玻璃砂超高性能水泥基复合材料的制备及性能

为实现超高性能水泥基复合材料(ultra-high performance cementitious composite,UHPCC)的可持续性和环保性,以玻璃砂替代UHPCC中的河砂,制作玻璃砂超高性能水泥基复合材料(glass sand ultrahigh-performance cementitious composite,GS-UHPCC),通过开展力学性能试验,探讨不同玻璃砂替代率和玻璃砂粒径对GS-UHPCC抗压、抗折性能的影响,定量表征GS-UHPCC的弯曲韧性和能量吸收能力,并通过X射线衍射和扫描电镜试验,分析了玻璃砂的增韧机理.结果表明,以平均粒径为0.27 mm的玻璃砂替代河砂,当体积替代率为40%时效果最好,替代后GS-UHPCC在养护28 d时的抗压强度相较于未掺时提升了17.0%,抗折强度提升了14.8%,能量吸收能力最优,微观结构致密,水化反应最为完全.本研究得出的最优玻璃砂替代率与粒径,可为GS-UHPCC的应用提供可行性支持.

第四届超高性能水泥基材料与应用技术(UHPC)论坛在南京召开

为学习交流UHPC的发展,共同探讨UHPC的性能、生产、设计、施工、应用、创意创新和发展方向,由中国混凝土与水泥制品协会超高性能水泥基材料与工程技术分会(简称CCPA-UHPC分会)主办的“第四届超高性能水泥基材料与应用技术(UHPC)论坛”,于2024年5月31号在南京召开。本届论坛以“超高性能混凝土应用与创新”为主题,共邀请了7位专家学者及企业相关负责人做了UHPC材料研究进展、工程应用案例、工程设计案例等多个层面的精彩报告。

高性能水泥基复合砂浆配合比设计与制备

砂浆加固法作为一种典型的混凝土结构快速修复加固技术,在加固方法及材料性能上具有多方面的优势,应用前景广阔。但是,目前常规加固砂浆力学等级较低,阻碍了其进一步推广应用。因此,提出了高性能水泥基复合砂浆的基本性能指标和制备方法,基于现有水泥基材料试配经验公式与前期大量的试配经验,采用正交试验法和控制变量法进行配合比的设计与优化,探讨各材料组分对高性能水泥基复合砂浆性能的影响规律。

高性能水泥材料在市政工程中的应用研究

随着城市化迅速推进,市政工程对材料的要求日益提高。高性能水泥材料作为一种新型材料,因其出色的力学性能及长久耐用的特性在市政工程中得到广泛应用。因此,为了研究高性能水泥材料在市政工程中的实际应用情况,文章基于相关背景,深度探究了高性能水泥材料的性能、制备方法,并详细剖析了其在市政工程中的具体应用,以期为相关领域的应用提供有价值的参考。

高性能水泥基复合材料在砖胎模施工中的应用研究

文章在分析高性能水泥基复合材料制备与性能的基础上,论述了高性能水泥基复合材料在砖胎模施工中的应用,并通过高性能水泥基复合材料与传统材料的对比研究,阐述了高性能水泥基复合材料在砖胎模施工中应用的前景.

