普通硅酸盐水泥对负温碱激发矿渣砂浆力学性能的影响

碱激发矿渣(AAS)在0℃下能持续水化,具有应用于冬季施工的潜力。为了进一步提升AAS砂浆作为寒冷修补材料的力学性能,掺入了5%、10%、15%和20%的普通硅酸盐水泥(OPC)作为AAS中粒化高炉矿渣(GGBS)的部分替代物。结果表明:在-10℃条件下,OPC含量为15%时,1 d龄期的抗压强度和抗折强度分别提高了31.3%和25.18%,28 d龄期的抗压强度和抗折强度分别提高了4.5%和7.2%。此外,对样品的水化热、生成产物和微观结构进行了对比分析。结果显示,在AAS中加入OPC可以提高水化热,增加C(-A)-S-H的生成率,优化微观结构。

碱激发矿渣粉煤灰地质聚合物力学性能改性及其混凝土性能

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。碱激发矿渣粉煤灰地质聚合物(ASFG)具有早期强度高、耐酸碱等优异性能,但脆性大、韧性差等缺陷影响其推广应用。为改善ASFG的性能且拓宽可应用于ASFG改性的矿物掺合料种类,以偏高岭土、沸石粉、膨润土、硅灰石粉、轻质碳酸钙和硅灰六种矿物掺合料作为改性材料,研究了其对ASFG力学性能的改性效果,并确定了硅灰为较佳改性材料。为深入探索硅灰对ASFG力学性能的改善作用,研究了硅灰掺量对ASFG力学性能的影响,并确定了硅灰的较佳掺量。最后,制备了碱激发矿渣-粉煤灰-硅灰地质聚合物混凝土(ASFSGC),并研究了其工作性、准静态力学性能和抗渗性。结果表明:膨润土、硅灰石粉、轻质碳酸钙、硅灰四种矿物掺合料对ASFG的抗折强度具有明显增强效果。硅灰石粉、硅灰两种矿物掺合料对ASFG的抗压强度具有明显增强效果。对ASFG而言,硅灰是一种优质矿物掺合料。随着硅灰掺量的增大,ASFG的力学性能先增大后减小,硅灰的较佳掺量为4%。ASFSGC具有良好的工作性、优异的抗渗性能,且ASFSGC的延性较普通硅酸盐水泥混凝土提高了14.1%。

碱激发矿渣液相环境中钢筋钝化膜形成及破坏规律

为探寻碱激发矿渣(AAS)液相环境中钢筋钝化膜的形成和破坏机制,本文制备了不同配合比的AAS胶凝材料体系,研究了AAS真实孔溶液pH值在不同激发剂种类、碱当量、水玻璃模数、粉煤灰掺量、养护时间等因素下的经时演变规律,并对模拟孔溶液中钢筋钝化膜的生成时间、组成成分、厚度和钝化膜破坏时的临界氯离子浓度进行了经时追踪检测及分析。结果表明,AAS真实孔溶液的pH值随养护时间的增加而下降,各样品28 d时的pH值均保持在12.8以上。模拟孔溶液中pH值的增加缩短了钢筋钝化膜的形成时间,增加了钝化膜厚度,并提高了其抗氯离子侵蚀能力。AAS真实孔溶液较高的pH值可为钢筋钝化膜的稳定存在提供更有利的液相环境,从而提高钢筋混凝土结构的长期服役性能。

碱激发矿渣混凝土密实性超声无损检测法及其影响因素

研究了碱激发矿渣混凝土水胶比、模数、碱当量及粗骨料含量对其抗压强度、超声波速的影响,并通过分析混凝土配合比参数与密度、弹性模量、孔隙率之间的关系来揭示超声波速的变化机理。结果表明:不同配合比参数的碱激发矿渣混凝土超声波速与弹性模量成正比,与密度、孔隙率成反比,在超声无损检测过程中可将碱激发矿渣混凝土近似作为均质性实体材料进行建模计算,发现其超声波速与抗压强度呈线性关系。基于理论分析与试验结果建立了碱激发矿渣混凝土的密实性计算模型,可以为检测碱激发矿渣混凝土密实性作参考。

海洋环境碱激发矿渣-石灰石粉净浆的微结构特性

采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TG-DTG)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS),研究了不同石灰石粉掺量碱激发矿渣-石灰石粉(AAS-LS)低碳胶凝复合体系在海洋环境大气区与水下区的水化产物相组成、官能团以及微结构特性.结果表明:在海洋大气区自然碳化过程中,AAS-LS净浆新增的碳化产物主要为CaCO_(3)的多晶型物相——亚稳态球霰石和文石;在持续的海水浸泡环境中,有Mg(OH)_(2)和微量Ca(OH)_(2)生成,且在浸泡12个月后,类水滑石相显著出现;石灰石粉在碱激发体系中具有潜在的化学效应.

