地聚物混凝土干燥收缩性能及活性氧化镁补偿收缩研究

制备粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土,并进行地聚物混凝土28 d抗压强度和干燥收缩测试,探究分析活性氧化镁含量、水玻璃模数、碱当量和矿渣含量对其抗压强度和干燥收缩的影响机理。结果表明:随着活性氧化镁掺量增大,地聚物混凝土28 d抗压强度下降,干燥收缩变形显著减小;与0%(质量分数,下同)活性氧化镁混凝土相比,掺量为3%、6%和9%时混凝土28 d抗压强度分别下降8.0%、8.2%和18.2%,干燥收缩分别减小21.5%、26.4%和38.2%,此外,当活性氧化镁掺量为3%和6%时,不仅有效补偿了干燥收缩,且抗压强度损失较小;随着水玻璃模数升高,地聚物混凝土28 d抗压强度和干燥收缩变形增大;随着碱当量升高,地聚物混凝土28 d抗压强度下降、干燥收缩变形增大;随着矿渣含量增加,地聚物混凝土28 d抗压强度增大、干燥收缩变形减小。综合考虑抗压强度及收缩的要求,建议实际应用中选择高活性、大掺量氧化镁,掺量宜控制在3%~6%。

外加剂对碱激发胶凝材料干燥收缩性能的影响

为了进一步改善碱激发胶凝材料的收缩特性,探索了单掺有机减缩剂(聚乙二醇和乳胶)、无机膨胀剂(CaO、MgO和石膏)对矿渣粉煤灰复合碱激发(AASF)体系水化产物组成、孔隙结构和收缩特性的影响。结果表明,在所有的外加剂中,聚乙二醇减缩效果最显著,外掺1%(质量分数)聚乙二醇的AASF试样的91 d干燥收缩仅为1 683με,相较于对照组最大降低29.7%,这主要归因于孔隙结构的显著粗化。聚乙二醇和乳胶对AASF的抗压强度有一定的负面影响,主要源于水化反应程度的降低和整体孔隙率的增加。三种无机膨胀剂在AASF体系中发挥出的收缩补偿效果不强,但对抗折强度有显著的增益效果。

PVA-钢纤维自密实混凝土早期干燥收缩研究

研究了钢纤维、PVA纤维、PVA-钢混杂纤维对自密实混凝土早期干燥收缩的影响。结果表明:纤维的掺入不会改变自密实混凝土干燥收缩的发展趋势;单掺钢纤维或PVA纤维均能抑制自密实混凝土的干燥收缩,其中,PVA纤维较钢纤维对自密实混凝土干燥收缩的抑制效果更好,但纤维体积掺量过高则会导致纤维的抑制效果减弱;PVA-钢混杂纤维对自密实混凝土干燥收缩的改善效果优于单一纤维,其中,0.3%体积掺量的钢纤维与0.06%体积掺量的PVA纤维混杂对自密实混凝土干燥收缩的改善效果相对最好,表现出显著的混杂效应。

醋酸乙烯-乙烯改性抹灰砂浆早期干燥收缩分析

为缓解抹灰砂浆的早期干燥收缩,本文采用醋酸乙烯-乙烯(VAE)改性抹灰砂浆,通过正交试验探究了VAE、水胶比、粉煤灰、重钙对水泥砂浆早期干燥收缩的影响规律,采用灰色关联度分析了各因素对早期干燥收缩的影响程度,并采用核磁共振技术从细观尺度分析了VAE改性抹灰砂浆的孔隙结构分布。结果表明:各因素对砂浆早期干燥收缩影响程度由大到小依次为水胶比、VAE掺量、重钙掺量、粉煤灰掺量,并且最优组合为水胶比0.45、VAE掺量3%(质量分数,下同)、重钙掺量0%、粉煤灰掺量20%;VAE掺量在3%左右时,砂浆“三峰”峰值均有所降低,横向弛豫时间T_(2)谱积分面积最小,减少了有害孔和多害孔数量,此时砂浆孔结构分布均匀、形态复杂;VAE影响下砂浆的早期干燥收缩值与孔隙结构分形维数呈负相关函数,孔隙尺寸分布越均匀,形态越复杂,砂浆抵抗早期干燥收缩性能越强;实际工程中可以通过调节水胶比、VAE掺量控制砂浆的早期干燥收缩,通过调节粉煤灰、重钙掺量控制成本投入。

