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再生微粉代粉煤灰对再生混凝土性能的影响

水利水电技术（中英文） 2023年第8期54卷 197-207页

作者：杨宏天李北星易浩金德川武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070

【目的】为了探究再生微粉代粉煤灰作矿物掺合料制备再生混凝土的可行性,【方法】对比研究了原状再生微粉、磨细再生微粉以胶凝材料总质量的10%、20%、30%替代粉煤灰制备的再生混凝土的工作性、强度和耐久性,并测试了再生微粉对胶凝材... 详细信息

【目的】为了探究再生微粉代粉煤灰作矿物掺合料制备再生混凝土的可行性,【方法】对比研究了原状再生微粉、磨细再生微粉以胶凝材料总质量的10%、20%、30%替代粉煤灰制备的再生混凝土的工作性、强度和耐久性,并测试了再生微粉对胶凝材料浆体水化热和混凝土孔结构的影响。【结果】结果显示:随着原状再生微粉掺量的增加,混凝土达到等坍落度所需减水剂掺量增加,再生微粉磨细后可以缓解这一不利影响;原状再生微粉掺量的增加,降低了混凝土强度、增加了吸水率和电通量,且抗折强度的降低幅度大于抗压强度,磨细再生微粉替代率在20%以内时,对混凝土上述性能的影响不大。随着再生微粉掺量的增加和细度的增大,胶凝材料的早期水化放热速率逐步加快,水化放热量不同程度提高,其中磨细再生微粉掺量20%时,胶凝材料的7 d水化热提高幅度最大,达9.5%;原状再生微粉替代率30%以内,或磨细再生微粉替代率为10%或30%时,水化热增幅均在5%以内。磨细再生微粉掺量20%以内有利于混凝土孔隙率的降低和孔径的细化,但当再生微粉掺量达30%时,混凝土中的孔径200 nm以上的多害孔显著增加,孔径发生了粗化。【结论】结果表明:再生微粉应磨细后使用,磨细再生微粉代粉煤灰配制对水化热温升有严格要求的混凝土时,其适宜掺量为胶凝材料的10%,配制普通混凝土时其掺量最高可达20%。

关键词：再生微粉粉煤灰混凝土水化热孔结构

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片麻岩石粉掺入方式对混凝土性能的影响

水利水电技术（中英文） 2023年第1期54卷 187-198页

作者：张凯李北星李广吕敦祥江西省交通工程集团有限公司江西南昌330000 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室湖北武汉430070

机制砂破碎生产过程排放的大量石粉副产物,亟待资源化处理。【目的】为了就地利用石粉废弃物,【方法】探讨了片麻岩机制砂干法生产中回收的废石粉不作磨细处理而直接应用于混凝土中的技术可行性,研究了石粉以内掺作掺合料替代水泥、替... 详细信息

机制砂破碎生产过程排放的大量石粉副产物,亟待资源化处理。【目的】为了就地利用石粉废弃物,【方法】探讨了片麻岩机制砂干法生产中回收的废石粉不作磨细处理而直接应用于混凝土中的技术可行性,研究了石粉以内掺作掺合料替代水泥、替代粉煤灰和外掺替代机制砂作细集料3种掺入方式在掺量为5%~20%下分别配制的混凝土工作性、力学性能和抗氯离子渗透性,并通过水化量热仪、扫描电镜、压汞仪等分析了石粉掺量对水泥水化和混凝土微结构的影响。【结果】结果显示:片麻岩石粉掺入量的增加,会增大混凝土达到等工作性所需减水剂掺量;石粉内掺代水泥对混凝土的抗压、劈拉强度和弹性模量及抗渗性具有降低作用,而石粉内掺代粉煤灰在掺量5%或外掺代砂在掺量10%时,混凝土的各项力学性能和抗渗性均达到最佳;10%石粉的掺入轻微促进了水泥的早期水化,5%石粉替代粉煤灰改善了混凝土的孔结构。【结论】结果表明:片麻岩石粉在混凝土中的利用应首先考虑替代粉煤灰,掺量以胶凝材料的5%~10%为宜,其次为外掺代砂,适宜掺量为胶凝材料的10%~15%,而片麻岩石粉不宜用以替代水泥。

