矿物掺合料对复合胶凝材料浆体静态屈服应力的影响

复合胶凝材料浆体的静态屈服应力可用于表征浆体内部微观结构建立的特性,且对新拌水泥基材料的施工与3D打印过程有很大影响。本文研究了矿物掺合料的种类和掺量对复合胶凝材料浆体静态屈服应力变化规律的影响。研究发现,矿物掺合料的细度增大使颗粒表面的水膜层厚度减小,导致浆体的静态屈服应力增大。复合胶凝材料浆体的静态屈服应力在加水搅拌后的一段时间内缓慢增加,浆体结构建立速率较小。在加水搅拌后大约1.5 h,复合胶凝材料浆体的静态屈服应力迅速增大,表明浆体内部结构的连接程度已接近不可破坏的程度,浆体开始凝结,向固体状态转变。

钢渣掺合料用于混凝土的研究进展及应用

钢渣是钢铁行业在炼钢中产生的固体废弃物,由于其活化程度低、易磨性差、游离氧化钙(游离氧化镁)含量较多,目前仍未得到有效应用。本文研究了钢渣的基本理化性能,通过对钢渣矿物组成及化学成分的分析,发现其内部含有结晶程度较好的C3S和C2S,这使得钢渣具备作为混凝土掺合料的应用潜力,并详细论述了钢渣对混凝土性能的影响,包括增强混凝土的力学性能、改善工作性能、耐久性等,指出了钢渣作为掺合料在混凝土中的优势和潜在的应用价值。最后,提出了未来钢渣掺合料在混凝土中的研究方向,以期为我国钢渣的综合利用提供一个新的思路。

矿物掺合料对再生混凝土抗冻性与可再生性的影响

为探究矿物掺合料对再生混凝土抗冻性与可再生性的影响,本文选取硅灰、粉煤灰和粒化高炉矿渣三种矿物掺和料,通过不同掺量组合制备了五组不同胶凝体系的再生混凝土。采用快冻法对再生混凝土进行冻融试验,通过测定冻融过程中再生混凝土的相对动弹性模量、质量损失率和抗压强度损失率评价其抗冻性,采用SEM观察冻融后再生混凝土的微观结构。此外,对冻融后的再生混凝土进行破碎,获得二代再生粗骨料,并依据其表观密度、压碎值、坚固值和吸水率评估再生混凝土的可再生性。结果表明:5%(质量分数,下同)硅灰+20%粉煤灰+20%矿渣+55%水泥组合的质量损失率和抗压强度损失率明显比单掺5%硅灰以及5%硅灰+20%粉煤灰和5%硅灰+20%矿渣组合的低,且相对动弹性模量比其他组合的高。四种不同胶凝体系的二代再生粗骨料物理性能均达Ⅲ类标准,可用于强度等级为C25的结构混凝土的制备。

冻融循环下掺合料对UHPC强度影响规律研究

为研究冻融循环下掺合料对超高性能混凝土(UHPC)强度的影响,以硅粉(10%、15%、20%)、偏高岭土(5%、10%、15%)、镀铜钢纤维(0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)为掺合料,开展冻融前后UHPC抗压和抗折强度试验。建立岭回归模型分析UHPC冻融前后强度变化,并对影响UHPC冻融后强度变化的关键因素进行分析。结果表明:UHPC的强度随硅粉、偏高岭土掺量的增加先增加后减小,随镀铜钢纤维掺量的增加而增大;冻融循环500次后UHPC的抗压和抗折强度均有所下降,抗压强度下降11%~15%,抗折强度下降13%~16%;三种掺料对UHPC强度的影响大小为:镀铜钢纤维>偏高岭土>硅粉。硅粉、偏高岭土、镀铜钢纤维对UHPC强度影响明显。

高镁磷尾矿作为矿物掺合料应用于混凝土性能研究

高镁磷尾矿是磷矿反浮选过程产生的固体废弃物,主要矿物相为白云石、少量氟磷灰石和石英。将磷尾矿烘干粉磨后制成磷尾矿粉,分析了磷尾矿粉粒径分布、毒害性,参照GB/T51003—2014《矿物掺合料应用技术规范》测定了磷尾矿粉相关性能指标。以水泥、磷尾矿粉、粉煤灰为凝胶材料,制备了不同强度等级C30、C40、C50及C60混凝土,测定了混凝土工作性能、力学性能,并分析了掺磷尾矿粉水泥浆不同水化龄期的矿物组成。结果表明,经过烘干粉磨后,磷尾矿粒径D_(90)由133.1μm降至63.4μm,烧失量为39%、28d活性指数为70%、亚甲蓝值小于1.4、流动度比大于100%。当磷尾矿粉占总凝胶材料10%时配制的C60混凝土,坍落度为230mm、28d强度为64.1MPa、90 d强度为78.6 MPa;在养护龄期为90 d时,磷尾矿粉水泥硬化体中出现新矿物相水滑石,有利于混凝土后期强度增长。磷尾矿粉可作为矿物掺合料用于制备混凝土。

