泵送碱式硫酸镁水泥混凝土的制备和性能

碱式硫酸镁水泥混凝土是新开发出来不久的混凝土材料,具有高抗拉强度、抗冲击和耐腐蚀等优点,但由于其较小的塌落度,限制了其工程应用。本文试验研究了不同掺量萘系减水剂对泵送碱式硫酸镁水泥混凝土塌落度和强度的影响,确定强度等级C30、C40、C50和C60的萘系高效减水剂适宜掺量分别为2.0%、1.2%、1.5%和1.8%。分别研究了掺粉煤灰型和矿渣型泵送碱式硫酸镁水泥混凝土基本力学性能及在海水浸泡、淡水浸泡1280 d后的强度保留率并进行机理分析,发现粉煤灰型泵送碱式硫酸镁水泥混凝土抗海水腐蚀性较好,适合东部沿海地区应用;随着海水暴露时间的延长,泵送碱式硫酸镁水泥混凝土的Df值呈现幂函数的降低关系。本文还对大气中暴露2400 d的钢筋泵送碱式硫酸镁水泥混凝土小梁进行观测,未有锈涨现象。本文为碱式硫酸镁水泥混凝土在工程领域的应用具有重大意义。

碱式硫酸镁混凝土的纤维增韧机理及本构关系

为探究新型碱式硫酸镁混凝土的纤维增韧机理,通过室内单轴压缩试验分析了不同纤维类型、不同纤维掺量、不同纤维长度对碱式硫酸镁混凝土的强度、弹性模量、峰值应力、峰值应变、压缩韧性指数的影响,进而得出纤维碱式硫酸镁混凝土的本构关系。试验结果表明:纤维碱式硫酸镁混凝土在受压破坏时,呈现明显的塑性破坏特征,长纤维能有效抑制主裂纹的产生,短纤维可以阻止微裂纹扩展,掺量为0.2%,长度12 mm的纤维时峰值应力和峰值应变提升效果最明显,峰值应变提高率为35.9%。在试验结果的基础上提出了关于纤维掺量和纤维长度因素的单轴压缩应力-应变全过程曲线方程,对拓展其在土木工程行业中的应用领域具有实际意义。

超声回弹综合法研究碱式硫酸镁混凝土抗压强度

碱式硫酸镁混凝土(BMSC)的主要水化产物为5·1·7相,该相具有自形成、自分散、自增强和自增韧作用,故BMSC具有较高的抗拉强度。同时,BMSC具有不碳化、早强、内部致密、早期水化完成后内部结构变化小等特点,如使用普通混凝土无损检测的测强曲线,检测结果误差较大。本工作采用超声-回弹综合法测试了BMSC试块(100 mm×100 mm×100 mm,标准养护28 d)的抗压强度,与单参数法及超声-回弹两参数相比,综合法得到的测强曲线误差最小(平均相对误差δ=12.3%,相对标准差e_(r)=16.9%)。根据BMSC试块的超声波传播速度与表面回弹值,建立了推定BMSC强度的超声波-回弹综合法的专用测强计算公式,推定了在沈阳室外自然暴露2年后的BMSC构件的混凝土抗压强度。该法可以用于BMSC材料检测和耐久性评估。

碱式硫酸镁水泥粘贴碳纤维布加固混凝土梁试验研究

为了探究碱式硫酸镁水泥外贴碳纤维布对混凝土梁加固效果的影响因素及可行性,制作6根混凝土梁,标准养护28 d后,利用不同的粘结材料对其中的5根进行外贴碳纤维布加固。之后进行3点弯曲试验,分别获得各试验梁的破坏形态、破坏荷载、变形情况及裂缝发展情况,以评价不同粘结材料的加固效果。结果表明:碱式硫酸镁水泥中,氧化镁与七水硫酸镁的摩尔比会对碳纤维布与梁体的粘结效果产生显著影响;在碱式硫酸镁水泥中掺入硅灰,对碳纤维布与梁体的粘结有一定的改善作用;此外,碱式硫酸镁水泥中氧化镁的活性也会对加固效果产生一定影响。利用碱式硫酸镁水泥外贴碳纤维布加固混凝土梁能有效提升其承载能力,通过调整胶凝材料组分,可获得与利用有机胶外贴碳纤维布加固相近的加固效果。

