裂缝控制材料对混凝土收缩及微观性能影响

研究了减缩剂、膨胀剂等裂缝控制材料对混凝土抗压强度和收缩性能的影响,并结合低场核磁共振、扫描电镜试验分析了裂缝控制材料对水泥的水化特性以及混凝土孔隙结构影响规律。研究结果表明:在混凝土中掺入减缩剂和膨胀剂后,试样的干燥收缩率明显降低,膨胀剂的改善作用效果优于减缩剂。与基准组相比,减缩剂和膨胀剂试样90 d的干燥收缩分别降低了4.1%~10.3%和14%~21.7%。同时,减缩剂试样应变发展速率系数从80.48降低至54.59,而膨胀剂试样降低至41.69。微观测试结果表明:膨胀剂的加入加速了水泥早期水化进程,但后期的水化程度低于基准组。减缩剂和膨胀剂的掺入一定程度上削弱了混凝土基体的微观结构,增加了基体中有害孔的含量,但降低了混凝土中孔径<50 nm的孔隙含量。

高性能芳纶纤维在水泥基复合材料中的应用

芳纶纤维在水泥基复合材料中的应用日益增加。在分析芳纶纤维热稳定性与耐碱性的基础上,以聚丙烯(PP)纤维及聚乙烯醇(PVA)纤维作为对比,分别考察了芳纶纤维对塑性开裂、砂浆强度及工程水泥基复合材料(ECC)体系的影响。结果表明:芳纶的热稳定性能优异,但强碱性条件下的耐碱性有待改善;芳纶纤维具有比PP纤维更为良好的抗塑性开裂效果,同时芳纶在低水胶比条件下具有良好的增强与增韧效果,且标准养护条件下效果更为显著;芳纶对高纤维掺量ECC的抗弯强度提升效果要显著优于PVA纤维,但挠度略小。

负载不同引气剂的SiO_(2)复合材料的制备及其在水泥基材料中的应用

本文以4种不同结构的阴离子引气剂为模板剂来制备负载引气剂的SiO_(2)纳米颗粒,在硅源水解过程中引入(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷,并通过静电相互作用吸引更多的阴离子引气剂,验证该制备方法对负载各类阴离子引气剂的可行性,同时探究引气剂的结构对复合产物及其应用性能的影响。结果表明:4种负载引气剂的SiO_(2)复合材料均能在溶液中表现出缓释效果,在砂浆中提高气泡的稳定性,抑制2 h内含气量的损失,优化硬化试块的气孔参数。表面活性剂分子和胶束的空间体积显著影响着产物的粒径和表面活性剂的负载率,进而影响SiO_(2)复合材料在溶液中的释放量以及在砂浆中的稳泡效果。

超高性能混凝土制备关键技术及其工程应用实践

超高性能混凝土具备超高强、超高韧和超高耐久性等显著特性,可大幅促进土木工程的轻量化、高层化、大跨化和高耐久化,具有广阔的应用前景。然而,大规模应用超高性能混凝土过程中仍面临着原材料取材苛刻、施工粘度大、自收缩大等技术瓶颈。简要介绍了超高性能混凝土超高强、低粘度、低收缩、高韧性和高弹模的制备关键技术,及其应用于预制桥面板和板梁湿接缝的工程实践。

苏州地铁地下车站高性能抗裂混凝土应用研究

为降低苏州地铁车站混凝土早期开裂及渗漏风险,材料上通过原材优选、配合比优化制备主体结构低温升、微膨胀高性能抗裂混凝土,施工上通过合理划分施工缝、温控及养护等工艺优化改进,将其应用在车站主体结构侧墙施工,通过预埋传感器监测执行效果,结果表明,中心最高温升30.7℃,与表面温差值不超10.0℃,单位温升与降温变形为7.19με/℃与6.75με/℃,变形曲线未出现开裂跳点,控裂实施效果显著。

