组合膨胀剂对风电灌浆料早期膨胀性能的影响

基于改进的竖向膨胀率(εv)测试方法,获得了高强风电灌浆料0~24 h、1~7 d的εv发展全曲线;并研究了掺合料比例及组合膨胀剂比例对灌浆料εv、流动度、力学强度的影响.结果表明:灌浆料0~24 h竖向膨胀率曲线呈“四阶段”特征;在0%~20%掺量范围内提高硅灰掺量,灌浆料流动度下降,0~24 h内εv曲线峰值先增大后减小;塑性膨胀剂(PEA)对24 h内εv发展起主导作用,复掺氧化钙-硫铝酸钙双源膨胀剂(HP-CSA)后,εv峰值减小,24 hεv下降、3 hεv增大,有利于控制24 h与3 h的εv差值;在1~7 d内,0.03%掺量的PEA即可促进HP-CSA膨胀效能的发挥,6%以上掺量的HP-CSA可较好补偿竖向自收缩变形而获得净膨胀灌浆料;PEA与HP-CSA组合,可发挥时间上接力、效果上协同的膨胀调控作用,可分阶段、按需设计,从而实现对灌浆料7 d内竖向膨胀率的精细调控;随组合膨胀剂掺量增加,灌浆料初始和30 min流动度无明显变化,28 d抗压强度先增大后减小;在本文研究范围内,0.06%PEA+6%HP-CSA是最优掺量组合.

预湿再生砂与膨胀剂协同作用对再生砂混凝土收缩性能的影响

为了降低再生砂混凝土的收缩变形,研究了预湿再生砂对混凝土工作性能、抗压强度、自收缩、干燥收缩及内部相对湿度的影响,并在此基础上掺入3种不同类型膨胀剂,进一步研究了预湿再生砂与膨胀剂协同作用对混凝土自收缩和干燥收缩的影响。结果表明:在附加用水量相同情况下,与采用绝干状态再生砂制备的混凝土相比,采用预湿再生砂制备的混凝土工作性能降低、强度增加,混凝土内部相对湿度更高,有效降低了其自收缩和干燥收缩;在掺入的3种膨胀剂中,钙质膨胀剂对混凝土自收缩的抑制效果最佳,钙镁复合膨胀剂对混凝土干燥收缩的抑制效果最佳;100%预湿程度下,与未掺膨胀剂混凝土相比,掺10%(质量分数)钙质膨胀剂的全再生砂混凝土的28 d自收缩降低了83.2%,掺6%钙镁复合膨胀剂的全再生砂混凝土的120 d干燥收缩则降低了36.1%。

矿物掺合料对MgO膨胀剂膨胀性能的影响及其机理

MgO膨胀剂具有良好的膨胀稳定性,与混凝土收缩相匹配,可以有效抑制混凝土收缩裂缝的产生。研究了矿物掺合料对MgO膨胀剂膨胀性能的影响及其机理。通过对不同配合比的8%MgO膨胀剂混凝土进行抗压强度、抗折强度和限制膨胀率的测试,探究了矿物掺合料对混凝土性能的影响。试验结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,混凝土的抗压强度和抗折强度降低,而矿渣对其强度影响不明显。混凝土在水中养护的膨胀过程可以分为潜伏诱导期、快速膨胀期、缓慢膨胀期和稳定期。矿物掺合料的加入降低了MgO膨胀剂的膨胀效果,且掺量越高,影响越大,其中粉煤灰的影响更为显著。膨胀是由于MgO反应生成的Mg(OH)_(2)晶体填充孔隙所致,矿物掺合料通过降低MgO反应程度和增加孔隙率来减少膨胀现象。矿渣的活性较高,对MgO反应的阻碍较小。

