石粉替代率对聚合物机制砂粘结砂浆性能及微细观结构的影响

为研究凝灰岩石粉在聚合物粘结砂浆中应用的可行性,分析了石粉部分替代水泥对聚合物粘结砂浆工作性能及力学性能的影响规律,并采用压汞法(MIP)、扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)试验研究砂浆内部孔结构及水化产物微观形貌的变化规律。结果表明:凝灰岩石粉在聚合物粘结砂浆中具有较好的适用性;砂浆强度随石粉替代率的增加呈先增大后减小的趋势,在替代率为15%(质量分数,下同)时,砂浆7 d、28 d抗折强度、抗压强度和粘结强度达到最大值,此时工作性能也较优。当石粉替代率不大于15%时,其对粘结砂浆微细观结构的影响以填充效应和晶核效应为主,可有效改善砂浆内部密实度,且有利于内部孔结构向少害孔和无害孔发展;当石粉替代率为15%时,H_(2)O、OH^(-)、CO_(3)^(2-)等特征振动峰强度最高,即此时内部水化最为充分;当石粉替代率超过15%时,石粉对粘结砂浆工作性能、力学性能和微细观结构均产生不利的影响。

凝灰岩粉比表面积对水泥浆体性能的影响

采用不同比表面积的凝灰岩粉取代30%水泥(按总胶凝材料质量计),研究了不同比表面积凝灰岩粉对水泥净浆流动度、胶砂强度、水化热的影响,以及凝灰岩粉取代水泥对碳排放量的影响。结果表明:比表面积381 m^(2)/kg的凝灰岩粉取代水泥可提升净浆初始流动度,但随着凝灰岩粉比表面积增大,净浆初始流动度明显降低;不同比表面积凝灰岩粉对3 d胶砂抗压强度的贡献与粉煤灰、矿渣粉相近,但对28、56 d胶砂抗压强度的贡献低于粉煤灰和矿渣粉;凝灰岩粉比表面积增大有利于提升胶砂抗压强度,但比表面积由495 m^(2)/kg增至700 m^(2)/kg时,对胶砂抗压强度的提升效果有限,综合考虑经济性和抗压强度,作矿物掺和料时凝灰岩粉宜磨细至比表面积495 m^(2)/kg;粉煤灰、矿渣粉和凝灰岩粉取代水泥均能降低水化放热速率峰值和72 h累计放热量,比表面积700 m^(2)/kg的凝灰岩粉对水泥水化进程的加速效果强于粉煤灰、矿渣粉和其他比表面积凝灰岩粉;495 m^(2)/kg比表面积的凝灰岩粉取代30%水泥后制成的复合胶凝材料,碳排放量降低29.5%。

凝灰岩机制砂混凝土工作性的流变学分析

机制砂的生产与应用是我国混凝土行业走向低碳发展的良好契机,但机制砂的复杂特性导致混凝土工作性较差且难以预测。为研究基于流变学特性的机制砂混凝土工作性的影响因素及变化规律,从机制砂特性及混凝土配合比参数两个角度展开,建立了流变学特性与工作性的二维、三维关系模型,并采用灰色关联度分析法,对基于流变学分析的凝灰岩机制砂混凝土工作性影响机制进行因素显著性分析。结果表明,动态屈服应力和塑性黏度与混凝土的工作性关系密切,随着石粉含量、机制砂取代率和砂率的增加,动态屈服应力呈先减小后增大的趋势,机制砂特性与混凝土各项流变性能之间的关联度在强相关的区间内,通过合理调配各因素的水平可以达到实际工程所需要的最佳工作性。

