陶粒内养护超高性能混凝土(UHPC)的制备与性能研究

针对超高性能混凝土(UHPC)因胶凝材料用量大、水胶比小导致的体积稳定性问题,采用0、5%、10%、15%、20%陶粒等体积取代细骨料,制备了一种陶粒内养护UHPC,研究了陶粒取代率对UHPC工作性、力学性能、体积稳定性的影响,并运用压汞法、XPS、SEM微观测试方法分析了陶粒对UHPC微观结构的影响。结果表明:陶粒在胶凝材料水化过程中因内部相对湿度差释放水分,促进了水化反应,提高了水化产物的数量,增加了结构的致密性,改善了UHPC的力学性能、体积稳定性和孔结构;但当陶粒超过一定掺量时,也会带来不利影响。

工业废渣和再生微粉协同固化淤泥的性能研究

采用再生微粉和工业废渣固化淤泥,研究了固化材料的类型(工业废渣基固化材料A、工业废渣-再生微粉基固化材料B)和掺量(5%、10%、15%、20%)、淤泥含水率(17%、45%、70%)对固化淤泥力学性能的影响,并进行了XRD和SEM分析,探讨了固化机理。结果表明:固化材料B的抗压强度比固化材料A的抗压强度低;固化材料B固化淤泥的无侧限抗压强度比固化材料A固化淤泥的无侧限抗压强度低;随着固化材料掺量的增加,固化淤泥的无侧限抗压强度增大;随着淤泥含水率的增加,固化淤泥的无侧限抗压强度降低;综合考虑经济性、绿色低碳和固化淤泥的力学性能,推荐采用固化材料B作为淤泥的固化材料。

工业废渣基固化剂加固软土路基技术及施工应用

为了研究工业废渣基固化剂对软土路基的加固效果,选取南京典型软土制备固化土试件,分别进行了UCS、XRD、TG/DTG、SEM以及X–CT等宏观和微观特性试验,并开展了固化软土路基现场施工应用。结果表明:废渣基固化剂可有效提高软土的强度,固化土强度与养护龄期呈指数型函数增长关系,废渣基固化剂中胶凝材料的直接水化反应和高炉矿渣在碱激发作用下的二次水化反应是固化土强度提高的内在机理。现场应用效果表明:固化剂掺量为4%时,固化土强度可达到路基设计要求,并且固化土7 d和28 d强度明显高于6%灰土强度。采用废渣基固化剂对软土路基进行原位加固,不仅可降低筑路成本,而且可消耗大量工业废渣,经济效益和环境效益显著。

水性环氧树脂改性水泥砂浆力学性能及微观结构

通过对水泥砂浆中掺加水性环氧树脂,制备了水性环氧树脂改性水泥砂浆,研究了不同聚灰比下,水性环氧树脂对水泥砂浆水化和强度的影响。运用XRD、TG/DSC、SEM、FTIR微观测试手段,研究了水性环氧树脂对水泥砂浆水化产物的影响。研究结果表明:水性环氧树脂可形成聚合物膜会延迟水泥水化;水性环氧树脂的加入会降低水泥砂浆的抗压强度;当聚灰比在2%范围以内,水性环氧树脂可以提高水泥砂浆的抗折强度。

再生骨料-工业废渣协同固化软土的力学特性及机理分析

为揭示再生骨料对工业废渣固化软土性能的影响,本工作开展了再生骨料-工业废渣协同固化软土的室内试验,分析了再生骨料掺量、软土含水率、养护龄期等因素对固化软土力学性能的影响规律。通过XRD、TG/DTG、SEM、EDS和X-CT等微观测试手段,揭示了再生骨料对固化软土性能的强化机制。试验结果表明:固化软土的无侧限抗压强度随着再生骨料掺量的增加先提高后降低,最优掺量为20%~40%,破坏形式由塑性破坏转变为弹性破坏;固化软土的无侧限抗压强度与含水率呈指数型函数减小,与养护龄期呈指数型函数增长;再生骨料不会改变固化软土体系的水化反应、水化产物类型和数量,但会使固化软土的孔隙增多,而再生骨料的良好骨架作用可抵消固化软土因孔隙增多而产生的强度降低,从而提高其力学性能。

工业废渣和膨润土协同固化污泥的性能与微观特征

为探究工业废渣和膨润土协同处置市政污泥的应用效果,利用工业废渣(高炉矿渣和脱硫石膏)等量取代部分水泥,设计制备了低水泥掺量的工业废渣基复合固化剂(简称复合固化剂),开展了复合固化剂和膨润土协同固化污泥的无侧限抗压强度、浸出液重金属浓度及COD测试,评价了复合固化剂和膨润土对固化污泥力学特性和环境安全性能的影响。通过XRD、TG/DTG、BET、SEM等微观测试手段,明确了复合固化剂协同膨润土固化稳定污泥的微观结构特征。结果表明:采用高炉矿渣和脱硫石膏等量取代部分水泥可大幅度提升固化污泥的强度,复合固化剂的最优质量配合比为高炉矿渣∶脱硫石膏∶水泥=6∶1∶3;在复合固化剂固化污泥基础上,掺加膨润土可明显提升固化污泥的强度以及环境安全性,膨润土的最优掺量为10%;采用10%膨润土等量取代部分复合固化剂,固化污泥强度可提升17%~23%,浸出液中重金属离子浓度和COD值可降低40%~60%;相比水泥固化污泥体系,复合固化剂和膨润土协同固化污泥可生成更多的C-S-H凝胶、钙矾石晶体等水化产物,且膨润土具有较好的细化孔隙效应,二者协同作用共同提升了固化污泥的密实度和强度,而胶凝物质的物理包裹以及膨润土的物理吸附、离子交换等作用显著改善了固化污泥中重金属离子和有机质的稳定效果。本研究成果可为市政污泥的低碳固化和资源化利用提供参考。

密封养护剂对露石混凝土路用性能的影响

提出一种露石混凝土路面密封养护剂的设计方法,可提高路面的养护效果和耐久性。研究了养护剂对露石混凝土路面路用性能的影响规律,通过力学性能、吸水率、耐磨性、抗碳化等试验分析了露石混凝土路面的强度、抗渗性、耐磨度和碳化速率等性能。利用SEM、XRD、DSC热分析技术从微观角度分析了密封养护剂的增强机理。研究结果表明:密封养护剂可以提升露石混凝土中水泥的水化反应程度,提高水泥浆体和界面过渡区的微观力学性能,并可填充混凝土表面微观孔隙,提高密实度,从而提升露石混凝土的力学性能、抗渗性、耐磨性和抗碳化等性能。