MgO膨胀剂对超高性能混凝土(UHPC)工作性的影响及其机理研究

超高性能混凝土(UHPC)因卓越的耐久性能和力学性能而在工程领域具有广阔的应用前景。然而,UHPC收缩性较大,限制了其进一步推广和发展。氧化镁(MgO)膨胀剂具有膨胀稳定、活性可控的特点,并且与UHPC相适应,因此被视为有良好应用前景的UHPC膨胀剂。本研究旨在探讨不同活性和掺量的MgO膨胀剂对UHPC工作性的影响,并通过XRD和SEM等手段进一步解释不同活性MgO膨胀剂对UHPC工作性的影响机理。研究结果表明,在掺入MgO膨胀剂的UHPC中,在低速剪切下观察到剪切稠化现象,而在高速剪切下观察到剪切稀化现象。与水泥颗粒相比,MgO膨胀剂颗粒对水具有更强的吸附能力。因此,MgO膨胀剂的活性越高,UHPC的流动性降低越显著,且UHPC的动态屈服应力增加,这在实际工程中需要更多的泵送能量。

高效缓凝减水剂与氧化镁膨胀剂对混凝土性能的影响

研究了不同高效缓凝减水剂(柠檬酸、葡萄糖酸钠、柠檬酸镁、柠檬酸锂)分别与氧化镁膨胀剂的共同作用对混凝土工作性、力学性能、干燥收缩、抗裂性能的影响。结果表明:柠檬酸锂对掺氧化镁膨胀剂混凝土拌合物的坍落度有负面影响,但柠檬酸、葡萄糖酸钠、柠檬酸镁能在一定程度上改善混凝土的工作性;各高效缓凝减水剂均可提高混凝土的力学性能;葡萄糖酸钠、柠檬酸镁、柠檬酸锂均可减少混凝土的干燥收缩;柠檬酸、葡萄糖酸钠、柠檬酸镁均对氧化镁膨胀剂在混凝土中的补偿收缩作用有正向影响,其中,柠檬酸镁、葡萄糖酸钠的效果相对更好;柠檬酸对掺氧化镁膨胀剂的混凝土早期开裂性能有负面影响,会促进裂缝的产生。

膨胀剂对水泥基灌浆材料性能的影响

为提高水泥混凝土的机械强度,避免产生裂缝,指出了水泥基灌浆材料的性能缺陷。以氧化镁基膨胀剂为例,分析了其在水泥基灌浆材料中的水化作用机理,探讨了不同类型膨胀剂对水泥基灌浆材料性能的影响,以提高水泥基灌浆材料结构的延展性及耐久性。

钙镁复合膨胀剂对不同温度历程混凝土的变形性能的影响

依据不同尺寸结构混凝土的温度历程,设计适宜的膨胀剂,可有效降低混凝土开裂风险。研究恒温条件、变温条件下的混凝土温度对氧化钙膨胀剂、钙镁复合膨胀剂的膨胀效能的影响规律。结果表明:40℃恒温条件下,6%CaO膨胀剂的混凝土早期表现出较大膨胀变形,但在5 d内基本膨胀完全;掺4%CaO+2%MgO(250 s)的混凝土28 d龄期内持续膨胀。变温条件下,低活性MgO膨胀剂在温降阶段膨胀性能的发挥需要适宜的温度条件,最高温度越高、降温速率越慢(即在较高温度维持的时间越长)越有利于MgO膨胀剂膨胀性能的发挥。最高温度超过40℃、早期(前5 d)温降速率低于4.5℃/d,降温时间持续较长的情况下,活性值为250 s的MgO膨胀剂在混凝土温降阶段才能发挥膨胀补偿温降收缩的效果。

水化温升抑制剂对钙类膨胀剂变温膨胀效能的影响

研究了水化温升抑制剂TR01B对掺钙类膨胀剂砂浆性能的影响。结果表明:TR01B主要影响砂浆的早期抗压强度,对凝结时间也有一定的影响,但对后期抗压强度的影响较小;掺TR01B可以降低水泥早期水化放热速率峰值、温度峰值及放热量;TR01B能够调控钙类膨胀剂的膨胀效能,延缓了水泥早期水化产物的生成,同时不影响水泥后期的水化程度。

