MgO活性对碱矿渣砂浆抗碳化性能的影响

在碱矿渣砂浆(alkali-activated slag mortar,AASM)中掺入不同活性的MgO,研究其在加速碳化环境下的碳化深度和碳化后的抗压强度保留率.通过X射线衍射、热重法和压汞法等手段,研究AASM在碳化前后的水化产物和孔结构.试验结果表明,不同活性的MgO均可使AASM的碳化深度降低、抗压强度保留率提高;MgO活性越高,MgO在AASM中的反应越充分,CO_(2)向AASM内部的扩散速率越慢;类水滑石和未完全反应的MgO可以与CO_(2)发生反应,使碳化后的AASM保留更多的水化硅(铝)酸钙凝胶,其孔结构劣化程度更低,因而碳化后AASM的抗压强度和抗压强度保留率更高,碳化深度更小.

Nano-SiO_(2)和镍渣掺量对碱矿渣砂浆强度和自收缩的影响

为改善碱矿渣砂浆自收缩大的缺陷,将Nano-SiO_(2)和镍渣掺入其中,研究两者掺量对抗折强度、抗压强度和自收缩的影响。研究结果表明:在镍渣掺量一定时,随着Nano-SiO_(2)掺量的增加强度值先提高后降低,掺量为1%时强度值最高,对强度的提高幅度也最大;当Nano-SiO_(2)掺量一定时,随着镍渣掺量的增加强度值逐渐降低,掺量为30%时强度降低幅度最小;当镍渣掺量为30%,随着Nano-SiO_(2)掺量的增加,自收缩值先降低后提高,掺量为1%时,自收缩值最小,对自收缩的降低幅度也最大;当Nano-SiO_(2)掺量为1%时,随着镍渣掺量的增加自收缩值逐渐降低,掺量为30%时降低幅度最大。

生石灰-碳酸钠掺量和矿渣活性对碱矿渣砂浆抗裂性能的影响

采用生石灰和碳酸钠(物质的量比1∶1)为激发剂制备碱矿渣砂浆,分别研究生石灰-碳酸钠掺量(即Na_(2)O掺量,为2.5%、4.5%、6.5%和8.5%)和矿渣活性(取决于化学成分和细度等)对碱矿渣砂浆劈裂抗拉强度、内钢环应变、环向拉应力和抗裂性能的影响。研究发现:普通硅酸盐水泥砂浆的抗裂性能优于碱矿渣砂浆;随着Na_(2)O掺量的增加,碱矿渣砂浆劈裂抗拉强度及抗裂性能先提升后降低,当Na_(2)O掺量为6.5%时,抗裂性能最优;随着矿渣活性的增加,碱矿渣砂浆劈裂抗拉强度增大,但其抗裂性能降低。

氧化钙-碳酸钠复合激发矿渣砂浆的自收缩机制

为探究氧化钙和碳酸钠复合激发矿渣对碱激发水泥自收缩的影响机制,采用氧化钙和碳酸钠(摩尔比1∶1)为复合激发剂制备碱矿渣砂浆(AM),研究复合激发剂Na_(2)O质量分数(CaO和Na_(2)CO_(3)反应生成的Na_(2)O质量与矿渣质量比,为2.5%、4.5%、6.5%和8.5%)对AM自收缩的影响;通过XRD、TG-DTG、MIP和NMR分析其水化产物与微观结构。结果表明:随着Na_(2)O质量分数的增加,激发剂反应耗水量增加,孔结构细化,孔隙压力增大;Al^(3+)对C-(A)-S-H中Si^(4+)的取代量增多导致Na^(+)的吸附量增多,C-(A)-S-H滑移增大;水化程度提高,水化产物数量增多,AM的自收缩增大。Na_(2)O质量分数为6.5%的AM为最优组,其力学性能高于普通硅酸盐水泥砂浆(OM),但由于较低的晶体含量和致密的孔结构,其自收缩大于OM。

不锈钢渣掺量对碱矿渣-不锈钢渣砂浆抗裂性能的影响

将不锈钢渣应用于碱激发水泥,对其资源化利用起到了重要作用。采用氧化钙、碳酸钠和水玻璃作为复合激发剂,固定总碱当量为6%(即氧化钙+碳酸钠的碱当量为4%,水玻璃的碱当量为2%),研究不锈钢渣掺量(0%、10%、20%、30%和40%,即不锈钢渣与(矿渣+不锈钢渣)的质量比)对碱矿渣-不锈钢渣砂浆(ASLm)抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、内钢环应变、环向拉应力和抗裂性能的影响,并通过抗裂评价指标A_(cr)(t)来表征ASLm的抗裂性能。研究发现:随着不锈钢渣掺量从0%增加到40%时,ASLm的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、内钢环应变和环向拉应力均降低,抗裂性能先提高后降低;当不锈钢渣掺量为30%时,ASLm的A_(cr)(t)最大,即抗裂性能最优。