矿物掺合料混凝土抗碳化性能及预测模型

通过快速碳化试验,结合SEM微观形貌观测和EDS化学组成分析,研究粉煤灰和矿渣对混凝土抗碳化性能的影响,探讨了影响机理,并基于指数函数建立了矿物掺合料混凝土碳化深度预测模型。研究结果表明:掺入矿物掺合料使混凝土强度和抗碳化性能均有所降低。在总掺量一致的条件下,单掺粉煤灰较复掺粉煤灰和矿渣对混凝土性能的影响更大。当粉煤灰掺量超过40%后,混凝土碳化深度增长速度极快,单掺60%粉煤灰的56 d碳化深度已达到18.5 mm,而复掺粉煤灰和矿渣总量60%组56 d碳化深度仅为6.5 mm。SEM-EDS分析结果表明,矿物掺合料掺量较小时,净浆试样微观结构比较致密,掺量超过40%后,混凝土微观结构松散,孔隙和缺陷增多,佐证了混凝土力学性能和抗碳化性能试验结果。建立的矿物掺合料混凝土碳化深度模型曲线与试验结果吻合较好,拟合相关系数均在0.89以上。

大掺量矿物掺合料再生自密实混凝土力学性能及微观结构研究

采用再生粗骨料代替天然粗骨料、矿物掺合料代替水泥制备了9组再生自密实混凝土(RA-SCC)。研究了再生粗骨料和矿物掺合料对RA-SCC立方体抗压强度、轴心抗压强度和弹性模量的影响。通过对大量试验结果的回归分析,提出RA-SCC的龄期强度计算式和弹性模量计算式。此外,采用扫描电镜和X射线衍射对RA-SCC的微观结构进行研究。研究结果表明通过掺加20%粉煤灰、20%粒化高炉矿渣粉和10%硅灰可以有效弥补再生粗骨料对RA-SCC力学性能的不利影响。龄期-强度计算式和弹性模量计算式的预测值与实测值吻合较好。微观结构分析证实了RA-SCC力学性能改善的原因,主要归因于粉煤灰、粒化高炉矿渣粉和硅灰组合的火山灰反应显著提高了再生粗骨料-水泥石界面过渡区的质量以及水泥石基体的密实性。

不同掺合料提升磷石膏基材料耐水性方法研究综述

磷石膏作为湿法磷酸的工业废弃物,主要应用于建筑材料、化学工业、农业等领域。因磷石膏内部含有未完全分解的磷矿、残余的磷酸、氟化物、酸不溶物、有机质等杂质,使其在建筑材料领域利用率较低,通常掺入其他水硬性材料对磷石膏进行改性,而改性后的磷石膏基复合胶凝材料的耐水性较差。针对磷石膏基复合胶凝材料耐水性较差的问题,本文综合前人已有的研究,论述了掺加不同掺合料对磷石膏基材料耐水性的影响,包括掺加水泥、粉煤灰、硅灰、矿渣、减水剂、含氢硅油、石蜡、有机硅、聚乙烯醇、三乙醇胺、碱性激发剂等,以及改善水胶比、粒径和养护方式、合理安排组分设计等辅助方法,总结分析了不同掺合料对磷石膏基复合胶凝材料耐水性的影响机理,阐述了掺合料对磷石膏基材料的的作用机理,确定了合理的掺合料掺加范围。

不同掺合料对喷射钢纤维混凝土性能的影响

依托某重点工程隧道穹顶支护用高性能喷射混凝土的性能要求,配制了C40喷射钢纤维混凝土,研究了掺合料的种类(粉煤灰、专用掺合料、抗裂剂)对喷射钢纤维混凝土工作性、力学性能和耐久性能的影响。结果表明:掺不同掺合料喷射钢纤维混凝土的坍落度均满足(180±20)mm的要求,表观密度稳定在2530 kg/m3左右,抗压强度均满足设计强度等级要求,耐久性能均较好;另外,与掺粉煤灰的喷射钢纤维混凝土相比,掺专用掺合料或抗裂剂的喷射钢纤维混凝土的保水性和黏聚性均较好,力学性能和耐久性能基本均较优,抗渗等级分别达到了P11和P10,28 d碳化深度均小于12.0 mm。

