超细矿渣粉对水泥水化的影响

通过X射线衍射试验,分析了超细矿渣的细度、取代量及龄期对水泥水化的影响.试验结果表明:与基准浆体相比,掺入超细矿渣粉28 d龄期水化样中Ca(OH)2晶体的衍射峰强度急剧下降,且消耗Ca(OH)2晶体的数量与水化样龄期及超细矿渣粉取代量和细度密切相关.掺P1000超细矿渣粉(比表面积实测值1 885 m2/kg)水泥水化速度非常快,3 d时二次水化反应已基本完成,从3 d到60 d Ca(OH)2的含量变化不明显;而且随着矿渣细度的增加和矿渣粉比表面积的增大,其吸收Ca(OH)2晶体的能力增强.但随着水泥水化产物中Ca(OH)2晶体数量的减少,C3S和C2S等熟料矿物水化并未加快,这与一般规律不符,还需结合其他实验手段进一步分析.     

矿渣对水泥性能的影响

矿渣作为油井水泥的一种外掺料,它的加入可以对水泥浆性能产生多方面的影响,表现在提高水泥石的抗压强度,改变水泥浆的稠化时间,可以使水泥石更加致密;电镜分析显示,矿渣的加入,可以大大加快水泥的水化速度,提高水泥石的早期抗压强度。     

矿渣抗腐蚀水泥的性能评价

随着油田的开发,地下流体对水泥石的腐蚀更加严重.通过在G级水泥中添加矿渣,可提高水泥石的抗腐蚀性.加入矿渣的大连G级水泥浆表观黏度下降,稠化时间缩短,水泥石的抗压强度降低,但水泥石强度发展均匀,未出现强度衰退的现象.加入的矿渣填充在水泥石的孔隙之间,参与水化反应;生成大量的针状的钙钒石,使得水泥石孔隙减小,抑制腐蚀性离子的侵入,从而提高水泥石的抗腐蚀性.     

矿物掺合料对混凝土增强机理的研究

研究了细磨的粉煤灰、矿渣对混凝土的增强作用,利用SEM分析其增强机理。结果表明:与纯水泥混凝土相比,单掺20%细磨粉煤灰1 d和3 d强度略低,28 d和56 d强度有较大增长;单掺20%细磨矿渣后,1 d强度略低,其余3个龄期强度均有提高。当细磨的矿渣和粉煤灰按1 1的比例混掺后4个龄期的强度均有所提高,说明混掺增强效果最好。SEM分析表明,强度的提高是由于细粉的微填充作用和积极参与水泥水化反应而使混凝土的致密程度提高并使水泥石与集料间的过渡层性能改善所致。     

高含水率软土固化剂材料的性能研究

以上海高含水率的淤泥质粉质黏土为研究对象,通过试验方法分析不同固化剂的固化性能。试验中采用石灰、石膏、矿渣微粉、超细水泥等部分替代水泥以组成不同配比的固化剂,以固化软土的UCS为主要指标,研究不同配比固化剂对高含水率软土早期固化效果和破坏特点。研究结果表明:(1)当高含水率软土中固化剂总掺入比为20%时,超细水泥对固化土的抗压强度性能影响最大;(2)随着超细水泥掺量的增加,固化软土抗压强度逐渐增大,但对于含水率50%的固化土由于二次水化反应的不充分抗压强度增长缓慢,超细水泥掺量存在一定的阈值。     

大掺量矿渣粉混凝土抗冻性能的研究

研究了用50%和70%(质量分数)矿渣粉替代硅酸盐水泥对混凝土抗冻性能的影响。结果表明:大掺量矿渣粉混凝土能经受175～200次冻融循环。矿渣粉掺量为50%时,其抗冻性能甚至优于硅酸盐水泥混凝土。在掺量加大为70%但不掺外加剂的情况下,矿渣粉的掺入对混凝土的抗冻性也无明显的劣化作用。另外,掺用0.5%的FDN减水剂,对大掺量矿渣粉混凝土的抗冻性具有较好的改善作用,可以配制满足大部分南方建筑工程抗冻要求的混凝土。     

高活性复合掺和料早期水化特性及其力学性能

引入掺和料是提高无砟轨枕混凝土的脱模强度、后期力学性能及耐久性的重要措施之一。借助单纯重心设计法,采用矿渣粉、粉煤灰与高活性粉体A制备高活性复合掺和料,研究复合掺和料组成对早期活性指数、水化热以及混凝土抗压强度的影响。结果表明:复合掺合料的组成对其活性指数影响较大,并体现出明显的复合增强效应;高活性粉体A与矿渣粉二元复掺的混凝土1 d与28 d活性指数均达118%; 3 d龄期后矿渣粉放热增加,而粉煤灰水化放热一直较低,矿渣粉或粉煤灰与高活性粉体A二元复掺时浆体1 d水化放热差别很小;三元复掺混凝土的复合增强效应优于二元复掺,三元复掺混凝土28 d与60 d抗压强度分别达68. 6 MPa和79. 6 MPa。     