含MgO膨胀剂的水泥砂浆在恒温和变温养护制度下的限制膨胀率

温度对MgO膨胀剂在水泥基材料中补偿效果的影响至关重要。本文通过测试不同养护制度下水泥砂浆的限制膨胀率、水化产物矿物组成、产物形貌和分布以及MgO膨胀剂的水化程度,揭示了MgO膨胀剂在水泥基材料中的温度敏感性。结果表明,随着养护温度升高,含8%(质量分数)中速型MgO水泥砂浆的限制膨胀率显著增加,特别是在50℃养护条件下,其28 d限制膨胀率是25℃下的1.7倍。不同养护制度对MgO膨胀性的影响规律存在差异,在高温升-慢冷却的变温养护制度中,含快速型MgO的水泥砂浆限制膨胀率最大,且降温过程膨胀率降低趋势明显,而在低温升-快冷却的变温养护制度下,体系水化持续进行,MgO膨胀效果可持续发挥。此外,MgO在水泥净浆中的反应程度也随养护温度的升高而增加,为25%~65%,水化产物Mg(OH)_(2)主要以凝胶状态存在,但随着温度升高到50℃,部分凝胶状的Mg(OH)_(2)转化为片状晶体,从而进一步优化了水泥基材料的微观结构和膨胀性能。该研究为理解和优化MgO膨胀剂在水泥基材料中的应用提供参考。

膨胀剂和后浇带对超长环形底板混凝土防裂的影响研究

世界上亮度最高的第四代高能同步辐射光源的超长环形底板周长约1494 m、厚1 m,如何保证底板混凝土施工质量防止裂缝产生是工程的难点。建立有限元三维数值分析模型,按照实际施工过程仿真底板混凝土的跳仓浇筑过程,模拟分析底板混凝土温度及温度应力变化情况,同时将计算温度结果与实测温度结果进行对比,验证热学参数的合理性和准确性。在反演分析基础上,研究膨胀剂和后浇带的温控防裂效果。研究结果表明:早膨胀型自变(Ⅰ型)对混凝土早龄期应力的影响是有利的,但晚膨胀型自变(Ⅲ型)的延迟膨胀性补偿由于混凝土收缩和温降引起的应力,有利于减小底板冬季最大拉应力;设置后浇带能减小底板混凝土分缝分块长度,削减混凝土最大拉应力,削减幅度为6.65%。

新型合成有机膨胀剂对铅酸动力电池低温性能的影响研究

讨论了新型合成有机膨胀剂(简称新型膨胀剂)对铅酸动力电池低温性能的影响,通过差示扫描量热法(DSC)/热重分析法(TGA)测试了木素磺酸钠与新型膨胀剂的热稳定性;通过循环伏安(CV)和析氢曲线测试,分析了二者对负电极表面电化学行为和负极析氢行为的影响;通过扫描电子显微镜法(SEM)分析了木素磺酸钠与新型膨胀剂对负极活性物质微观形貌的影响;通过低温性能测试,对比分析了二者对动力电池低温性能的影响;通过高温过充后低温保持率测试,对比分析了二者在高温环境下的稳定性;通过充电接受能力测试,对比分析了新型膨胀剂对电池充电接受能力的影响。研究发现:新型膨胀剂热稳定性明显优于木素磺酸钠,能够提高负极表面的铅离子还原反应;从析氢行为来看,新型膨胀剂负电极析氢电位更负,更不易析氢;新型膨胀剂对负极活性物质成晶形态不同于木素磺酸钠,更有利于形成比表面积大的晶粒结构;在提高动力电池低温性能方面,新型膨胀剂优于木素磺酸钠;耐高温性能、充电接受能力也优于木素磺酸钠。