碱-矿渣-偏高岭土基地聚物干燥收缩研究

碱-矿渣-偏高岭土基(ASM)地聚物具有可常温固化、快凝早强、耐腐蚀等特点,但其收缩率较大,限制了工程领域中的广泛应用。研究了激发剂模数、激发剂浓度及液固比对ASM地聚物干缩性能的影响机制。结果表明:ASM地聚物的干缩率随着激发剂模数的增大而增大,随着激发剂浓度的增大而减小,随着液固比的增大而增大。在碱激发剂作用下,ASM地聚物发生了地质聚合反应和矿渣水化反应,当体系中以矿渣的水化反应为主导反应时,内部结构产生更多的孔隙及更大的孔径,且硬化浆体疏松开裂,干缩率较大。

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。

CFB炉渣细骨料纤维砂浆干燥收缩特性研究

为了实现CFB炉渣的高效利用,提高预拌砂浆的抗裂性,以粉煤灰取代量(体积分数)、CFB炉渣细骨料取代量(体积分数)和PVA纤维掺量(体积分数)为因素,设计正交试验方案L_(16)(4~5),试验研究CFB炉渣细骨料纤维砂浆的干燥收缩特性,分析作用规律,建立回归模型。结果表明:增加粉煤灰取代量可以提高CFB炉渣砂浆稠度,增加CFB炉渣取代量和PVA纤维掺量不利于砂浆稠度的提升;粉煤灰取代量、CFB炉渣取代量为CFB炉渣纤维砂浆的干燥收缩特别显著性影响因素,PVA纤维掺量为显著性影响因素;粉煤灰取代量、PVA纤维掺量对CFB炉渣纤维砂浆的干燥收缩起明显的抑制作用,CFB炉渣使砂浆的干燥收缩呈先降低后增大的变化趋势;砂浆干燥收缩的模型预测相对残差在±5%以内,模型预测结果准确可信。

消泡剂与减缩剂对聚合物改性水泥砂浆干燥收缩和质量损失的影响

研究了单掺消泡剂、单掺减缩剂及二者复掺对聚合物改性水泥砂浆的干燥收缩率和质量损失率的影响。结果表明,单掺消泡剂时,砂浆的干燥收缩率与质量损失率均会降低,且降低幅度与掺量成正比;单掺减缩剂时,砂浆的干燥收缩率降低且降幅与掺量成正比,质量损失率整体降低,但随着掺量的增加,减缩剂对质量损失的抑制作用逐渐降低;二者复掺对砂浆的干燥收缩与质量损失的抑制作用大于各自单掺时,具有明显的协同效应。砂浆的质量损失率与干燥收缩率之间存在幂函数关系,曲线参数受外加剂种类及掺量影响。

SiO_(2)气凝胶改性地聚合物的干燥收缩性能

采用SiO_(2)气凝胶改性地聚合物,分析了矿渣掺量和气凝胶掺量对抗压强度、尺寸稳定性、失水量以及微观结构的影响,为解决地聚合物干燥收缩问题提供指导.结果表明:由于气凝胶保水作用,矿渣掺量较低的试件28 d强度提升较大;矿渣掺量为30%时,气凝胶掺量越高,试件尺寸稳定性越强;试件7 d内失水量远大于7 d后,且随着气凝胶掺量的增加,矿渣掺量较低的试件失水量先减少后增加,而矿渣掺量较高的试件失水量先增加后减少;当矿渣掺量为30%、气凝胶掺量为8%时,试件微观结构最为致密.