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.

杂散电流与复合离子作用下埋地碱激发矿渣混凝土中钢筋锈蚀研究

沿海地铁等地下工程混凝土在杂散电流与腐蚀离子复合作用下易发生钢筋锈蚀。本文针对普通混凝土和碱激发矿渣混凝土,采用实时应变监测、电化学阻抗测试和微观分析等方法,探究了杂散电流作用下,钢筋在不同腐蚀环境中的腐蚀行为。结果表明,混凝土中钢筋呈点蚀行为,钢筋锈蚀产物的化学组成不受腐蚀离子以及混凝土类型影响。碱激发混凝土钢筋腐蚀速率低于普通混凝土,钢筋脱钝与混凝土锈胀开裂时间相对滞后。随着盐渍土中硫酸根离子增加,钢筋混凝土的锈胀开裂时间和锈胀开裂力呈先增大后减小的趋势,硫酸根离子延缓了氯盐导致的钢筋锈蚀。

碱激发矿渣-脱硫石膏低碳胶凝材料的应用研究

钢铁工业作为我国国民经济的重要支柱产业,高炉炼铁过程中通常会产生大量的高炉矿渣,研发碱激发矿渣胶凝材料是将这些矿渣资源化利用的有效途径之一。基于此,本文简要介绍了碱激发矿渣胶凝材料的研究现状,阐述了脱硫石膏特性,并分析了脱硫石膏在低碳胶凝材料中的研究现状,证明了碱激发矿渣-脱硫石膏低碳胶凝材料的可行性。

碱激发矿渣混凝土空心砌块砌体抗压强度试验

为考察碱激发矿渣陶粒混凝土空心砌块(alkali-activated slag ceramsite concrete hollow block,简称AASCHB)砌体的轴心受压性能,完成了由强度等级为MU7.5、MU10、MU15的AASCHB和强度等级为Mb20、Mb25、Mb30的碱激发矿渣陶砂砂浆(alkali-activated slag mortar with pottery sand,简称AASM)砌筑的36个砌块砌体试件的轴心受压试验.试验结果表明:AASCHB砌体的抗压强度随AASCHB抗压强度的增大而增大;而AASM抗压强度对砌体抗压强度的影响相对复杂.用AASCHB和AASM砌筑的砌块砌体轴心抗压强度试验值普遍低于按GB 50003—2011《砌体结构设计规范》砌体轴心抗压强度计算公式的预估值.在《砌体结构设计规范》砌体轴心抗压强度计算公式的基础上,通过引入AASM特性系数,调整砂浆强度影响修正系数,建立了以AASCHB抗压强度和AASM抗压强度为关键参数的这类新型砌块砌体的轴心抗压强度计算公式.

碱激发矿渣混凝土的力学性能

文章对碱激发矿渣混凝土(AASC)的强度发展、劈拉强度、弯曲强度、弹性模量、泊松比和应力应变关系开展了试验研究和讨论,并将其与硅酸盐水泥混凝土(OPCC)进行对比,分别提出了AASC的劈拉强度、弯曲强度、弹性模量与抗压强度之间的关系模型。结果表明,相同抗压强度下,AASC的劈拉强度与OPCC基本接近,弯曲强度则高于OPCC;氢氧化钠激发矿渣混凝土的弹性模量与抗压强度的关系与OPCC基本一致,水玻璃激发矿渣混凝土的弹性模量则低于同抗压强度OPCC的弹性模量。此外,从加载过程中泊松比的变化发现,即使应力水平达到0.6,AASC的泊松比仍然保持稳定,导致其泊松比突变的应力临界水平出现在0.8左右。

粉煤灰掺量对碱激发矿渣砂浆减缩特性研究

研究粉煤灰掺量对碱激发矿渣砂浆的凝结时间、抗压强度、化学收缩和自收缩的影响因素和影响规律。结果表明,加入粉煤灰不仅能有效改善碱激发矿渣砂浆凝结快,收缩变形大的问题,同时也能够解决碱激发粉煤灰砂浆在常温条件下早期强度低和强度发展缓慢等问题。配比不同掺量的粉煤灰,以寻求最佳的掺量,在保证碱激发矿渣砂浆强度的同时提高减缩效果。

