新型高分子表面增强剂对混凝土耐久性的影响研究

混凝土表面强度不足及开裂是导致海堤结构耐久性降低的重要因素。采用自主研制的丙烯酸酯共聚乳液为主要原材料的新型高分子表面增强剂,将其涂抹在混凝土表面进行抗氯离子渗透、抗碳化以及抗硫酸盐侵蚀试验,基于水胶比和养护时间等因素评估了新型高分子表面增强剂的效果。利用X衍射试验和压汞试验,从微观角度探究新型高分子表面增强剂对混凝土表面强度和耐久性的影响机制。试验结果表明:对比涂抹新型高分子表面增强剂的混凝土与标准组,前者显著优于后者,其抗氯离子渗透能力提高约49%~59%,抗碳化能力提高约35%~40%,耐腐蚀系数提高约3%~5%;增加养护龄期亦可增强混凝土结构的耐久性能。新型高分子表面增强剂可渗入到混凝土内部9mm处,能有效减少混凝土结构中50nm以上的孔隙数量,改善混凝土孔径分布,提高混凝土表面强度及耐久性。

络合剂与钙基外加剂协同作用对水泥基材料自修复性能的影响

为提高水泥基材料的自修复性能,研究了络合剂与富含钙离子的钙基外加剂(矿粉、磷石膏、氢氧化钙)协同使用对砂浆微观结构、力学性能、抗渗性能和自修复性能的影响。结果表明:相比单掺络合剂砂浆,复掺络合剂和钙基外加剂的砂浆中生成了更多的针状结晶产物,抗压强度、抗渗性能和裂缝自修复能力均得到明显提高,其中络合剂与氢氧化钙的协同作用最好。与单掺0.5%络合剂砂浆相比,复掺0.5%络合剂和5%氢氧化钙砂浆养护28 d时的孔隙率降低了49.7%、抗压强度提高了21.5%、氯离子扩散系数降低了43.40%;对初始渗水率均为250 m L/min的单掺络合剂和复掺络合剂与氢氧化钙的预制裂缝砂浆试件养护28 d后,其相对渗水系数分别为24.34%和2.69%,对宽度为0.32 mm的裂缝,单掺络合剂砂浆养护28 d才能自修复,而复掺络合剂与氢氧化钙砂浆仅需养护7 d就实现了自修复。

无碱早高强速凝剂的制备及其性能研究

为实现无碱速凝剂性能的早高强化,调整搅拌速率和搅拌时间制备工艺,采用赖氨酸、磷酸、乙二胺四乙酸3种络合组分与硫酸铝结合形成含铝络合物来提高速凝剂中液相Al3+的含量,同时H+抑制Al3+的水解以达到促凝和早强的效果,制备出一种无碱早高强液体速凝剂。此外,对无碱早高强速凝剂水泥浆体的水化进程、微观结构及耐久性进行测试。结果表明:常温条件下,采用质量分数8%速凝剂,以赖氨酸作为络合组分,在1 400 r/min搅拌速率和165 min搅拌时间下速凝剂的促凝、早强效果较好;含赖氨酸的速凝剂(ACL)加速了水泥浆体水化放热速率,形成大量钙矾石(AFt)促进凝结,同时也促进了硅酸三钙(C3S)的水化,使得早期强度显著增加;ACL有利于加速水泥浆体的水化和优化混凝土的孔隙结构,进而提升了混凝土的抗氯离子渗透性和抗冻性。

外加剂对乳化沥青基冷灌缝材料性能的影响

探究了减水剂(SP)、消泡剂(ALU)、早强剂(Z)对乳化沥青基冷灌缝材料性能的影响规律,确定出优化的乳化沥青基冷灌缝材料的外加剂组成。结果表明:随减水剂掺量的增加,灌缝材料的初始流动度减小,可工作时间延长,但其分离度增大,减水剂的最佳掺量为水泥质量的1.5%。随消泡剂掺量增加,灌缝材料的密度增大,但其掺量超过1.2%后,密度增加不明显,消泡剂的最佳掺量为水泥质量0.6%~1.2%。随早强剂掺量的增加,对灌缝材料的流动度、凝结时间、早期强度(1、3 d)影响较大,综合考虑,早强剂的最佳掺量为4.0%~5.0%。