采用高性能水泥基黏结剂的钢-UHPC组合板界面剪切性能试验研究

为探究高性能水泥基黏结剂(HPCA)作为钢-UHPC组合板黏结剂的可能性,以黏结剂种类、龄期、温度和黏结面积作为参数,开展了24个水泥基黏结剂连接的钢-UHPC组合板的界面抗剪试验,分析各参数对黏结界面的破坏模式、抗剪黏结强度的影响规律。结果表明:在常温条件下,采用高性能水泥基黏结剂的试件主要发生黏结层内聚破坏(B类破坏),采用普通水泥基黏结剂(NCA)的试件发生黏结层和UHPC板界面脱粘破坏(C类破坏),NCA的抗剪黏结强度仅为HPCA的47.9%;在高温条件下,HPCA的抗剪黏结强度降幅为40%~60%,但仍超过1.0 MPa;龄期对抗剪黏结强度影响较大,当龄期从7 d增加至28 d和90 d时,HPCA的抗剪黏结强度分别提高了29.2%和38.1%,且相应的材料抗折强度分别提高了32.8%和35.2%,二者提高幅度相当,说明抗剪黏结强度与材料抗折强度有较强的相关性;抗剪黏结强度受黏结面积的影响较小,当黏结面积从100 cm^(2)减小至75 cm^(2)和50 cm^(2)时,抗剪黏结强度分别增高了3.1%和8.4%。

优化全计算法在超高性能水泥胶砂中的应用研究

对于超高性能水泥胶砂配合比设计采用经验法已经不能满足设计要求,现有全计算法并没有将掺合料作用考虑在配合比设计中,因而需要引入掺合料活性指数(γ)对全计算法进行优化。基于ISO法获得以等量粉煤灰取代0、8%、10%、12%、14%和16%等量水泥的28 d抗压强度值并计算粉煤灰掺合料活性指数,再以优化全计算法设计C100的超高性能水泥胶砂。实验结果表明:基于优化后全计算法设计C100超高性能水泥胶砂,工作性和力学性能均满足设计要求;随粉煤灰掺量增加,超高性能水泥胶砂抗压强度和抗折强度提高,当粉煤灰掺量在8%~10%,28 d抗压强度和抗折强度分别为111~113 MPa和15.1~15.2 MPa时,力学性能最佳;随粉煤灰加入,有害孔和多害孔数量减少,孔结构特征得到改善,说明优化后全计算法不仅能设计超高性能水泥胶砂实测强度,而且能保证结构致密性。

高性能水泥混凝土配比性能的试验检测

伴随着国家经济的飞速发展,国家产业的各个方面都得到了极大的发展。不管是在铁路的施工、桥梁的施工,或者是在房屋的施工中,都会使用到混凝土,特别是在房屋施工中,对混凝土的性能有更高的要求。在工程项目开展阶段高性能水泥混凝土作为常用的一项材料,水泥性能是否标准直接影响到工程的整体质量。因此为了能够对高性能水泥混凝土配比性能进行全面分析,本文以高性能水泥混凝土配比性能试验为例,对高性能水泥混凝土配比性能的试验过程进行了详细的阐述,并对水胶比、粉煤灰含量、外加剂对高性能混凝土抗压强度的影响进行了分析。

功能梯度超高性能水泥基复合材料弯曲性能研究

以超高性能水泥基复合材料(UHPCC)为基础,研究了不同层数的功能梯度超高性能水泥基复合材料(FGUHPCC)的抗弯性能。通过FGUHPCC的四点弯曲试验,研究了单层和双层UHPCC梁的等效抗弯强度和相应的挠曲能力,结合DIC技术讨论了不同试件在不同阶段(LOP、MOR)的弯曲能力。结果表明,功能梯度设计有助于提高试件的抗弯能力和断裂韧性;与单层的UHPCC相比,FGUHPCC具备更优的耗能能力,更复杂的裂纹发展。建议在进行此类构件设计时,在条件允许的情况下可以进行功能梯度设计,以节省成本。

聚乙烯醇在高性能水泥基材料中的作用机理分析

为了探讨聚乙烯醇(PVA)在高性能水泥基材料中的作用机理,试验研究了在不同水胶比(W/B)和聚胶比(P/B)时,聚乙烯醇对抗压强度和抗折强度的影响,并通过红外光谱和X射线衍射分析了聚乙烯醇(PVA)粉体在高性能水泥基材料中的作用机理。试验结果表明:掺入适量的聚乙烯醇(PVA)可以明显提高高性能水泥基材料的强度,存在一个最佳的聚乙烯醇(PVA)掺量;在本试验条件下,在聚胶比(P/B)为2.5%时,强度最高,其抗压强度和抗折强度分别达到113.6MPa和23.0MPa;红外光谱和X射线衍射分析表明,聚乙烯醇(PVA)参与了水泥的水化,形成的化学键增强。