矿物掺合料在喷射混凝土中的应用研究

为研究矿物掺合料在喷射混凝土中的应用效果,通过文献调研,分析了粉煤灰、硅粉、凝灰岩粉等矿物掺合料的性能特点、对混凝土性能的影响及其在喷射混凝土中的应用,并通过不同配合比的喷射混凝土试验研究,分析了凝灰岩粉对喷射混凝土性能的影响。结果表明:粉煤灰、硅粉、凝灰岩粉的掺量分别在30%,10%和15%以内时,所配制混凝土能够满足工程施工性能及强度等级要求,并可改善喷射混凝土的和易性、降低喷射回弹、细化内部孔隙结构、提升耐久性能等;复掺凝灰岩粉与粉煤灰的技术方案优于单掺,其可充分发挥两种掺合料的各自优势,综合提升喷射混凝土的施工性能与技术效果;将矿物掺合料掺入喷射混凝土中,是改善混凝土性能、降低工程成本及地缘性材料资源化利用的有效途径。研究成果可为矿物掺合料在喷射混凝土中的应用以及地缘性矿物掺合料的推广提供参考。

天然火山灰质凝灰岩掺合料物化性能及火山灰活性特征研究

天然火山灰质凝灰岩可用作混凝土掺合料。借助偏光显微镜技术、XRF、XRD和SEM等手段,研究了凝灰岩的矿物组成、化学成分和颗粒形貌;采用活性指数、强度增长率和抗压强度比等指标,分析了凝灰岩掺量、养护龄期和水泥类型对砂浆抗压强度的影响。结果表明:凝灰岩含有大量的低温型硅铝质材料,矿物组成和玻璃质含量对火山灰活性有较大影响,其活性指数在28 d龄期前有增长,56 d龄期后变化较小,并且使用中热硅酸盐水泥测得的凝灰岩活性指数低于普通硅酸盐水泥。凝灰岩对砂浆后期强度的提高能力不足,建议复配其它掺合料共同使用。

凝灰岩机制砂混凝土性能及开裂风险评估

为提高凝灰岩机制砂混凝土的抗开裂性能,以机制砂掺配比例和石粉含量为主要影响因素,提出了基于钢环约束试验的混凝土开裂风险量化评估方法。同时,对凝灰岩机制砂混凝土的工作性能、力学性能、抗渗性能以及抗硫酸盐侵蚀性能进行了系统研究。试验结果表明:对于全机制砂混凝土,在5%石粉含量(质量分数)时其工作性和强度最佳;随着石粉含量的增加,抗硫酸盐侵蚀性能、抗渗性能逐渐降低,且干缩和开裂的可能性增大。对于天然砂与机制砂混掺的混凝土,随着天然砂掺配比例的增大,混凝土的力学性能逐渐降低;在30%天然砂质量掺配比例下,具有较好的抗硫酸盐侵蚀性能、抗渗性能。全机制砂混凝土虽然在工作性方面不如全天然砂混凝土,但在强度和抗裂性能上都更优异,用机制砂去取代天然砂能得到更好的效益,但同时应当严格控制石粉含量的限值(质量分数不宜大于7%)。30%天然砂质量掺配比例下,天然砂与凝灰岩机制砂混合使用时,混凝土综合性能最佳。

凝灰岩石粉掺量对活性粉末混凝土性能的影响

以0.14水胶比成型活性粉末混凝土(RPC)为基体,采用凝灰岩石粉取代部分胶凝材料制备RPC,研究凝灰岩石粉掺量对RPC抗压强度、抗折强度和微观结构的影响。结果表明:RPC的抗压强度、抗折强度随凝灰岩石粉掺量增加呈下降趋势。凝灰岩石粉在胶凝体系中发挥了一定的火山灰效应和填充效应,改善了RPC的微观结构;掺量为5%凝灰岩石粉掺制备的RPC能满足力学要求,28 d龄期的抗压强度为119 MPa,抗折强度为12.4 MPa,孔隙率最低,且界面区最密实;当凝灰岩石粉掺量超过5%后,对微观结构的改善效果有所下降,当凝灰岩石粉掺量超过20%时,已不利于RPC微观结构的改善。

