碱激发胶凝材料的力学性能研究综述

文章总结了近年来国内外碱激发胶凝材料力学性能的各类研究成果,涉及了抗压强度、拉伸强度、弹性模量和应力-应变本构关系等,分别从宏观力学试验、微观检测和分子尺度等角度进行综述,且与硅酸盐水泥材料进行对比,旨在为碱激发胶凝材料的工程应用提供数据和理论支持。

再生混凝土微粉在碱激发胶材体系中的作用效应研究

再生混凝土微粉(RCP)中含有大量的SiO_(2)、CaO、Al_(2)O_(3)和少量未水化的水泥,通过物理或化学激发后可作为辅助性胶凝材料(SCMs)。再生微粉的资源化利用对节约原料和处置利用废弃物具有重要意义。本工作制备了不同RCP取代率的碱激发胶凝材料,研究了其流动性能、力学性能、微观表征及水化过程。结果表明,RCP的掺入提高了碱激发胶凝材料的流动性,10%~40%取代率下胶凝材料的流动性总体提高了2%~12%;当RCP掺量为10%时,碱矿渣胶凝材料的抗压强度提高了13%;RCP中的非活性颗粒填充了水化产物间的孔隙,形成了密实的微观结构;RCP中非活性颗粒阻碍了碱溶液与矿渣的反应,因此RCP的掺入推迟了碱激发体系第二放热峰的出现,降低了胶凝材料的早期放热速率。

3D打印混凝土性能评价及配合比设计研究进展

3D打印混凝土成为行业研究热点,并在材料制备、工艺控制、性能评价等方面取得显著成果。然而,3D打印混凝土配合比设计研究较为有限,且尚未形成标准化方法。因此,基于目前公开发表的研究成果,首先梳理了3D打印混凝土关键性能及其测试方法,重点阐述了3D打印混凝土常用组分及其性能的影响,最后分类总结了3D打印混凝土配合比设计方法,在此基础上提出相关配合比设计的建议,以期推动3D打印混凝土配合比设计方法标准化。

再生粗骨料混凝土配合比简易设计方法

目的研究再生混凝土的配合比,提出科学的再生混凝土的配合比设计方法,为大力推广再生骨料和再生混凝土的生产与应用.方法通过分析再生粗骨料混凝土用水量的复杂性,系统研究再生粗骨料的品质和取代率等因素对再生粗骨料混凝土工作性能、力学性能的影响规律,以及不同用水量和水胶质量比在配合比设计时所带来的影响大小.结果再生粗骨料混凝土的各个用水量与再生粗骨料的品质和取代率均呈现出较好的线性关系,其强度与各胶水质量比之间也均呈现出较好的线性关系,但其工作性能和力学性能受再生粗骨料品质和取代率的影响存在着较大的差别.结论所提出的再生粗骨料混凝土配合比简易设计方法采用有效用水量原则和绝对水胶质量比原则,具有很好的工程适用性和推广性,可为推动再生混凝土及其制品应用提供坚实地理论基础.

粉煤灰用量和早期养护温度对EGC拉伸性能的影响

研究了粉煤灰用量、早期养护温度对工程地质聚合物复合材料(EGC)拉伸性能及微观结构的影响,并从细观力学角度对其纤维-基体界面的力学性能进行了分析.结果表明:降低粉煤灰用量不利于EGC拉伸延性的提高,适当提高早期养护温度有利于EGC拉伸性能的提高;粉煤灰用量为80%、早期养护温度为60℃或80℃时,EGC的拉伸应变可达到3.5%以上;纤维拉拔过程中较长的滑移硬化阶段有助于EGC拉伸性能的提升.

泡沫混凝土研究综述

泡沫混凝土是一种轻质保温材料,具有良好的保温隔热性能,近年来在国内外得到了快速发展。本文介绍了制作泡沫混凝土所用发泡剂和泡沫混凝土分类,研究了泡沫混凝土的制备原理和生产工艺,阐述了国内外泡沫混凝土的研究进展和在各个领域的应用。在此基础上,总结了泡沫混凝土的发展,并对未来前景进行了展望。

基于地铁工程的大体积混凝土配合比优化

研究胶凝材料用量、胶水比和矿物掺合料对混凝土工作性和力学性能的影响,对其配合比进行优化后以实现矿物掺合料的最大化工程应用。采用线性回归拟合方法,依次考虑不同矿物掺合料用量混凝土的抗压强度和原材料成本,保证混凝土在不同强度等级下可以满足力学性能,工作性能以及原材料最低成本要求。结果表明,混凝土的用水量-胶凝材料用量以及抗压强度-胶凝材料用量/胶水比之间均表现出较好的线性关系;配合比优化后的原材料成本较初始配合比最大降幅达27.9%,优化后的混凝土配合比具有很好的工程适用性和经济性,有效地扩大了矿物掺合料的使用范围。

