管廊混凝土中镁质膨胀剂的水化与膨胀特性研究

地下管廊混凝土易产生收缩变形和渗漏开裂等病害,严重影响管廊结构安全和服役寿命。在管廊混凝土中掺加膨胀剂,可补偿其收缩变形,降低开裂。该文使用镁质膨胀剂,通过差热/热重分析仪对比不同温度对镁质膨胀剂的水化程度的影响,采用X射线衍射分析和扫描电镜研究不同龄期和水泥掺量下镁质膨胀剂的水化程度和水化产物形貌,分析其对混凝土收缩补偿效果。结果表明:镁质膨胀剂随养护温度升高水化加快,在50℃养护条件下的反应速率约是20℃养护条件下的2倍,水化产物特性无改变;镁质膨胀剂在大量水泥中水化呈六方板状,晶体尺寸小于0.1μm,易聚集在水泥水化产物周围,产生局部膨胀开裂。掺镁质膨胀剂管廊混凝土由收缩转变成微膨胀,随掺量和养护龄期增加,混凝土试件膨胀率会逐渐增加,养护到90 d后,膨胀速率逐渐变缓,可避免混凝土管廊胀裂风险。     

硫酸盐在水泥基材料中的扩散和渗透特征

采用偏光显微镜和扫描电镜分析了含镁质类膨胀剂的水泥砂浆在硫酸盐溶液中浸泡1 a后的微观结构,提出了硫酸盐溶液在水泥基材料中的3种迁移方式;通过SEM-EDS分析得出了该水泥基材料被侵蚀后所形成的产物主要是石膏和钙矾石的结果,没有发现硫酸镁和碳硫硅钙石膨胀物形成;在水泥基材料中添加适当种类和掺量的镁质类膨胀剂,水化的与未水化的膨胀剂填充到集料与浆体的间隙内,增大了水泥基材料的密实度,改善了界面结构,提高了水泥基材料抗硫酸盐侵蚀能力.     

掺MgO膨胀剂水泥浆体膨胀机理研究述评

综述了氧化镁膨胀剂的研究起源、MgO水化膨胀机理的研究现状及养护温度、煅烧制度和水泥品种等对掺MgO膨胀剂水泥浆体膨胀性能的影响;并讨论了掺MgO膨胀剂水泥浆体的膨胀机理.认为目前理论的不足在于混淆了MgO在水泥浆体中的水化膨胀机理和掺MgO膨胀剂水泥浆体的膨胀机理两个概念,这严重影响了膨胀机理研究的进展和对实际工程的指导作用.只有掺MgO膨胀剂水泥浆体的膨胀机理对实际工程才具有较为全面的指导作用,而对该机理的研究则需要深入探讨水泥中MgO的水化膨胀机理及水泥浆体的特性对掺MgO膨胀剂水泥浆体膨胀性能的影响.     

混凝土膨胀剂的应用研究

根据水泥水化作用机理，分析了混凝土结构开裂的原因．比较了自防水混凝土几种防裂抗裂措施的优缺点，指出了从防裂抗裂性能的可靠性，施工难易性和单方增加成本综合考虑．UEA混凝土膨胀剂是目前较好的防裂抗裂材料，并对该材料在使用中应注意的问题进行了研究与探讨。     

利用固硫灰制备混凝土膨胀剂试验

探讨了利用固硫灰、锂渣、硬石膏为原料制备混凝土膨胀剂。通过正交试验研究了原料掺量和细度对其膨胀性能的影响。结果表明：固硫灰、锂渣和硬石膏按照质量比25：15：60能制备出满足GB23439—2009的I型膨胀剂;各原料掺量和细度对混凝土膨胀剂的7d和28d膨胀性能的影响不尽相同。运用SEM电镜扫描、x—ray衍射分析研究了混凝土膨胀剂掺入水泥的水化反应,表明随着水化龄期延长钙矾石含量增多。制备的膨胀剂是以钙矾石为主要膨胀源的混凝土膨胀剂。     

