含生活垃圾焚烧炉渣的碱矿渣水泥耐高温机理

为探究生活垃圾焚烧炉渣(MSWI-BA)对碱矿渣净浆耐高温性能的影响机理,将6%的矿渣等质量替换为MSWI-BA,制备碱矿渣水泥净浆(AASBp),研究不同温度对AASBp的质量损失率、干燥收缩率和强度的影响.以普通硅酸盐水泥净浆作为对照组,结合多种微观手段,揭示AASBp的耐高温机理,并与未掺MSWI-BA的碱矿渣水泥(AASp)进行对比.结果表明:随着温度的升高,AASBp中水化硅铝酸钙的钙硅比(C/S)先降低后升高;在400℃时,水化硅铝酸钙的聚合度最高,C/S最低;Al—O键在600℃断裂,而Si—O键在1000℃断裂;MSWI-BA可提高基体孔隙的连通性,高温处理后孔隙压力得到释放,因此AASBp比AASp具有更高的归一化抗压强度和耐高温性能.

加速碳化条件下不同养护制度对碱矿渣混凝土钢筋锈蚀的影响

研究了加速碳化环境(CO_(2)浓度为20%)下,标准养护、饱和Ca(OH)_(2)溶液养护和蒸压养护对CaO+Na_(2)CO_(3)为激发剂的碱矿渣混凝土(CNC)中钢筋锈蚀的影响。结果表明,与标准养护相比,饱和Ca(OH)_(2)溶液养护不改变CNC的水化产物,但使其早期水化更加充分,因此平均孔径减小;蒸压养护使CNC水化产物由C-S-H凝胶转化为水榴石与11-?型的托勃莫来石,平均孔径和总孔隙率显著减小。在相同的加速碳化龄期下,与标准养护相比,饱和Ca(OH)_(2)溶液养护和蒸压养护的CNC碳化深度降低、CNC中钢筋发生高概率锈蚀时间延缓、钢筋失重率下降。与相同养护条件下的普通硅酸盐混凝土相比,标准养护和饱和Ca(OH)_(2)溶液养护的CNC中钢筋抗锈蚀能力远小于普通硅酸盐混凝土,而蒸压养护的CNC中钢筋抗锈蚀能力大于普通硅酸盐混凝土。

基于DIC的冲击劈拉荷载作用下UHPC动态抗拉力学性能研究

超高性能混凝土(UHPC)在大跨度桥梁、机场路面及抗爆结构中广泛应用,此类结构常受到高应变率冲击荷载作用,故研究UHPC在冲击劈拉荷载下的抗拉力学性能至关重要。基于数字图像相关技术(DIC),利用分离式霍普金森杆(SHPB)装置开展不同冲击气压下的动态劈拉试验,研究UHPC在冲击荷载下的力学性能与损伤规律,分析不同冲击气压下UHPC的破坏形态和损伤演化过程,分析UHPC的动态应力–应变关系曲线,讨论动态抗拉强度、动态弹性模量、动态提高因子、动态耗散能与应变率的关系,建立UHPC极限抗拉强度的动态提高因子模型。研究结果表明,不同应变率劈拉荷载下UHPC的损伤形式略有不同:在冲击劈拉荷载作用下,随着应变率的增大,试件最终被破坏时主裂缝扩展程度增大;UHPC试件极限抗拉强度均随着应变率的增大而增大;UHPC耗散冲击能量有基于混凝土基体破坏、通过拔出或拔断钢纤维两种方式;UHPC在冲击作用下强度大,变形能力强,可有效耗散冲击能量;UHPC的抗冲击性能及极限抗拉强度的应变率敏感性均高于普通混凝土;UHPC的动态耗散能随应变率的增大而增加,但能量耗散比却呈现出先增长后降低的趋势。

