基于建筑垃圾再生微粉制备的免烧人造轻质骨料及其应用

针对建筑垃圾再生微粉利用率低的现状,本文将再生微粉替代水泥,研究了再生微粉替代水泥率和水灰比对人造骨料性能的影响规律,在上述基础上,将人造骨料应用到混凝土中,并研究泡沫掺量对人造骨料混凝土性能的影响规律。研究结果表明:(1)再生微粉代替水泥率50%,水灰比为0.41,制备出的人造骨料堆积密度983 kg/m^(3)、筒压强度8.3 MPa、吸水率15%;(2)随着泡沫掺量的增加,人造骨料混凝土的孔隙率显著上升,孔隙率的提高使得干密度、筒压强度、导热系数大幅度下降,吸水率大幅度上升。

纳米光催化剂改性水泥基材料的研究进展

纳米光催化剂具有高效率、低能耗、无/低污染,被广泛应用于以水泥基材料为主的建筑物中,展现出良好的应用前景。将光催化剂引入水泥基材料中,能够有效改善其结构密实度,优化其力学性能,赋予其降解污染物、表面自清洁等功效,从而降低水泥基材料腐蚀几率,缓解环境污染问题。总结了光催化水泥基材料不同制备方法,详细介绍了光催化剂种类对水泥基材料光催化性能的影响,讨论了当前基于纳米光催化剂水泥基材料的不足,同时展望了其未来发展方向。

改性材料对生土砌块湿热性能的影响

采用动态试验法和稳态平板法,研究了改性材料对生土砌块吸湿性能和导热系数的影响.结果表明:生土砌块的初始吸湿率、平衡含湿量和60 h吸湿率均随着相对湿度的增加而增加;当相对湿度为40%和60%时,复合改性生土砌块的平衡含湿量均大于石灰改性和水泥改性生土砌块;生土砌块的导热系数随着平衡含湿量的增加而增加;石灰改性和复合改性生土砌块的平衡含湿量、导热系数和干密度随着石灰掺量和纤维掺量的增加而降低;水泥改性生土砌块平衡含湿量随着水泥掺量的增加而降低,与导热系数和干密度的变化趋势相反.

生土砌块与砂浆黏结性能试验研究

文章研究了生土砌块与砂浆之间的黏结性能,并深入探究了砂浆的胶砂比、胶粉掺量以及改性材料种类和掺量对黏结强度的影响。此外,还观察了生土砌块表面不同处理方式对黏结强度变化规律和破坏形态特点的影响。研究结果表明:随着胶砂比和胶粉掺量的增加,生土砌块与砂浆的黏结强度也相应提高。而适当地掺入改性材料可以有效提高黏结强度。另外,对生土砌块进行表面处理可显著提高黏结强度,其中凿毛处理效果优于拉毛处理。

生土泡沫混凝土的制备及其性能

以生土、水泥、聚羧酸减水剂及自制微生物发泡剂为原材料,采用先预制气泡再与水泥浆体混合的方法,制备了不同密度等级的生土泡沫混凝土,研究了泡沫掺量对生土泡沫混凝土干密度、抗压强度、导热系数、吸水率及其孔结构的影响.结果表明:当水泥用量为128.4~583.4 kg/m^(3),生土用量为64.2~291.7 kg/m^(3),减水剂用量为0.6~3.0 kg/m^(3),泡沫掺量为固体材料总质量的6.1%~26.4%时,制成了300~1200 kg/m^(3)密度等级的生土泡沫混凝土,其抗压强度为0.8~10.3 MPa,导热系数为0.08~0.27 W/(m·K),吸水率为6.5%~67.7%,满足泡沫混凝土的相关性能要求.

超声检测钢板剪力墙空洞缺陷的综合分析与判断

为解决超声波检测钢板剪力墙空洞缺陷判断准确性的问题,在现有《超声法检测混凝土技术规程》(CECS 21∶2000)中概率法判断钢管混凝土缺陷的基础上,采用超声对测法通过KON-NM-4A非金属超声波检测仪和50kHz超声波换能器,对钢板剪力墙空洞缺陷进行检测。并采用概率法、波列、波形、频谱分析及空洞尺寸估算法从不同角度分析判断钢板剪力墙内空洞缺陷的位置、尺寸,最后尝试通过软件Surfer将概率法分析的缺陷位置直观表示。结果表明,采用概率法可以判断截面尺寸大于90mm×90mm空洞缺陷的位置;采用波形分析法可以补充判断截面尺寸不小于60mm×60mm空洞缺陷的位置;采用Surfer软件可以对概率法分析结果直观显示。

