研究了m粉煤灰∶m矿粉(1∶0、2∶1、1∶1、1∶2、0∶1)对普通硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥(OPC-SAC)基路面修补材料凝结时间、流动度、抗压强度、拉伸黏结强度和水化放热行为的影响。结果表明:掺入粉煤灰和矿粉会降低OPC-SAC基路面修补材料的水化放热量和水化放热速率,延长凝结时间,增大流动度,降低抗压强度,提高拉伸黏结强度;随着矿物掺合料中矿粉占比的增大,OPC-SAC基路面修补材料的凝结时间延长,流动度、抗压强度和拉伸黏结强度均先增大后减小,最佳m粉煤灰∶m矿粉为1∶2。

为提升船闸大体积混凝土的抗裂性能,探究抗裂剂对混凝土综合性能的影响,研究了复掺矿物掺合料和抗裂剂条件下砂浆的水化放热、混凝土的工作性、力学性能及收缩变形,结合微观试验分析了抗裂剂对混凝土水化的影响,并进行了工程现场试验室应用。结果表明:抗裂剂能够推迟砂浆的水化放热速率峰值,降低砂浆的早期放热量和混凝土的早期强度,但对混凝土后期强度影响不大;抗裂剂能够有效补偿混凝土的收缩,在粉煤灰和矿粉双掺体系中掺入抗裂剂后,混凝土的28 d干燥收缩降低了38%;抗裂剂有效降低了水泥净浆28 d的孔隙率;该抗裂剂在工程现场试验室中应用效果良好。

研究了不同缓凝剂(传统缓凝剂、膦酸盐缓凝剂)复配聚羧酸减水剂后对水泥凝结时间和水化特性的影响。结果表明:葡萄糖酸钠和蔗糖缓凝效果较好,焦磷酸钠与柠檬酸钠对水泥凝结时间的影响程度基本接近,膦酸盐缓凝剂对抑制水泥水化的作用效果更为平稳、持续,相同掺量时(0.1%),其可以推迟峰值温度出现时间2~52 h不等,降低同龄期总水化热达250%~1100%;各类缓凝剂的缓凝作用多体现在对于水泥初凝时间的推迟,膦酸盐缓凝剂相较于传统缓凝剂具备更好的缓凝效果。

从强度、凝结时间、水化热及混凝土工作性、耐久性等方面比较了5种混凝土早强剂在低温环境下的性能差异,综合评价了市售混凝土早强剂的低温使用效果。结果表明:5℃养护下,早强剂使砂浆7 d强度均有一定程度提高,但1 d强度仍比较低,且会使28 d强度倒缩;早强剂的掺入可促进低温下水泥的水化,使水化诱导期缩短,最大放热速率、放热量增大;掺D、E早强剂对混凝土工作性影响不大,满足实际工程施工性能的要求,可一定程度提高混凝土早期强度,但低温早强效果仍有限,且会导致混凝土后期性能下降。

设计不同的侧链长度、酸醚比和分子量制备了系列聚羧酸减水剂样品,采用GPC方法测试了系列样品的分子量和聚醚转化率。通过砂浆和混凝土性能评价试验表征了聚合物的分散性能和力学性能,用微量热仪监测了水泥水化18 h内的水化放热趋势。结果表明,聚羧酸分子中聚醚侧链长度、酸醚比和分子量均能明显影响砂浆的早期强度,分子结构综合影响早强效果。水化放热历程证明,优化聚羧酸分子结构能加速水泥水化,影响规律与砂浆强度测试结果一致。混凝土性能测试显示,聚羧酸减水剂系列样品能缩短混凝土凝结时间,增加早期强度,且不影响后期强度的发展。