氢氧化钾-钠水玻璃激发剂对碱激发矿渣胶凝材料性能的影响

采用氢氧化钾调节钠水玻璃模数制备复合碱激发剂,以钠水玻璃模数、碱掺量为变量,分析氢氧化钾对钠水玻璃激发矿渣胶凝材料性能的影响,研究氢氧化钾-钠水玻璃激发矿渣胶凝材料在流动度、凝结时间及抗压强度等方面的变化规律。结果表明,氢氧化钾-钠水玻璃复合激发剂的激发效果优于单一钠水玻璃激发剂。当钠水玻璃模数为1.2、碱掺量为8%(质量分数)时,氢氧化钾-钠水玻璃激发矿渣胶凝材料流动度可达240 mm,7 d、28 d抗压强度可达98.88 MPa和104.59 MPa,比同等条件下的钠水玻璃激发矿渣胶凝材料7 d、28 d抗压强度分别提高了16.7%和22.9%。

氯盐对碱激发矿渣净浆强度影响试验

通过对掺加氯化钠(Na Cl)、氯化钙(Ca Cl2)的碱激发矿渣(KC)净浆的无侧限抗压强度试验,研究两种氯盐对KC净浆强度的影响规律,利用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG-DTG)、液相离子测定、水化程度测定等测试手段,分析两种氯盐对KC净浆强度的作用机理.结果表明,随着Na Cl掺量增加,KC净浆抗压强度提高;随着Ca Cl2掺量增加,KC净浆抗压强度基本不变.掺加Na Cl与Ca Cl2的KC净浆中均生成含氯水化物水化氯铝酸钙(Fs,Friedel’s salt),但Fs的生成对KC净浆强度无影响作用.掺加Na Cl的KC净浆中氢氧化钠(Na OH)的生成是导致其强度增强的主要原因,混合物中Na OH的存在提高了KC净浆的液相碱度,促进矿渣水化的进一步发生,进而生成更多的水化硅酸钙(CSH)使KC净浆强度得到提高.

碱激发矿渣陶砂砂浆砌筑的砌体弯曲受拉性能试验

为研究碱激发矿渣陶粒混凝土空心砌块(alkali-activated slag ceramsite concrete hollow block,简称AASCHB)砌体的弯曲受拉性能,完成了108个用Mb25～Mb90碱激发矿渣陶砂砂浆(alkali-activated slag mortar with pottery sand,简称AASM)砌筑的AASCHB砌体的弯曲受拉性能试验.试验结果表明:GB 50003—2011表B.0.1-2中所给公式不能准确预估AASM砌筑的AASCHB砌体的弯曲抗拉强度,砂浆强度低于70.3 MPa时,沿通缝截面弯曲抗拉强度预估值偏高,砂浆强度介于70.3～91.9 MPa时,沿通缝截面弯曲抗拉强度预估值偏低;当砂浆强度低于46.2 MPa时,沿齿缝截面弯曲抗拉强度预估值偏高,砂浆强度介于46.2～91.9 MPa时,沿齿缝截面弯曲抗拉强度预估值偏低.同时发现AASCHB砌体弯曲抗拉强度不但与AASM的抗压强度有关,而且受水灰比、砂灰比、Na_2O含量和水玻璃模数的影响.基于试验结果,分别建立了AASCHB砌体沿通缝截面和沿齿缝截面弯曲抗拉强度的计算公式.

粉煤灰对碱激发矿渣胶凝材料耐盐酸腐蚀性能的影响

为了研究粉煤灰对碱激发矿渣胶凝材料耐盐酸腐蚀性能的影响,对不同粉煤灰掺量下碱激发矿渣砂浆在pH=1的盐酸环境中浸泡14 d、28 d和60 d后的外观、质量损失、腐蚀深度、抗压强度和耐蚀系数进行了研究,通过X射线衍射和化学滴定方法对其机理进行了分析。结果表明:碱激发矿渣砂浆在盐酸溶液中浸泡后表面被严重腐蚀,质量与强度损失均很大。粉煤灰的掺入使试块表面被腐蚀情况明显变好,质量与强度损失也明显减少,但粉煤灰的掺入会降低碱激发矿渣砂浆的强度,增大其腐蚀深度。XRD与化学分析的结果表明碱激发粉煤灰中可被盐酸溶出的物质含量较少,因而掺入粉煤灰可以提高碱激发矿渣胶凝材料的耐盐酸腐蚀性能。