机制砂石粉制备C40混凝土的试验研究

研究了花岗岩和凝灰岩2种石粉不同掺加方式对C40混凝土性能的影响。结果表明:石粉等质量取代粉煤灰时,对混凝土坍落度影响较小,但掺量较高后混凝土强度降低,取代量不宜超过40 kg/m^(3);石粉等质量取代机制砂时,对强度无不利影响,混凝土拌合物黏度明显增大,花岗岩石粉取代机制砂量不宜超过90 kg/m^(3),凝灰岩石粉取代机制砂量不宜超过60 kg/m^(3);花岗岩石粉和凝灰岩石粉宜复合替代粉煤灰和机制砂制备混凝土以减小单独取代的不利影响,用水量增加10 kg/m^(3)可以使石粉混凝土黏度与基准混凝土一致,虽然强度和抗氯离子渗透性能略有下降,但对混凝土的早期抗裂性能无不利影响,2种石粉可用于设计强度有一定富余且非严酷服役环境下的C40混凝土。

碱激发凝灰岩石粉-水泥复合胶凝材料性能研究

文中采用凝灰岩石粉替代部分水泥,向其中掺入不同掺量和种类的碱激发剂(脱硫石膏、NaOH、Na_(2)SiO_(3))激发凝灰岩石粉的活性,借助对试件的力学性能测试,比较不同激发剂的效果。此外,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等技术研究试样的成分和微观形貌。结果表明,随着凝灰岩石粉掺量增加,试件强度降低;凝灰岩石粉含量较高时,碱激发剂的掺入能够提高试件抗压强度;凝灰岩石粉含量较低时,碱激发剂的掺入会使试件的抗压强度降低。三种激发剂中,脱硫石膏效果最好,主要表现为对试件反应产物的影响最小,试件的微观结构也最紧密。

掺凝灰岩粉的水工混凝土在北方寒区的试验研究

本文结合寒区水电工程试验检测数据,从混凝土热力学、物理学、配合比、理化性能等角度进行试验论证,提出凝灰岩粉可以替代全部或部分粉煤灰用于北方寒区水工混凝土,并结合现行规范提出相应的技术要求,可为有效解决粉煤灰替代问题提供数据参考。

凝灰岩机制砂石粉含量对C50混凝土性能的影响

通过对C50凝灰岩机制砂混凝土的性能进行测试,研究了凝灰岩机制砂中不同石粉含量对混凝土工作性能及力学性能的影响。结果表明:当凝灰岩机制砂中石粉含量在0%~6%时,C50机制砂混凝土的坍落度和扩展度随着石粉含量的增加而增大,当石粉含量超过6%时,混凝土的坍落度和扩展度随着石粉含量的增加而减小;当石粉含量在0%~8%时,混凝土的抗压强度随着石粉含量的增加而增加,当石粉含量超过8%时,混凝土的抗压强度随着石粉含量的增加而降低;对C50混凝土而言,凝灰岩机制砂中的石粉含量对混凝土的抗氯离子渗透性能影响并不是很大。

含凝灰岩粉复合胶凝材料抗压强度发展规律

对比研究了掺加粉煤灰和(或)凝灰岩粉的复合胶凝材料的抗压强度发展规律.结果表明:在水化初期,粉煤灰与凝灰岩均以物理填充作用影响复合胶凝材料抗压强度的发展;与粉煤灰相比,具有特殊形貌的凝灰岩颗粒所引起的形态效应和微集料效应在水化初期更为显著;同等条件下,凝灰岩粉比表面积越大,复合胶凝材料的抗压强度就越大;粉煤灰的火山灰活性在水化后期逐渐显现,从而使得掺加粉煤灰的复合胶凝材料抗压强度较掺加凝灰岩粉复合胶凝材料抗压强度有所减小;相较于粉煤灰,凝灰岩粉对于复合胶凝材料抗压强度的贡献更多体现在水化初期.