纤维对碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土性能影响

采用化学发泡法制备了碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土(MOSFC),研究了不同掺量的玻璃纤维(GF)和聚丙烯纤维(PP)对MOSFC干密度、导热系数、孔隙率、体积吸水率、软化系数和力学性能的影响,并结合XRD、SEM方法分析了其作用机理。结果表明,GF和PP的加入能够提高MOSFC的强度,且二者的最佳掺量分别为0.5%和1.5%;GF和PP在改善MOSFC力学性能的同时增大了干密度和导热系数,降低了保温性能;掺加1.0%的GF能有效改善MOSFC的抗水性能,但PP对MOSFC的抗水性能不利。

PVA—UPE混掺纤维对碱式硫酸镁水泥混凝土的强度影响规律分析

为实现碱式硫酸镁水泥混凝土添加复合纤维的工程应用,采用PVA纤维和UPE纤维按体积含量比1:1混合,分析不同纤维含量和不同纤维长度下混合纤维碱式硫酸镁水泥混凝土的强度变化规律,结果表明:纤维混凝土的施工工艺很重要,纤维的离散性会降低纤维混凝土的强度;对于12 mm长度纤维,掺加0.2%混合纤维的试样抗压强度和抗折强度相对最高;混合纤维掺量0.2%时,12 mm长度纤维混凝土抗压抗折强度最高,而6 mm长度纤维混凝土折压比最高。混合纤维体积掺量0.2%的混凝土综合力学性能较好,建议采用掺量0.2%的12 mm长混合纤维进行工程应用。

外加剂和粉煤灰对碱式硫酸镁水泥混凝土性能影响研究

利用碱式硫酸镁水泥制备了不同外加剂和粉煤灰掺量的碱式硫酸镁水泥(BMSC)混凝土。研究了外加剂和粉煤灰对BMSC混凝土抗压强度以及抗硫酸盐腐蚀性能的影响,并对BMSC混凝土物相组成和微观形貌进行了分析。结果表明:掺加外加剂后混凝土的强度有大幅度地提高。当外加剂掺量为水泥质量的0.5%时,混凝土的强度达到最大值;继续增加外加剂掺量,对混凝土的强度影响不大。掺加粉煤灰后,混凝土的强度有所下降。且水灰比一定时,粉煤灰掺量越多,对混凝土的强度越不利。掺加外加剂和粉煤灰后,混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能得到了明显的改善;且同等条件下,碱式硫酸镁水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀性能优于普通硅酸盐水泥混凝土。

碱式硫酸镁水泥混凝土力学性能试验研究

为了研究碱式硫酸镁水泥混凝土的基本力学性能,通过实验系统测定了强度等级C20-C60的碱式硫酸镁水泥混凝土的基本力学性能,建立了其轴心抗压强度（f（c,m））、劈裂抗拉强度（f（sp,m））、抗折强度（f（t,m））与立方体抗压强度（f（cu,m））之间的线性关系,弹性模量（Ec）与立方体抗压强度（f（cu,m））之间的双曲线关系及其回归计算公式,比较其与普通混凝土的差异。结果表明：在强度等级C20-C60的范围内,碱式硫酸镁水泥混凝土的f（c,m）和f（sp,m）值分别比普通混凝土相应强度高出22%-27%和27%-66%;在较低强度等级C20与C30,碱式硫酸镁水泥混凝土的Ec值比普通混凝土分别降低了17%和3%,当强度等级为C40-C60时其Ec值反而比普通混凝土高出9%-27%,而且随着强度等级的提高,两种混凝土之间的差距在扩大;碱式硫酸镁水泥混凝土与普通混凝土的f（t,m）值之间的差异规律与强度等级有关,在强度等级C20-C50的范围内其f（t,m）值比普通混凝土高出38%-1%,且随着强度等级的提高,提高的幅度在减小,对于高强度等级C60的碱式硫酸镁水泥混凝土,其f（t,m）值比普通混凝土反而降低了5%。