润宏煤业1305工作面静态膨胀剂致裂顶板卸压技术研究

以润宏煤业1305工作面地质条件为工程背景,采用静态膨胀技术对运输巷顶板切顶卸压,避免煤柱侧应力集中。通过理论分析、实验室测试、现场工程试验等方法,分析和测试了静态膨胀剂的膨胀力性能,计算分析了静态膨胀剂作用下切顶卸压的钻孔参数,设计了详细的施工工艺。研究结果表明,静态膨胀剂的最大膨胀力可达到70 MPa,且持续时间长,完全可以用于煤岩致裂工程。钻孔间距、钻孔直径以及钻孔角度是影响静态膨胀剂致裂效果的主要参数。钻孔内产生的静态膨胀压力作用到孔壁,且能一直保持到顶板进入采空区后,在矿压、自重及静态膨胀力的作用下,顶板会出现裂缝、裂缝扩展、顶板致裂垮落3个过程。根据现场具体工程条件,在多组成排钻孔共同膨胀作用下,可形成膨胀应力的叠加,能够起到更好的致裂效果。研究为探索和推广煤矿非爆破式顶板致裂技术提供了借鉴。

养护制度对掺MgO膨胀剂混凝土力学性能的影响研究

研究了不同掺量MgO膨胀剂在自然养护、标准养护、限制养护和高温养护条件下对混凝土力学性能的影响,结果表明:随着MgO膨胀剂掺量增大,各养护条件下,混凝土抗压强度均逐渐降低;不同养护条件对混凝土强度影响明显,高温养护下强度发展最快,自然养护下,强度发展最慢;对于C30混凝土,掺20 kg MgO膨胀剂对混凝土强度无明显负面影响;掺MgO膨胀剂混凝土长龄期抗压强度无倒缩现象。

纤维膨胀剂对隧道衬砌混凝土性能的影响

研究纤维膨胀剂对不同水胶比和不同强度等级混凝土工作性能、抗压强度和变形性能的影响。结果表明,相同水胶比条件下,纤维膨胀剂掺量对混凝土拌合物坍落度无明显影响;纤维膨胀剂掺量是影响混凝土限制膨胀率的主要因素,纤维膨胀剂掺量由7%增加至11%能更有效地补偿收缩;但纤维膨胀剂掺量增加,在提高补偿收缩能力的同时,也会降低混凝土抗压强度。综合考虑纤维膨胀剂对混凝土抗压强度和限制膨胀率的影响后,确定C30、C40强度等级的隧道衬砌膨胀混凝土配合比,经验证该配合比下混凝土工作性能良好、满足强度设计要求,且均有良好的早期抗裂性能。

膨胀剂和高吸水性树脂对钢壳沉管自密实混凝土体积变形性能的影响

通过对深中通道钢壳沉管自密实混凝土配合比进行优化设计,探讨了膨胀剂、高吸水性树脂对自密实混凝土工作性能和抗压强度的影响,并重点研究膨胀剂、高吸水性树脂对自密实混凝土的早期收缩和长期收缩变形的影响。研究结果表明:掺加适量的膨胀剂、高吸水性树脂均可提升自密实混凝土的工作性能,掺量过大时对混凝土工作性能不利,且抗压强度也随之降低;与掺加膨胀剂相比,掺加高吸水性树脂可更有效改善自密实混凝土的体积稳定性。

氧化镁膨胀剂对大体积混凝土裂缝控制与应用

城市副中心综合交通枢纽工程存在底板浇筑方量大、施工气温较高、大体积混凝土浇筑等难点,采用M型氧化镁膨胀剂配制补偿收缩混凝土,通过原材料的选择、优化配合比设计、控制绝热温升及施工养护等措施,形成整体性裂缝控制技术,可较大程度降低混凝土开裂风险,保障工程质量。