活性矿物掺合料对超高性能水泥基材料的影响

通过复掺粉煤灰和硅灰,制备一种抗压强度超过200 MPa的超高性能水泥基复合材料(UHPCC),采用扫描电镜、微区能谱分析、X射线衍射、汞压入法和差示扫描量热分析等现代测试手段,研究了活性矿物掺合料对UHPCC微观结构及性能的影响.实验结果表明,UHPCC水泥石主要以低mCa/mSi、结构致密的C-S-H凝胶和许多未水化颗粒组成;活性矿物掺合料的火山灰效应使水泥浆体与集料间界面过渡区得以改善;矿物掺合料的微集料效应使体系颗粒级配优化,致使基体内部结构致密,总孔隙率减小,孔尺寸得到细化,孔结构得以优化,材料性能得以提高.

硅灰预处理对高性能水泥基材料力学性能的影响及其机理

为制备高性能水泥基材料,研究了硅灰预处理对水泥基材料力学性能的影响,并分析了其机理.研究结果表明,通过对硅灰进行化学表面改性预处理,可改善掺加硅灰的高性能水泥基材料的力学性能,其抗压强度达200MPa以上,抗折强度超过30MPa.颗粒粒径分析、Aim和Goff模型计算结果表明,硅灰经过预处理后,拆散了硅灰的团聚体,改善了其在水泥基材料中的分散均匀性,增大了体系的填充率,提高了水泥基材料的密实度.SEM和XRD分析表明,对硅灰进行预处理,改善了水泥基材料中集料与水泥浆体界面过渡区的结构,从而提高了水泥基材料的强度.研究还表明,微纳米级硅灰颗粒具有极强的自团聚效应,改善硅灰的分散性是充分实现其优异的物理、化学特性的关键.

赤泥用作高性能水泥性能调节组分的研究

采用化学活化和热活化的方法,对赤泥进行预处理后再与硅酸盐水泥熟料配合,在实验室条件下就不同化学试剂处理、不同温度下加热处理和不同掺量的赤泥-硅酸盐水泥熟料体系的胶凝性能进行了系统的试验研究。结果表明,未经任何处理的赤泥掺入水泥后,尤其是赤泥掺量大于20%时,水泥砂浆后期强度显著降低,而经特定化学试剂处理和一定温度煅烧处理后的赤泥掺入水泥熟料后,水泥砂浆的后期强度降低幅度得到明显减缓。

RPC高性能水泥基复合材料的配制与性能研究

通过大量实验阐述了 RPC-活性粉末混凝土配制过程中 ,各种组分对其浆体流动性和硬化体强度的影响 ,就其机理进行讨论。在此基础上得出的 RPC配合比 。

石灰石粉在超高性能水泥基材料中的作用机理

采用扫描电镜、X射线衍射以及差热-热重分析技术研究了石灰石粉在超高性能水泥基材料中的作用机理。研究表明,在高温蒸养的条件下,石灰石粉的水化活性及加速水化效应比较明显,水化生成单碳水化碳铝酸钙和三碳水化碳铝酸钙;在配制超高性能水泥基材料时,掺量为10%的石灰石粉对强度的影响较小,可以降低材料成本。

纳米SiO_2和CaCO_3对超高性能水泥基复合材料的影响

系统研究了双掺纳米SiO2和纳米CaCO3对超高性能水泥基复合材料力学性能的影响规律,采用水化热分析、XRD、MIP和纳米压痕等多种微观分析测试手段对其水化进程及微结构进行了研究.结果表明,双掺纳米材料可进一步提升材料的各项力学性能,纳米CaCO3的最佳掺量为3%-5%.纳米SiO2的高反应活性促进了早期水泥水化的进程,与水泥水化产物Ca（OH）2反应产生C-S-H凝胶,纳米CaCO3主要起到了填充增强和晶核的作用,二者共同作用下,使得复合材料结构更为密实,孔隙率进一步降低,孔径得到细化,超高密度C-S-H凝胶大量生成,界面区得以强化,异常均匀致密的微观结构使得复合材料在宏观上体现出优异的力学性能.