修复方式对墩身混凝土裂缝修复效果的影响

采用环氧树脂、纯微生物修复液、一次性灌砂加微生物修复液和三次均段灌砂加微生物修复液四种修复方式修复墩身混凝土裂缝,然后对4种修复方式下试样进行修复速率、面积修复率、声时下降率、抗压强度、矿物组成和微观形貌等内容分析。试验结果表明:(1)环氧树脂修复裂缝效率最高,仅需两次,且面积修复率能达到100%,微生物参与修复的方式中一次性灌砂修复裂缝效率最高,修复次数为40次,面积修复率能达到96.38%;(2)环氧树脂修复后的混凝土试样抗压强度提升最大,修复后可达基准混凝土力学性能的88.90%;一次性灌砂加微生物修复裂缝效果比环氧树脂略差,但修复后可达到基准混凝土力学性能的87.17%,修复效果相当;(3)一次性灌砂加微生物修复液修复裂缝后声时下降率最大,平均声时下降率15.91%,比环氧树脂修复深度更深;但相比环氧树脂,混凝土裂缝经纯微生物修复液和三次均段灌砂加微生物修复液修复后存在较多的孔隙,经一次性灌砂加微生物修复液修复后均匀性较差。

硫氧化细菌的生长特性及其对砂浆性能的影响

研究了硫氧化细菌的生长特性以及腐蚀后砂浆试样的力学性能和微观结构.结果表明:硫氧化细菌适宜生长在30℃,pH值6~7,且硫代硫酸钠质量浓度为10 g/L的环境中,其代谢产物为SO_(4)^(2-);砂浆表面的粗糙度与SO_(4)^(2-)腐蚀程度有关,试验组完全浸没区的粗糙度变化值高于气-液交界面处的粗糙度,形成的生物被膜对砂浆起到了一定的保护作用,对照组气-液交界面处的粗糙度变化值明显低于试验组,说明硫氧化细菌促进了SO_(4)^(2-)的渗透;120 d时试验组和对照组试样中均检测到了大量板状石膏的存在,且试验组试样中石膏的生成量高于对照组,在75 d后试验组由于大量石膏的膨胀力作用使得砂浆性能最终劣化,硫氧化细菌在一定程度上对砂浆起到了加快腐蚀的作用.

生物基发泡剂泡沫特征及其对泡沫混凝土性能的影响

以动物蛋白和微生物蛋白类发泡剂为基础发泡剂,分别与十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)复掺来制备生物基发泡剂,探究CTMAB掺量对生物基发泡剂泡沫性能的影响,并在此基础上研究2种生物基发泡剂对泡沫混凝土宏观性能和微观结构的影响.结果表明:掺加适量CTMAB有利于提高泡沫性能,动物蛋白发泡剂(A型)和微生物发泡剂(M型)中CTMAB的最佳掺量分别为0.7%和0.5%;M型发泡剂制得的泡沫孔径分布均匀且尺寸较小,稳定性优于A型;M型泡沫混凝土的孔径分布均匀且尺寸较小,水化生成C-S-H的钙硅比较低,水化产物结构致密,其抗压强度(3.3MPa)高于A型泡沫混凝土(2.1MPa).

不同介质对微生物矿化钢渣安定性影响效果研究

为快速、高效解决钢渣安定性不良的问题,研究不同介质环境对微生物矿化钢渣安定性和抗压强度的影响,并分析其影响机制。结果表明:不同介质对微生物矿化钢渣中的f-CaO处置效果不同,以菌液+尿素+乙酸为介质时,对钢渣的安定性处置效果最好,f-CaO含量为2.82%;不同介质对钢渣的固结效果不同,以菌液+尿素+CaCl_(2)为介质时,固结钢渣的抗压强度最高,为2.9 MPa;不同介质对钢渣中CaCO_(3)的生成量和内部微观结构的影响不同,以菌液+尿素+CaCl_(2)为介质时,试样中CaCO_(3)脱水质量损失率为5.802%,CaCO_(3)的生成量最高,微观结构最密实。

海水环境下砂浆表面生物被膜特性及其对砂浆性能影响

采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、超景深显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TG-DTG)等,研究了海水环境下砂浆表面形成的生物被膜特性及其对砂浆性能的影响.结果表明:海水环境中硫氧化细菌会在砂浆表面附着形成大量的生物被膜,该生物被膜由多糖、蛋白质和微生物构成,其中微生物多呈卵状和气泡状;生物被膜在15 d后开始快速繁殖,75 d后逐渐脱落,90 d后新的生物被膜重新附着;120 d时无生物被膜砂浆试样的抗压强度为52.5 MPa,强度增长率为0.38%,矿化产物中石膏含量较多,而有生物被膜试样的抗压强度为68.1 MPa,强度增长率为31.72%,矿化产物中石膏含量较少.这表明生物被膜的存在影响了海水中腐蚀介质的传输,对砂浆起到缓蚀作用.