超细复合矿物掺合料的制备及其在水泥工业中的应用

水泥行业正致力于推动低碳化和超低排放,通过研发新型低碳材料、利用工业固废资源,降低熟料消耗量和污染物排放,以实现绿色可持续发展。采用粉煤灰、水渣矿粉、脱硫石膏及外加剂等组分材料经科学配比、良好的质量控制制备而成的超细复合矿物掺合料,通过部分取代熟料生产低碳水泥,分析超细复合矿物掺合料取代率对水泥性能的影响。结果表明:在三家水泥企业生产的P·O42.5水泥中,掺入20%超细复合矿物掺合料取代水泥熟料,28d抗压强度分别提升4.7%、3.0%和3.6%,28d抗折强度分别提升6.67%、6.0%和7.1%。超细复合矿物掺合料具有取代水泥熟料的良好可行性。

掺合料对沙漠砂水泥基材料性能影响的试验研究

文章基于新疆地区充足的天然沙漠砂资源和煤基固废资源,研制一种新型沙漠砂水泥基材料,以粉煤灰、脱硫石膏、石灰、硅粉为四因素,每个因素取三个水平,以材料抗折强度、抗压强度、表观密度、抗折软化系数、抗压软化系数作为主要指标进行正交试验。研究结果表明:脱硫石膏对材料力学性能的影响最显著、粉煤灰的影响最不显著;硅粉对材料耐水性能的影响最显著;在满足表观密度≤19.0kN/m^(3)的前提下,确定了材料的最优配合比。

矿物掺合料对混凝土抗碳化性能影响的灰色关联分析

通过改变矿渣、粉煤灰的掺量和组合方式以及水胶比,分析了矿物掺合料对混凝土抗碳化性能的影响。同时,基于灰色关联理论对混凝土抗碳化性能受各因素的影响程度进行了定量分析,并结合硬化浆体水化产物的化学组成分析探讨了矿物掺合料的影响机理。研究结果表明:掺入矿物掺合料和增大水胶比均会使混凝土碳化深度增大,当单掺I级粉煤灰掺量超过40%后,混凝土碳化深度增长速度极快;在总掺量一致的前提下,复掺矿物掺合料组的混凝土抗碳化性能要优于单掺粉煤灰组的混凝土;矿渣和粉煤灰的不同组合方式中,S105矿渣+I级粉煤灰组的混凝土碳化深度最大;各影响因素对混凝土抗碳化性能的影响程度从高到低排序为水胶比>单掺I级粉煤灰掺量>复掺S95矿渣+I级粉煤灰总量>矿物掺合料组合方式;XRD分析表明,随着粉煤灰掺量的增加,Ca(OH)2的衍射峰高度逐渐降低,说明粉煤灰的火山灰反应消耗了大量的Ca(OH)2,从而逐步降低了混凝土的抗碳化性能。

不同温度下矿物掺合料对喷射混凝土水化行为及力学性能的影响

不同温度下粉煤灰、矿粉和硅灰对喷射混凝土水化行为及力学性能的影响规律尚不明确。本文通过XRD定量分析、热重分析和SEM测试等手段表征了不同温度和龄期下三种矿物掺合料对喷射混凝土水化行为的影响,并测试了砂浆抗压强度。结果表明,不同温度下,硅灰和矿粉能提高喷射混凝土早期和后期强度,粉煤灰不利于早期强度的发展,20℃时粉煤灰体系砂浆6 h抗压强度低于基准值。6 h和1 d龄期时,温度对试块抗压强度的影响非常显著,60℃时硅灰体系砂浆6 h抗压强度高达13.39 MPa;随着龄期增长,温度对试块强度的增强作用减弱。温度升高会激发矿物掺合料的火山灰效应,生成C-S-H凝胶填充内部孔隙,提高体系砂浆试块抗压强度。同一温度、龄期下,硅灰体系水化产物中C-S-H凝胶含量多,抗压强度最高。矿粉体系水化程度最高,抗压强度较高。粉煤灰体系中AFt含量最高,但C-S-H凝胶含量少,抗压强度最低。本文对特殊环境下矿物掺合料在喷射混凝土中的应用有指导作用。

矿渣粉掺合料对C50高性能混凝土综合性能的影响

矿渣粉通常被用作矿物掺合料来制备高性能混凝土,以S95级矿渣粉和C50高性能混凝土为研究对象,评价了不同矿渣粉掺量对C50高性能混凝土综合性能的影响。试验结果表明:随着S95级矿渣粉掺量的不断增大,C50高性能混凝土的抗氯离子渗透性能、抗开裂性能、抗水渗透性能、抗收缩性能、抗冻性能和抗碳化能力均呈现出“先增强后减弱”的趋势,存在一个最佳的掺量使C50高性能混凝土的综合性能达到最佳,在文中所述的试验条件下,推荐S95级矿渣粉的最佳掺量为20%,此时C50高性能混凝土综合性能最佳。研究结果认为,S95级矿渣粉可以用作C50高性能混凝土的掺合料,合适掺量的矿渣粉不但能够有效降低混凝土中水泥的用量,还能有效提高混凝土的综合性能。