基于温控型氧化镁膨胀剂的混凝土抗裂性能研究

研究了温控型氧化镁膨胀剂(TME)对混凝土和易性、凝结时间、抗压强度、胶砂限制膨胀率、水化热降低率和工程结构抗裂性的影响。结果表明,外掺TME提高了混凝土的粘聚性,延长了凝结时间,对抗压强度的影响集中在7 d内,对28 d强度无影响;TME对40℃水养胶砂限制膨胀率的影响集中在28 d内,随TME掺量增加而增大;TME能明显降低水泥水化放热率和水泥胶砂温升;掺6%TME显著降低了混凝土裂缝数量,与空白段相比,结构温升降低了5.0℃,14 d膨胀历程终值133.9με,降低开裂温度14.4℃,提高抗裂安全系数62%,对于施工不连续引起的早期裂缝也有显著效果。

镁质膨胀剂微胶囊对砂浆裂缝自修复效果的影响研究

混凝土呈脆性、内部易产生细小裂缝,从而影响混凝土的整体性和耐久性。以氧化镁膨胀剂、硅质材料和水泥为囊芯,硅酸盐材料为囊壁,制备了四种粒径的镁质膨胀剂微胶囊。研究了各粒径微胶囊掺量对砂浆试件抗压强度的影响;以强度恢复率和裂缝面积修复率作为评价指标,探讨了微胶囊对砂浆裂缝自修复性能的影响;采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和扫描电子显微镜(scanning electron microscopy,SEM)对裂缝处自修复物质进行物相和形貌分析,探讨了自修复机理。结果表明,当微胶囊掺量不超过10%时,微胶囊的掺入提升了砂浆试件的抗压强度。当微胶囊掺量为10%、粒径为1.18~2.36mm、二次养护14 d时,宽度0.3 mm以下的裂缝完全修复,裂缝面积修复率达到100%,远高于空白组。结合XRD和SEM分析可知,裂缝修复的主要机理是裂缝中C-S-H凝胶、Ca(OH)_(2)、CaCO_(3)、AFt和Mg(OH)_(2)等高强、微膨胀物质大量生成,有效填充了裂缝空间,促进了裂缝的愈合,从而显著提升了砂浆的耐久性与整体性能。

氧化镁膨胀剂研究

氧化镁膨胀剂(MEA)是一种可以有效补偿混凝土收缩的外加剂。系统总结了MEA的制备方法,并对煅烧菱镁矿法制备MEA的影响因素进行了汇总分析,煅烧温度、煅烧时间和初始尺寸是决定MEA水化反应活性的关键因素。同时,概述了将不同活性的MEA添加至普通混凝土或超高性能混凝土(UHPC),MEA对其收缩补偿效果的影响规律,最后对MEA在混凝土中的减缩模型进行了分析,以期为MEA在混凝土尤其是UHPC中的应用提供参考。

不同活性的氧化镁膨胀剂对混凝土变形特性影响分析

混凝土材料常常需要承受温度变化的影响,例如日晒雨淋等条件下,混凝土会发生收缩或膨胀现象,严重影响其稳定性。为了提高混凝土材料的力学性能,在变温条件下,分析氧化镁膨胀剂活性差异对混凝土变形特性影响。明确主要原料的化学成分,采用柠檬酸法确定所用氧化镁膨胀剂的活性值分别为70s、140s、210s,利用这些氧化镁分别制备混凝土样品。测试不同用量和活性氧化镁混凝土的抗压强度,计算出变温条件下不同活性氧化镁制备混凝土的随龄期变化的膨胀率,测试烘干条件下各个试验样品的收缩率。试验结果显示,在不同活性下氧化镁膨胀剂的用量为5.5%时混凝土力学性能更好,在变温条件下,210s活性的膨胀剂混凝土膨胀率更高不易出现变形,70s和140s活性混凝土膨胀率相对较低,混凝土易出现变形。210s活性的膨胀剂混凝土收缩率相比于另两种活性膨胀剂混凝土的更小,不易出现收缩变形。