Preparation of Reactive Powder Concrete Using Fly Ash and Steel Slag Powder

To decrease the cement and SF content of RPC by using ultra-fine fly ash （UFFA） and steel slag powder （SS）, the effect of these mineral admixtures on compressive strength of RPC were investigated. The experimental results indicate that the utilization of UFFA and SS in RPC is feasible and has prominent mechanical performance. The microstructure analysis （SEM and TG-DTG-DSC） demonstrated that the excellent mechanical properties of RPC containing SS and UFFA were mainly attributed to the sequential hydration filling effect of the compound system.

水工混凝土掺合料特性及石灰石粉水化机理研究

利用扫描电镜、X射线衍射、压汞等材料分析手段,系统研究了石灰石粉、粉煤灰、磨细矿渣三种水工混凝土常用掺合料的矿物组成、表面特性,以及二元、三元胶凝材料体系的水化机理。结果表明,石灰石粉颗粒表面粗糙,促进水泥早期水化,微弱参与反应并生成水化碳铝酸钙,但不具有火山灰活性,石粉对水泥石中孔径在20~100 nm范围的孔隙影响较大,提高石粉掺量,该范围的孔隙增多,硬化浆体孔结构变差。粉煤灰中含有大量的球形颗粒,颗粒表面致密光滑,含有大量玻璃体,将粉煤灰与石粉复合双掺,粉煤灰的火山灰效应能够优化浆体孔结构。

矿渣微粉-粉煤灰-硅灰基惰性同步注浆材料的制备及其性能优化

以典型固体废弃物矿渣微粉、粉煤灰、硅灰为原料,采用碱激发技术制备新型惰性同步注浆材料,以稠度、泌水率、凝结时间和抗压强度为主要性能指标,开展了25组配合比条件下的惰性同步注浆材料基本性能影响试验,通过对试验结果进行极差分析和综合平衡分析,确定了盾构惰性同步注浆材料的优选配合比,并测试了其各项性能。结果表明:水胶比、膨水比以及减水剂掺量对惰性浆液的稠度、泌水率、凝结时间影响较明显,激发剂模数和掺量对惰性浆液凝结时间有一定影响,而对立方体抗压强度影响很大;优选配合比为水胶比1、胶砂比0.45、膨水比0.35、减水剂掺量1.5%、碱激发剂模数1.6、碱激发剂掺量20%,以此配合比制备的惰性同步注浆材料各项性能指标均达到或优于T/CECS 563—2018《盾构法隧道同步注浆材料应用技术规程》的相关要求,具有广阔的工程应用前景。

桥梁桩基废弃泥浆制作地聚物胶凝材料试验研究

为处理桥梁桩基废弃泥浆,采用工业固废协同泥浆制作地质聚合物胶凝材料,改良其工程性能。基于正交试验设计原理,参考水泥胶砂试验方法研究了泥浆掺量、水固比、养护龄期对地聚物胶凝材料强度的影响。试验结果表明:掺加泥浆的地聚物胶凝材料28 d抗压强度可达21.65 MPa,抗折强度可达4.11 MPa。在泥浆掺量为30%~50%、水固比为0.35~0.55及养护龄期28 d范围内,地聚物胶凝材料的抗压、抗折强度与泥浆掺量、水固比呈负相关,与养护龄期呈正相关。

掺合料抑制碱骨料反应的试验研究

为了研究掺合料对骨料碱硅酸反应活性的抑制效果,选用具有碱硅酸反应活性的骨料,通过掺加不同比例的掺合料,采用砂浆棒快速法测试各组试件的膨胀率。结果表明,掺合料对骨料碱硅酸反应活性有较好的抑制效果,掺合料的掺量越大,抑制效果越明显;粉煤灰和矿粉的双掺抑制效果大于单掺掺合料。