超细矿渣复合防腐剂对混凝土界面区晶体取向和尺寸影响

目的研究超细矿渣制备的复合防腐剂对骨料-水泥石界面区(ITZ)结晶状态及其对混凝土抗硫酸盐腐蚀性能的影响.方法利用SEM、XRD等微观研究方法对ITZ的结晶尺寸、取向及复合防腐剂的改善作用进行研究.结果试样的ITZ结晶产物尺寸较大,结构较为疏松,水化早期发生了Ca(OH)2的富集和取向结晶;经过硫酸钠溶液浸泡28 d试样的Ca(OH)2晶体取向指数较标养28 d试样增加了1.07到1.66倍,AFt晶体取向却没有明显变化.结论复合防腐剂的加入使试样ITZ晶粒尺寸普遍低于基准试样,说明石膏激发超细矿渣具有细化晶粒作用.当石膏质量分数占复合防腐剂总量20%时,混凝土Ca(OH)2晶体结晶取向和晶粒尺寸较小,抗硫酸盐侵蚀能力最佳.     

基准水泥对高炉矿渣粉活性指数影响的研究

活性指数是衡量高炉矿渣粉质量的关键指标。不同基准水泥对矿渣粉的活性指数影响较大。试验采用不同强度等级水泥对同种矿渣粉进行激发,并对不同高炉矿渣原料和不同粉磨工艺生产的矿渣粉进行了研究。结果表明强度等级越高的工艺生产的矿渣粉有更好的激发作用,采用立磨工艺生产的矿渣粉综合质量优于传统球磨工艺生产的产品。采用大型高炉矿渣粉的粒度分布更优,活性更高。本研究为GB/T18046-2000《用于水泥和混凝土中粒化高炉矿渣粉》的修订提供试验依据。     

不同养护制度下掺铁尾矿粉超高性能混凝土力学性能

采用铁尾矿粉取代石英粉配制超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC),研究不同养护制度下掺铁尾矿粉UHPC力学性能.结果表明:随铁尾矿粉取代率增加, UHPC流动度略有下降,力学性能基本不变;与标准养护相比,恒温水养和蒸压养护下掺铁尾矿粉UHPC抗压、抗折强度及折压比显著提升.结合微观试验结果发现,铁尾矿粉取代石英粉对水泥石显微硬度及孔结构无不利影响.恒温水养和蒸压养护下掺铁尾矿粉UHPC的水泥水化更充分,水化产物Ca/Si比值下降,水泥石显微硬度增大、孔结构改善;蒸压养护还可能显著激发硅灰、石英粉和铁尾矿粉的火山灰活性,参与二次水化,生成结构更致密的C-S-H(结构类Tobermorite晶体).采用铁尾矿粉取代石英粉制备力学性能达标的UHPC是可行的,此举将同时产生良好的环保和经济效益.     

高活性阿利特硫铝酸盐水泥及其水化反应

利用青海省当地原材料制备阿利特硫铝酸盐水泥熟料.该熟料结合了硅酸盐熟料和硫铝酸盐熟料的优点,具有碱性与硫酸根离子的双重激发作用,能很好地激发矿渣、粉煤灰等活性矿物材料.在此基础上,提出了高活性阿利特硫铝酸盐水泥方案.通过微观结构分析,探讨其水化反应的机理与过程,并阐明了复合胶凝体系的优势互补作用的原理.实验证明,高活性阿利特硫铝酸盐水泥,能充分发挥熟料自身独特的矿物组成特性和活性矿物材料的火山灰效应,使硬化浆体中Ca(OH)2含量降低,并因此而获得较为适宜的晶/胶比,使其后期强度明显提高.     

碱磷渣胶凝材料硬化浆体及其与骨料界面结构

为研究碱磷渣胶凝材料的高强机理,用扫描电子显微镜研究了碱磷渣胶凝材料硬化浆体结构及其与骨料界面的结构,用压汞法研究了硬化浆体孔结构,并与硅酸盐水泥浆体的结构进行了对比.结果表明,与硅酸盐水泥浆体相比,碱磷渣胶凝材料浆体结构非常致密,孔隙率很低,孔径细小,浆体与骨料界面结构紧密,不存在如硅酸盐水泥浆体与骨料界面区常存在的Ca(OH)2定向生长及较非界面区疏松的情况.     

硅灰对水泥净浆抗硫酸盐侵蚀性能的改善作用

将水泥净装试件在5%N、50;溶液中长期浸泡,用试件强度随浸泡时间的变化和试件中物相的XRD分析,研究了硅灰对水泥净泉抗硫酸盐侵独性能的影响。在N气S久溶液侵性下,普通硅酸盐水泥净装试件强度随浸池时间先增长,然后急剧降低;外观和XRD相分析表明,其原因是由于形成了膨胀性钙矶石,造成试件开裂破坏;加入硅灰的水泥净菜试件强度损失明显减小,尤其是抗折强度没有降低,其抵抗强度下降系数还略有增加;原因是由于硅灰的稀释作用和火山灰效应减少了水泥净泉中Ca(OH):的量,从而降低了水泥净莱试件在硫酸盐溶液侵蚀下形成的膨胀性钙矶石的量。因而,硅灰时水泥混凝土杭硫酸盆侵独性能有改善作用。     

