铝酸盐水泥对硅酸盐水泥性能及浆体结构的影响

研究了铝酸盐水泥(质量分数0.25以内)与硅酸盐水泥混合体系的凝结时间、力学性能和干燥收缩率,并采用量热仪、X射线衍射仪、环境扫描电镜探讨了这些物理力学性能产生差异的原因.研究表明,随着铝酸盐水泥掺量的增加,混合体系的凝结时间不断缩短,力学强度先略升(6%左右时达到最高)后大幅降低,干燥收缩不断增加.少量铝酸盐水泥的掺入,对硅酸盐水泥的水化影响不大,仅造成水化早期浆体钙矾石的生成量微增;但掺量超过一定值时,将显著延缓硅酸盐水泥的水化,浆体中钙矾石不断转化为单硫型水化硫铝酸钙,非稳态水化铝酸钙也逐步发生晶型转变,从而导致微结构明显劣化.     

石灰石粉对水泥浆体水化特性及孔结构的影响

通过 X线衍射分析、热重-差热分析、压汞孔结构分析和量热微观测试分析研究水泥-石灰石粉浆体的水化特性及孔结构.研究结果表明:石灰石粉可促进水泥的早期水化,阻碍了其后期水化;石灰石粉导致新相半碳铝酸钙水化物(C3A·0.5CaCO3·0.5Ca(OH)2·11.5H2O)和单碳铝酸钙水化物(C3A·CaCO3·11H2O)的形成;半碳铝酸钙水化物不稳定,形成后便全部转变成单碳铝酸钙水化物;随着石灰石粉掺量增加,单碳铝酸钙形成提前并稳定存在;石灰石粉一方面延迟了钙矾石的生成,另一方面对钙矾石的存在起到了稳定作用;石灰石粉改变水泥水化历程,与纯水泥水化放热相比,石灰石粉的掺入致使第1放热峰明显增高和前移,使诱导期缩短,提前进入加速期;随着水化龄期增长,石灰石粉使水泥浆体孔结构由小孔向大孔转变,产生了孔粗化效应.     

硫酸盐对聚羧酸减水剂吸附-分散性能的影响

系统研究了硫酸盐对掺聚羧酸减水剂水泥浆体流变性及水化性能的影响.结果表明:硫酸盐降低了聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附量,削弱了聚羧酸减水剂对水泥浆体的分散作用.随着硫酸盐掺量的增加,聚羧酸减水剂分散性能下降.少量硫酸盐延缓了水化加速期最大水化放热速率峰的出现,并且提高了最大水化放热速率.而大量硫酸盐则使得水泥水化诱导期缩短,最大水化速率峰显著提前.大量硫酸盐的加入促进了水泥浆体中钙矾石(AFt)的生成,削弱了水化铝酸钙(CAH)的生成.MgSO4对于水泥浆体中水化产物生成的促进作用最明显.掺加MgSO4的水泥水化产物中含有大量细丝状水化硫铝酸盐产物.MgSO4对水泥水化具有显著延缓作用,水化产物结晶成核作用较缓慢,从而使得水化产物生成及分布更加均匀,形状更加细小.     

丙烯酸钙对水泥水化进程的影响

采用红外光谱测试、差热-热重(DTA-TG)分析和X射线衍射(XRD)测试等手段对水泥综合改性效果进行分析,研究丙烯酸钙对水泥水化热历程的影响。结果表明:丙烯酸钙促进早期钙矾石(AFt)的生成,促进硅酸三钙(C3S)的不断水解及水化期的放热速率;抑制AFt向单硫型水化硫铝酸钙(AFm)的转变,影响Ca(OH)2的成核和析出,导致3～24 h内Ca(OH)2的生成量减少;水化后期提高水泥浆体分散性和液相中Ca2+浓度,水化更充分。     

硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥水化协同效应研究

水泥硬化体的力学性质与其微观组构间存在紧密的联系,水泥硬化体微观组构的形成与发展是水泥水化硬化过程的结果。因此,开展对水泥水化硬化过程的研究,将对于了解水泥水化硬化微观组构的发展变化规律及其影响因素有着重要的意义。通过对硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥(以下简称复合水泥)进行水化热测试分析,并且结合扫描电镜(SEM)试验对水泥石的微观形貌进行了分析,重点研究了复合水泥的水化硬化机理,以探究硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥的水化协同效应。     