泡沫掺量对发泡碱激发矿渣聚合物性能和孔隙特征的影响

以水玻璃激发矿渣为胶凝材料,采用压缩空气发泡方式制备了泡沫矿渣聚合物材料,通过Image-Pro plus(IPP)表征了不同泡沫掺量下泡沫矿渣聚合物的孔隙结构特征,并研究了泡沫掺量对泡沫矿渣矿物聚合物干密度、抗压强度和导热系数的影响。结果表明:当泡沫掺量为4.45%~10.70%(质量分数)时,随泡沫掺量增加,泡沫矿渣聚合物的孔隙率增加、平均孔径及孔圆度值增大,泡沫矿渣聚合物相应的干密度、抗压强度和导热系数均呈负指数关系降低且相关性强;当泡沫掺量为4.45%~12.00%(质量分数)时,所制备碱激发矿渣聚合物泡沫材料的干密度389~1325 kg/m^3、抗压强度1.12~17.81 MPa、导热系数0.0813~0.2211 W/(m·K),其综合性能优于通用水泥泡沫混凝土制品。

基于正交试验的碱激发矿渣充填材料配比优化

矿渣基胶凝材料因其强度高、成本低、流动性好等优势,正逐步取代水泥成为金属矿山尾砂充填胶凝材料。目前,矿山使用的矿渣激发剂为硫酸盐、碱金属盐、硅酸盐等若干种材料组成的复合材料。然而,大量研究表明,硅酸钠是矿渣活化最佳激发剂。鉴于此,本研究采用正交试验方法,以硅酸钠模数、激发剂浓度以及矿渣细度为变量,以充填体强度和成本作为优化目标,对碱激发矿渣充填材料组分配比进行了优化。结果表明,矿渣细度对试件3 d强度影响最显著,硅酸钠模数对28 d强度影响最显著,通过充填体力学性能与经济成本综合比较得出最优配比方案为:硅酸钠模数0.34、矿渣细度800 m^(2)/kg、激发剂浓度0.25。

SAP内养护对碱激发矿渣胶凝材料性能的影响

碱激发矿渣(AAS)胶凝材料存在早期收缩大、开裂风险高的问题,限制了其工程应用。本文采用TAM、TGA、MIP等方法研究了高吸水性树脂(SAP)内养护对AAS胶凝材料水化热、水化产物及孔结构的影响,同时研究了SAP对AAS胶凝材料抗压强度及自收缩的影响规律。结果表明,SAP的加入会增加基体的孔隙率,降低AAS浆体的抗压强度,但是随着水化时间的延长,SAP的内养护作用可以促进矿渣水化,抗压强度的降低幅度逐渐减小。SAP的加入对AAS胶凝材料的水化放热过程有一定的延迟作用,表现为诱导期延长,第二放热峰滞后。SAP的加入使AAS胶凝材料水化产物总量增加,增加程度随着模数的增加而提高。此外,SAP抑制AAS浆体自收缩效果明显,添加SAP之后自收缩降低率最高可达81%。

钢管碱激发矿渣混凝土柱偏压性能试验研究

为研究钢管碱激发矿渣混凝土新型材料组合结构柱的偏压力学性能,以膨胀剂掺量及偏心率为变量,制作了4根钢管碱激发矿渣混凝土中长柱,并对其进行偏压力学性能试验研究.研究结果表明:钢管碱激发矿渣混凝土中长柱的偏压破坏过程可分为线弹性阶段、非线弹性阶段、弹塑性阶段、塑性阶段和破坏阶段5个阶段;相同偏心率条件下,膨胀剂的掺入可延长钢管碱激发矿渣混凝土柱的弹性工作阶段,提高其偏压极限承载力;相同膨胀剂掺量条件下,随着偏心率增加,钢管碱激发矿渣混凝土柱的弹性工作阶段缩短,其极限承载力呈非线性降低趋势,应变和侧向挠度随偏心率增加;套箍效应系数v等于0.275可作为本次试验构件弹性工作阶段和弹塑性工作阶段的界限值.

钢筋在碱激发矿渣砂浆中的早期腐蚀行为

研究了模拟海水干湿循环过程中海水拌和碱激发矿渣(SAAS)砂浆、自来水拌和碱激发矿渣(TAAS)砂浆及矿渣水泥复合(CS)砂浆的强度变化.同时,通过腐蚀电位、线性极化电阻、电化学阻抗谱法研究了低碳钢筋(LC)和低合金耐蚀钢筋(LA)在上述3种砂浆中的早期腐蚀行为.结果表明:模拟海水干湿循环过程中,SAAS砂浆表现出较CS砂浆更高的强度保证;SAAS砂浆中钢筋早期腐蚀行为与TAAS砂浆无明显区别;钢筋在SAAS砂浆及CS砂浆中的极化电阻及电荷转移电阻在6个月的干湿循环过程中整体呈上升趋势,表现出较低的腐蚀程度.