聚羧酸减水剂在碱激发矿渣胶凝材料中的研究进展

聚羧酸减水剂(PCE)为改善碱激发矿渣(AAS)胶凝材料的分散性能和工作性能提供了新途径。本文综述了PCE的分子结构和溶解度对AAS浆体分散性能和工作性能的影响,以及PCE对AAS的作用机制。马来酸酐合成的烯丙基聚氧乙烯醚聚羧酸减水剂(APEG PCE)结合钙离子能力比丙烯酸合成的APEG PCE强,分散性能更具有优势;甲基烯丙醇聚氧乙烯醚聚羧酸减水剂(HPEG PCE)酸醚比7,侧链长度7个环氧乙烷(EO)且具有更多的AAA(A=丙烯酸)和AAE(A=丙烯酸,E=甲基烯丙醇聚氧乙烯醚)的分子结构序列,对提高AAS浆体的流动度和工作性能有利;PCE在AAS浆体中的溶解度和分散性能没有相关性。最后提出当前PCE在AAS胶凝材料中存在的问题和今后研究的方向,可推动建筑行业的绿色低碳化发展。

纳米材料优化水泥基材料性能的研究进展

近年来高铁、跨海大桥等大型工程建设对水泥基材料的性能提出了更高的要求。纳米科技与纳米材料是从微观角度提升水泥基材料性能的重要手段,近年来,以纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、碳纳米管、石墨烯等为代表的纳米材料在水泥基材料性能优化方面的研究有了长足的进展。目前的研究进展表明,纳米材料可以从多方面提升水泥基材料的性能,包括加速水化,提升早期强度;改善水化产物的组成与形貌,增加水泥基材料微结构密实度,提升力学性能与耐久性。就性能优化程度而言纳米材料在本领域具有巨大的应用潜力。同时,分散性问题是目前纳米材料在水泥基材料中应用面临的主要问题,提供成熟可商业化的分散性解决方案是纳米材料应用中亟待解决的问题。此外,目前对于用于水泥混凝土的纳米材料的结构设计与改性方面的研究也有可以继续深化的空间。

绿色建筑材料发展现状与思考

建材是我国国民经济的重要基础产业,但传统建材行业高能耗、高消耗、高污染,发展绿色建材、推动建材产业转型升级成为建材行业变革的迫切需求。对照国外绿色建材发展历程及成果,一方面对我国建材绿色化取得的成效给予充分肯定,同时剖析了行业发展面临的深刻问题,指明了新型建材行业应注重生产低碳化、环境友好化、循环利用化、结构长寿命化、建筑工业化、功能多样化、高端智能化7大未来发展方向,并就快速推进建材绿色化发展提出了建设性意见和建议。

机制砂混凝土的力学性能及体积变形试验研究

对比研究了相同配合比条件下,机制砂和天然砂对C35混凝土的力学性能及体积变形的影响。结果表明:机制砂混凝土的力学性能明显优于天然砂混凝土;180 d时,机制砂混凝土的抗压强度较天然砂混凝土提高了15.3%,劈裂抗拉强度提高了4.3%;90 d时,机制砂混凝土的静弹性模量较天然砂混凝土提高了5.8%;机制砂混凝土的体积变形明显大于天然砂混凝土,180 d时,机制砂混凝土较天然砂混凝土的自收缩增大了约16.4%;机制砂中石粉掺量不宜过大,否则会显著增大混凝土的收缩开裂。

增稠剂对新拌砂浆流变性能和气泡结构的影响

通过研究不同增稠剂对砂浆流变参数及气泡参数的影响,并结合砂浆孔溶液性质的变化,揭示增稠剂对砂浆中气泡分布的影响机理。结果表明,增稠剂显著降低砂浆的流动度,并提高屈服应力和塑性黏度;砂浆的含气量同时受到砂浆塑性黏度和孔溶液表面张力的影响,其中砂浆塑性黏度与增稠剂溶液的黏度呈正相关性;当砂浆塑性黏度调整至接近数值时,具有较大表面张力的增稠剂使砂浆表现出更高的含气量;同一种增稠剂的掺量越大时,砂浆的塑性黏度越高,含气量也有所降低,而孔溶液表面张力较低的增稠剂使砂浆含气量变化幅度较小;气泡的聚并程度与砂浆塑性黏度整体呈线性负相关,采用增稠剂有利于阻碍气泡的聚并。