控制合成纤维状碱式硫酸镁晶须的研究

以硫酸镁和氢氧化钠为原料,通过水热法合成了碱式硫酸镁晶须5Mg(OH)2.MgSO4.2H2O(简称512MOS)。考察了前驱体制备方法、反应时间、反应温度以及形貌控制剂EDTA对碱式硫酸镁晶须形貌的影响,得出了较佳合成条件。研究结果表明,以固体氢氧化钠制备前驱体,在较低的温度下进行水热反应,可以获得形貌较好的晶须。添加EDTA可以改善晶须形貌,减少扇形晶须的出现。在较佳条件下制备的碱式硫酸镁晶须平均长度约40μm,平均直径约0.4μm,长径比达到100左右。XRD和化学分析显示产物组成为512MOS。SEM照片显示产物形貌为单根纤维状,表面光滑,有柔性弯曲现象。

碱式硫酸镁水泥钢筋混凝土梁静力荷载和疲劳性能试验研究

为了研究碱式硫酸镁水泥钢筋混凝土梁的静力和疲劳性能,分别制备了C30、C40和C50三种强度等级的碱式硫酸镁水泥(BMSC)和普通硅酸盐水泥(PO·C)钢筋混凝土梁试件。试验结果表明,钢筋混凝土梁试件跨中挠度随着静力荷载的增加而增加。C40_((BMSC))和C50_((BMSC))的极限承载力分别为33 k N和38 k N,相比C40_((PO·C))、C50_((PO·C))的19 k N和21 k N分别提高了73.7%和81%。说明,高强度等级的BMSC试件具有较高的承载能力。在疲劳荷载的作用下,试件挠度值随着疲劳次数的增加呈下降趋势。高强度等级的BMSC试件疲劳循环寿命要多于PO·C试件,且强度等级越高,越为明显。此外,BMSC试件跨中挠度小于PO·C试件。说明,BMSC试件的刚度较大,抵抗变形的能力好。BMSC试件裂缝宽度发展包括三个阶段:快速发展阶段、稳定阶段和破坏阶段。碱式硫酸镁水泥完全能够用于制作钢筋混凝土构件,且性能更加优异,本文为碱式硫酸镁水泥混凝土能够大规模应用于结构工程提供了重要理论依据。

硫酸镁侵蚀环境下玄武岩纤维混凝土耐腐蚀及力学性能劣化研究

为了增强混凝土的抗侵蚀性能,对不同纤维掺量混凝土在硫酸镁侵蚀下的耐久性及力学性能进行了试验研究及分析。采用100mm×100mm×100mm的试块,纤维掺量分别为0%、0.05%、0.1%、0.2%、0.3%,浸泡于浓度为5.0%的硫酸镁溶液中,每30d观测表观裂缝、测试吸水率变化;每90d测定力学性能变化,并进行离子浓度测量。结果表明:玄武岩纤维对混凝土承载力及变形能力有一定的提高;玄武岩纤维混凝土与普通混凝土在硫酸镁溶液环境中相比,孔隙率增加速度较慢;但过量纤维反而对耐久性能产生不利影响;玄武岩掺量在0.1%左右时最为经济、合理。另外,针对玄武岩纤维离散困难的问题,提出了粉体颗粒玄武岩纤维离散法。本文研究可为玄武岩纤维混凝土的工程应用提供一定基础。