碱激发矿渣混凝土抗氯离子渗透性及电测试验方法研究

本工作采用交流电阻率法、电通量法和快速氯离子迁移法(RCM)对碱激发矿渣混凝土的抗氯离子渗透性进行评价,并分析其变化机理。同时结合氯盐环境长期暴露试验,以氯离子迁移系数为参考,探讨上述三种电参数测试方法对碱矿渣混凝土的适用性。结果表明:NaOH激发矿渣混凝土较水玻璃激发矿渣混凝土的抗氯离子侵蚀能力强;掺入粉煤灰会增大碱矿渣混凝土孔隙率,削弱其抗氯离子侵蚀能力;交流电阻率法、电通量法和RCM法评价结果之间有较强相关性,且对碱矿渣混凝土都有较好的适用性。

碱激发胶材混凝土抗冻性研究综述

作为表征混凝土在工程环境中耐久性能的重要指标,抗冻性近年来也成为碱激发胶材混凝土研究的热点问题。从碱激发胶材混凝土的水化机理和微观结构出发,综述了碱激发胶材混凝土的抗冻性有关研究结果,以及相关的混凝土冻融劣化模型。提出了碱激发胶材混凝土抗冻耐久性研究存在的问题和今后研究的方向。

碱矿渣混凝土配合比优化研究

研究了以水玻璃为激发剂碱矿渣混凝土的最佳配比,以碱矿渣混凝土28 d抗压强度为指标,以水玻璃模数、碱当量及矿渣用量为因素,进行3因素3水平的正交试验。结果表明,各因素对水玻璃激发碱矿渣混凝土28 d抗压强度的影响顺序为:碱当量>水玻璃模数>矿渣用量;当碱当量大于5%,水玻璃模数大于1.5时,碱矿渣混凝土28 d抗压强度随碱当量和水玻璃模数的增大而提高;当矿渣用量大于350 kg/m3时,碱矿渣混凝土28 d抗压强度随矿渣用量的增加而降低。

掺有高效增强剂的混凝土配合比优化

试验通过多种基础原料制备了8种混凝土高效增强剂,研究高效增强剂的种类、胶凝材料用量、胶水比等因素对混凝土力学性能的影响。采用线性回归方法对不同条件下各影响因素与强度之间的关系进行线性拟合,并逐次分析胶凝材料用量和胶水比对混凝土28 d抗压强度的影响规律。结果表明,混凝土高效增强剂对混凝土强度的增幅随胶凝材料的增加而逐渐减小,对混凝土用水量的增幅随胶凝材料的增加而逐渐增大。且在多类混凝土高效增强剂中,h类混凝土高效增强剂对混凝土强度增幅最为明显,其对混凝土强度的增幅最多可达18%。经过配合比优化,配制C40~C50强度等级混凝土时掺加h类混凝土高效增强剂可减少24%～6%的水泥用量,经济效益十分可观。

再生骨料抹灰砂浆抗冻性能试验研究

采用由废弃混凝土制得的再生细骨料和再生粉体分别作为骨料和掺合料制备抹灰砂浆,选取萘系高效减水剂和抹灰砂浆用复合外加剂作为两种不同的外加剂,以此研究不同胶砂比下,再生粉体掺量和外加剂种类对再生骨料抹灰砂浆抗冻性能的影响。研究结果表明,随着胶砂比的减小和再生粉体掺量的增加,再生骨料抹灰砂浆的抗冻性能逐渐减弱,并且选用复合外加剂的砂浆抗冻性能优于选用萘系高效减水剂的砂浆抗冻性能。胶砂比1∶3时,其强度损失率和质量损失率平均值分别为18.65%、1.67%,胶砂比1∶5时则分别增大至34.13%、6.67%;再生粉体掺量为0时的砂浆强度损失率平均值为17.28%,质量损失率平均值为1.78%,然而当掺量为30%时,两者平均值依次达38.32%、6.98%。

碱激发矿渣砂浆的介质传输性能研究

通过盐池浸泡试验研究了非饱和条件下碱激发矿渣砂浆的介质传输机理,分析了不同激发剂和粉煤灰掺量对碱激发矿渣砂浆中水分和氯离子传输性能的影响。结果表明:水玻璃激发矿渣砂浆的毛细吸水系数较小,强度较高;非饱和条件下,碱激发矿渣砂浆的氯离子传输性能显著低于普通水泥砂浆;水玻璃激发矿渣砂浆的表观氯离子扩散系数较NaOH激发矿渣砂浆略高。

废弃牡蛎壳制备透水混凝土的试验研究

针对废弃牡蛎壳利用率低的问题,使用2种不同粒径的牡蛎壳制备透水混凝土,进行透水性能和力学性能试验,研究牡蛎壳掺量对透水混凝土力学性能的影响规律,通过SEM分析其影响机理,筛选出最佳配合比。结果表明,透水混凝土的强度随牡蛎壳掺量的增加而降低。相比于1~5 mm牡蛎壳颗粒,1 mm以下的牡蛎壳粉更适宜制备透水混凝土,随着牡蛎壳掺量的增加,牡蛎壳与水泥石界限明显,结构愈加松散,这是牡蛎壳混凝土强度降低的主要原因。当牡蛎壳粉掺量为30%时,透水性能和力学性能符合CJJ/T 135—2009《透水水泥混凝土路面技术规程》要求,且能减少30%的水泥用量。