新型泛碱抑制剂的制备及应用

为研究可溶性金属盐对水泥的泛碱抑制效果,配制了氯化镁的水溶液和乙醇溶液、氯化铝的水溶液和乙醇溶液,并分别涂刷在水泥试块表面进行试验,利用Image-pro plus软件进行了水泥试块泛碱程度的定量分析。结果表明:氯化镁溶液和氯化铝溶液均对水泥泛碱有较好的抑制作用,泛碱抑制效果顺序为:50%氯化铝水溶液>45%氯化铝乙醇溶液>30%氯化镁乙醇溶液>30%氯化镁水溶液。XRD表明:可溶性金属盐能和水泥水化产物氢氧化钙发生化学反应,生成难溶性沉淀,吸附在水泥颗粒表面形成保护层,阻止水泥水化的钙离子从内部迁移析出,从而抑制泛碱现象。

高耐久补偿收缩混凝土试验研究及工程应用

为满足长沙黄花机场T3航站楼指廊区域对混凝土高耐久补偿收缩的要求,制备了C35高耐久补偿收缩混凝土,并研究了单掺粉煤灰、复掺矿粉和粉煤灰、膨胀剂掺量对该类混凝土力学性能、限制膨胀率和耐久性能的影响。结果表明:高耐久补偿收缩混凝土的最佳配合比为C35-3组;工程实际应用表明,混凝土的28 d抗压强度为47.2 MPa,14 d水中限制膨胀率为2.6×10^(-4),28 d干燥收缩为189με,28 d电通量为284 C,28 d碳化深度为12 mm,抗硫酸盐侵蚀等级达KS90,均满足工程使用要求。

改性有机硅混凝土表面增强剂的研制

以改性有机硅树脂乳液为主要成膜物质,添加硅酸锂、滑石粉和氟硅酸镁等无机材料,再辅以渗透剂等助剂,制备改性有机硅混凝土表面增强剂,研究了基础乳液、硅酸锂、滑石粉、氟硅酸镁和渗透剂用量对表面增强剂性能的影响。结果发现,以20%固含量改性有机硅树脂乳液为基料,然后加入3%滑石粉、4%硅酸锂、5%氟硅酸镁以及1%渗透剂制备的改性有机硅混凝土表面增强剂喷涂在C30混凝土后,渗透深度能达到12 mm,黏度、pH值、成膜时间符合JC/T 949—2021《混凝土制品用脱模剂》的要求,冻融稳定性符合GB/T 43273—2023《农药冻融稳定性测定方法》的要求。表面回弹强度提升率为19.4%,表面回弹强度提升效果较好。

改性磷石膏作水泥缓凝剂的研究

为将磷石膏应用于水泥缓凝剂,采用水洗等方式对磷石膏进行预处理。确定水洗磷石膏的最优用水量和水洗时间。对比研究天然石膏、原状磷石膏和改性磷石膏对硅酸盐水泥凝结时间和强度的影响。通过水化热、XRD和SEM分析改性磷石膏对硅酸盐水泥水化特性的影响机理。结果表明,磷石膏在液固比为4和水洗时间为25 min条件下水洗效果最佳;生石灰单掺以及生石灰和膨润土复掺对磷石膏中可溶性磷和可溶性氟表现出较好的固化效果;水洗改性后磷石膏可有效缩短水泥的凝结时间,提高早期强度,其中生石灰与膨润土按2∶1复掺水洗改性后磷石膏用于硅酸盐水泥,水泥初、终凝时间比使用原状磷石膏时缩短了50%和31%;改性磷石膏制备的水泥早期水化速率正常,水泥固结体结构致密,缺陷较少,早期强度高。

混凝土减缩抗裂外加剂的研究与应用进展

混凝土的收缩开裂是长期困扰工程界的一大技术难题,采用化学外加剂来减少混凝土收缩是提高混凝土抗裂性方便且经济有效的途径.本文针对工程混凝土收缩开裂突出的现状,首先简要介绍了收缩开裂的成因;在此基础上,从不同阶段、类型的收缩出发,综述了不同品种减缩抗裂外加剂的研究与应用进展,指出了当前应用过程中存在的技术难题以及需要进一步研究的方向,旨在为减缩抗裂外加剂的研究开发和应用提供参考.