水泥-凝灰岩-粉煤灰复合胶凝材料硬化浆体微观结构特征

利用X射线衍射(XRD)、热重(TG)、压汞法(MIP)、扫描电镜分析(SEM)等现代测试技术与方法对水泥-凝灰岩-粉煤灰复合胶凝材料硬化浆体微观结构特征进行测定和分析。结果显示:凝灰岩的掺入使得硬化浆体中引入了长石、水云母及低温型石英(α-SiO_2)等晶相物质,其余水化产物与纯水泥样品基本相同;含有凝灰岩的水泥硬化浆体中Ca(OH)_2含量降低幅度明显小于水泥-粉煤灰二元胶凝体系;随着养护龄期的延长,复合胶凝材料硬化浆体孔隙率逐渐降低,孔径逐步得到细化,到水化180 d时,各样品中最可几孔径的分布主要集中在4.5~50 nm,浆体结构朝着对耐久性有利的方向发展;凝灰岩颗粒特殊形貌引起的形态效应和微集料填充作用在水化初期显得较为明显;相比于同掺量情况下的单掺粉煤灰体系和单掺凝灰岩体系,水泥-凝灰岩-粉煤灰三元胶凝体系的水化产物较多,越来越多的凝灰岩和水泥的水化产物包裹粉煤灰球形颗粒,并逐渐形成整体,整个浆体微观结构结合紧密。

掺凝灰岩粉、磷矿渣粉水泥浆体水化的SEM分析

利用SEM分析了凝灰岩粉和磷矿渣粉的颗粒形貌特点,并进一步对凝灰岩粉、磷矿渣粉水泥浆体在2h～180d内的水化产物进行观察,分析了水化产物的产生和发展过程。

低品位非金属矿制备多孔陶瓷及其吸音性能研究

以岩浆土、凝灰岩和玻璃粉为主要原料,以碳化硅和稻草粉分别为发泡剂和造孔剂制备多孔吸音陶瓷。结合原料热分析结果,运用单因素研究法考查了烧结温度、保温时间、造孔剂用量、发泡剂用量、样品厚度及显气孔率和孔径对多孔陶瓷材料吸音性能的影响。采用XRD和超景深显微技术对材料的晶相结构和形貌进行表征。结果表明,在烧结温度1150℃、保温时间50 min、发泡剂和造孔剂用量分别为原料质量的1.4%和6%、样品厚度30 mm时制备的材料性能最优,即在200~4000 Hz下材料平均吸音系数为0.34;此外,随着样品厚度的增加,第一吸收峰频率由高频向低频方向移动。

凝灰岩微粉对干混蒸压养护水泥硬化浆体性能的影响

针对月球真空环境和其富含火山灰质材料的特点,对经干混蒸压养护制得的水泥硬化体的性能随凝灰岩微粉掺量的变化规律进行了研究。结果表明:其抗压强度随凝灰岩微粉掺量的增加呈先提高后逐渐降低,在凝灰岩微粉掺量相同的条件下,干混蒸压养护的硬化浆体抗压强度高于经湿拌蒸压养护后的硬化浆体强度,且明显高于经湿拌标准养护28 d的硬化浆体强度,在其硬化浆体中,水泥熟料矿物已水化;在凝灰岩微粉掺量大于20%时,氢氧化钙晶体已不存在;随着凝灰岩微粉掺量的增加,依次出现的水化硅酸钙的产物为水化硅酸三钙、水化硅酸二钙、硬硅钙石、托勃莫来石和白钙沸石。

景洪水电站混凝土掺和料选择试验研究

景洪水电站坝址周边地区粉煤灰资源非常匮乏,因此对当地的水淬矿渣、凝灰岩粉、石灰岩粉等材料进行试验研究。通过试验、分析,为景洪工程混凝土提供技术性能理想、经济可行的掺和料及配比,其中石灰岩粉作为混凝土掺和料在国内尚属首次。