碱激发剂对碱矿渣砂浆抗压强度的影响

研究了碱激发剂(Na_2SO_4、Na_2SO_4+NaOH、Na_2SO_4+Na_2SiO_3)对碱矿渣砂浆抗压强度的影响.研究表明,与单独采用Na_2SO_4作为激发剂时的碱矿渣砂浆抗压强度相比,采用Na_2SO_4和NaOH作为复合激发剂,碱矿渣砂浆抗压强度略低;采用Na_2SO_4和Na_SiO_3作为复合激发剂,碱矿渣砂浆抗压强度有明显的提高,但Na_2SiO_3掺量不宜超过2.5%.通过试验结果对比得出碱矿渣水泥最佳配方:普通硅酸盐水泥∶Na_2SO_4∶矿渣∶Na_2SiO_3=10%∶5%∶85%∶2.5%,所配制砂浆(最佳碱矿渣水泥∶砂∶水=492∶522∶168)的28d抗压强度达到53.7MPa.

碱-矿渣水泥砂浆的干缩特性

从收缩可逆性的角度,通过测试标准干燥养护后再水养护的砂浆试件收缩值的变化情况,对碱-矿渣水泥砂浆的干缩特性进行了系统的研究。结果表明:碱-矿渣水泥砂浆的干缩明显大于同条件下普通水泥砂浆的干缩,水玻璃-矿渣水泥砂浆、NaOH-矿渣水泥砂浆14d干缩值分别为普通水泥砂浆的5.5倍和2.2倍;碱矿渣水泥砂浆干缩中绝大部分是不可逆的,标准干燥养护14d再水养护的水玻璃-矿渣水泥砂浆、NaOH-矿渣水泥砂浆不可逆收缩分别占总干缩的86%和68%。

碱矿渣水泥砂浆抗碳化性能研究

研究了碱当量(以氧化钠当量计)、水胶比和胶砂比对碱矿渣水泥砂浆抗碳化性能的影响,并与硅酸盐水泥砂浆进行了对比试验。结果表明:在相同水胶比条件下,碱矿渣水泥砂浆比硅酸盐水泥砂浆更易碳化,且水胶比越大,胶砂比越小,碳化越严重。在3%～6%范围内,随着碱当量的增加,碱矿渣水泥砂浆的碳化程度减小。扩展度相当时,水玻璃为碱组分的碱矿渣水泥砂浆的抗碳化能力强于硅酸盐水泥砂浆。

玄武岩纤维对碱矿渣水泥砂浆性能的影响

研究了不同掺量及长度的玄武岩纤维对碱矿渣水泥砂浆性能的影响。研究表明,6mm玄武岩纤维掺量为0.04%时,纤维可以改善砂浆的流动度,掺量为0.04%～0.2%时,随着纤维掺量的增加,砂浆的流动度降低。当掺入6 mm玄武岩纤维,掺量为0.07%时,砂浆的28 d抗压强度提高了7.1%,掺量为0.2%时,砂浆的28 d抗折强度增加了29%,砂浆的折压比提高了39%。当掺入12 mm玄武岩纤维,掺量为0.2%时,砂浆的28 d抗压、抗折强度分别提高了6.0%和34%,且其折压比提高了28%。因此,适当长径比、掺量的玄武岩纤维能改善碱矿渣水泥砂浆的工作性,提高其力学性能,并有效地改善砂浆的韧性。

聚丙烯纤维增强碱矿渣水泥砂浆性能的研究

研究了不同长度及掺量的聚丙烯纤维对碱矿渣水泥砂浆性能的影响。结果表明：6mm 和12mm 聚丙烯纤维掺量为0.04%~0.16%时，能提高碱矿渣水泥砂浆的流动度，改善碱矿渣砂浆的工作性，但随着纤维掺量的增加，流动度增加幅度减小。掺入6mm 聚丙烯纤维0.12%时，砂浆的早、后期抗压强度都有所降低，但28d 抗折强度提高25.5%，折压比提高33.3%；当掺入12mm 聚丙烯纤维0.12%时，28d 抗压、抗折强度分别增加11.8%和30.6%，且28d折压比提高25%。相比而言，在同等掺量时，掺入12mm 的聚丙烯纤维对碱矿渣水泥砂浆抗压、抗折强度的贡献优于掺入6mm 的聚丙烯纤维。