复合激发剂调控碱激发材料收缩性能研究

为改善碱激发矿渣-粉煤灰(AASF)胶凝材料的高收缩特性,通过硅酸钠(NS)分别与碳酸钠(SC)、硫酸钠(SS)和磷酸钠(SP)复掺制备复合激发剂,研究复合激发剂对AASF干燥收缩行为的影响。结果表明:复合激发剂对AASF体系的干燥收缩具有显著的抑制作用,其中SC15、SS15和SP5(Na2O质量取代率分别为15%、15%和5%)的90 d干燥收缩相较于NS分别降低39.0%、33.3%、42.4%,SP的综合减缩效果最好。SC使水化产物中生成了碳酸钙,而SS和SP的掺入并未引入新的晶体类水化产物,但SC、SS、SP可以有效减少体系中的自由水含量并提高化学结合水含量。SC、SS和SP的掺入均可以显著降低中孔体积比例和孔隙率,其中SC15、SS15、SP15的中孔体积率相较于NS分别降低30.8%、36.3%、25.0%。复合激发剂的减缩作用主要表现在两方面:一是显著提高化学结合水含量并抑制蒸发失水;二是有效减小中孔体积率以缓解毛细管应力,同时降低整体孔隙率以提高基质微观结构的致密程度。此外,掺入复合激发剂的各组试样也具有良好的工作性能和力学性能,其流动度和28 d抗压强度分别维持在181 mm和60 MPa以上。

复合矿物膨胀剂对混凝土性能的影响

为提高固废材料的综合利用率,补偿混凝土的收缩裂缝,分析复合矿物膨胀剂对商品混凝土力学性能和收缩性能的影响。经研究,得出掺入6%的矿物膨胀剂时2 h坍落度大于160 mm,满足混凝土泵送工艺要求,当28 d时抗压强度达到37.6 MPa,还可以使混凝土的体积收缩得到及时补偿,这为进一步改善和提高混凝土体积的稳定性和耐久性提供相应的研究数据。

基于正交试验的外加剂对混凝土力学性能的试验研究

为了探究复掺外加剂对混凝土的韧性和抗裂性能的影响规律,以期解决工程防护和加固过程中的混凝土开裂、剥落等工程实际问题,通过正交试验研究了速凝剂、早强剂、膨胀剂和粉煤灰对混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度的影响规律。试验结果表明:速凝剂能显著改善混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度;复合早强剂能有效提高混凝土的劈裂抗拉强度;粉煤灰和膨胀剂对混凝土28d抗压强度和劈裂抗拉强度没有显著影响。通过方差分析和数据拟合,可得早强剂和速凝剂的建议掺量分别为4%和1.5%,膨胀剂的最优掺量为3%,粉煤灰的最优掺量为25%。

粉末状缓释型聚羧酸减水剂的制备及性能研究

以乙二醇单乙烯基聚乙二醇(EPEG)为大单体,调节丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯与大单体的摩尔质量比,以巯基丙酸为链转移剂,双氧水与次磷酸钠为氧化还原体系,并用中和溶剂调节减水剂母液pH值,制备了一种适用于离心喷雾干燥技术的粉末状缓释型聚羧酸减水剂PC-1000。通过正交试验确定了合成PC-1000粉末的最佳工艺参数为酸醚比3.0,酯醚比4.5,链转移剂用量0.36%(占大单体的质量比),母液pH值为8。性能测试结果表明,通过离心喷雾技术制备出的PC-1000粉末在净浆测试中2 h流动度无损失,表现出优异的保坍效果。PC-1000粉末已在灌浆料和压浆料中成功应用。

纤维素基共聚型聚羧酸减水剂的合成及其性能

以天然纤维为原料,采用接枝醚化-烯丙基氯双键改性-水溶液自由聚合路线制备纤维素基共聚型聚羧酸减水剂(HEPCEs),通过傅里叶变换红外光谱、凝胶渗透色谱对产品HEPCEs进行分子结构分析,通过净浆流动度、经时变化流动度测试对HEPCEs减水性能进行评价,并同时进行了分子粒径、zeta电位以及吸附层厚度的测试,探究HEPCEs对水泥净浆的作用机理。结果表明,纤维素基共聚型聚羧酸减水剂中改性纤维素聚醚(DBHECs)适宜替代量为5%~10%,过多替代会出现支链缠绕并阻碍羧酸基团锚固,适量替代的纤维素结构引入可以在保持较好吸附性能的同时进一步提升减水剂的性能,超过商用高效减水剂标准,并表现出一定的缓释作用。