关键词：资源利用片麻岩石粉废弃物混凝土力学性能水化孔结构

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不同岩性石粉对水泥水化性能的影响

硅酸盐通报 2023年第10期42卷 3445-3453页

作者：邹云华刘力杨宏天李北星湖北交投智能检测股份有限公司武汉430050 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070

为了研究不同岩性机制砂石粉作为辅助胶凝材料对水泥浆体水化产物和微结构的影响,本文借助石粉流动度比和活性指数研究了玄武岩、花岗岩、石灰岩三种不同岩性石粉的活性及其对减水剂吸附性的影响,并通过水化量热、XRD、综合热分析、SEM... 详细信息

为了研究不同岩性机制砂石粉作为辅助胶凝材料对水泥浆体水化产物和微结构的影响,本文借助石粉流动度比和活性指数研究了玄武岩、花岗岩、石灰岩三种不同岩性石粉的活性及其对减水剂吸附性的影响,并通过水化量热、XRD、综合热分析、SEM测试了掺不同岩性石粉水泥浆体的水化热、水化产物和微结构。结果表明:三种岩性石粉对减水剂的吸附性大小顺序为花岗岩石粉>玄武岩石粉>石灰岩石粉;石灰岩石粉的3 d活性指数最高,玄武岩石粉的28 d活性指数最高,而花岗岩石粉的3、28 d活性指数均最低;石灰岩石粉的掺入对水泥早期水化具有促进作用,促使水泥浆体在早期形成了更多的水化产物,并伴有水化半碳铝酸钙的生成;玄武岩石粉具有火山灰反应活性,玄武岩石粉的水泥浆体中后期形成了更多水化产物并降低了Ca(OH)2的含量;花岗岩石粉不具有水化反应活性,花岗岩石粉水泥浆体的水化反应程度最低。

关键词：岩性石粉水化热水化产物微结构

基于灰色系统的混凝土酸性化预测模型研究及应用

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硅酸盐学报 2013年第10期41卷 1375-1380页

作者：李北星蔡老虎武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070 江苏省交通科学研究院股份有限公司南京211112

基于灰色系统理论、Fick定律,通过研究粉煤灰掺量、pH值对酸性化速率系数K的影响,对酸性化数据进行灰色建模,建立了综合考虑粉煤灰掺量、pH值、时间依赖性的混凝土酸性化预测模型。采用实验室加速试验方法,探讨了提高酸性水环境下混凝... 详细信息

基于灰色系统理论、Fick定律,通过研究粉煤灰掺量、pH值对酸性化速率系数K的影响,对酸性化数据进行灰色建模,建立了综合考虑粉煤灰掺量、pH值、时间依赖性的混凝土酸性化预测模型。采用实验室加速试验方法,探讨了提高酸性水环境下混凝土结构使用寿命的有效方法。结果表明:酸性化预测模型能有效反映酸性化过程的实际状况,且所需数据量少,无需知道原始数据的先验特征;酸性水环境下混凝土表面采用水性渗透型无机防水剂、清水混凝土保护涂料进行防腐,混凝土结构寿命的增加率的效果远高于增加保护层厚度的,使混凝土结构的使用寿命有了"质"的提升。

关键词：混凝土灰色系统时间依赖性酸性化预测模型酸性水环境

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外加剂对磷建筑石膏的改性及其机理研究

硅酸盐通报 2022年第7期41卷 2400-2410页

作者：李龙李北星陈鹏博殷实武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070

制备磷建筑石膏制品是磷石膏资源化利用的一条重要途径,而合适的改性技术是保证建筑石膏制品能够工业化生产的关键。分别利用3种减水剂、3种缓凝剂、2种黏结剂、2种保水剂对磷建筑石膏进行改性,探讨外加剂品种对磷建筑石膏的适应性,研... 详细信息