特殊混合材对水泥浆流变性的影响

研究了矿渣、硅灰、粉煤灰、石灰石、无水石膏等微粒子混合材对水泥浆流变性的影响．试验结果表明：水泥浆的屈服应力值一般随混合材的掺量增大而降低,但粘度的变化则因混合材种类和掺量不同有较大的差异当混合材总掺量≤15％时,石灰石微粉、硅灰、粉煤灰微粉、矿渣微粉可降低水泥浆体粘度,而无水石膏微粉则可提高水泥浆的粘度;当混合材掺量＞15％时,水泥浆粘度与屈版应力值均随混合材掺量增大而显著降低．其中微粉矿渣的作用最为显著．单掺10％的石灰石微粉、硅灰、粉煤炭微粉及35％矿渣微粉可降低水泥浆的过度和屈服应力其作用效果：矿渣微粉＞石灰石微粉＞硅灰＞粉煤灰微粉;单掺10%石膏微粉会使水泥浆的粘度和屈服应力大化度提高．     

掺超细矿粉水泥基材料早龄期水化产物及孔结构特性

选用超细矿粉配制水泥基材料,比较了其与普通矿粉对水泥浆体的力学性能影响.分别通过XRD和MIP分析了硬化水泥浆体的水化产物、最可几孔径及孔隙率.分析结果表明,粒径明显偏小的超细矿粉具有较高的火山灰反应活性,1d时水化产物中Ca( OH)2的衍射峰明显低于纯水泥浆体和掺普通矿粉的水泥浆体,超细矿粉能显著促进水泥基材的早龄...     

粉煤灰对混凝土热膨胀系数的影响

为了探讨了粉煤灰对混凝土热膨胀系数的影响,采用颗粒表面密封法和压汞法研究了不同品种的固相颗粒、孔隙率和龄期对水泥石热膨胀系数的影响,并采用扫描电镜和能谱分析验证了表面密封法的可靠性.实验结果表明:不同品种的固相颗粒对水泥石热膨胀系数的影响大小依次为Ca(OH)2、粉煤灰、水泥熟料、CSH凝胶;水泥石的总孔隙率随龄期的增长而减小;混凝土热膨胀系数随水化龄期的增长而升高,随粉煤灰掺量的增加先升高后降低;粉煤灰对混凝土的热膨胀系数有明显影响.     

模型再生混凝土单轴受压性能细观数值模拟

提出了模型再生混凝土的概念,根据各相介质细微观力学参数和本构关系建立了数值模型,对再生混凝土的破坏机理进行了仿真分析.通过变化再生粗骨料取代率、新硬化水泥砂浆强度、老硬化水泥砂浆强度、老硬化水泥砂浆厚度以及界面过渡区(ITZ)强度等参数,对模型再生混凝土单向受压性能进行了对比分析.结果表明:新硬化水泥砂浆和老硬化水泥砂浆强度对混凝土的初始弹性模量和峰值应力有较大影响,老硬化水泥砂浆厚度对模型再生混凝土的初始弹性模量和峰值应变有一定影响,界面过渡区的强度对再生混凝土的初始弹性模量、峰值应力和峰值应变的影响不显著.     

纳米CaCO3对水泥基材料性能与结构的影响及机理

采用超声波分散方式将纳米CaCO_3掺入水泥基材料,研究了不同掺量纳米CaCO_3对水泥基材料性能与结构的影响,并利用X射线衍射和扫描电镜分析其影响机理.结果表明:掺入纳米CaCO_3后,水泥基材料流动度降低,浆体表观密度增大,抗折和抗压强度提高.纳米CaCO_3掺量为1.5%(质量分数)时,对水泥基材料的力学性能提高最为显著,纳米CaCO_3掺量过多则不利于强度发展.纳米CaCO_3的掺入会加速水泥的水化,早期使水化产物Ca(OH)_2等增加;纳米CaCO_3改善了界面结构和水泥石结构,使水泥基材料的结构变得更加均匀密实.结果显示纳米CaCO_3掺入后对水泥基材料的力学性能与结构有利.     

钢渣粒度分布对钢渣水泥水化特性影响的灰度分析

利用机械激发的原理,从强度与Ca(OH)₂含量两个方面,研究不同球磨时间下钢渣粉的粒度特性以及比表面积对钢渣水泥胶砂水化性能的影响,同时采用灰色关联分析方法探讨钢渣颗粒粒径与钢渣水泥胶砂强度和水化程度的影响规律.结果表明:球磨时间增加,钢渣比表面积增大,活性随之增强;通过DTG热分析发现钢渣的比表面积的变化会影响水化产物Ca(OH)₂结晶和晶体生长速率;钢渣粉中10~20μm粒级对钢渣水泥强度促进作用最大,5~10 μm粒级对钢渣水泥28 d Ca(OH)₂含量促进作用最大,因此增加5~20 μm范围的钢渣颗粒含量,有利于提高钢渣活性.