沸石粉水泥砂浆早期力学性能改善及机理研究

为了降低大掺量沸石粉对早期强度的削弱作用,进一步提高沸石粉在水泥基材料中作用效率,促进其在水泥基材料中的应用,通过设计系列试验,探究交流电场直接养护(electric curing,EC)、无机系早强剂(硫酸钠、硅酸钠)及二者共同作用下沸石粉掺量对砂浆强度的影响规律,并通过水化放热和孔结构测试分析,探讨其相应机理。通过测试28 d水泥砂浆抗压强度评估直接电养护、早强剂及2种方法耦合对后期强度的影响。研究结果表明:砂浆强度随沸石粉掺量呈现出先增加而后降低的规律,掺10%沸石粉砂浆的1 d、28 d抗压强度相较于基准砂浆分别约提高了19%、8%。直接电养护和早强剂硫酸钠均能显著提高掺沸石粉水泥砂浆的早期强度,直接电养护的改善效果略低于硫酸钠;在电养护与硫酸钠共同作用下,能进一步提升较高沸石粉掺量砂浆的强度,沸石粉掺量30%时,试件1 d抗压强度最高可提高达25%。水化热结果显示,随着沸石粉掺量的增加,浆体72 h累计水化放热出现不同程度的降低,沸石粉可在一定程度上促进水化,沸石粉与硫酸钠共同作用可明显提高体系水化放热速率和放热量。掺入沸石粉对体系孔隙有一定细化作用,直接电养护的试件28 d龄期累计孔隙含量稍高于标准养护。本研究可为改善大掺量沸石粉水泥砂浆早期力学性能提供思路,对促进沸石粉在水泥混凝土中的应用具有重要意义。

粉煤灰基地聚物水泥胶凝材料的早期工作性能

采用水泥净浆流动度和流变测试两种方法研究了粉煤灰-硅灰-偏高岭土地聚物体系的早期性能,运用水化放热、X射线衍射仪(XRD)、热重分析(TG)和红外光谱(FTIR)等手段深入分析了掺入硅灰和偏高岭土后粉煤灰地聚物水化反应和产物的变化情况。研究结果表明,当静置时间相同时,纯粉煤灰组地聚物浆体的流动度最大。硅灰和偏高岭土的掺入使得胶凝体系屈服应力和塑性黏度有所增加。所有浆体的剪切应力-剪切速率均表现为Bingham线性模型的增长趋势。复掺10%粉煤灰和10%偏高岭土组屈服应力和塑性黏度在四组配合比中最高,分别为1.73 Pa·s^(-1)和65.8 Pa。纯粉煤灰在激发剂作用下的水化放热速率曲线在经历了初始的溶解放热后趋于平缓,而硅灰和偏高岭土的加入则使体系在水化10~20 h的峰强有所提高。XRD等微观分析结果表明,粉煤灰-硅灰-偏高岭土地聚物的早期水化产物包括莫来石、石英,方沸石和碳酸钙,其中以莫来石和石英为主。

纳米SiO_(2)对不同条件下聚合物改性砂浆强度的影响

为掌握典型服役条件下不同聚合物改性砂浆抗压和抗折强度的变化及纳米材料对其影响,并为进一步工程应用提供技术支持,采用模拟试验方法,研究了掺与不掺纳米Si O2(NS)的EVA胶粉、SBR乳液和水性EP三类聚合物改性砂浆分别在基准养护、冻融循环及干湿交替条件的抗折强度和抗压强度变化规律,分析了NS对聚合物改性砂浆强度的影响效应。结果表明,NS能不同程度得改善上述三类聚合物改性砂浆体系的抗压强度和抗折强度,并对EVA、SBR和EP改性砂浆的抗冻性能、抗干湿交替作用性能有明显影响,其中掺2%~3%NS对EP改性砂浆的抗压、抗折强度改善效果最佳。

基于BP神经网络和支持向量回归对比预测新拌自密实混凝土的工作性能

新拌自密实混凝土(SCC)的工作性能调控对其现场施工乃至后期硬化性能至关重要。为了进一步提高通过初始配合比预测新拌工作性参数的精确度,采用BP神经网络和支持向量回归(SVR)两种常见的机器学习计算模型来分析配合比输入变量与坍落扩展度、L型仪通过率和V型漏斗流出时间的潜在函数关系。在计算前按照60%,20%和20%的比例依次将数据集划分为训练集、验证集和测试集。采用三个机器学习性能评估指标,即决定系数R^(2),均方误差MSE和平均绝对百分比误差MAPE来表征和对比它们的预测精度差异。并且通过敏感性分析研究单一变量的变化对结果的影响趋势。结果表明,支持向量回归SVR模型对SCC坍落扩展度,L型仪通过率和V型漏斗流出时间的预测结果相比BPNN神经网络模型更高。以V型漏斗流出时间参数为例,基于SVR的总体数据集合R^(2),MSE和MAPE值分别为0.9213,0.8602和14.519,高于BP神经网络对应的0.9162,1.1281和18.007。参数敏感性分析结果表明,水泥掺量越高会导致坍落扩展度的减小和L型仪通过率,V型漏斗流出时间的增加。与此同时,水胶比和减水剂掺量的提高则会使得SCC扩展度提高。

基于电磁场方法的混凝土性能调控研究进展

现代科学技术的快速发展,促进了物理化学、电磁学、信息学等多学科知识在混凝土中的应用,助推了混凝土性能提升和技术发展。本文结合现代混凝土结构与材料的数字化、智慧化发展趋势,着重综述了电场、磁场等方法调控新拌混凝土流变性及硬化混凝土性能的研究进展,展望了电磁场调控混凝土性能的前景及亟待解决的问题,以期为现代混凝土结构的智慧建造提供先进混凝土材料技术支撑。