝土,满足24 h开放交通所需的最低强度指标要求,且后期强度也有较大的提高。CUFG的掺入提高了快速修补混凝土(RRC)早期和后期的折压比,降低了混凝土的干缩程度,有利于提高快速修补混凝土的抗裂性能。掺CUFG快速修补混凝土的抗氯离子渗透能力较强,同时具有优异的耐磨性能。     

矿物掺合料对高性能混凝土力学和耐久性的影响分析

矿物掺合料作为高性能混凝土的重要组成部分,能改善混凝土的力学和工作性能,提高结构的耐久性。研究不同矿物掺合料对混凝土强度增长、电通量、抗硫酸盐侵蚀性能及水化热的影响,为铁路工程高性能混凝土配合比的设计和优化提供了借鉴和经验。     

国内外水泥抗硫酸盐性能研究进展

硫酸盐侵蚀是影响水泥混凝土结构耐久性的重要因素之一,提高水泥的抗侵蚀性能对工程建设具有深远意义。通过对国内外对水泥抗硫酸盐性能的研究进展,归纳和比较了国内外抗硫酸盐水泥研究中硫酸盐对水泥基的侵蚀破坏机理、抗侵蚀程度的检验指标和评定方法、硫酸盐对水泥基的不同破坏类型及其影响因素以及改善并提高水泥基抗侵蚀性能的措施等方面研究的共性及差异性。在此基础上,提出了发展绿色环保的新型抗硫酸盐水泥研究前景和思路。     

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%。     

铁路混凝土抗硫酸盐侵蚀试验研究及技术对策

开展硫酸盐对混凝土的劣化作用机理研究是混凝土结构耐久性设计的基础。首先从物理结晶和化学腐蚀2个方面论述了硫酸盐引起水泥石劣化的途径和破坏形式。然后针对不同胶凝材料组成、强度等级和涂层防护的砂浆试件采用硫酸盐溶液分别进行干湿交替试验和浸泡试验。试验结果表明:在干湿交替条件下,提高砂浆强度和掺入防腐剂均有助于提高抗硫酸盐侵蚀能力,采用环氧沥青对水泥砂浆进行厚涂防腐后其具有良好的抵抗严重腐蚀的能力;在浸泡条件下,水泥砂浆掺入粉煤灰和矿渣粉均有助于提高其抗硫酸盐侵蚀能力,掺20%矿渣粉和掺30%粉煤灰效果接近。最后介绍了铁路主体结构混凝土抗硫酸盐侵蚀主要技术对策。     

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...     

硫酸盐全浸泡腐蚀下不同掺合料混凝土耐久性研究

为研究不同掺合料混凝土在全浸泡硫酸盐腐蚀环境下的耐久性规律,设置替代率为20%的粉煤灰和硅粉两种掺合料作为胶凝材料掺入混凝土中,开展5%、10%、20%浓度的硫酸钠溶液全浸泡条件下168 d腐蚀试验。通过受腐蚀混凝土的宏观质量变化和抗压强度变化规律表征混凝土的宏观耐久性能,并以SEM试验探究混凝土受腐蚀微观潜在机制。利用混凝土相对质量评价参数指标,建立Weibull概率分布模型预测混凝土剩余寿命以反映其耐久性。结果表明：质量变化率和抗压强度变化趋势均为先上升后下降,峰值出现在浸泡腐蚀的第84天,粉煤灰对降低混凝土质量变化率效果更好,硅粉对提高混凝土早期强度效果更好,而溶液浓度对各试验组影响较小;微观上导致受硫酸盐腐蚀混凝土劣化原因为二次水化后生成的钙矾石;粉煤灰和硅粉均对抵抗硫酸盐腐蚀有较好表现,而粉煤灰更优。     

天然火山灰质岩掺合料铁路混凝土试验研究

近年来粉煤灰、矿粉供应日趋紧张且品质变差,因此,将火山灰质岩等易于获取、分布较为广泛的天然材料加工成混凝土矿物掺合料可代替部分粉煤灰。天然火山岩储量丰富,主要为浮石、凝灰岩、安山岩和玄武岩等。火山灰质岩矿物掺合料在国内外都有成功应用案例,火山灰掺合料配制的混凝土性能良好,且能有效抑制混凝土碱-骨料反应,是一种较好的混凝土掺合料。本文对比研究火山灰与粉煤灰物理性能指标,并从配合比设计、混凝土力学性能及耐久性等方面进行试验研究,证明了火山灰混凝土性能与粉煤灰混凝土性能接近,指标满足一般铁路混凝土要求。     