矿物外加剂-中热水泥组合胶凝材料的砂浆基本性能对比

为研究不同矿物外加剂与水泥组合胶凝材料的砂浆性能,采用F类II级粉煤灰、天然火山灰、S75级矿渣粉,分别以10%、30%和50%这3种掺量取代中热水泥,形成组合胶凝材料,对其水胶比为0.5的砂浆流动度、凝结时间、抗压强度和胶砂比为1∶3的水化放热量开展试验研究,比较不同组合胶凝材料的砂浆基本性能。结果表明:当取代量为10%~50%时,掺粉煤灰的砂浆流动度增大3.2%~22.5%,初凝时间延迟11.2%~20.4%、终凝时间延迟13.3%~43.5%,7d水化放热量降低7.4%~39.7%;掺天然火山灰的砂浆流动度减小3.2%~21.9%,初凝时间提前8.4%~24.6%、终凝时间提前5.3%~20.0%,7 d水化放热量下降2.9%~25.4%;掺矿渣粉的砂浆流动度减小1.1%~6.4%,初凝时间推迟8.4%~28.8%、终凝时间推迟9.6%~25.1%,7 d水化放热量减少4.8%~30.1%。在掺量为10%时,掺粉煤灰的90 d龄期胶砂抗压强度与纯水泥的接近,掺矿渣粉的28 d和90 d龄期抗压强度较纯水泥分别提高1.6%和2.4%,而在其它掺量及龄期时,3种组合胶凝材料的胶砂抗压强度均表现为下降,并随掺量增加强度递减。研究结论可为混凝土工程胶凝材料体系的选择提供参考。

三元地质聚合物力学性能和微观结构研究

使用粉煤灰、矿粉和不锈钢渣粉制备三元地质聚合物,开展了原料配比、碱激发剂含量以及水玻璃模数对地质聚合物力学性能的影响,并利用SEM、EDS和XRD对试样进行了微观结构和物相成分分析。结果表明:在粉煤灰基础上,矿粉和不锈钢渣粉的添加降低了惰性晶体峰的强度,提高了试样的Si/Al,宏观表现为力学性能提高,当粉煤灰、矿粉和不锈钢渣粉占比为80%、60%、40%时,试样28 d抗压强度达到70.1 MPa;三元地质聚合物的抗压强度随着碱激发剂含量和模数的增加先提高后降低,同时抗压强度的提高会导致抗折强度降低试样变脆,且易出现收缩裂纹;与水泥相比,三元地质聚合物晶相主要为原料中未反应的惰性物质以及新生成的钠沸石和钙沸石,非晶相主要为C-S-H和N(C)-A-S-H共存产物。

水泥基混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能研究

硫酸盐侵蚀是影响混凝土耐久性的重要原因。本研究开展不同浸渗方式和不同离子侵蚀测试,以研究水泥基混凝土材料硫酸盐侵蚀作用下的特性。结果显示,在水泥中加入30%的矿渣粉可显著提高混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能。掺加30%粉煤灰时,在硫酸钠侵蚀下混凝土耐蚀系数随时间增长逐渐减弱,在硫酸镁侵蚀下混凝土耐蚀系数在180d后迅速下降。就长期抗硫酸盐腐蚀性能来看,在钠、镁含量较高的环境下,掺入30%的矿渣微粉可有效改善混凝土的抗冲性。

掺珊瑚砂粉砂浆抗硫酸镁侵蚀性能研究

本文研究了硫酸镁作用下掺珊瑚砂粉(CSP)和辅助胶凝材料(SCMs)砂浆的抗硫酸镁侵蚀性能。在5和20℃硫酸镁溶液中侵蚀至365 d,通过外观、长度变化、抗压强度,结合X射线衍射谱和傅里叶变换红外光谱分析砂浆的抗硫酸镁侵蚀性能。发现在5℃的硫酸镁溶液中侵蚀至365 d时,掺CSP砂浆发生严重劣化。掺20%(质量分数)CSP的抗硫酸盐硅酸盐水泥比掺20%(质量分数)CSP的普通硅酸盐水泥表现出更好的抗硫酸镁侵蚀性能。在5℃下粉煤灰和矿渣有助于改善掺CSP砂浆的抗硫酸镁侵蚀性能,然而在20℃下硅灰降低其抗硫酸镁侵蚀性能。在5℃下掺CSP砂浆主要发生镁盐和碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀并伴随少量石膏生成,在20℃下主要发生镁盐和石膏型硫酸盐侵蚀。

粒化高炉矿渣粉掺量对混凝土性能影响分析

本文通过实验进行多种材料的不同配比,如单掺粉煤灰、单掺粒化高炉矿渣粉、粒化高炉矿渣粉与粉煤灰双掺的混凝土,这些大掺量粒化高炉矿渣粉,对混凝土有极大的影响,多次调配找出各组分最佳的比例,对双掺混凝土进行配合比优化十分重要。对混凝土掺入大量的矿物外加剂的复合反应并优化配合比,是进行混凝土配合比设计的一个发展方向,也正成为应用的大趋势。