牡蛎壳粉对再生骨料透水混凝土性能的影响

研究了再生骨料取代率和牡蛎壳粉取代率对透水混凝土透水性能和抗冻性能的影响。结果表明:透水混凝土的抗冻性能随着再生骨料取代率和牡蛎壳粉取代率的增加而降低,当再生骨料取代率为100%且牡蛎壳粉取代率≤40%时,透水混凝土的透水性能满足相关规范要求,抗冻等级达到D25。

利用机制砂制备轻骨料混凝土试验研究

为了有效解决建筑行业中天然砂石骨料的资源匮乏问题,同时扩大机制砂的工程应用市场,利用机制砂在不同的取代率条件下替代天然砂,将其与粉煤灰陶粒相结合共同制备轻骨料混凝土,并系统研究了机制砂取代率和胶凝材料用量对其工作性能、力学性能以及干燥收缩和抗裂等耐久性能的影响.研究结果表明:随着机制砂取代率的增大,机制砂-粉煤灰陶粒系列轻骨料混凝土的用水量逐渐增加、抗压强度逐渐升高、收缩率逐渐变大、抗裂等级可达到L-Ⅲ;随着胶凝材料用量的增加,其工作性能和力学性能有所提升,但干燥收缩性能和抗裂性能逐渐变差;在不同的机制砂取代率条件下,所优化后的配合比可用于制备LC30～LC45强度等级的轻骨料混凝土.

钾基碱性电解水对粉煤灰混凝土性能的影响

碱性电解水具有高活性、强碱性、强离子性和吸附性等优点。利用碱性电解水作为拌合水制备不同取代率的粉煤灰混凝土,系统研究碱性电解水对粉煤灰混凝土的工作性能、力学性能和抗氯离子渗透性能的影响,并结合X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和差热分析试验(TG/DTA)分析碱性电解水混凝土的水化产物及微观结构形貌。结果表明:碱性电解水能够促进混凝土中水泥早期水化反应,改善混凝土的工作性能,除了生成更多的C-S-H凝胶体和Ca(OH)_(2)等水化产物外,还生成了钾长石,降低了孔隙率,提高结构密实度,改善了混凝土的力学性能和抗渗性能;同时,碱性电解水在一定程度上可以激发粉煤灰的早期活性效应,使得粉煤灰玻璃体网络结构加速断裂,粉煤灰中的SiO_(2)和Al_(2)O_(3)大量溶出与混凝土中的水化产物Ca(OH)_(2)发生二次反应,生成更多的硅酸钙和铝酸钙等胶凝性产物。相较于普通自来水混凝土,当粉煤灰取代率为20%和30%(质量分数)时,碱性电解水混凝土的56 d抗压强度分别增长了8.7%和3.5%。

碱激发矿粉-粉煤灰混凝土耐久性能试验研究

研究了激发剂模数、养护方式和粉煤灰掺量对机制砂混凝土(MAAC)耐久性能的影响。结果表明:与20℃标养相比,60℃蒸养MAAC的收缩率降低明显,耐久性能增强;以20%粉煤灰等质量替代矿粉后,MAAC的收缩性能有所改善,抗硫酸盐侵蚀性能有所减弱,但在蒸养条件下,掺入20%粉煤灰可以在一定程度上提高MAAC的抗氯离子侵蚀能力;随着碱激发剂模数由2.0降至1.8,MAAC的耐久性能有所增强。

大孔生态混凝土抗冻性能研究

基于寒冷地区大孔生态混凝土在实际工程中的应用要求,利用天然砂用量调整孔隙率的大小,确定粉煤灰和S95级矿粉的掺量均为30%,分别制备目标孔隙率为15%、20%和25%的不同系列大孔生态混凝土,采用快速冻融试验方法测试分析其在冻融环境作用下质量损失率及抗压强度损失率的变化规律.研究结果表明:孔隙率及水胶比大小是影响大孔生态混凝土力学性能及抗冻性能的主要因素.S95级矿粉系列混凝土的各项性能优于粉煤灰系列.S95系列大孔生态混凝土孔隙率为15%的抗压强度值最高能达到25.9MPa,经75次冻融循环作用后质量损失率均在5%以下,强度损失率在18.7%～29.8%之间;孔隙率为25%时力学性能及抗冻性能较差.

利用碱性电解水激发砂浆中矿粉活性的研究

利用碱性电解水制备矿粉砂浆,研究了不同取代率矿粉对砂浆工作性和力学性能的影响,结合XRD分析,评价了利用碱性电解水激发矿粉的活性和改善矿粉砂浆性能的可行性。结果表明:碱性电解水矿粉砂浆的工作性和力学性能均优于自来水矿粉砂浆;当矿粉取代率为20%时,碱性电解水矿粉砂浆的28 d抗折强度和抗压强度较自来水矿粉砂浆分别提高了11.9%和23.5%;碱性电解水矿粉砂浆中存在多钙钾石膏和钾长石,且水化硅酸钙和铝酸钙矿物的衍射峰显著强于自来水矿粉砂浆。