磷酸镁水泥-硫铝酸盐水泥复合胶凝材料的抗冻性

为改善快硬磷酸镁水泥的抗冻性，分别掺入26%、30%、34%、38%、42%硫铝酸盐水泥替代过烧氧化镁，制得磷酸镁水泥-硫铝酸盐水泥复合胶凝材料砂浆试样。对冻融循环前后砂浆试样进行了质量损失率测试、抗压强度试验、抗折强度试验、孔隙率测试、扫描电子显微镜观察与能谱分析。结果表明：硫铝酸盐水泥掺量38%、冻融循环100次的砂浆试样质量损失率最小，密实度最大，孔隙率最小；硫铝酸盐水泥掺量34%、冻融循环100次的砂浆试样抗压强度和抗折强度均高于其他试样；掺入硫铝酸盐水泥后水化产物呈颗粒状，试样结构更致密，抗冻性能显著提升。     

聚羧酸系高效减水剂与缓凝剂复合对水泥水化历程的影响试验研究

通过用聚羧酸系高效减水剂与三聚磷酸钠、硼砂、六偏磷酸钠、葡萄糖酸钠、柠檬酸、木钙、糖钙、蔗糖等8种缓凝剂复合,研究其复合后对水泥标准稠度净浆凝结时间的影响,以及与葡萄糖酸钠、三聚磷酸钠、木钙、糖钙等4种缓凝剂复合研究其复合后对水泥水化历程的影响。研究结果表明：与三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、柠檬酸、糖钙、蔗糖复合使用对标准稠度水泥净浆有促凝作用,而与硼砂、葡萄糖酸钠、木钙复合使用却能显著延长标准稠度水泥净浆凝结时间。但是,当其与葡萄糖酸钠、三聚磷酸钠、木钙、糖钙复合使用时与单独使用聚羧酸系相比,却能推迟水化温峰出现时间,降低1d．3d水化热,而且糖钙还能降低温峰。在实际工程应用前应先进行水泥适应性、缓凝剂品种的选择以及掺量试验,以便更经济更有效地满足具体施工要求。     

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。     

聚合物快硬水泥砂浆体积稳定性研究

聚合物乳液改性硫铝酸盐水泥砂浆已在众多维修工程中应用,研究该快硬砂浆的早期、长期的体积稳定性。结果显示:通过添加塑性膨胀剂,砂浆早期处于膨胀状态,能抵消一部分后期干燥收缩;对比3种养护制度对砂浆收缩率的影响,一定湿度养护既有利于硫铝酸盐水泥水化后呈现微膨胀性,聚合物也能缓慢干燥成膜;随着聚合物用量增大,抗压强度有所降低,收缩率也呈增大趋势,聚灰比在0.2以下为宜;通过SEM观察砂浆微观形貌,聚合物薄膜与水泥结晶体形成互穿网络。     

几种外加剂组分对硫铝酸盐水泥性能的影响

通过往硫铝酸盐水泥中掺加外加剂的办法,来寻求一种战时1 h抢修机场跑道的材料。通过分别研究碳酸锂、亚硝酸钙、聚羧酸高效减水剂、纳米碳酸钙、硅灰等单一组分的不同掺量对硫铝酸盐水泥不同性能的影响得出单一组分的最佳掺量范围。采用正交试验方法探讨在标准养护条件下不同掺量的复合组分对硫铝酸盐水泥胶砂强度的影响,分析得出超早强外加剂的最佳配比:碳酸锂、硅灰、聚羧酸高效减水剂、亚硝酸钙、纳米钙掺量分别为0.1%,4%,1.0%,0.5%和0.5%。掺入最佳配比的外加剂,材料1 h胶砂抗折/抗压强度达到6.2/37.1 MPa,3 d胶砂抗折/抗压强度达到10.8/62.3 MPa,符合战时机场跑道抢修等工程的要求。     

CA砂浆凝结时间影响因素分析

通过调整水泥、沥青用量,矿物掺合料以及早强剂的种类及用量,研究了 A/C 值、矿物掺合料以及早强剂对CA砂浆凝结时间的影响.结果表明:A/C值越高,CA砂浆凝结时间越长;掺加矿物掺合料延长CA砂浆凝结时间的实质是提高了A/C值;合适的早强剂可以缩短 CA 砂浆的凝结时间,部分早强剂相反会延长凝结时间.     

