高性能混凝土高温微观结构演化研究

通过热重分析、电镜扫描和汞压力测孔等方法,对高温过程中高性能混凝土材料的物理化学变化以及由此造成的微观结果变化进行了分析.相关试验和分析表明：造成升温过程中材料质量损失的主要原因是脱水和各种分解反应.在400℃之前,材料孔隙结构的变化主要来自材料内部水分的散失;400-500℃之间,由于材料发生分解反应,氢氧化钙的分解将提供大量的孔隙.这些结论将为进一步解释爆裂现象提供更为本质的试验支持,同时也为进一步建立高温情况下材料微观结构演化模型提供了试验基础.

集料对含矿粉混凝土抗硫酸镁侵蚀性能的影响

对大掺量矿粉(质量分数70%)和不同体积分数集料混凝土试件在浓度为42.4g/L的MgSO_4溶液侵蚀作用下表观损伤、线膨胀率、质量和相对动弹模量变化情况进行监测,并结合背散射电子图像、能谱扫描和压汞等微观结构分析结果,研究了大掺量矿粉和集料对混凝土抗硫酸镁溶液侵蚀性能的影响机理.结果表明:尽管矿粉有助于细化硬化浆体孔结构并提高混凝土的抗渗性能,但大掺量矿粉会降低Ca(OH)_2含量,加快体系中C-S-H的分解和M-S-H生成,不利于提高其抗硫酸镁溶液侵蚀的能力.在高浓度硫酸镁溶液环境中,膨胀性产物石膏易于临近集料区域沉积,使混凝土的损伤破坏程度随集料体积分数的增加而有所增大.在针对抗硫酸镁溶液侵蚀混凝土组成设计时,需综合考虑胶凝材料及水化产物组成、硬化浆体孔结构的共同影响.

自密实混凝土高温爆裂性能影响因素的试验研究

对自密实混凝土、掺加聚丙烯纤维的自密实混凝土与高强混凝土进行高温爆裂试验,对不同升温速率、不同聚丙烯纤维掺量、不同应力水平进行综合研究。为了清楚地了解自密实混凝土在高温下爆裂的本质特征,通过环境扫描电镜和汞压力测孔法对混凝土高温下微观性能进行研究,还进行高温后材料的气渗性能测试。分析初始应力、纤维掺量、不同升温机制等对混凝土爆裂性能的影响,建立自密实混凝土高温爆裂性能与微观组成结构之间的联系,揭示不同影响因素对自密实混凝土高温爆裂性能产生影响的本质原因。试验结果表明初始应力是影响自密实混凝土爆裂的重要因素,且一定掺量的聚丙烯纤维对抑制自密实混凝土高温爆裂具有显著的作用,最后探讨聚丙烯纤维作用机理,提出自密实混凝土高温爆裂抑制措施,对于自密实混凝土的大规模推广和应用具有重要实际意义。

高温下自密实混凝土强度和变形性能试验研究

进行了不同温度下自密实混凝土、掺加聚丙烯纤维的自密实混凝土、高强混凝土的抗压强度及应力-应变曲线的非持荷试验研究,分析了抗压强度、应力-应变关系随温度的发展变化规律,基于试验结果给出了相应的应力-应变曲线方程,并与普通混凝土、高强、高性能混凝土研究成果进行了对比分析.为高温下自密实混凝土本构模型的建立奠定了基础,也为自密实混凝土结构的设计和分析提供了试验依据.

高温下自密实混凝土的瞬态应变

针对掺加聚丙烯纤维的自密实混凝土,进行了温度应变、自由膨胀应变和高温徐变的试验研究以及差热及热重分析、环境扫描电镜和汞压力测孔法试验.分析了温度和应力水平对自密实混凝土瞬态应变的影响;结合微观结构的变化特征,研究了自密实混凝土的瞬态应变发展规律及其产生机理.结果表明,温度与应力水平是影响自密实混凝土瞬态应变的主要因素;自由膨胀应变与温度呈非线性关系;混凝土微观孔隙结构的变化是产生自密实混凝土瞬态应变的内在因素.

聚丙烯纤维高温阻裂机理

通过研究不同纤维掺量自密实混凝土高温情况下的宏微观性能,探讨高温时材料内部的物理化学变化,以及不同温度状况下由微观结构变化所带来的宏观性能变化.试验中,待试样进行不同的高温处理过后,采用汞压力测孔法和扫描电镜对材料进行微观性能研究,并量测了高温后材料的气渗性能.同时,聚丙烯纤维的作用机理也得到了探讨.试验结果表明,纤维熔解能改善材料内部孔隙的连通性能,从而提高材料的气渗性能,降低了材料内部由升温集聚的孔隙压力.进一步,气渗性能的测量能作为评价纤维添加效果的有效手段.同时,研究中还发现熔解过程中聚丙烯纤维的工作机制,将有助于进一步的相关研究.

城市垃圾焚烧飞灰预处理技术研究

城市垃圾焚烧飞灰富含钙质与硅质,可以作为生产水泥熟料的一种原料,但是飞灰中含有较高含量的Cl、S等不利于水泥熟料烧成的有害杂质,需要对飞灰采取相应的预处理手段。对比研究了水洗及不同酸洗等预处理手段,发现水洗预处理方式可以有效去除飞灰中Cl元素且不造成钙质流失。此外,研究不同液固比及水洗时间对飞灰预处理效果的影响。结果表明,液固比为10∶1及水洗时间为10min为最佳条件,增加处理时间和液固比对预处理效果的提高不明显。

铝酸三钙(C_3A)稳定/固化重金属Cr

利用XRD、SEM、水化热、电感耦合等离子体发射光谱(ICP)等研究了Cr对C3A-二水石膏水化的影响以及C3A-二水石膏对Cr的固化效率。结果表明:在水化过程中引入重金属Cr3+,掺杂0.1%～0.5%的重金属Cr能够促进C3A与二水石膏的水化,并且C3A-二水石膏可以有效地固化重金属Cr3+;在烧制过程中引入重金属Cr2O3,C3A的水化活性明显提高,但是此种掺杂方式C3A-二水石膏对重金属Cr的固化效果不明显。