环保型聚氨酯防水涂料的制备及性能研究

以水为固化剂,二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚醚多元醇(DL-2000D、MN-3050D)、磺酸盐接枝聚酯二醇(BY-3306)、二羟甲基丁酸(DMPA)和填料等为原料成功合成了一种环保型的水固化聚氨酯防水涂料。讨论了聚醚多元醇种类、亲水扩链剂、气体吸收剂和水的添加量等对涂料性能的影响。结果表明,当聚醚三醇在聚醚混合物中的质量分数为10%、BY-3306替代聚醚二醇DL-2000D质量的15%或DMBA在体系中的质量分数为0.8%、硅酸盐水泥质量分数为8%、NCO基质量分数为4.5%时,得到的防水涂料在添加15%水固化后,拉伸强度可达4.27 MPa,断裂伸长率为678%,撕裂强度为24.57 N/mm。

基于工程监测和数值模拟的混凝土竖向施工缝约束程度研究

对存在竖向施工缝的某厂房顶板和隧道叠合墙结构进行了温度、应变监测和数值模拟。结果表明:顶板和叠合墙在靠近竖向施工缝处的变形均受到显著约束,但其应变峰值和单位温度变形均比靠近水平施工缝处的大;在数值模拟时,将水平施工缝以下底部侧墙和底板的旧混凝土弹性模量均取为实测值,将竖向施工缝一侧的先浇顶板和地连墙的混凝土弹性模量分别取为实测值的25%和50%左右,可使应变计算值与监测值的误差较低;在混凝土抗裂性评估计算中,应考虑对竖向施工缝处旧混凝土的弹性模量进行适当折减。

自修复高分子材料的研究进展

自修复材料是一种新型智能材料,具备自我诊断和修复的能力。可对加工使用过程中产生的微小裂纹自我修复,提升材料的机械性能,延长其使用寿命。针对自修复高分子材料的修复机制和应用进行了综述,对自修复材料在未来发展和应用进行了展望。

改性醇胺对水泥性能的影响及作用机制

针对市售增强剂中改性醇胺组分作用机理不清晰的问题,本文探究了改性醇胺(CS_(M)、CS_(N)和CS_(O))对净浆凝结时间和强度的影响,并通过水化热、水泥石定量XRD、微观结构SEM测试,探究了改性醇胺对水泥水化过程、水化产物及浆体微观结构的影响,并与三异丙醇胺(TIPA)进行对比。结果表明:TIPA与改性醇胺均表现出缓凝的性质,其中CS_(O)缓凝性最强;在强度方面,TIPA改善了测试龄期内的净浆强度发展,CS_(M)改善了净浆7~28 d强度发展,改善效果优于TIPA,CS_(N)和CS_(O)对强度存在负面效果。在机理方面,CS_(M)的掺入提高了水泥矿物相水化程度,优化了水化速率,改善了水化产物微观结构,促使水化硅酸钙(C-S-H)、Ca(OH)_(2)和钙矾石相互交错,提升了浆体致密性;TIPA促进了铁铝酸四钙(C_(4)AF)的水化;CS_(N)和CS_(O)促进了硅酸三钙(C_(3)S)和C_(4)AF的水化,但矿物相快水化反应与致密微观结构未能实现协同。改性措施方面,使用TIPA进行分子量改性相比于氨基与羟基改性更有助于改善水泥水化进程、产物分布结构及促进水泥净浆强度发展。