高含水率盾构废弃泥浆固化及强度特性研究

泥水盾构隧道施工会产生大量废弃泥浆，易引起环境污染等问题。为了提高废弃泥浆的力学性能，以济南某隧道泥水盾构施工过程产生的废弃泥浆为研究对象，研制了一种新型固化剂，以解决废弃泥浆再利用问题。在室内制作水泥固化土及新型固化土试样进行强度特性测试，并用扫描电镜对试样的微观结构和孔隙特征进行了研究。研究结果表明：当水泥掺量为15%时，新型固化土7 d抗压强度约为水泥固化土的3.5倍；外掺剂的最佳掺入比为水泥掺量的12%,可提高固化土的早期抗压强度及抗剪强度；新型固化土中生成了水化硅酸钙、水化铝酸钙等水化产物，形成了较好的骨架结构；废弃泥浆属于黏塑性宾汉流体，固化过程中发生了聚并和固化等复杂作用，逐渐向弹塑性流体过渡。     

快速封锚砂浆用缓凝剂试验研究

分别以不同掺量的硼酸、硼砂、酒石酸、葡萄糖酸钠为缓凝剂,试验研究缓凝剂种类及掺量对CRTS Ⅲ型先张法轨道板封锚砂浆的可施工时间、抗压强度等性能的影响。结果表明:要保证封锚砂浆具有相近的可施工时间,4种缓凝剂的掺量差异较大但均随温度的升高而增大,其中硼酸和硼砂用量较小且制得的封锚砂浆的抗压强度较高;随着硼酸和硼砂掺量的增大,封锚砂浆的可施工时间显著增长而抗压强度降低;常温下硼酸、硼砂的质量掺量分别以0.18%,0.30%为宜,细度分别以50,200目为宜。     

强硫酸盐盐渍土固化研究

强硫酸盐盐渍土化学固化中,当盐渍土中含有活性铝时,活性铝与固化剂中的氢氧化钙(CH)迅速反应生成AFt而导致固化土膨胀破坏.通过试验研究采用固化剂和二次碾压工艺固化含硫酸钠5%且含铝的盐渍土的可能性.试验表明,减少固化剂中的水泥含量可相应降低钙矾石(AFt)生成量,且使固化土中的水化硅酸钙凝胶(C-S-H)在AFt膨胀稳定后大量生成,待固化土体积膨胀基本稳定时施加二次压力可降低早期AFt膨胀造成的裂隙,减小固化土孔隙率,这两种技术途径的结合可有效提高固化土强度和耐久性.     

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。     

矿渣微粉在水泥基材料中的作用时效及其微结构演变规律

为探究矿渣在水泥基材料中作用时效及其微结构演变规律,采用宏观性能测试和微观结构分析相结合的方法,通过对比方法研究了掺入不同掺量的矿渣以及与矿渣粉粒径相近的石英粉后对复合硬化浆体的强度、物相组成以及微观形貌的影响规律。结果表明:3 d时矿渣微粉在复合浆体中仅起微集料的物理填充作用,7 d时矿渣粉的火山灰效应显现,硬化浆体密实度逐渐提高,28 d时矿渣-水泥复合组分(掺量分别为10%、20%、30%、50%)的硬化浆体强度分别为纯水泥试样的113.87%、120.94%、124.10%、115.18%;宏微观结果表明:矿渣的最佳掺量为30%且不超过该临界值时,其复合胶凝材料总的水化产物数量变化不大,此外,养护7 d和28 d时矿渣-水泥复合组分的水化产物结晶点较对比组增多且结晶体尺寸小,排列紧密,结构整体较纯水泥组分和石英粉-水泥复合组分致密。     

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.     

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。     

基于正交设计的水泥基注浆材料配比试验研究

应用正交设计方法,以水料比、硫铝酸盐水泥掺量、硅灰掺量定为3个因素,每个因素设置了3个影响水平,按照正交表共计设计9组配比方案,并经由试验得到不同配比下注浆材料的出机流动度、90 min流动度、12 h抗压强度、1 d抗压强度、28 d抗压强度。采用极差分析,确定各影响因素敏感性,绘制直观分析图反映各因素对注浆材料流动度、抗压强度的影响,分析了各因素对注浆材料性能的影响规律。试验结果表明:当水料比为0.19,硫铝酸盐水泥掺量为13%,硅灰掺量为7%时水泥基注浆材料浆体出机流动度为385 mm,90 min流动度为350 mm,12 h抗压强度为4.8 MPa,1 d抗压强度为23.3 MPa,28 d抗压强度为86.9 MPa,均满足技术要求。     