不同侧链密度PCE制备的C-S-H/PCE结构及其对水泥早期水化的影响

装配式建筑的发展使得在预制件生产中使用早强剂的需求越发强烈,人工合成水化硅酸钙（C-S-H）作为一种新型晶种早强剂,能够显著提高水泥基材料的早期强度,但其较差的分散性限制了其应用。文中以不同侧链密度聚羧酸减水剂（PCE）作为分散剂,通过共沉淀法合成了一系列C-S-H/PCE晶种早强剂,利用X射线衍射分析仪（XRD）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、纳米粒度仪（DLS）等探究其对C-S-H晶种结构的影响,并深入研究了C-S-H/PCE晶种早强剂对水泥水化行为、硬化体强度和组成结构的影响。结果表明：PCE的侧链密度越小,C-S-H晶种分散得越好,粒径越小,中位粒径可达339.5 nm,晶种颗粒数量增多,可提供更多的成核位点;掺入C-S-H/PCE能显著加速水泥水化,使水化加速期放热峰提前1.3 h,8 h放热量增加10.8%;掺入C-S-H/PCE后,水泥净浆8 h和1 d龄期硬化体的孔隙率降低,抗压强度分别提高13%和15%。     

纳米SiO2对硅酸三钙基骨水泥性能的影响

研究纳米SiO2对硅酸三钙(Ca3 SiO5,简称C3S)基骨水泥性能的影响.结果表明:纳米SiO2的掺入,可以加快C3S的水化进程,但延缓了浆体的凝结.纳米SiO2与Ca(OH)2反应生成较低n(Ca)/n(Si)的CSH凝胶,降低了固化体中Ca(OH)2的含量.纳米SiO2与Ca (OH)2反应生成的CSH凝胶呈网络交织状结构,既可对固化体起到密实填充作用,又可增强固化体的胶凝性能,从而提高固化体的力学性能.固化体中Ca(OH)2的含量随纳米SiO2掺入量增加而降低;当SiO2掺入量达到6%时,固化体中CSH凝胶的平均n(Ca)/n(Si)开始降低.     

硅灰复合硅酸盐胶凝材料体系水化反应试验

目的找出硅灰掺量对复合胶凝体系的水化反应以及微观结构的影响,为下一步进行复合硅酸盐胶凝体系的水化动力学研究提供参考.方法将质量分数为0、2%、5%、8%、10%硅灰掺入到硅酸盐水泥中,测试水泥浆体的水化放热速率及水化放热量,并进行XRD光谱分析和SEM扫描电镜分析.结果随着硅灰掺入量的增加,复合胶凝体系的水化诱导期延长,加速期的水化放热速率提高,二次水化放热峰的放热速率增加,减速期的水化速率损失降低,并均在掺量为8%时达到极值;当硅灰的掺量达到8%时,复合胶凝体系Ca(OH)2的生成量达到最小值.结论硅灰的加入,促进了复合胶凝体系的水化,改善了水泥石的微观结构.     

贝利特-硫铝酸钡钙水泥水化机制

贝利特-硫铝酸钡钙水泥是一种新型胶凝材料,与贝利特水泥相比,该水泥的水化速度快,凝结时间短,需水量少,耐腐蚀性好.阐述硫铝酸钡钙矿物、贝利特水泥和贝利特-硫铝酸钡钙水泥的水化机制.结果表明:适当增加石膏掺量可使贝利特-硫铝酸钡钙水泥的水化速度加快,增加钙矾石(AFt)在水化早期的形成数量,有利于水泥早期强度的提高;贝利特-硫铝酸钡钙水泥的水化产物与硅酸盐水泥相同,但其钙矾石的含量增多,氢氧化钙的含量降低.该水泥早期水化速率低于硅酸盐水泥水化速率,水化放热量减少.     

道路水泥性能及其水化动力学研究

应用恒温导热法等研究了道路水泥的水化动力学过程以及ＣａＯ、石膏对其水化过程和性能的影响。研究结果表明，与硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥相比，道路水泥由于其特有的矿物组成，尽管早期水化放热速率和水化放热量较低，但早期强度较高，而且具有初凝时间较长，初、终凝时间间隔较短、耐磨、抗干缩等性能，能较好地适应道路建筑工程需要。道路水泥在不同水化阶段具有不同的反应机理，所适用的动力学公式及动力学参数也不同，外掺ＣａＯ可使其水化减速期动力学过程得以改变，但掺入少量ＣａＯ对道路水泥的性能影响不大。     

大体积现浇混凝土的裂缝控制技术

在大体积混凝土的施工中,通过合理选用原材料,用UEA外加剂代替相应水泥用量并调整配合比,并分层设置通冷水管降低水化热,实现了温度控制的目标,解决了高标号大体积混凝土使用普通硅酸盐水泥的裂缝控制技术问题．     