复掺矿物掺合料对磷酸镁水泥性能的影响

采用重烧氧化镁、磷酸二氢钾制备磷酸镁水泥,在其中复掺适量的粉煤灰和微碳铬铁粉渣,研究了两种矿物掺合料对磷酸镁水泥工作性能、抗压强度、粘结强度、耐水性能的影响,探究其微观的组分与结构。研究结果表明:掺入矿物掺合料可以有效改善其工作性能,加快磷酸镁水泥早期抗压强度的发展且有利于提高后期强度,增强磷酸镁水泥的粘结强度,同时对MPC材料耐水性的提高起到较大作用。

Effect of Glass Powder on Chloride Ion Transport and Alkali-aggregate Reaction Expansion of Lightweight Aggregate Concrete

The effects of glass powder on the strength development, chloride permeability and potential alkali-aggregate reaction expansion of lightweight aggregate concrete were investigated. Ground blast furnace slag, coal fly ash and silica fume were used as reference materials. The re- placement of cement with 25% glass powder slightly decreases the strengthes at ？ and 28 d, but shows no effect on 90 d＇s. Silica fume is very effective in improving both the strength and chloride penetration resistance, while ground glass powder is much more effective than blast furnace slag and fly ash in improving chloride penetration resistance of the concrete. When expanded shale or clay is used as coarse aggregate, the concrete containing glass powder does not exhibit deleterious expansion even if alkali-reactive sand is used as fine aggregate of the concrete.

复合石灰石粉-粉煤灰-矿渣混凝土抗冻融性能研究

为探究复合石灰石粉-粉煤灰-矿渣混凝土的抗冻融性能,对三种胶凝材料体系的混凝土,在四种不同水胶比下,进行快速冻融试验与压汞试验。从外观损伤、质量损失、相对动弹性模量及孔隙结构等方面研究其抗冻融性能退化规律。结果表明:在相同条件下,适当降低水胶比可以提高混凝土的抗冻融性能;与普通混凝土相比,由石灰石粉、矿渣和粉煤灰等矿物掺合料与水泥组成的复合胶凝材料体系,提高了混凝土抗冻融性能;因矿渣活性高于粉煤灰,“20%(质量分数,下同)石灰石粉+15%粉煤灰+15%矿渣”混凝土抗冻融性能弱于“20%石灰石粉+30%矿渣”混凝土;矿物掺合料能细化混凝土孔径,提升抗冻融性能。通过理论分析与试验数据回归,建立了不同胶凝材料体系下复合石灰石粉-粉煤灰-矿渣混凝土冻融损伤模型。

粉煤灰-矿粉复合掺合料对核工程混凝土性能的影响

研究了Ⅱ级粉煤灰-S75级矿粉复合掺合料的掺量(20%、25%、30%、35%)对核工程混凝土工作性、力学性能和耐久性能的影响,并与单掺和复掺Ⅰ级粉煤灰与S95级矿粉的混凝土进行了对比。结果表明:经超细粉磨后,Ⅱ级粉煤灰和S75级矿粉的颗粒形貌得到改善,趋于圆润光滑;相同掺量下,与单掺和复掺Ⅰ级粉煤灰与S95级矿粉的试验组相比,掺复合掺合料混凝土的工作性更好,力学、抗冻、抗氯离子渗透和抗硫酸盐侵蚀性能更优;随着复合掺合料掺量的增加,混凝土的坍落度、抗压强度、相对动弹性模量和抗压强度耐蚀系数均先增大后减小,质量损失率和氯离子扩散系数均先减小后增大,其最佳掺量为30%。

粉煤灰-矿渣超细复合粉对混凝土耐久性的影响

为了减少混凝土生产中的水泥用量、降低混凝土碳排放,提升混凝土性能,研究了粉煤灰–矿渣超细复合粉作为掺合料对混凝土抗渗透、抗碳化、抗冻、干缩等耐久性能的影响,并简要分析了其影响机理。结果表明:粉煤灰–矿渣超细复合粉能够提升混凝土的抗压强度;掺粉煤灰–矿渣超细复合粉的混凝土抗冻性能、抗氯离子渗透性能、抗碳化性能等耐久性能均有一定程度提升;掺粉煤灰–矿渣超细复合粉后混凝土干缩率降低。