粉煤灰加气混凝土干燥收缩性能分析

为给粉煤灰加气混凝土应用提供导向数据,本文提出粉煤灰加气混凝土干燥收缩性能分析方法。以某厂家生产的粉煤灰加气混凝土砌块作为试验对象,按照不同砂浆类型和养护条件砌筑4面粉煤灰加气混凝土砌块墙,在200 d龄期内使用千分表获取不同砌块监测点处的收缩值。试验结果表明:粉煤灰加气混凝土砌块的干燥收缩值受其砌筑砂浆类型、养护条件以及环境温湿度和其初始含水率影响均较高,且在不同条件下,粉煤灰加气混凝土砌块的干燥收缩数值均随着龄期的增加而增加。专用砂浆和标准养护的粉煤灰加气混凝土砌块墙的收缩数值较低。

低吸水率陶瓷再生砂对砂浆力学和干燥收缩性能的影响及机理研究

为了解决废弃陶瓷再生利用和河砂短缺的问题,开展了低吸水率陶瓷再生砂(由废弃低吸水率瓷质陶瓷墙地砖制备而成,简称陶瓷砂)的性能及其等体积全取代河砂对砂浆力学和干燥收缩性能的影响研究。结果表明:陶瓷砂的吸水率、表观密度和压碎指标均较低,是一种轻质高强的细骨料;在水胶比、胶凝材料组成和砂浆工作性能相同的情况下,与河砂砂浆相比,水胶比为0.45、0.35和0.25的三种陶瓷砂砂浆的力学性能均明显提高,其中28 d抗压强度分别提高了39.1%、26.8%和24.6%,且28 d干燥收缩值分别降低了45.7%、17.9%和5.3%;水胶比越大,陶瓷砂砂浆的抗压强度、抗折强度和弹性模量提高幅度越大,干燥收缩值降低幅度越大。性能改善的机理是陶瓷砂自身强度高,陶瓷砂表面粗糙并含有1~20μm的微孔,且含有大量1~5μm的微粉,以其取代河砂后改善了砂浆中界面过渡区和水泥石的微观结构。

基于骨料特性差异的煤矸石混凝土干燥收缩模型

为研究煤矸石粗骨料对混凝土干燥收缩的影响,试验分别以陕西榆神矿区3种典型矿井煤矸石为粗骨料,并以煤矸石取代率为变量,设计了10组干燥收缩试件。通过对试件在390d内干燥收缩变形的观测,分析煤矸石粗骨料对煤矸石混凝土收缩发展与收缩应变的影响,给出煤矸石混凝土的干燥收缩预测模型。试验表明:相较于普通混凝土,受煤矸石粗骨料吸返水特性影响,煤矸石混凝土干燥收缩发展存在滞后现象,且煤矸石粗骨料吸水率越高,其混凝土干燥收缩发展越慢,试件达到收缩稳定的龄期也越长。煤矸石粗骨料的表观密度与吸水率是影响煤矸石混凝土干燥收缩终值的2个主要指标,且随不同来源煤矸石粗骨料表观密度的降低、吸水率的增大,其混凝土的干燥收缩应变也随之增大。在CEB-FIP 90模型的基础上,分别引入了2个系数来考虑煤矸石粗骨料掺入对混凝土收缩发展与收缩终值的影响,并提出适用于煤矸石混凝土的干燥收缩预测模型。通过与试验数据对比,建议模型的预测精度较高,具有较好的适用性。

生活垃圾焚烧灰渣代砂混凝土干燥收缩性能试验

生活垃圾焚烧灰渣是生活垃圾经过高温焚烧产生的固体废弃物,主要成分为硅钙铝氧化物,外观与天然砂类似。为了促进垃圾焚烧灰渣的再利用,提出了生活垃圾焚烧灰渣用作混凝土细骨料的研究课题。通过试验对比了不同水胶比和代砂率下垃圾焚烧灰渣代砂混凝土的干燥收缩规律,并研究已有干燥收缩预测模型的适用性。试验结果表明:干燥收缩随水胶比的增大而增大;垃圾焚烧灰渣代砂混凝土的干燥收缩量要大于同配合比条件的普通混凝土,且需要更长的龄期干燥收缩才能趋于稳定;垃圾焚烧灰渣代砂混凝土的干燥收缩可以用常用的干燥收缩预测模型进行描述。