制备磷建筑石膏制品是磷石膏资源化利用的一条重要途径,而合适的改性技术是保证建筑石膏制品能够工业化生产的关键。分别利用3种减水剂、3种缓凝剂、2种黏结剂、2种保水剂对磷建筑石膏进行改性,探讨外加剂品种对磷建筑石膏的适应性,研究外加剂掺量对磷建筑石膏的性能影响规律,并采用扫描电镜对优选出的外加剂的改性机理进行分析。结果表明:聚羧酸减水剂(PC)、醋酸乙烯酯-乙烯共聚物可再分散乳胶粉黏结剂(VAE)、羟丙基甲基纤维素保水剂(HPMC)和骨胶缓凝剂(BG)对磷建筑石膏具有较好的适应性,可分别用于改善磷建筑石膏的绝干强度、黏结强度、保水性能及延长其凝结时间;PC和VAE能改善磷建筑石膏硬化体内部晶体结构的致密性,而BG、HPMC则使磷建筑石膏硬化体结构更加疏松。

关键词：磷建筑石膏改性减水剂缓凝剂黏结剂保水剂机理

同掺再生粗细骨料混凝土的力学与耐久性能研究

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硅酸盐通报 2022年第12期41卷 4300-4309页

作者：陈鹏博李北星殷实杨宏天武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070

为了探讨同时掺入大掺量再生粗骨料和细骨料制备C40及以上强度等级再生混凝土的可行性,在C45天然骨料混凝土配合比的基础上,采用II类再生粗骨料、I类再生细骨料,以同掺再生粗细骨料质量替代率为25%、50%、75%、100%配制了4组再生混凝土... 详细信息

为了探讨同时掺入大掺量再生粗骨料和细骨料制备C40及以上强度等级再生混凝土的可行性,在C45天然骨料混凝土配合比的基础上,采用II类再生粗骨料、I类再生细骨料,以同掺再生粗细骨料质量替代率为25%、50%、75%、100%配制了4组再生混凝土,研究了再生粗细骨料替代率对再生混凝土基本力学性能和耐久性能的影响规律。结果表明:当同掺再生粗细骨料的替代率为25%时,混凝土的力学性能下降很小,替代率为50%、75%的混凝土的抗压强度分别达到C45、C40等级,替代率100%的全再生粗细骨料混凝土的28 d抗压、劈拉、轴压强度和弹性模量等力学性能指标较天然骨料混凝土降低12.0%~23.2%,并达到C35抗压强度等级。增加再生粗细骨料的替代率会降低混凝土的耐久性,但即使是全再生粗细骨料混凝土仍可获得高的耐久性,其抗碳化性能、抗氯离子渗透性、抗冻性能分别达到T-IV、RCM-IV和F300等级,说明在混凝土中同时掺用50%及以上再生粗细骨料配制C40及以上强度等级的再生混凝土是可行的。

关键词：天然骨料再生骨料再生混凝土力学性能耐久性能

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再生砂混凝土毛细吸水特性研究

硅酸盐通报 2023年第4期42卷 1205-1216页

作者：殷实李北星陈鹏博金德川武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070

为了探明再生砂混凝土的毛细吸水特性,研究了再生砂掺量(0%、30%、50%、70%、100%,质量分数)、再生砂微粉含量(3%、7%、10%,质量分数)、水胶比(0.37、0.45、0.58)、矿物掺合料品种和掺量、再生砂预湿程度(0%、50%、100%)、硅烷浸渍处理... 详细信息