C40超大体积混凝土配合比设计优化及工程应用

文中结合某住宅小区地下室底板混凝土施工需求,探究了粉煤灰、矿渣粉单掺及粉煤灰+矿渣粉复掺对超大体积混凝土抗压强度及水化热的影响。结果表明,掺入粉煤灰有助于降低混凝土水化热,但会影响混凝土早期抗压强度,而掺入矿渣粉能够增加混凝土早期抗压强度,但会导致3 d水化热增大,粉煤灰和矿渣粉复掺能够有效解决单掺粉煤灰或矿渣粉所造成的不利影响。采用FA15SP15作为施工配合比时,地下室底板混凝土内外最大温差及抗压强度满足规范及C40混凝土设计要求。

不同掺合料对再生混凝土性能影响因素研究

文中研究了火山岩粉、粉煤灰、锂渣以及锂渣-粉煤灰二元混合料对再生混凝土力学性能和坍落度的影响。结果表明,火山岩粉对混凝土的强度和坍落度均有不利影响。粉煤灰掺量为5%时,混凝土的28 d抗压强度和基准样基本持平,掺入粉煤灰能提高混凝土的坍落度,有效改善混凝土的流动性。当锂渣掺量小于15%时,混凝土的28 d抗压强度仍高于基准样。混凝土的坍落度随着锂渣掺量的增加出现显著下降。锂渣-粉煤灰混合料能显著改善单一掺合料的不足,混凝土的28 d抗压强度和坍落度随混合料掺量的增加均在小范围波动,性能较稳定。

工业废渣超细微粉在水泥及混凝土中的应用分析

高炉矿渣超细微粉、超细钢渣微粉、超细粉煤灰和工业硅灰等工业废渣超细微粉既可用作生产水泥的高活性混合材料,又可在混凝土配制过程中作为第六组分材料——矿物外加剂或矿物掺合料。配入水泥或混凝土,能够充分发挥其优良的“微集料填充效应”,“火山灰化学活性效应”以及“颗粒形态与轴承效应”,提高混凝土抗渗性、抗冻性、抗碳化能力以及抵抗SO_(4)^(2-)和Cl^(-)化学侵蚀的综合性能;能够使水泥石与混凝土体系的微观更加密实,获得更高的结构强度;降低水化热,减少混凝土的温度应力收缩与化学收缩,有效避免混凝土开裂;能够有效抑制碱-骨料反应(AAR),显著提高混凝土结构的耐久性能。

富镁镍渣-粉煤灰基多孔地质聚合物性能研究

本研究使用了两种不同的发泡剂(双氧水和铝粉),以氢氧化钠为激发剂,以富镁镍渣和粉煤灰为原料,制备了多孔地质聚合物。从干密度、抗压强度、导热系数、吸水率等方面考察了发泡剂种类和含量对富镁镍渣-粉煤灰基多孔地质聚合物性能的影响。利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)探究了多孔地质聚合物的水化产物。研究发现两种发泡剂都能成功制备多孔地质聚合物,随着发泡剂含量增加,多孔地质聚合物的干密度、抗压强度和导热率逐渐减低,吸水率逐渐上升。在发泡剂的作用下碱基地质聚合物内部形成了多孔结构,且发泡剂并不影响地质聚合反应的产物。本研究证明两种发泡剂都可以用来制备碱激发富镁镍渣-粉煤灰多孔地质聚合物,为富镁镍渣地聚物应用提供了参考。

矿物掺合料对水泥浆体氯离子结合性能的影响

通过计算净浆对外渗氯离子的总结合能力、化学结合能力和物理吸附能力,研究了粉煤灰、矿粉、硅灰三种矿物掺合料的掺量和养护龄期对水泥浆体氯离子结合能力的影响。结果表明:随着矿物掺合料掺量的增大,粉煤灰净浆的氯离子结合能力呈上升趋势,矿粉净浆的氯离子结合能力则是先上升后下降,在掺量达到40%时,其结合氯离子的能力最强;而硅灰净浆的氯离子结合能力则降低。随着养护龄期的延长,净浆的总结合能力和化学结合能力均下降,物理吸附能力则增强。