绿色低碱混凝土膨胀剂水化机理研究

文章介绍了利用工业废渣粉煤灰和天然原料石膏等制作的绿色低碱混凝土膨胀剂的方法。通过膨胀性能试验、X-rag衍射分析、扫描电镜(SEM)分析及差热(DTA)分析,研究膨胀剂与水泥发生的水化反应。结果证明,水泥中的C3S、C2S水化生成C-S-H凝胶形成强度组分,同时生成的Ca(OH)2与膨胀剂中的活性Al2O3、铝酸钙矿物及石膏反应生成钙矾石而膨胀,属于钙矾石类混凝土膨胀剂。     

用菱镁矿尾矿制备的MgO膨胀剂对砂浆强度与膨胀性能的影响

研究海城和莱州菱镁矿尾矿在950℃煅烧1 h制备的MgO膨胀剂(MEA)对砂浆试件膨胀性能和强度的影响规律,并分析掺MgO膨胀剂水泥浆体中MgO的水化程度。结果表明:海城MgO膨胀剂(HC-MEA)中MgO活性高,水化快,掺HC-MEA砂浆90 d膨胀比较大,90～150 d膨胀增长趋势减缓;莱州MgO膨胀剂(LZ-MEA)中MgO活性低,水化慢,掺LZ-MEA砂浆60 d膨胀比较小,60～150 d膨胀发展较快; MEA掺量相同时,掺HC-MEA砂浆试件的膨胀率大于掺LZ-MEA砂浆试件的膨胀率。粉煤灰能抑制掺MEA砂浆试件的膨胀,抑制作用随养护温度的升高或MEA掺量的增加而减小。与未掺MEA砂浆相比,掺8%HC-MEA砂浆的90 d抗压、抗折强度分别提高了5. 84%和1. 12%,掺8%LZ-MEA砂浆的90 d抗压、抗折强度分别提高了1. 84%和4. 24%。     

轻烧氧化镁膨胀剂膨胀性能的温度敏感性及其机理分析

为了考察温度对轻烧氧化镁膨胀剂膨胀性能的影响,选取了2种典型煅烧活性的轻烧氧化镁,研究了氧化镁水化速率及掺加氧化镁浆体变形性能的温度敏感性,并从氧化镁水化动力学角度对其机理进行分析.试验结果表明:低活性轻烧氧化镁的水化及膨胀速率显著依赖反应温度,表现出较强的温度敏感性;轻烧氧化镁的水化过程同样可以划分为和硅酸盐水泥相近...     

环境友好型PFA膨胀剂

为利用粉煤灰中的Al2O3代替天然铝酸盐材料生产膨胀剂,通过化学激发和煅烧制备了预水化粉煤灰(PFA).采用化学萃取法分析了PFA中胶凝性矿物的组成;根据水泥化学原理配制了PFA膨胀剂(PBEA),采用优选法优化了PBEA的掺量,并针对水泥特性,研究了复合PBEA配方;通过SEM观察了掺复合PBEA的水泥浆体水化产物形貌.试验结果表明:PFA中的胶凝性矿物为C12A7和C2S;膨胀剂中PFA与硬石膏适宜的质量比为85:15,掺量达到水泥质量的5.6%～6.0%时,性能指标满足现行标准要求;PBEA在提供补偿收缩的同时,提高了混凝土坍落度经时保持能力; 复合PBEA作为硫铝酸盐类膨胀剂,与水泥水化产物反应形成大量的钙矾石晶体.PBEA可代替以天然铝酸盐矿物为原料生产的膨胀剂用于补偿混凝土收缩.     

含钡钙矾石相的量子化学研究

钙矾石是水泥的主要水化产物之一，含钡钙矾石相是新水泥矿物含钡硫铝酸钙的主要水化产物，它们是水泥石强度的主要来源。本文利用新发展起来的量子化学ＳＣＣ—ＤＶ—Ｘａ方法对钙矾石相和含钡钙矾石相进行了研究，获得了分子结构的键级、集居数、净电行和共价键级等数据。结果表明：两矿物结构中Ａｌ—Ｏ键的化学参数变化不大，差异较大的是钙矾石中Ｃａ—Ｏ键和含钡钙矾石中Ｂａ—Ｏ键的键级和共价键级。认为Ｂａ—Ｏ键的键级和共价键级大于Ｃａ－Ｏ键是含钡硫铝酸钙水化强度大于硫铝酸钙的主要原因之一。     