超高性能水泥基复合材料早期自收缩特性研究

采用新型高精度全自动自收缩测量仪，研究了加入粗集料、不同水胶比（mw／mB=0．16，0．20，0．24）和不同钢纤维体积分数（φf=0％，1％，2％，3％）对超高性能水泥基复合材料（ultra—highperformancecementitouscomposite，UHPCC）自加水起33h内自收缩特性的影响．结果表明：UHPCC早期自收缩随龄期的发展具有明显的双阶段特征，即初始快速发展阶段和后期缓慢发展阶段；UHPCC早期自收缩随着水胶比的降低而增加，当水胶比从0．24分别减小到0．20，0．16时，0～20h内其自收缩值分别增加了34．09／6和63．8％；粗集料和钢纤维对UHPCC早期自收缩有明显的抑制作用，钢纤维体积分数从0％分别增至1％，2％和3％时，0～33h内其自收缩值分别降低了23．9％，60．5％，86．5％；UHPCC在33h时的自收缩值与水胶比（≤0．24）、钢纤维体积分数（0％～3％）这两者的关系均近似呈线性相关．

低环境负荷型高性能水泥生产技术研究

对水泥生产过程中资源、能源地消耗和对环境的污染等问题进行了分析和研究,并探讨低环境负荷水泥生产技术。研究表明:水泥工业对资源、能源地消耗和环境负荷影响很大,鉴于导致环境负荷的严重性和重要性,根据材料学、热学和环境学等交叉学科入手提出了低环境负荷型水泥生产技术,为水泥工业降低环境负荷和水泥工业可持续发展生产提供新的技术路线或思路。

超高性能水泥基材料的力学行为及机理分析

研究安防系统对超高性能水泥基复合材料工作性及超高力学性能的特殊要求,以大掺量超细工业废渣取代水泥,掺加超高硬度细集料,采用高温干热养护制度,成功制备出一种超高性能水泥基复合材料.对其工作性及不同养护温度和养护时间下的力学性能进行测试,结果表明,制备的材料具有较好的工作特性及超高力学性能,可满足安保产品要求,其抗压强度最高可达240 MPa.采用X射线衍射技术、差热-热重分析方法及扫描电镜对其微观结构形成进行分析,结果显示,超高硬度细集料与胶凝材料的强物理结合使其在复合材料中起增强相的作用,高温养护加速了水泥的水化及矿物惨合料的火山灰反应,降低了材料中Ca(OH)2的含量,增加了C-S-H凝胶的含量,提高了材料的密实度,改善了界面微观结构,提高了超高性能水泥基复合材料的宏观力学性能.

超高性能水泥基复合材料的抗爆炸性能

用大掺量超细工业废渣取代水泥,最大粒径为2.5mm的天然砂取代粒径为600μm的磨细石英砂,并掺加高弹高强粗集料(最大粒径分别为15、10mm的玄武岩石子),制备出不同强度等级的超高性能水泥基复合材料(UHPCC)。对9块靶体进行了接触爆炸实验,对比分析了靶体材料的爆炸破坏现象,结果表明,制备的超高性能水泥基复合材料具有优异的抗爆炸、抗震塌性能。由爆炸漏斗坑尺寸计算分析得到3种材料的抗爆炸系数,分析表明其抗爆炸系数与材料本身的抗拉强度的平方根成反比,提出了超高性能水泥基复合材料爆炸漏斗坑深度计算公式,以期为防护工程材料的设计提供参考。