硅酸盐-硫铝酸盐水泥基护壁堵漏材料的研制

针对复杂地层钻探护壁堵漏技术难题,研制了一种硅酸盐-硫铝酸盐水泥基护壁堵漏材料。首先,分别对掺加外加剂的硅酸盐复合水泥、硫铝酸盐水泥的主要技术指标进行试验研究,在此基础上,按不同比例对两种不同系列的水泥进行复合,对复合浆液的流动度、可泵期、凝结时间以及强度等主要技术指标开展试验研究,并结合水化热与扫描电镜分析对其水化硬化过程进行探讨,揭示硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥的水化协同效应。研究成果表明,利用硅酸盐-硫铝酸盐水泥水化协同效应可为解决松散破碎、陡倾宽缝以及动水冲蚀等复杂地层的护壁堵漏技术难题提供新的思路和解决方案。     

Cemented backfilling performance of yellow phosphorus slag

The experiments on the cemented backfilling performance of yellow phosphorus slag, including physical-mechanical properties, chemical compositions, optimized proportion, and cementation mechanisms, were carried out to make good use of yellow phosphorus slag as well as tackle with environment problems, safety problems, geological hazards, and high-cost issues during mining in Kaiyang Phosphorus Mine Group, Guizhou. The results show that yellow phosphorus slag can be used as the cement substitute for potential coagulation property. Quicklime, hydrated lime, and other alkaline substances can eliminate the high residual phosphorus to improve the initial strength of backfilling body. The recommended proportions (mass ratio) are 1:1 (yellow phosphorus slag:phosphorous gypsum), 1:4:10 (Portland cement: yellow phosphorus slag:phosphorous gypsum), and 1:4:10 (ultrafine powder:yellow phosphorus slag:phosphorous gypsum) with 5wt% of hydrated lime addition, 60wt% of solid materials, no fly ash addition, and good rheological properties. The hydration reaction involves hydration stage, solidifying stage, and strength stage with Ca(OH)2 as the activating agent. The reaction rates of yellow phosphorus slag, Portland cement, and ultrafine powder hydration with the increase of microstructure stability and initial strength.     

磷铝酸盐与硅酸盐复合水泥耐水性初探

对磷铝酸盐与普通硅酸盐复合水泥的耐水性进行研究，通过X射线衍射、扫描电子显微镜等手段进行机理分析，结果表明：由于磷铝酸盐水泥具有吸收水化浆体的OH^-离子生成C—A—P—H、C—P—H凝胶的功能，使磷铝酸盐水泥比普通硅酸盐复合水泥水化快，硬化浆体形成一种晶体加凝胶体的致密结构；磷铝酸盐与硅酸盐复合水泥浆体中生成较多的结晶度高、稳定性好的AFt，没有发生AFt向AFm的相转化，从而使复合水泥在长期浸水的情况下表现良好的耐水性。     

碱激发钢渣矿渣胶凝材料凝结硬化性能研究

通过对胶凝材料强度、水化热的测定和对水化产物种类及表观形貌的分析,探讨了缓凝剂和钢渣掺量对碱激发钢渣矿渣胶凝材料性能的影响,并对其水化特性进行了研究.结果表明:钢渣掺量为40%、矿渣掺量为60%时,外掺6%水玻璃激发剂和1%的K缓凝剂,所制得的胶凝材料的凝结时间和强度可以达到42.5R普通硅酸盐水泥的技术要求;碱激发钢渣矿渣胶凝材料的放热特性与碱激发矿渣胶凝材料类似,具有放热量小的特点;钢渣与矿渣组合有利于胶凝体系水化进程的发展,两者具有相互促进的作用.     

不同稠度条件下的水泥基材料电阻率与水化特性研究

以硅酸盐水泥为基体,添加矿粉或粉煤灰,借助电阻率测定仪、XRD及SEM等研究了不同稠度条件下的水泥基材料在水化过程中电阻率及水化产物的变化。结果表明,在相同水化条件下,标准稠度的水泥基材料电阻率最高。非标准稠度样品电阻率偏低是因为其低水胶比时水化产物少而高水胶比时微观孔隙多。     

磷铝酸盐与硅酸盐复合水泥的正交试验研究

以磷铝酸盐水泥和硅酸盐水泥熟料为原料,并掺入石膏和外加剂,磨制复合水泥,通过正交试验确定最佳配比。测定了复合水泥的力学性能,并利用XRD、SEM等测试手段对水化产物进行了分析,结果表明：复合水泥的水化产物与硅酸盐水泥基本相同,主要是C-S-H凝胶、Ca(OH）2和AFt,但复合水泥水化速率大于硅酸盐水泥,水化产物量变大,而且其形貌、晶粒度等发生了改变,使得复合水泥硬化体的整个显微结构紧密结合,从而赋予其高的强度。