碱式硫酸镁水泥混凝土在硫酸盐溶液中的损伤过程研究

采用干湿循环的试验方法研究碱式硫酸镁水泥(BMSC)混凝土抗硫酸盐腐蚀性能。以质量变化和相对动弹模量作为评价指标,研究了不掺加矿物掺合料(BMSC)、掺加30%粉煤灰(BMSC-F)碱式硫酸镁水泥和普通硅酸盐水泥(POC)混凝土抗硫酸盐腐蚀性能。结果表明:干湿循环前期,混凝土的质量缓慢增加;后期,混凝土的质量损失比较明显。在干湿循环的环境下,BMSC混凝土的E_(rd)变化包括以下4阶段:上升段,缓慢下降段,线性上升段,加速下降段;POC混凝土的E_(rd)随着干湿循环次数的增加,呈现先升高后下降的趋势。同等条件下,BMSC混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能优于POC混凝土;掺加粉煤灰有利于提高BMSC混凝土的抗硫酸盐腐蚀能力。

钢筋碱式硫酸镁水泥混凝土梁抗弯性能试验研究

为了探讨碱式硫酸镁水泥混凝土梁受弯状态下的力学性能与普通混凝土梁的异同,本文通过对16根不同配筋率、不同强度等级的碱式硫酸镁水泥混凝土梁进行抗弯试验,研究其正截面受力全过程和破坏形态。试验结果表明:平截面假定仍然适用;碱式硫酸镁水泥混凝土梁的破坏形态及承载力-挠度曲线与普通硅酸盐混凝土梁相似;碱式硫酸镁水泥混凝土梁开裂弯矩比普通混凝土梁高约20%;本文的碱式硫酸镁水泥混凝土梁抗弯承载力计算模型,考虑了受拉区混凝土的贡献,按构件整体截面在受荷过程中抗弯性能的降低来考虑梁的承载力;最大裂缝宽度计算公式需将现行计算公式乘以修正系数1. 5,挠度计算公式应乘以1. 1的修正系数。碱式硫酸镁水泥混凝土可代替普通混凝土用于梁正截面抗弯。

碱式硫酸镁水泥混凝土基本力学性能研究

为了研究碱式硫酸镁水泥混凝土的基本力学性能,利用普通混凝土力学性能试验方法,研究了混凝土立方体抗压强度(f_(cu))、轴心抗压强度(f_c)、劈裂抗拉强度(f_(sp))以及弹性模量(E_c)等基本力学参数。结果表明:(1)在一定范围内,碱式硫酸镁水泥混凝土立方体抗压强度随水灰比的降低而提高。(2)碱式硫酸镁水泥混凝土立方体抗压和劈裂抗拉强度、轴心抗压强度存在着线性关系。(3)碱式硫酸镁水泥混凝土具有更高的劈裂抗拉强度和轴心抗压强度,抗裂性能优异。(4)在C30~C60,碱式硫酸镁水泥混凝土的弹性模量随着抗压强度的增长而增长。高强时,弹性模量明显高于普通硅酸盐混凝土。碱式硫酸镁水泥混凝土在结构设计方面优于普通硅酸盐混凝土。

玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥制备工艺研究

以玻璃纤维为增强材料,木屑为轻质骨料,碱式硫酸镁水泥为胶凝材料制备了复合板材。研究了水泥的氧化镁活性、摩尔比、水灰比、外加剂掺量、养护温度、玻璃纤维层数对复合板材不同龄期下的抗折强度和抗压强度的影响。研究结果表明,采用a-MgO/MgSO_4摩尔比为6.0,水灰比为0.35,木屑掺量为20%,玻璃纤维层数为3时可制备出抗压强度为35.89 MPa,抗折强度为15.6 MPa的复合板材。采用高温养护,可提高复合板材的早期强度。采用XRD、SEM分析了外加剂和养护工艺对水化相组成和形貌的影响。