氧化钙-碳酸钠复合激发矿渣砂浆的自收缩机制

为探究氧化钙和碳酸钠复合激发矿渣对碱激发水泥自收缩的影响机制,采用氧化钙和碳酸钠(摩尔比1∶1)为复合激发剂制备碱矿渣砂浆(AM),研究复合激发剂Na_(2)O质量分数(CaO和Na_(2)CO_(3)反应生成的Na_(2)O质量与矿渣质量比,为2.5%、4.5%、6.5%和8.5%)对AM自收缩的影响;通过XRD、TG-DTG、MIP和NMR分析其水化产物与微观结构。结果表明:随着Na_(2)O质量分数的增加,激发剂反应耗水量增加,孔结构细化,孔隙压力增大;Al^(3+)对C-(A)-S-H中Si^(4+)的取代量增多导致Na^(+)的吸附量增多,C-(A)-S-H滑移增大;水化程度提高,水化产物数量增多,AM的自收缩增大。Na_(2)O质量分数为6.5%的AM为最优组,其力学性能高于普通硅酸盐水泥砂浆(OM),但由于较低的晶体含量和致密的孔结构,其自收缩大于OM。

阻锈剂对海砂硫铝酸盐混凝土中钢筋锈蚀的影响

利用海砂替代河砂制备海砂硫铝酸盐混凝土(SACS),以海砂普通硅酸盐混凝土(OPCS)为对照,研究SACS的氯离子固化性能,并采用硬化砂浆阳极极化法及钢筋失重率法研究不同阻锈剂(单氟磷酸钠、亚硝酸锂和三乙醇胺)及其掺量(0%、0.5%、1%、1.5%、2%,即阻锈剂与硫铝酸盐水泥的质量比)对海砂硫铝酸盐水泥砂浆(SS)中钢筋极化电位和钢筋锈蚀的影响。结果表明:标养28 d后SACS氯离子固化率较OPCS高约18%,SS中钢筋极化电位略高于海砂普通硅酸盐水泥砂浆(OPC_(S));在S_(S)中掺入阻锈剂能使钢筋极化电位正移,失重率降低;掺入1.5%三乙醇胺阻锈效果最佳,钢筋极化电位变化满足规范要求,钢筋失重率仅为0.0142%,与未掺入阻锈剂相比降低约91%。

白泥掺量对碱矿渣/白泥砂浆干燥收缩的影响

为了高效利用造纸工业固废白泥,以硅酸钾和碳酸钾为复合激发剂,白泥和矿渣为复合前驱体,研究不同白泥掺量对碱矿渣/白泥砂浆(ALM)干燥收缩的影响,并通过X射线衍射分析、热重-微商热重分析和压汞法解释其机理。结果表明:随着白泥掺量的增大,ALM的水化硅酸钙凝胶(C-(A-)S-H)量减少,类水滑石量保持不变,文石、球霰石和方解石量增多,凝胶孔(3.12~10 nm)和中孔(10~50 nm)减少,大孔(>50 nm)增加,ALM吸水率增大,水分损失率增大,名义晶胶比增大,ALM的抗压强度和干燥收缩降低。白泥掺量为20.0%的ALM具有较好的28 d抗压强度和较低的干燥收缩。

饱和面干处理方式对再生细骨料UHPC自收缩性能的影响

采用预湿饱和面干和外加水饱和面干处理再生细骨料(RFA),并以RFA替代50%的河砂,制备超高性能混凝土(UHPC).研究不同处理方式获得的饱和面干RFA对UHPC抗压强度、内部相对湿度和自收缩性能的影响,并利用压汞分析进行机理解释.研究结果表明,当总水胶比为0.24时,与采用预湿饱和面干RFA的UHPC相比,采用外加水饱和面干RFA的UHPC中孔径大于50 nm的孔体积增多,抗压强度降低;内部相对湿度减少,自收缩增大;其28.0 d抗压强度仅降低3.2%,且7.0 d的自收缩仅提高10.5%.因此,在实际工程的UHPC中可采用外加水饱和面干RFA,以获得更好的施工效益.

MgO活性对碱矿渣砂浆抗碳化性能的影响

在碱矿渣砂浆(alkali-activated slag mortar,AASM)中掺入不同活性的MgO,研究其在加速碳化环境下的碳化深度和碳化后的抗压强度保留率.通过X射线衍射、热重法和压汞法等手段,研究AASM在碳化前后的水化产物和孔结构.试验结果表明,不同活性的MgO均可使AASM的碳化深度降低、抗压强度保留率提高;MgO活性越高,MgO在AASM中的反应越充分,CO_(2)向AASM内部的扩散速率越慢;类水滑石和未完全反应的MgO可以与CO_(2)发生反应,使碳化后的AASM保留更多的水化硅(铝)酸钙凝胶,其孔结构劣化程度更低,因而碳化后AASM的抗压强度和抗压强度保留率更高,碳化深度更小.