水泥基渗透结晶型防水砂浆研制与防水性能研究

制备一种水泥基渗透结晶型防水砂浆,通过降低水灰比、掺入硅灰、粉煤灰替代部分水泥作为胶凝材料达到降低成本和改善抗渗性能的目的,同时加入不同掺量活性化学物质并进行正交试验,以抗折及抗压强度与抗渗透压力(透水)作为主要指标确定防水材料最佳配比。结果表明,防水砂浆中活性物质可高效促进水泥水化,水化硅酸钙相对含量增加,胶凝态物质含量明显增多,晶体生长连续,结构更加密实;渗透结晶母料质量占胶凝材料质量最佳比例为：酒石酸0.3%、硅酸钠2%、氯化钙2%;用粉煤灰和硅灰代替部分水泥同样满足抗渗要求,且抗折、抗压强度有所提高。     

高温干燥下速凝剂对水泥净浆性能的影响

为掌握高地热环境条件下隧道初期支护水泥基材料的水分蒸发及其性能随时间的变化规律,通过室内模拟试验,探讨高温(60℃)与速凝剂共同作用对水泥浆体的水分损失、力学强度及化学结合水含量的影响。结果表明,60℃干燥条件显著加速了水泥浆体水分蒸发而增大质量损失率,速凝剂掺入并不能有效降低试件早期水分蒸发引起的质量损失,高吸水性树脂会显著增大基准水泥及掺粉煤灰试件的质量损失;硅灰和速凝剂双掺可较好地减少试件在60℃干燥条件下的质量损失。同标准养护条件相比,60℃干燥条件下各试件抗压强度随龄期增长按1 d抗压强度增大、7 d和28 d抗压强度下降的规律变化;速凝剂和高温干燥条件共同作用下水泥净浆强度增速缓慢;速凝剂有利于增强掺粉煤灰试件28 d龄期的抗压强度,但不利于掺硅灰试件28 d龄期抗压强度的发展。硅灰与速凝剂双掺会降低水泥净浆的毛细吸水系数,速凝剂单掺和速凝剂与高吸水树脂双掺对掺有粉煤灰试件毛细系数影响不大。与标准养护条件相比,60℃干燥条件下纯水泥基准组试样所含化学结合水和Ca(OH)2含量明显降低;速凝剂可略微提高水泥基准试样化学结合水和Ca(OH)2含量,但不利于60℃干燥条件下的水泥...     

废旧闸瓦摩擦回收料对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能影响的研究

为了获得废旧闸瓦摩擦回收料对混凝土耐久性的影响机理,本文初步研究了掺量分别为0%、5%、10%废旧闸瓦摩擦回收料对混凝土抗硫酸盐侵蚀的影响。采用扫描电子显微镜分析了侵蚀前后试件的微观形貌。结果表明:废旧闸瓦摩擦回收料的掺入不会使混凝土的强度降低,还能进一步改善混凝土的抗硫酸盐性能。     

氯盐环境下铁路混凝土配合比参数的研究

分析氯离子扩散系数作为氯盐环境下混凝土耐久性评价指标的原因及合理性。系统研究水胶比(0.33、0.38、0.45)、矿物掺和料种类(粉煤灰、磨细矿渣粉、偏高岭土、硅灰)、掺量及含气量等配合比参数对混凝土氯离子渗透性能影响规律;探讨氯盐环境下铁路混凝土配制要求;提出氯盐环境下铁路混凝土配合比参数限值。研究表明:氯盐环境下适当加入矿物掺和料是提高混凝土耐久性的关键技术措施;粉煤灰和矿渣适宜掺量分别为30%～50%、40%～60%;适当引气(含气量为4%～6%)能提高混凝土抗氯离子渗透性能;严重氯盐腐蚀环境下,应采用矿物掺和料复掺技术,且宜添加适量硅灰。