凝灰岩石粉和VF防裂剂对水泥基材料收缩性能的影响

为了探究不同掺量的凝灰岩石粉、VF防裂剂对水泥浆体收缩性能的影响及机理,测定了不同凝灰岩石粉和VF防裂剂掺量的化学收缩和干燥收缩,采用X射线衍射技术(XRD)研究不同龄期的复合水泥浆体水化产物,并采用压汞法(MIP)研究其孔结构。结果表明:凝灰岩石粉早期不参与水化,等量取代水泥后通过减少水泥熟料数量减少水泥浆体的化学收缩,并能填充较大孔隙,增大水泥浆体中较小毛细孔(孔径50 nm以下)所占的比例,使水泥基材料干缩变大;VF防裂剂中的明矾石和石膏与水泥水化过程中析出的Ca(OH)2反应生成膨胀性钙矾石补偿收缩,并填充较小孔隙,减少浆体中较小毛细孔所占的比例,从而减小干缩。凝灰岩石粉中活性成分在VF防裂剂的化学激发下二次反应加剧,复掺石粉和防裂剂的水泥浆体的化学收缩显著减少,生成的水化产物填充孔隙,明显的抑制石粉对浆体干燥收缩的增大效应。

二阶导数光谱法定量分析凝灰岩石粉对不同侧链长度聚羧酸减水剂吸附性

凝灰岩石粉对聚羧酸减水剂(PCs)有一定的吸附性,使得“有效减水剂”比例降低,导致PCs性能大大降低。PCs抗吸附特性具有重要的设计参考意义,与PCs组成、结构密切相关。紫外可见分光光度法(UV)是用于吸附量检测的常用方法,但对PCs测试还存在较多的不确定性,给测试带来了困难。为此,采用紫外分光度技术及导数光谱处理的方法定量分析凝灰岩石粉对不同侧链长度聚羧酸减水剂的吸附量,并对试验参数进行了分析与优化。结果显示,PCs吸收光谱图中无明显紫外特征峰,增大浓度、降低溶液pH值时可在190~200nm波长范围出现假峰,并通过乙酸分析试剂光谱试验得到证实;对光谱数据进行二阶导数处理后,可获得PCs特征峰207nm,此特征峰对应的样品吸光度与其浓度间存在良好的线性关系,相关系数r均大于0.99;为了进一步论证紫外吸收光谱法的准确性,与TOC测定法进行比较,两者之间呈良好的线性关系,相关系数r为0.997,这表明UV二阶导数光谱法可为PCs吸附性分析提供一种简单、快速、准确、便宜且无需显色剂的定量测试方法;从样品测试分析可看出,凝灰岩石粉对聚羧酸减水剂的吸附随着PCs侧链长度减小而减弱。研究成果为紫外可见分光光度技术快速检测弱紫外吸收有机物含量提供了新的途径。

凝灰岩石粉制备胶凝材料及激发剂模数对抗压强度的影响

为促进凝灰岩固体废弃物的有效利用,提出一种凝灰岩石粉胶凝材料的制备方法,并通过抗压强度测试、pH值测定、扫描电镜、X射线能谱仪、X射线衍射分析和傅里叶变换红外光谱等表征,探讨了激发剂模数(n(SiO_(2))/n(Na_(2)O))对抗压强度的影响规律及相关机理.结果表明,激发剂模数为0.042~0.055时,试样的28 d最大抗压强度达到71.33 MPa.随着激发剂模数的降低,颗粒表面的溶解程度提高;生成的硅铝酸盐增加,使抗压强度提高,但当模数低于最优值后,孔隙直径增大,石粉颗粒表面的黏结面积减小,造成强度降低.当激发剂模数为0.080~0.150和0.034~0.055时,抗压强度发展分别主要在3~7 d之间和7~14 d之间,与试样浸出液的pH值变化有较好的对应关系.因为碱激发反应过程大量消耗OH−,强度上升;而过高的OH−浓度可能使产物重新解聚,以及片层颗粒间一端静电斥力的增大使颗粒趋向点−面接触,引起强度的下降.