硫酸钠和氢氧化钠复合激发的碱镍渣水泥性能

以镍渣和波特兰水泥(OPC)为主要原料,采用硫酸钠和氢氧化钠作为复合激发剂制备碱镍渣水泥并研究其力学性能和微观结构。结果表明:固定硫酸钠和氢氧化钠的总掺量为镍渣与OPC质量之和的8%,随着NaOH从0%增加到4%,碱镍渣水泥的凝结时间缩短,标准稠度用水量增大,主要水化产物C-(A)-S-H、C-A-H、钙矾石和钠钙硅铝酸盐增多,钙矾石和钠钙硅铝酸盐能够填充孔隙,使结构变得更加致密,因此抗折强度和抗压强度逐渐增大;采用硫酸钠和氢氧化钠(各为4%)复合激发制得的碱镍渣水泥28 d抗压强度为40.38 MPa。

水玻璃掺量对碱激发矿渣-不锈钢渣水泥抗裂性能的影响

以矿渣和不锈钢渣为前驱体,以氧化钙、碳酸钠和水玻璃为复合激发剂,制备碱矿渣-不锈钢渣水泥(ASL)。固定氧化钙和碳酸钠的碱掺量(氧化钙和碳酸钠反应生成的Na_(2)O与ASL的质量比)为4.0%,研究水玻璃掺量(水玻璃中的Na_(2)O与ASL的质量比,即0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)对ASL抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、内钢环应变、环向拉应力和抗裂性能的影响规律,并计算抗裂性能评价指标A_(cr)(t),用其来表征ASL抗裂性能的优劣。结果表明:随着水玻璃掺量的增加,ASL的抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度均先降低后升高;抗裂性能评价指标A_(cr)(t)先增大后减小,抗裂性能先增强后减弱;水玻璃掺量为0.5%时,ASL的抗裂性能最优。

机制砂比表面积对混凝土性能的影响

测定原河砂和原机制砂及其每个筛分区间砂的比表面积,验证砂比表面积测试仪器和计算方法的可靠性。配制了同批而不同比表面积的河砂和机制砂,设计了河砂混凝土和机制砂混凝土各3组,分别测试其坍落度和28d抗压强度。研究表明:对于相同级配河砂和机制砂,机制砂具有较大的比表面积;机制砂比表面积对混凝土拌合物的坍落度有显著影响,随着机制砂比表面积的增大,混凝土拌合物的坍落度减小;但机制砂比表面积对混凝土抗压强度的影响较小。建议给出机制砂比表面积控制指标,以体现机制砂的粒形和表面特征。

基于人工神经网络的混凝土抗压强度预测方法

在给出混凝土等效水灰比和骨料平均浆体厚度计算方法的基础上,采用人工神经网络方法,建立了混凝土28 d抗压强度与混凝土等效水灰比、骨料平均浆体厚度和粉煤灰与胶凝材料用量比之间的非线性映射关系.该研究成果可减少混凝土试配次数,节约大量人力、物力和时间,并为高体积稳定性混凝土配合比设计方法的研究进一步奠定了基础.

纳米混凝土物理力学性能研究初探

本文通过对比试验,对掺有0 5%纳米SiO2的粉煤灰混凝土的物理力学性能进行初步研究,试验表明掺0 5%纳米SiO2可提高粉煤灰混凝土7天和28天的抗压强度与抗折强度;结合微观电镜扫描试验,本文深入分析了纳米SiO2可提高粉煤灰混凝土密实性和强度的机理。。

水泥胶砂流动度预测方法的研究

在给出水泥胶砂名义水灰比和标准砂平均浆体厚度计算方法的基础上,采用人工神经网络方法,建立了水泥胶砂流动度与水泥胶砂名义水灰比、标准砂平均浆体厚度、粉煤灰与胶凝材料用量比之间的非线性映射关系.该关系可用于高效减水剂减水率的测定,同时也可为混凝土坍落度的预测及高体积稳定性混凝土配合比设计方法的研究奠定基础.