含玻璃砂的高性能碱激发矿渣砂浆性能研究

采用玻璃砂代替部分细骨料制备碱激发矿渣(AAS)砂浆后,研究了玻璃砂含量(0%、10%、20%、30%,质量分数)对AAS砂浆抗压强度、抗折强度、干燥收缩、导热系数和碱-硅酸反应(ASR)膨胀率的影响,并通过扫描电子显微镜(SEM)对微观机理进行了分析。结果表明:掺10%~30%的玻璃砂能显著提高AAS砂浆的早期抗压强度,但会略微降低28 d抗压强度;AAS砂浆的抗折强度随玻璃砂掺量的增加先增大后减小,10%掺量时最有利于3 d抗折强度,20%掺量时最有利于28 d抗折强度;AAS砂浆的干燥收缩、导热系数和ASR膨胀率均随玻璃砂掺量的增加而减小,与对照组相比,掺30%玻璃砂的AAS砂浆导热系数降低14.4%,56 d干燥收缩率降低27.6%,14 d ASR膨胀率降低39.6%,28 d ASR膨胀率降低34.5%;SEM分析发现玻璃砂表面有水化产物生成,其与胶凝材料的结合比石英砂更紧密,使AAS砂浆的微观结构更加致密。

苛性碱对碱矿渣水泥砂浆抗压强度和抗折强度的影响

以NaOH和KOH为激发剂,研究苛性碱掺量不同时,碱矿渣水泥砂浆(ASM)3、7、28、90 d的抗压强度和抗折强度.采用压汞仪测试其净浆试件的孔结构;采用场发射扫描电子显微镜观察其砂浆试件的微观形貌.研究表明,ASM的抗压强度和抗折强度随着苛性碱掺量的增大,呈先上升后下降的变化规律.水胶比为0.4时,NaOH的最佳掺量(以Na 2O质量计)为矿渣质量的6%;KOH的最佳掺量(以K 2O质量计)为矿渣质量的4%.当激发剂掺量均为最佳掺量时,KOH作为激发剂的ASM的90 d龄期抗压强度和抗折强度分别比NaOH作为激发剂的ASM的90 d抗压强度和抗折强度高16.48%和12.65%.与采用NaOH作为激发剂的ASM相比,采用KOH作为激发剂的ASM的成本更低,性价比更高.

碱激发矿渣砂浆的介质传输性能研究

通过盐池浸泡试验研究了非饱和条件下碱激发矿渣砂浆的介质传输机理,分析了不同激发剂和粉煤灰掺量对碱激发矿渣砂浆中水分和氯离子传输性能的影响。结果表明:水玻璃激发矿渣砂浆的毛细吸水系数较小,强度较高;非饱和条件下,碱激发矿渣砂浆的氯离子传输性能显著低于普通水泥砂浆;水玻璃激发矿渣砂浆的表观氯离子扩散系数较NaOH激发矿渣砂浆略高。

石膏掺量对碱激发矿渣水泥砂浆性能的影响

研究了石膏掺量对碱矿渣水泥砂浆流动性、力学性能、干缩及水化性能的影响。结果表明,掺入1%~5%的石膏,碱激发矿渣水泥砂浆的流动度下降;石膏掺量在2%以内时,可提高砂浆的强度,但当掺量超过2%后,强度开始下降;石膏掺量在1%~5%范围内递增时,砂浆的干缩率随之降低。交流阻抗谱分析表明,在碱矿渣砂浆中掺入1%~5%的石膏时,Nyquist图形从30 min^1 d的非Randles图形逐渐过渡到3~28 d的准Randles曲线,表明砂浆内部的电化学反应与其水化反应相匹配,交流阻抗参数R1、R2在3 d后随着石膏掺量增大而增大,表明石膏在一定程度上促进了砂浆的水化。

环氧树脂改性碱矿渣水泥砂浆路用修补性能研究

以环氧树脂掺量为变量研究碱矿渣水泥砂浆(alkali activated slag cement mortar,AAS)的流动度FL、自由收缩和黏结强度Rf,以期找到适宜的环氧树脂掺量来改善材料的路用修补性能。得出以下结论:环氧树脂EP掺量越多,AAS的FL越大,其7 d收缩逐渐降低,28 d和42 d的自由收缩值先降后升并在掺量为9%时最低,比空白组分别低47.8%和43.4%,其黏结强度Rf在掺量为12%时较优,但仍低于空白组。所以,环氧树脂是可以提高碱矿渣水泥砂浆的流动度、自由收缩率、黏结抗折强度这3项路用修补性能,但对其他相关性能仍应进一步研究。