超细粉掺合料专用聚羧酸减水剂的制备及性能研究

为解决超细粉掺合料在混凝土应用中出现的黏度大、流速时间长、易抓底、收缩大的问题,通过合成原料的选择以及调整合成工艺,合成了超细掺合料专用聚羧酸减水剂ZS-CX。结果表明,采用EPEG单体、合成起始温度15℃、滴加反应时间60 min,MAP用量为单体质量的0.6%时,制备的减水剂性能最佳。与市售减水剂相比,净浆流动度、混凝土坍落度和扩展度增大,倒筒排空时间更短,达到5 s,Zeta电位绝对值大,而且混凝土60 d电通量小于1000 C、收缩率降低30%以上。

矿物掺合料对高强机制砂混凝土早期收缩开裂性能的影响

针对低水胶比高强机制砂泵送混凝土早期收缩开裂严重易造成建筑物耐久性急剧衰退的问题,通过试验研究粉煤灰、矿粉、硅灰在单掺、双掺和三掺时对混凝土工作性能、力学性能、早期收缩和开裂性能的影响规律,以低场核磁共振仪(NMR)通过孔结构对早期收缩开裂性能的规律进行分析。结果表明:粉煤灰和矿粉的掺入提高了混凝土的工作性能,但硅灰的掺入降低了混凝土的工作性能;矿物掺合料的掺入对混凝土早期强度影响较大,随着养护龄期的延长,后期强度随着水化程度的增加有所升高;粉煤灰、矿粉、硅灰三掺时,高强机制砂混凝土具有最小的早期收缩率和开裂面积;掺入矿物掺合料使混凝土内部孔隙率减小,混凝土内部致密度提高,减小了早期收缩开裂。

煤矸石粉制备混凝土用复合掺合料的性能研究

用煤矸石粉部分替代粉煤灰制备混凝土用复合矿物掺合料,通过正交实验研究煤矸石粉、粉煤灰、磷渣掺量对受检胶砂抗折强度、抗压强度、活性指数和抗压强度增长比的影响。结果表明:由于火山灰效应和微集料效应,煤矸石粉、粉煤灰、磷渣对水泥的水化存在较强相互作用,设计配合比适宜时,受检胶砂的7和28 d活性指数及强度增长比均达到普通Ⅲ级复合矿物掺合料指标要求,表明用煤矸石粉部分替代粉煤灰制备混凝土用复合矿物掺合料完全可行,最优方案为煤矸石粉掺量25.0%、粉煤灰掺量62.5%、磷渣掺量12.5%。

不同配合比和掺合料对水工混凝土性能的影响分析

不同水胶比和掺合料会在一定程度上影响水工混凝土的强度、施工质量及整体结构的耐久性,为揭示掺合料的强度作用效应,研究探讨了不同配合比和掺合料试件的强度特征及变化规律,可以为水工混凝土生产实践提供科学依据。

矿物掺合料对混凝土渗透性能的研究进展

抗渗混凝土是一种价格低廉,体积稳定性好,耐久性好的一种工程复合材料,在研究在桥梁、大坝等建筑工程上应用具有重要意义。根据目前研究,加入适量的矿物掺合料可以有效提高混凝土的抗渗性能,为抗渗混凝土的应用发挥更好的优势。文中从粉煤灰、硅灰、矿渣、纤维对其改善渗透效果进行总结,为抗渗混凝土在重点工程领域的应用提供有效参考。

大掺量掺合料对硫铝酸盐水泥性能的影响研究

基于海洋环境,针对硫铝酸盐水泥因成本高而应用受限的问题,研究了大掺量矿粉和粉煤灰对CSA基材料抗压强度和氯离子扩散系数的影响。结果表明,添加矿物掺合料显著降低了CSA基砂浆的抗压强度,但优化矿粉(GBFS)与粉煤灰(FA)的组成(3:2)有利于提高CSA-GBFS-FS复合体系的强度;大掺量矿物掺合料的加入明显降低了CSA的水化热;复合体系的抗氯离子渗透性能较单掺体系的有所降低,但各组差别不大。与纯CSA相比,复合体系钙矾石生成量较单掺体系的明显增加;优化GBFS和FA的组成能改善胶凝体系的粒径分布,提高体系的致密性,这是CSA-GBFS-FA基材料性能得以改善的重要原因。