陶粒预湿程度对轻骨料混凝土拉伸徐变的影响

采用U型管微压测定装置测定不同预湿程度陶粒在轻骨料混凝土中的吸水返水过程,采用扫描电子显微镜(SEM)观察轻骨料混凝土界面结构形貌,采用新型环形约束收缩装置研究了部分约束条件下轻骨料混凝土的拉伸徐变特性.结果表明:随着陶粒预湿程度的提高,陶粒在轻骨料混凝土中的吸水能力下降,返水能力提高,陶粒与水泥石界面结合程度加强,轻骨料混凝土的拉伸徐变值减小.

不锈钢渣掺量对碱矿渣-不锈钢渣砂浆抗裂性能的影响

将不锈钢渣应用于碱激发水泥,对其资源化利用起到了重要作用。采用氧化钙、碳酸钠和水玻璃作为复合激发剂,固定总碱当量为6%(即氧化钙+碳酸钠的碱当量为4%,水玻璃的碱当量为2%),研究不锈钢渣掺量(0%、10%、20%、30%和40%,即不锈钢渣与(矿渣+不锈钢渣)的质量比)对碱矿渣-不锈钢渣砂浆(ASLm)抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、内钢环应变、环向拉应力和抗裂性能的影响,并通过抗裂评价指标A_(cr)(t)来表征ASLm的抗裂性能。研究发现:随着不锈钢渣掺量从0%增加到40%时,ASLm的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、内钢环应变和环向拉应力均降低,抗裂性能先提高后降低;当不锈钢渣掺量为30%时,ASLm的A_(cr)(t)最大,即抗裂性能最优。

轻骨料吸水返水特性及其对轻骨料混凝土抗裂性能的影响

采用U型管微压测定装置测定页岩陶粒的吸水返水过程,采用带隔板环形约束收缩装置测定轻骨料混凝土的抗裂性能。研究表明:未预湿页岩陶粒在陶粒混凝土中的吸水返水过程分为3个阶段:吸水、吸水返水、返水。陶粒混凝土在龄期10d左右在隔板处突然出现贯通性裂缝,而普通混凝土内部微裂缝在龄期10d后逐渐发展;28d龄期时,陶粒混凝土的裂缝宽度比普通混凝土的大。

混凝土拌和物坍落度预测方法的研究

在给出混凝土名义水灰比和骨料平均浆体厚度计算方法的基础上,采用人工神经网络方法,建立了混凝土拌和物坍落度与混凝土名义水灰比、骨料平均浆体厚度、粉煤灰与胶凝材料用量比之间的非线性映射关系.该研究成果可减少混凝土试配次数,节约大量人力物力,并为高体积稳定性混凝土配合比设计方法的进一步探讨奠定基础.

钢纤维混凝土及扁梁宽度对扁梁柱节点抗震性能的影响

根据4个扁梁柱节点在低周反复荷载作用下的试验，分析了扁粱宽度和钢纤维对节点的破坏形态、受力机理、初裂承载力、极限承载力、节点刚度及抗震性能的影响。研究表明：采用钢纤维混凝土，可以改善构件的破坏形态，提高构件的初裂承载力、极限承载力、节点刚度、延性和耗能能力；不同宽度的扁梁与柱的节点具有不同的破坏形态和受力机理，其刚度和抗震性能也有差别；宽扁梁柱节点的外核心区混凝土对初裂承载力和极限承载力有一定的贡献；CEB-FIP规范给出的扁梁宽度限值比较合理。

钢纤维钢筋混凝土梁柱节点抗震设计方法

基于压杆模型和软化桁架模型,提出钢纤维钢筋混凝土梁柱节点的一种新的抗震设计方法。掺入节点核心区的钢纤维可被等效为部分水平和竖向剪力筋。在节点核心区与梁或柱相交端截面处建立平衡方程、协调方程和本构方程,可以求出传给节点压杆模型和软化桁架模型的地震作用。提出的设计方法能够对节点的水平和竖向抗剪承载力进行设计,其可靠性得到七个钢纤维钢筋混凝土梁柱外节点试验数据的验证。