BFRP筋增强生态高延性混凝土的干燥收缩性能

生态高延性混凝土(ecological high ductility concrete, Eco-HDC)具有优异的抗拉性能,可用来浇筑桥面无缝连接板。为避免Eco-HDC收缩引发的开裂问题,采用BFRP筋作为抗裂筋。为结构设计优选BFRP筋保护层厚度,从BFRP筋对Eco-HDC收缩的影响角度,研究保护层厚度对试件干燥收缩的影响,对比分析配BFRP筋与不配筋对Eco-HDC收缩性能的影响。试验结果表明:随着龄期的增加,素Eco-HDC和BFRP筋增强Eco-HDC的干燥收缩均逐渐增加,BFRP筋压应变呈增加趋势,养护1~7 d时增加趋势较为明显,之后增加趋势逐渐变缓;随着保护层厚度的减小,BFRP筋增强Eco-HDC的收缩逐渐增加,BFRP筋压应变也逐渐增大,BFRP筋的约束效果更加明显,但经历45 d后BFRP筋压应变数值差别不大。在桥面无缝连接板施工养护时应注意早龄期7 d内保湿以减少收缩;在结构设计中,优选BFRP筋保护层厚度为25 mm.

花岗岩石粉对砂浆干燥收缩性能的影响

本工作针对花岗岩石粉,首先研究了不同粉磨时间(0、20、40、60 min)下石粉的颗粒特征,并探究了粉磨时间及石粉掺量(0%、5%、10%、15%、20%,质量分数,下同)对砂浆干燥收缩性能的影响规律。其次,采用扫描电镜(SEM)、同步热分析仪(TG-DSC)深入分析了石粉掺量和粉磨时间对掺花岗岩石粉砂浆的微结构形成特征和水化产物的影响规律。最后,基于灰熵分析方法,计算得出石粉颗粒特征参数与砂浆28 d干燥收缩活性指数的灰熵关联度,从而把握颗粒特征参数中影响干燥收缩的关键参数。结果表明,原状石粉颗粒粒径在56.4~63.2μm含量的占比最大,为5.1%,经20、40、60 min粉磨后,粒径在17.8~20.0、22.4~25.2、15.9~17.8μm占比达到最大,分别为3.5%、3.3%、3.4%。当粉磨时间延长时,掺石粉砂浆的抗干缩性能表现为先降低后升高再降低的变化趋势。相比基准配合比,掺5%、10%、15%的粉磨40 min的石粉,砂浆28 d干缩率分别减小了11.9%、35.2%、45.3%,当掺量增至20%时,干缩率减少了1.9%。灰熵分析表明,石粉的粒度累积分布数达到10%所对应的粒径、比表面积和20~40μm颗粒含量是影响砂浆干缩性能的关键参数,面积平均粒径和大于60μm颗粒含量对砂浆干缩性能影响较弱。

考虑尺寸效应的大尺寸混凝土干燥收缩预测方法研究

国内外规范均基于小尺寸试件的实测数据提出混凝土的干燥收缩模型,未充分考虑试件尺寸效应的影响,因而其对大尺寸混凝土的干燥收缩的预测精度较低。基于此,首先对典型的混凝土干燥收缩模型(EC2模型及B3模型)的特点进行评述,明晰构件截面形式与尺寸效应对干燥收缩的影响规律;基于收集的15组混凝土收缩试验结果评价规范模型的可靠性,进而提出考虑尺寸效应的大尺寸混凝土干燥收缩模型。研究结果表明,现有的规范模型可有效预测小尺寸混凝土的干燥收缩变形,但会低估大尺寸混凝土的干燥收缩终值,理论厚度大于100 mm(200 mm)时,EC2模型(B3模型)的预测结果平均低于试验结果 33.2%(40.5%);通过引入理论厚度调整系数,得到修正的EC2模型和B3模型,可以有效预测大尺寸混凝土的干燥收缩变形,预测结果与试验结果平均相差15.5%和2.0%。