基于碱式硫酸镁水泥的新型泡沫混凝土的制备及性能研究

以轻烧氧化镁粉、七水硫酸镁为水泥主要原材料,利用化学发泡法制备了容重为100~500 kg/m^3的碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土(BMSCFC),研究了容重、外掺粉煤灰等对BMSCFC物理性能的影响,并且比较了相同容重下的改性氯氧镁泡沫混凝土。结果表明:随着BMSCFC容重的增大,其体积吸水率减小、导热系数和抗压强度增大;外掺粉煤灰增强了BMSCFC抗压强度的同时降低了其保温性能,外掺粉煤灰量为轻烧氧化镁粉质量的150%时,容重为402 kg/m^3,抗压强度为2.22 MPa,导热系数为0.138896 W/(m·K);与改性氯氧镁发泡混凝土相比,碱式硫酸镁发泡混凝土具有更好的抗压强度和保温性能。

玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥耐久性研究

为探寻玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥的耐久性,本文研究了纤维铺设位置以及矿物掺合料对其在加速老化试验条件下弯曲强度的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)技术手段,分析了经历7 d加速老化试验后不同情况下水泥基体与玻璃纤维的粘结情况以及玻璃纤维的侵蚀情况。结果表明,纤维铺设于底部的试样强度要高于纤维铺设于中部的试件,老化7 d后前者强度仍略高于后者。对比未掺矿物掺合料的试样,矿物掺合料的掺入可以显著改善材料的耐久性。其中,掺入矿渣的试样气硬条件下强度虽高,但加速老化后强度保留率较低,老化7 d时仅为51.33%;而掺入硅灰的试样加速老化后强度损失较低,耐久性良好。经过7 d的加速老化后,掺入硅灰的水泥基体与玻璃纤维仍牢牢的粘结在一起,掺入矿渣的水泥基体与纤维的粘结较差,而未掺矿物掺合料的水泥基体已几乎完全失去与纤维的粘结。无论是否掺加矿物掺合料,当加速老化试验进行到7 d时,纤维表面均未有受到侵蚀的迹象。

玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥的加速老化试验与微观机理

为了研究玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥材料的长期强度,正确评价其耐久性能,采用SIC(Strand In Cement)试验方法,分别测定了玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥GRBMS试样在50℃、80℃热水加速老化试验条件下的抗折强度变化。运用XRD和SEM分析其水化产物组成和微观结构形貌,观察了玻璃纤维在碱式硫酸镁水泥基体中的腐蚀特征。结果表明:GRBMS试样试样在老化条件下,抗折强度随着时间的增加有明显的下降,原因是碱式硫酸镁水泥中针杆状的517相分解为片状无胶结性能的Mg(OH)_2;80℃老化下试样强度保留率达到50%所用的时间为12 d,而氯氧镁水泥试样失效时间只有3 d,因此玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥材料老化寿命时间长,更适合应用于实际工程中。

碱式硫酸镁水泥混凝土梁剪切破坏的试验研究

为了探索碱式硫酸镁水泥混凝土在结构工程中的应用,本文进行了14根碱式硫酸镁水泥混凝土梁的抗剪性能试验,测试了静载下梁的挠度、承载力、裂缝扩展、箍筋和混凝土的应变等。试验结果表明:两种材料梁的破坏模式有一定差异;对比普通混凝土梁,碱式硫酸镁水泥混凝土梁在开裂荷载等方面具有一定优势(开裂弯矩大约10%);随着碱式硫酸镁水泥混凝土强度的提高,梁的抗裂、抗剪承载力提高,变形变小,但延性降低。现行的普通混凝土梁剪切刚度、挠度计算等公式适用于碱式硫酸镁水泥混凝土梁,但承载力和裂缝宽度计算公式需要修正。试验结果表明碱式硫酸镁水泥混凝土可应用于钢筋混凝土斜截面破坏梁。

碱式硫酸镁水泥混凝土性能影响因素研究

针对碱式硫酸镁水泥混凝土的基本性能,本文主要从如下两个方面进行开展研究,水灰比对混凝土工作性能的影响,水胶比对混凝土抗压性能的影响。通过探究原材料以及配合比参数对工作性能和抗压强度的影响规律,为配制碱式硫酸镁水泥混凝土取得良好的质量效果提供参考。