纳米C-S-H晶种与掺和料及早强剂复配对混凝土强度的影响

为了提高混凝土早期强度,根据不同混凝土配方的组成差异,将纳米C-S-H晶种与掺和料以及早强剂复配,成型不同龄期的混凝土试件,分析复配后混凝土初终凝时间、抗压强度和抗折强度受到的影响。结果表明：粉煤灰和硅灰会降低混凝土的早期抗压和抗折强度,纳米C-S-H晶种与粉煤灰、硅灰复配后可减弱粉煤灰、硅灰对强度下降的影响;纳米C-S-H晶种可缓解石膏的缓凝作用,并且可以与石膏、硫酸钠、硫铝酸盐水泥发挥协同作用,进一步提高混凝土的早期强度。     

橡胶粉水泥稳定碎石基层水稳定性试验研究

通过对不同掺量的橡胶粉水泥稳定碎石基层试件的力学性能、连续浸泡、浸烘循环和抗冲刷性能试验,测定和分析不同掺量的橡胶粉水泥稳定碎石的无侧限抗压强度、抗雨水侵袭和抗冲刷能力变化,对橡胶粉水泥稳定碎石基层的水稳定性进行评价。试验结果表明,当橡胶粉掺量在0%～8%时,橡胶粉水泥稳定碎石基层与未掺橡胶粉的水泥稳定碎石基层相比其7 d、28 d无侧限抗压强度略有降低,其抗雨水连续浸泡和浸烘循环性能降幅甚小,能够满足设计强度要求;当掺入0%～8%橡胶粉,能够略提高水泥稳定碎石基层的抗冲刷性能。     

CCM复合掺合料高性能混凝土试验研究

CCM复合掺合料具有物理填充作用,能够明显提高浆体硬化后的密实度和强度。通过掺加水泥用量15%、20%的CCM复合掺合料配制高性能混凝土来进行试验研究,结果表明,掺加CCM复合掺合料后混凝土强度发展对温度不敏感,混凝土水化温度降低。通过在京沪高铁悬灌梁中应用,证明20%掺量的CCM复合掺合料高性能混凝土能够提高3 d龄期的弹性模量和抗压强度,缩短张拉龄期,应用效果较好。     

哈大高铁路基用掺水泥级配碎石冻胀特性试验研究

哈大高铁纵贯我国季节性冻土广泛分布的东北地区,该地区冬夏季温差大,冻胀问题突出,处理不当易造成路基和轨道变形,从而影响高铁的运营安全。哈大高铁路桥、路涵过渡段采用级配碎石掺水泥进行填筑,为了解级配碎石中细粒含量和水泥掺量对其冻胀特性的影响,对掺水泥级配碎石的冻胀特性进行了试验研究。结果表明:不掺水泥级配碎石冻胀率可达1.00%~1.65%,而5%以上水泥掺量级配碎石硬化后基本消除了细粒土冻胀敏感性,冻胀率0.2%;在50次冻融循环作用下,掺水泥级配碎石有被冻坏可能,表层冻裂但并未成粉状,冻胀率也没有显著增大。     

高速铁路路基冻胀特性水泥掺入的改性研究

哈大铁路沿途广泛分布的季节性冻土,引起含不同细粉料的路基级配碎石垫层产生冻胀问题,不能满足高铁对线路平顺性的要求。通过掺入一定量的水泥,可以有效减少吸水量和冻胀量。基于相似理论开展了不同细粉含量、不同含水量及不同水泥掺量工况下路基级配碎石的冻胀特性研究,进行了4种细粉含量及4种水泥掺量条件下的孔隙率、含水率及冻胀量试验。结果表明:掺加水泥可显著降低级配碎石的冻胀率,未掺加水泥级配碎石其原位冻胀率可达1%~1.65%,随着水泥掺量的增加,掺水泥5%以上级配碎石硬化后基本可消除细粉土引起的原位冻胀和水迁移冻胀,其原位冻胀率小于0.2%。掺加水泥量必须同时考虑对冻胀率及物理力学性能的影响,建议水泥掺量为5%。     

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.