为了探明再生砂混凝土的毛细吸水特性,研究了再生砂掺量(0%、30%、50%、70%、100%,质量分数)、再生砂微粉含量(3%、7%、10%,质量分数)、水胶比(0.37、0.45、0.58)、矿物掺合料品种和掺量、再生砂预湿程度(0%、50%、100%)、硅烷浸渍处理等因素对再生砂混凝土抗压强度与毛细吸水性能的影响,分析了不同再生砂掺量的混凝土孔结构与毛细吸水系数的关系。结果表明:再生砂混凝土0~240 min和240~1 440 min两阶段的毛细吸水量皆与时间的平方根之间呈线性关系;随着再生砂掺量和微粉含量的增加,混凝土的毛细吸水系数逐渐增大,再生砂掺量超过50%时,会显著影响混凝土的毛细吸水性能和强度;通过降低水胶比、增大再生砂的预湿程度、掺入三元复合矿物掺合料(15%粉煤灰+15%矿渣粉+8%硅灰)以及对混凝土表面进行硅烷浸渍处理,均可以降低再生砂混凝土的毛细吸水系数。随着再生砂掺量的增加,混凝土的孔隙率和临界孔径增大,进而导致混凝土毛细吸水系数增加。

关键词：再生砂混凝土毛细吸水强度影响因素孔结构

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高掺量混合材复合水泥的水化性能

硅酸盐学报 2004年第10期32卷 1304-1309页

作者：李北星胡晓曼陈娟何真武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室武汉430072

通过水化微量热、化学结合水测定和X射线衍射、热重差热分析、扫描电镜等测试方法研究了3种高掺量矿渣、粉煤灰、石灰石复合水泥的水化性能,并与硅酸盐水泥的水化进行了对比。结果表明:高掺混合材复合水泥的水化放热特征与硅酸盐水泥有... 详细信息

通过水化微量热、化学结合水测定和X射线衍射、热重差热分析、扫描电镜等测试方法研究了3种高掺量矿渣、粉煤灰、石灰石复合水泥的水化性能,并与硅酸盐水泥的水化进行了对比。结果表明:高掺混合材复合水泥的水化放热特征与硅酸盐水泥有明显不同,早期水化反应速度低于硅酸盐水泥,但后期由于矿渣、粉煤灰的二次水化反应使其水化速度增长较快,主要的水化产物亦为水化硅酸钙凝胶、钙钒石和Ca(OH)2晶体,但Ca(OH)2含量明显低于硅酸盐水泥浆体中的Ca(OH)2含量。

关键词：混合材料复合水泥强度水化

大掺量掺合料混凝土半浸泡于硫酸盐溶液中的耐久性

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哈尔滨工程大学学报 2020年第6期41卷 892-898页

作者：李北星方晴方鹏武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室湖北武汉430070 湖北省电力勘测设计院湖北武汉430040

为提升硫酸盐盐渍土地区半埋混凝土的耐久性,本文开展了3种大掺量矿物掺合料混凝土在硫酸钠溶液中的半浸泡干湿循环试验。通过对侵蚀后的混凝土试件液面上、下部位进行宏观、微观测试,研究了硫酸盐半浸泡混凝土的腐蚀破坏机理,以及矿物... 详细信息

为提升硫酸盐盐渍土地区半埋混凝土的耐久性,本文开展了3种大掺量矿物掺合料混凝土在硫酸钠溶液中的半浸泡干湿循环试验。通过对侵蚀后的混凝土试件液面上、下部位进行宏观、微观测试,研究了硫酸盐半浸泡混凝土的腐蚀破坏机理,以及矿物掺合料在其中发挥的作用。结果表明:在硫酸盐半浸泡条件下,液面上部混凝土的腐蚀程度比液面下部严重。液面上部混凝土的腐蚀机理包括物理腐蚀和化学腐蚀,物理腐蚀产物为硫酸盐晶体;化学腐蚀产物为石膏、钙矾石;液面下部混凝土的腐蚀机理以化学腐蚀为主,腐蚀产物为石膏、钙矾石。大掺量粉煤灰对提高混凝土耐久性能的作用不大;而大掺量矿粉以及矿粉与粉煤灰复掺,通过削弱石膏型腐蚀作用,发挥矿物掺合料的火山灰作用和微填充效应,显著提高了混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能。

关键词：盐渍土硫酸盐侵蚀大掺量矿物掺合料混凝土半浸泡干湿循环耐久性腐蚀机理