为探究混凝土箱梁在分层浇筑施工过程中水化热温度的发展规律及其温度应力,对某主跨230 m的大跨度预应力混凝土箱梁桥零号块水化热进行了连续观测,并基于观测结果和有限元数值模拟计算,分析了零号块水化过程中底板、腹板和横隔板的温度应力发展规律;同时,讨论了分层浇筑和整体浇筑两种不同施工方案对零号块水化热温度应力分布的影响,研究了拆模时间对结构内外温度的影响程度。结果表明:内外温差在结构内部产生的温度应力超过了材料的抗拉强度,从而导致了温度裂缝的产生;采用分层浇筑施工的零号块将在上下层混凝土交界面附近形成一条拉应力带;过早拆模会使混凝土内外温差迅速扩大,而养护4 d后拆模混凝土内外温差相对较小,建议零号块拆模前养护时间不宜少于4 d。

研究了纳米纤维素(CNFs)对混凝土流变性能、水化热、力学性能、抗氯离子渗透性能和抗冻性能的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)观察了混凝土基体的微观结构。结果表明:CNFs的掺入增大了水泥浆体的屈服应力和塑性黏度,抑制了水泥的早期水化,促进了水泥的后期水化;随着CNFs掺量的增加,混凝土的抗压、抗折强度增大;CNFs的掺入改善了基体的微观结构,提高了混凝土的抗氯离子渗透性能和抗冻性能。

针对广州新白云国际机场隧道工程建设中大体积混凝土的温度裂缝问题,通过复掺微珠和粉煤灰,研究了微珠掺量对混凝土的力学性能、干燥收缩、水化热以及早期抗裂性能的影响,并采用SEM分析了微珠对水泥水化反应的作用机理。结果表明:当矿物掺合料总量一定时,随着微珠掺量的增加,混凝土的力学性能早期变化较小,后期呈现出先增加后下降的趋势,且微珠掺量为10%时,混凝土养护60 d的抗压强度、劈裂抗拉强度以及弹性模量最高;混凝土干缩率随着微珠掺量的增加而减小,且这种趋势随龄期的增加而增大,当微珠掺量15%时,60 d混凝土的干缩率最小;当微珠掺量为10%时,混凝土早期抗裂性能最佳,平板试件表面24 h内无裂缝;微珠掺量对胶凝材料水化热总量影响较小,但对水化放热峰值及峰值产生时间影响较大;微珠可以加速浆体早期的水化进程,减少硬化浆体的孔隙,...

研究了不同温控材料(WK)掺量(0、0.3%、0.4%、0.5%)对掺MgO膨胀剂的水泥净浆水化热特性、砂浆限制膨胀率及抗压强度的影响,并分析了材料的温度敏感性及WK对MgO膨胀剂的影响机理。结果表明:掺WK后,相较于单掺MgO膨胀剂,水泥净浆水化放热得到抑制,但随着MgO膨胀剂掺量的增加,这种抑制作用受到一定程度的削弱;当入模温度为20℃和30℃时,M-MgO复掺0.4%的WK对水泥净浆水化热温度的抑温率分别为35.6%和48.1%;在20℃和60℃养护条件下,M-MgO复掺0.4%的WK,相较于单掺M-MgO,砂浆的120 d限制膨胀率分别增长了0.014%和0.028%;WK的掺入会降低砂浆的早期强度,且随掺量的增大,强度损失越明显,但对后期强度无不利影响;WK对MgO膨胀剂水化有一定的激发效果,通过改变MgO膨胀剂的水化历程,影响水化产物的生成速率,进而改变了结构的密实度。

通过凝结时间、早期抗压强度、水化热、水化产物形貌等研究了液体速凝剂对水泥早期水化反应历程的影响。结果表明,使用液体速凝剂的水泥浆体在水化的初始阶段形成了大量的水化铝酸钙晶体及针棒状的钙矾石,从而促进了水泥浆体的凝结。液体速凝剂增加了水泥早期产物中铝酸盐与硫酸盐的比例,加快了钙矾石(AFt)转化为单硫型硫铝酸钙(AFm)的转化速度,缩短了诱导期,使水化加速期提前到来,从而促进了水泥砂浆早期抗压强度的发展。