用于石窟岩体裂隙防渗的偏高岭土复合灌浆材料水化性能研究

偏高岭土复合灌浆材料是一种在水泥中大比例掺入偏高岭土的无机灌浆料,被应用于石窟岩体裂隙防渗灌浆工程领域。本文通过水化热、XRD、FTIR、SEM-EDX测试手段研究了二元和三元偏高岭土复合灌浆材料的水化过程及产物特征,并结合力学性能及水溶盐测试分析了该材料应用于石窟裂隙灌浆的可行性。结果表明,大比例掺入偏高岭土的水泥材料反应程度较低,但偏高岭土的稀释效应、火山灰反应以及活性Al的电荷补偿效应对降低水溶液盐碱含量起到积极作用。硅灰的掺入能提升三元复合灌浆材料的水化程度及力学强度,然而水化产物Al/Si的降低不利于K^(+)、Na^(+)吸附。偏高岭土复合灌浆材料在石窟水害治理中是一种相比普通硅酸盐水泥更加安全的材料,与石窟环境具有更好的兼容性;作为辅助胶凝材料,偏高岭土在减少K^(+)、Na^(+)浸出方面相比硅灰更有优势。

矿物掺合料对水泥胶砂抗硫酸盐侵蚀性能的影响

为获得在云南保瑞(保山—瑞丽)铁路硫酸盐侵蚀环境下,当地火山灰、粉煤灰、硅灰对普通硅酸盐水泥胶砂试件的抗硫酸盐侵蚀能力的影响规律及快速评价方法,进行了浸泡抗蚀性能试验和差热分析(Differential Thermal Analysis,DTA)。结果表明:以当地火山灰替代30%的水泥并外掺3%硅灰的试件具有优异的抗硫酸盐侵蚀性能;DTA方法可作为分析火山灰质矿物掺合料火山灰效应的有效手段;加入单一矿物掺合料时,硫酸钠溶液浸泡试件的Ca(OH)_2吸热峰面积与抗蚀系数呈线性关系,利用该关系,可辅助快速评定工程结构中水泥基材料的抗硫酸盐侵蚀性能。

水泥基材料中火山岩火山灰反应的效益

基于水泥基材料强度由水泥的水化反应和火山灰质材料的火山灰反应(二次水化反应)共同构成之概念,测试掺火山岩粉末的水泥砂浆力学强度计算,表征单位火山岩的火山灰反应之效益。结果表明火山岩火山灰反应的效益随着水泥基材料中掺量增大而减小,同掺量情况下随着水化时间延长而减小。这些关系可用拟合回归方程量化表达。研究的火山岩火山灰反应效益可知大多数情况下火山岩替代水泥会对水泥基材料强度有降低影响,掺量越大强度降低幅度也越大。研究成果有助于工程上优化选择火山灰质材料在水泥基材料中的应用。

高强和超高强水泥基复合材料中微集料效应的实验研究

将高强和超高强水泥基材料的抗压强度和孔结构参数对比，证明在掺活性混合材的高强和超高强水泥基材料中明显存在微集料效应。微集料效应的存在可以弥补孔结构缺陷给强度带来的负面影响。微集料效应的发挥是ＤＳＰ类超高强水泥基复合材料高强产生的重要原因之一。

不同火山灰质材料的火山灰反应效益研究

主要研究火山渣的火山灰反应效益,并与粉煤灰及矿渣进行了对比。结果表明,3 d时火山渣对水泥砂浆体系的强度没有贡献,28 d、90 d、180 d时对强度有贡献,但贡献小于硅酸盐水泥;3 d、28 d、90 d、180 d时粉煤灰对水泥砂浆体系的强度有贡献,但贡献小于硅酸盐水泥;3 d时矿渣粉对水泥砂浆体系强度的贡献小于硅酸盐水泥,28 d、90 d、180 d时对强度的贡献大于硅酸盐水泥。随着火山渣细度增加及水化龄期的延长,火山渣的火山灰反应效益呈增大趋势。

常用矿物掺合料对超高性能混凝土性能的影响

矿物掺合料的选择与应用,是超高性能混凝土(UHPC)研制工作中的重要环节。本文梳理了可用于UHPC的几种重要矿物掺合料,包括硅灰、粉煤灰、矿渣粉、稻壳灰、偏高岭土和玻璃微粉,探讨了它们的理化性质,并基于这些矿物掺合料对UHPC体系产生的微集料效应和填充效应,促进(或抑制)水泥水化反应的效应,以及它们本身的火山灰反应活性等,深入分析了掺加这些矿物掺合料对UHPC在新拌状态和硬化状态下几项重要性能的影响。还整理、分析了涉及矿物掺合料的UHPC相关专利,为UHPC中矿物掺合料的选择与优化提供重要参考。

粉煤灰掺量对磷酸钾镁水泥水化动力学的影响

使用等温微量热仪测定了粉煤灰掺量分别为0、5%、10%、15%、20%和25%的磷酸钾镁水泥((Magnesium potassium phosphate cement,MKPC)在20℃的水化放热速率和放热量。根据Knudsen和Kondo水化动力学公式计算了MKPC水化最终放热量Q_∞、各阶段的水化阻力N和反应速率常数K,研究了粉煤灰掺量对MKPC水化历程的影响机理。结果表明:对于不同粉煤灰掺量的MKPC最终放热量和动力学参数的计算,Knudsen和Kondo水化动力学公式都具有优异的适用性,拟合相关度很高。磷酸钾镁水泥的水化过程可分为6个阶段,水化反应始于第二阶段,水化进行至第四阶段时MKPC由结晶成核直接进入到扩散阶段。随着粉煤灰掺量从0提高到15%,MKPC体系中反应组分MgO和KH_2PO_4的含量减少,水化放热量降低,粉煤灰主要以物理填充作用参与MKPC水化,对磷酸镁水泥水化过程影响较小。当粉煤灰掺量为15%~25%、硼砂相对含量减少时,粉煤灰的火山灰效应显著,水化放热量增大,MKPC各水化阶段的N和K值的变化较大。