喷射混凝土纳米降回弹掺合料在高速隧道工程中的应用

为解决喷射混凝土在湿喷作业过程中混凝土回弹率高的问题,以四川沿江高速某隧道为项目依托,在混凝土中掺入纳米降回弹掺合料,对其进行喷射降回弹的工程应用。结果显示,掺入纳米降回弹掺合料后混凝土和易性得到了改善,混凝土浆体量足、包裹性较好,提高喷射混凝土粘结性,有效改善了喷射效果,相较普通喷射混凝土,掺入掺合料后的喷射混凝土回弹率减小了12.41个百分点,结合SBT-N(Ⅱ)液体无碱速凝剂,回弹率减小了13.65个百分点,且有较好的经济效益。

复合石灰石粉清水混凝土外观质量及性能研究

通过单纯型重心设计法研究了不同掺合料比例下石灰石粉-矿粉-水泥三元胶凝体系清水混凝土的流变特性、抗压强度、抗氯离子渗透性能和外观质量。结果表明:石灰石粉有利于降低混凝土的屈服应力,提高流动性;矿粉有利于增加混凝土的塑性黏度,提高抗离析性;适量石灰石粉和矿粉掺入可以提高清水混凝土的抗氯离子渗透性能,增强清水混凝土的外观均一性及色泽度,但掺合料掺量越高时混凝土的抗压强度越低;当石灰石粉掺量为10%~15%,矿粉掺量为0~15%,水泥掺量为85%~88%时,复合石灰石粉清水混凝土在满足3、28 d抗压强度以及抗氯离子渗透性能的同时具有良好的工作性和外观质量。

纳米C-S-H晶核对水泥浆体流变性能的影响

纳米C-S-H晶核由于对水泥早期水化的显著加速效果逐渐被广泛用作早强剂,通过流变仪测试掺纳米C-S-H晶核水泥浆体的塑性黏度、动态屈服应力、静态屈服应力和触变性,以研究纳米C-S-H晶核对水泥浆体流变性能的影响。结果表明:纳米C-S-H晶核掺入水泥浆体后,水泥浆体塑性黏度、动态屈服应力、静态屈服应力和触变性均随之增加,掺量越大,增加越多。水灰比对水泥浆体的流变性能也具有显著影响,水灰比越小,浆体的塑性黏度、动态屈服应力、静态屈服应力和触变性越大。

外力离析对C60自密实混凝土性能的影响

外力离析会导致自密实混凝土的粗骨料体积含量发生显著改变。通过调整C60自密实混凝土的粗骨料体积含量,模拟不同程度外力离析后的拌合物,研究其关键性能变化规律。研究结果表明,骨料体积含量的变化不仅会对自密实混凝土的流动性与强度产生负面影响,同时还会因其体积稳定性差异而导致开裂风险。

外约束作用对钢管内混凝土力学性能的影响

试验研究了掺入不同组成的钙镁复合膨胀剂对管内混凝土工作与力学性能的影响。结果表明,复合膨胀剂中氧化镁比例的增加会降低管内自密实混凝土流动性,而对间隙通过性和抗离析性影响不大。对于掺有复合膨胀剂的管内混凝土而言,相较于不受外约束作用的自由试件,其二维、三维外约束试件不同龄期抗压强度与弹性模量均显著增加。复合膨胀材料中氧化钙比例较高时,这一提升作用更加明显,可作为管内混凝土配合比设计时的安全储备。

砂浆流动扩展过程的性能测试及分析

本文以砂浆的流动扩展过程为研究对象,测试了不同配合比砂浆在重力作用下的流动度及其扩展过程,分析了砂浆的扩展度随着时间变化的规律,以此表征砂浆的流变性能,建立一种能快速准确评价水泥基材料流变特性的方法。结果表明:胶凝材料的组成、水灰比对砂浆的流动扩展过程有着显著的影响;对砂浆流动扩展过程的曲线进行了非线性拟合分析,获得了一组相关性很高的拟合公式,该公式的相关参数对判断砂浆的流变特性具有一定的意义。