碱矿渣水泥基材料的干燥收缩及减缩技术研究进展

碱矿渣(AAS)水泥是以矿渣为原料在激发剂作用下形成的具有高强、高耐久性、环保的胶凝材料,被认为是普通硅酸盐水泥的潜在替代品,但其较大的干燥收缩是制约其应用和推广的主要原因。如何通过合理有效的减缩技术将AAS水泥基材料的干燥收缩控制在合理范围内,是实际工程应用中需要解决的问题。本文系统地回顾了国内外学者关于减轻AAS水泥基材料干燥收缩技术的研究现状。然后,综述了纤维,外加剂,激发剂种类、掺量和模数,矿物掺合料,养护条件和内养护等对AAS水泥基材料干燥收缩的减缩效果。最后,提出了目前对AAS水泥基材料减缩研究中存在的不足以及后续的研究方向。

盐溶液对膨润土干燥收缩特性的影响

在高放核废料处置库中,作为缓冲回填材料主料,膨润土一方面受到地下水中可溶盐的侵蚀作用,另一方面受核废料衰变产生的热能影响,会发生干燥收缩。以高庙子膨润土为研究对象,以NaCl、CaCl_(2)(浓度为0.5、1.0、2.0 mol/L)盐溶液侵蚀为研究条件,开展恒温干燥收缩试验,分析盐溶液对压实膨润土干燥收缩进程的影响。试验结果表明:盐溶液浓度越高,试样初始饱和含水率越低,残余含水率越高,样品水分蒸发速率越低,且Ca^(2+)对水分蒸发的影响要大于Na^(+);干燥过程中,压实膨润土表面裂隙呈现出裂隙张开、裂隙维持、裂隙闭合及裂隙稳定4个阶段,盐溶液可以抑制土体开裂,浓度越高,样品表面裂隙率越小。盐溶液作用使膨润土的微结构从分散的黏粒形态向团聚结构转变,从而导致收缩应变减小、收缩各向异性弱化,随着盐溶液浓度和阳离子化合价增大,单位含水率降低诱发的体积收缩应变ε_(vf)增大。因此,研究盐溶液作用下膨润土干燥收缩特性,对于合理评估膨润土的工程服役性能具有重要意义。

大掺量锂渣对混凝土抗压强度和干燥收缩的影响

锂渣是一种工业废渣,急需进行资源化有效处理。通过试验分析抗压强度、干燥收缩和微观形貌,研究了大掺量锂渣取代水泥对混凝土性能的影响,并对比了其环境和经济效益。研究结果表明,掺入锂渣可以降低混凝土早期抗压强度,且其抗压强度增长率较高。其中,掺加40%锂渣的混凝土后期抗压强度高于基准组,掺加60%锂渣的混凝土抗压强度与基准组相近;锂渣降低了混凝土干燥收缩;掺加锂渣提高了混凝土的环境和经济效益,其中以掺加60%锂渣混凝土效益最优。

砂率对高强再生混凝土的力学及干燥收缩性能影响研究

再生混凝土的综合利用可缓解矿石资源压力,实现低碳循环可持续经济。该研究采用砂率(34%,36%,38%,40%)和再生骨料替代率(0,30%,50%)为控制变量,以抗压强度、抗拉强度、抗折强度及干燥收缩变形为指标,详细探讨砂率和再生骨料替代率对高强再生混凝土的性能影响规律。研究表明:高强再生混凝土的力学强度均随着再生粗骨料的增加而逐渐降低,适量的砂率会产生高强度的再生混凝土坍落度,可以提升再生混凝土的密实度,脆性和塑性变形能力,并提高其力学强度。高强度再生混凝土的干缩率变化率在90 d后逐渐趋于稳定,砂率和干缩率的变化呈良好的线性关系。增加砂的比例能在一定程度上降低再生粗骨料对高强度再生混凝土干缩的影响。