微生物发泡剂发泡机制及在泡沫混凝土中的应用

以酵母菌为原材料制备微生物发泡剂,揭示微生物发泡剂的发泡机制,并针对不同发泡机制,分别采用混合搅拌法和预制泡混合法制备泡沫混凝土,研究了混泡工艺对泡沫混凝土物理力学性能和微观结构的影响.结果表明:微生物发泡剂既可以利用酵母菌的发酵作用产生CO _(2)形成泡沫,还可以利用酵母菌的自身生化反应降低发泡剂溶液的表面张力,在外力作用下引入空气进行发泡;采用混合搅拌法制备的泡沫混凝土干密度为1560 kg/m ^(3),抗压强度为3.3 MPa,试样孔径分布均匀且等效孔径相对较小,为880μm,但酵母菌产生的CO _(2)与水泥水化生成的氢氧化钙(CH)反应形成大量CaCO _(3),导致成型试件的抗压强度远低于行业标准要求;采用预制泡混合法制备的泡沫混凝土干密度为420 kg/m 3,抗压强度为1.1 MPa,试样孔径分布较不均匀且等效孔径相对较大,为1080μm,但成型试件中含有大量水化硅酸钙(C-S-H),使得其抗压强度远高于行业标准要求.

污水环境下硫氧化细菌对砂浆性能的影响机制

为研究污水环境下硫氧化细菌对砂浆性能的影响机制,使用离子色谱仪、超景深显微镜、扫描电镜等对硫氧化细菌的代谢过程以及砂浆的宏观和微观性能进行表征分析.结果表明:硫氧化细菌的代谢作用可以将Na_(2)S_(2)O_(3)转化成生物硫酸盐;相对于灭菌污水培养基的影响,硫氧化细菌对砂浆性能起缓蚀作用;含有硫氧化细菌组试件表面附着生物被膜,其微观结构复杂且有许多孔洞,而且生物被膜可以聚集大量硫氧化细菌代谢生成SO 2-4,并对砂浆表面起到靶向破坏作用.

海水环境中硫氧化菌对混凝土性能的影响

目的 探究硫氧化细菌及其生物膜对混凝土宏观性能和微观结构的作用效果以明确硫氧化细菌对混凝土性能的影响规律。方法 将混凝土试样半浸泡于含有微生物的海水中,利用光学显微镜和紫外光密度(OD)分析不同龄期生物膜厚度、膜内微生物数量变化,观察测定混凝土不同龄期的外观形貌、抗压强度、质量以及通过电通量法分析混凝土抗氯离子渗透能力表征混凝土宏观性能,利用热分析仪、X射线衍射仪、压汞仪分析混凝土微观结构。结果 生物膜的生长、发育和脱落具有周期性规律,且膜内微生物数量与生物膜厚度呈正相关。120 d时无菌组混凝土电通量达到793.1 C,有菌组混凝土电通量仅为173.4 C,180 d时仅无菌对照组的混凝土出现开裂,240 d时有菌混凝土和无菌混凝土的质量损失率分别为0.79%、1.20%,有菌混凝土的抗压强度增加了6.9%,而无菌混凝土的抗压强度降低了7.1%;有菌组混凝土石膏生成量和C-S-H凝胶损失量均小于无菌混凝土,使得有菌组混凝土孔隙率比无菌组混凝土低了1.193 5%。结论 附着在混凝土的气液固界面的硫氧化细菌逐渐形成生物膜,膜厚度以及膜内微生物数量发生周期性变化,生物膜会降低SO42-的传质效率从而减缓混凝土的劣化。

基于微生物–海藻酸钠的外修复材料及其协同修复裂缝效果

针对当前基于微生物的外修复材料修复速率慢的技术难题,通过在现有微生物外修复材料体系中加入不同浓度(0.0%、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%)的海藻酸钠形成微生物–海藻酸钠体系的外修复材料,并对其基本性质和协同外修复效果进行分析。结果表明:随着海藻酸钠浓度的增加,微生物–海藻酸钠体系的外修复材料的黏度和流动度表现不同规律,其中黏度呈现出逐渐增大,而流动度表现为逐渐降低的规律。微生物–海藻酸钠的外修复材料所形成修复产物呈白色,具有一定弹性,修复产物组成以碳酸钙为主,同时形成的海藻酸钙凝胶填充在碳酸钙间的空隙中。对于不同宽度裂缝,微生物–海藻酸钠的外修复材料所形成微生物海藻酸钙水凝胶均可以实现瞬时堵漏,使得试样渗水系数减低,抗压强度提高。尤其对于1.0 mm裂缝,使用海藻酸钠浓度为0.5%时的修复效果最好,保持水压为1 kPa作用下可以使渗水系数由9.76降至0,同时7 d时的强度恢复率可达到22.7%。