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。

三乙醇胺对水泥-石灰石粉胶凝材料体系水化特性的影响研究

为了研究三乙醇胺对水泥-石灰石粉胶凝材料体系水化特性的影响,采用了等温量热、X射线衍射、热重等测试方法探究了三乙醇胺作用下胶凝材料体系的水化进程和水化产物的演化;并采用相边界成核与生长模型探究了三乙醇胺作用下胶凝材料体系的水化动力学过程。结果表明:三乙醇胺能够加速水泥-石灰石粉胶凝材料体系的水化,增加水化产物的生成,从而增加了其水化程度;另外,三乙醇胺能够增加水化产物早期的成核与生长速率,减小水化产物早期的相边界成核与生长面积。

基于不同发泡剂种类与掺量的发泡活性粉末混凝土性能研究

为探究发泡活性粉末混凝土在过碳酸钠、铝粉、缓释发泡剂3种发泡剂的不同掺量条件下对其力学性能、热工性能及耐久性能的影响,在基础配合比保持不变的情况下,分别以4%~6%过碳酸钠掺量、0.05%~1.50%铝粉掺量及1%~2%缓释发泡剂掺量为参数展开试验研究。结果表明:发泡活性粉末混凝土的干密度、导热系数、抗压强度、抗折强度随着发泡剂掺量的增加逐渐降低;掺入缓释发泡剂的发泡活性粉末混凝土力学性能、热工性能最优;缓释发泡剂的掺量为1.5%时,发泡活性粉末混凝土干密度为1381 kg/m^(3),导热系数为0.078 W/(m·K),28 d抗压、抗折强度分别为13.97 MPa和4.88 MPa,抗冻性最好,电通量为505.4 C。提出的最优配合比可为发泡活性粉末混凝土在外围护墙板中的应用提供参考。

水玻璃种类对聚合物改性碱激发矿渣性能的影响

从水化过程、力学性能、收缩性能等方面系统研究了2种水玻璃对苯丙乳液(SA乳液)改性碱激发矿渣(AAS)性能的影响及其作用机理,以期指导SA乳液在AAS中的应用.结果表明:钾水玻璃(PWG)加速矿渣水化进程的能力强于钠水玻璃(SWG);SA乳液不影响AAS的水化进程,不会阻碍水化硅酸钙/水化硅铝酸钙的生成,但会抑制水滑石的生成;SA乳液显著降低了AAS的抗压强度,并且对PWG激发AAS的影响强于SWG激发AAS;AAS的抗折强度随着SA乳液掺量的增加呈先增大后减小的趋势,在SWG与PWG激发AAS中,SA乳液的最佳掺量分别为2.5%与5.0%;PWG激发AAS在14d内的总变形量高于SWG激发AAS,SA乳液可显著降低硬化浆体的总收缩量.

水化热调控剂对水泥水化作用的影响研究

添加水化热调控材料可以有效控制混凝土的水化温峰,进而降低混凝土温度裂缝的生成,提高混凝土的耐久性、延长服役寿命。通过水泥净浆微量热、砂浆水化热、混凝土抗压强度、TG、XRD、SEM等手段研究了新型复合水化热调控剂对水泥混凝土力学性能、体积稳定性、水化作用等的影响规律。结果表明,水化热调控剂可以在不影响后期强度的情况下,有效降低水泥早期水化速率,水泥砂浆水化温峰值较基准样下降了18.52%~44.89%,减少水泥水化产物(CH、C-S-H、AFm、AFt)生成;在与膨胀剂配伍使用时,可以提升膨胀效果。

纳米二氧化硅改性硫酸铝无碱液体速凝剂的制备及其性能研究

采用硫酸铝、氟硅酸、氢氧化铝等原料制备无碱液体速凝剂母液,使用纳米SiO_(2)对其进行改性处理,用基准水泥检测了改性无碱速凝剂的性能指标,并采用XRD、SEM、TG-DTG等手段对掺有速凝剂水泥样品进行检测,结果表明:随着纳米SiO_(2)掺量的增加,掺有速凝剂的水泥抗压强度逐渐增加,凝结时间先降低后增加,当速凝剂中掺入3%纳米SiO_(2)时,凝结时间最短。添加含有3%纳米SiO_(2)的速凝剂,水泥初凝时间为195 s,终凝时间为345 s。1 d抗压强度可以达到10.2 MPa,28 d抗压强度为50.5 MPa。在速凝剂中引入纳米SiO_(2)可以促进水泥的水化,但当速凝剂中纳米SiO_(2)掺量较高时,会使钙矾石变为细针状导致速凝效果变差。