水性环氧树脂改性碱矿渣水泥砂浆的性能增强研究

通过改变水性环氧树脂溶液的掺量对碱矿渣水泥砂浆(AAS)的力学和耐SO 2-4腐蚀性进行分析。研究发现:加入0%~15%环氧树脂溶液,改性AAS的R c有降低的现象;在加入9%环氧树脂溶液时,AAS的28d龄期R f较空白组高27.1%,其折压比高39.9%;耐SO 2-4能力较好。由此可知,掺入适量聚合物环氧树脂溶液可以有效地改善AAS的力学和耐SO 2-4腐蚀性能。

关于碱矿渣水泥砂浆的力学性能研究

论文通过试验改变纤维种类和体积,对碱矿渣水泥砂浆的早后期抗析、抗压强度变化进行试验研究,结果标明:将品种不同的两种纤维(玄武岩和聚丙烯)适量掺入砂浆中,会使碱矿渣水泥沙浆的后期力学性能有所提高,且在玄武纤维掺量为0.2%、聚丙烯纤维掺量为0.1%时最佳,由此可知,适量的两种纤维复掺对砂浆力学性能的改善有一定帮助。

硫酸盐浸泡环境下CaO-Na_(2)CO_(3)激发矿渣砂浆性能退化及机理研究

以Na_(2)SO_(4)和MgSO_(4)溶液为侵蚀介质,研究了在浸泡环境下CaO-Na_(2)CO_(3)激发矿渣(CNS)砂浆和普通硅酸盐水泥(OPC)砂浆经硫酸盐侵蚀前后的抗折强度、抗压强度及不同深度处的SO^(2-)_(4)浓度,结合X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、压汞法(MIP)等测试方法分析了CNS砂浆和OPC砂浆的侵蚀产物及孔结构,对比讨论了Na_(2)SO_(4)和MgSO_(4)对CNS砂浆和OPC砂浆的侵蚀机理。结果表明:CNS砂浆的水化产物主要是低Ca/Si比的水化硅铝酸钙(C-A-S-H),不存在氢氧化钙,碳酸钙的填充作用使其孔结构优于OPC砂浆,并且在相同侵蚀环境下,CNS砂浆的抗硫酸盐侵蚀能力大于OPC砂浆;MgSO_(4)侵蚀环境下CNS砂浆的侵蚀产物主要是水镁石(腐蚀后期会带动试件表面的砂浆一起剥落)和无黏聚力的水化硅铝酸镁(M-A-S-H);与Na_(2)SO_(4)相比,MgSO_(4)对CNS砂浆的腐蚀性更强。

碱矿渣陶粒混凝土砌块砌体受压本构关系

为考察碱矿渣陶粒混凝土砌块砌体的受压本构关系及基本力学性能,完成了126个用碱矿渣陶砂砂浆和碱矿渣陶粒混凝土砌块砌筑的砌体试件的轴心抗压试验。研究结果表明:当砌块抗压强度和砌筑砂浆抗压强度相同时,由于碱矿渣陶砂砂浆收缩大,该类砌体的峰值压应变、极限压应变均低于普通混凝土砌块砌体。建立了以砌体抗压强度、砌块抗压强度和砌筑砂浆抗压强度为自变量的这类新型砌体峰值压应变、极限压应变以及弹性模量计算公式。

碱激发矿渣混凝土空心砌块砌体抗压强度试验

为考察碱激发矿渣陶粒混凝土空心砌块(alkali-activated slag ceramsite concrete hollow block,简称AASCHB)砌体的轴心受压性能,完成了由强度等级为MU7.5、MU10、MU15的AASCHB和强度等级为Mb20、Mb25、Mb30的碱激发矿渣陶砂砂浆(alkali-activated slag mortar with pottery sand,简称AASM)砌筑的36个砌块砌体试件的轴心受压试验.试验结果表明:AASCHB砌体的抗压强度随AASCHB抗压强度的增大而增大;而AASM抗压强度对砌体抗压强度的影响相对复杂.用AASCHB和AASM砌筑的砌块砌体轴心抗压强度试验值普遍低于按GB 50003—2011《砌体结构设计规范》砌体轴心抗压强度计算公式的预估值.在《砌体结构设计规范》砌体轴心抗压强度计算公式的基础上,通过引入AASM特性系数,调整砂浆强度影响修正系数,建立了以AASCHB抗压强度和AASM抗压强度为关键参数的这类新型砌块砌体的轴心抗压强度计算公式.