微生物改性影响钢渣安定性效果及其在道路工程中的应用

为快速高效解决钢渣安定性问题,研究了巴氏芽孢杆菌微生物改性钢渣安定性用的材料因素(微生物浓度、尿素浓度)和处置方法(处置时间、处置温度)对钢渣安定性和抗压强度的影响,并通过X射线衍射分析仪、扫描电子显微镜等手段分析不同因素对微生物改性钢渣性能影响效果机制。在此基础上,将改性合格的钢渣应用于道路基层,测定其试件的7 d无侧限抗压强度和浸水膨胀率。研究结果表明:1)利用巴氏芽孢杆菌微生物可以有效的改善钢渣的体积安定性。当微生物掺量为钢渣质量的60%,尿素浓度2 mol/L,处置温度(20±2)℃,处置时间72 h时,微生物对钢渣中安定性处置效果最好,此时钢渣中游离氧化钙(f-CaO)含量为2.98%,符合YB/T 4184—2018《钢渣集料混合料路面基层施工技术规范》要求。2)利用改性钢渣制备道路基层材料,当水泥掺量为6%时,高速和一级公路基底层、二级及二级以下的公路基底层,和二级及以下公路基层的7 d无侧限抗压强度分别为4.1 MPa、4.6 MPa、5.1 MPa,与未改性前相比分别提升了20.6%、9.5%、8.5%,浸水膨胀率分别是1.77%、1.84%、1.92%,均符合YB/T 4184—2018中浸水膨胀率<2%的要求。

海洋环境下混凝土的宏观生物腐蚀研究进展

随着国家蓝色海洋战略的推进,混凝土在各项海洋工程设施(跨海大桥、海底隧道、海港码头等)中得到了广泛应用。混凝土在服役期间会受到物理、化学以及生物作用的协同破坏,最终导致其劣化,其中物理和化学作用导致混凝土劣化的机理已研究的比较详尽,然而在海洋环境中生物作用所引发的混凝土劣化,尤其是宏观生物(植物型和动物型)对混凝土的劣化作用鲜有研究人员探讨。因此,对海工混凝土宏观生物的腐蚀机理、影响宏观生物附着行为的因素以及防护措施等方面进行综述。以期得到国内外专家学者的关注,寻求一种更加合理、高效、经济且环保的海工混凝土腐蚀治理措施。

二元微生物对钢渣的改性效果及作用机制

为有效改善钢渣的安定性,推动钢渣资源化利用率,对微生物改性前、后钢渣的强度、微观结构和安定性变化开展了研究。结果表明:1)原钢渣抗压强度为1.1 MPa,加入酵母菌、巴氏菌和两者混合的二元菌改性后钢渣抗压强度分别为1.2,3.1,4.5 MPa;二元微生物改性后钢渣安定性最好,其中游离氧化钙(f-CaO)的含量为2.86%,符合GB/T 20491—2017《用于水泥和混凝土中的钢渣粉》小于3%的要求,其他指标均未达到要求。2)加入酵母菌的二元微生物在有氧或无氧的条件下都能产生CO_(2),在碱性环境下溶于水产生CO32-,弥补了一元巴氏菌少氧条件下矿化能力不足的缺陷,因此二元微生物改性后钢渣中产生了更尖锐的羰基(C=O)吸收谱带和更大面积的水化硅酸钙(C-S-H)凝胶特征峰,且其中的CaCO3晶体与C-S-H凝胶胶结体在钢渣表面形成了紧密的覆盖层。

基于入模温差检测钢板组合剪力墙界面脱空试验研究

为解决钢板组合剪力墙界面脱空缺陷检测的问题,在混凝土自身产生水化热的基础上,利用钢板与混凝土自身所形成温差对钢板组合剪力墙界面脱空缺陷进行红外热成像法检测。研究结果表明:在混凝土水化热条件下可以有效识别出钢板组合剪力墙界面脱空的缺陷位置和尺寸,入模温差在15℃时,可识别出面积为1 cm^(2)以上的脱空缺陷,当入模温差在10℃和5℃时,可识别出面积为4 cm^(2)以上的脱空缺陷。这种方式对工程检测更加方便快捷,便于在浇筑混凝土时进行实时跟踪检测。具有更高的实际应用价值。