加固土的CBR试验研究

通过砂、水泥、消石灰加固湛江高液限膨胀土，电离子土壤固化剂（Ionic Soil Sta-bilizer，简称ISS）和水泥加固广州吉山粉土质砂和砂质低液限粉土的加州承载比（Cali-fornia Bearing Ratio，简称CBR）试验，比较了几种加固土的加固效果，同时探索了ISS加固土的CBR值变化规律，并建立了其CBR值与压实度K的关系式。     

泥页岩比表面积测定方法实验研究

粘土或泥页岩的比表面积与其膨胀压或水化趋势有函数关系,是表征泥页岩水化特性或粘土膨胀量的指标。目前,测定粘土或泥页岩比表面积的方法较多,本文选择了两种方法进行对比实验研究。结果表明, CST法是一种简便、省时且较为精确的方法。     

油气混输管道水合物防治动态控制技术研究

水合物防治动态控制技术在保证管道安全运行的同时可利用水合物储气密度高的特点来增大管道输送量。但是,管道内水合物生成位置难以预测性,及水合物颗粒运动规律的复杂性制约了该技术的发展。为解决该问题,利用气液两相螺旋管流强化天然气水合物生成技术,促使水合物在管道泵站出站处生成;并建立了描述水合物颗粒运动规律的流动体系水合物颗粒宏观运动模型。研究表明,气液两相螺旋管流特有流型螺旋弥散流会促使水合物在管线特定位置生成;而水合物颗粒运动距离小于管道相邻泵站间距。最后,给出管道内水合物生成量须控制在一定范围,并在水合物颗粒运动终点采取干预措施的建议。     

琼东南盆地松南低凸起天然气水合物储层精细表征及勘探方向预测

探讨南海北部琼东南盆地松南低凸起浅层天然气水合物发育情况及水合物的主要勘探靶区。利用随钻测井数据,尤其是高分辨率随钻成像测井数据对水合物储层特征进行研究,并结合区域资料分析了水合物的主要勘探方向。结果表明,研究区的水合物储层的测井响应特征与深层油气有所不同,主要表现为高电阻率、快声波速度及低核磁孔隙度。结合高分辨率随钻成像技术,确定了水合物的宏观赋存状态有两种,分别是分散状水合物及薄层状水合物,这两种水合物均具有一定非均质性,但分散状水合物饱和度更高,水合物的微观赋存状态主要包括孔隙填充型及骨架支撑型。水合物储层岩性主要为泥质粉砂岩及粉砂质泥岩,压实程度弱,因此储层孔隙度高,较细的颗粒及水合物填充孔隙的特征造成水合物储层渗透率低。研究区沉积环境较为稳定,钻井过程中水合物的分解及水合物形成过程中相态的变化造成水合物层段发育变形层理;微断层和裂缝作为液体和气体的疏导通道,沟通了底部气源及浅层水合物稳定带,诱导缝指示现今最大水平应力方向为北东-南西向。研究区东南方向气烟囱附近的钻井水合物厚度大且饱和度高,应为水合物勘探的主要潜力区。     

SDS促进剂对甲烷水合物蓄冷量的影响

甲烷水合物蓄冷量的确定是甲烷水合物蓄冷降温技术实现工业化的关键。为探究SDS对甲烷水合物蓄冷量的影响,根据Clausius-Clapeyron方程及三参数对应态原理,建立甲烷水合物蓄冷量的计算模型。利用可视化水合物蓄冷实验系统,结合定温压力搜索法测定四组不同SDS浓度体系下甲烷水合物的相平衡条件。依据实验数据和该模型计算得到不同体系、不同相平衡参数下甲烷水合物的蓄冷量。结果表明:甲烷水合物具有较高的蓄冷密度,蓄冷量达40~60 kJ/mol;甲烷水合物的蓄冷量不但与相平衡条件有关,还与SDS的添加浓度有关。相平衡温度越高、SDS添加浓度越高,甲烷气体生成水合物时蓄冷量越低。该研究为甲烷水合物蓄冷降温系统的研制提供了参考。     

低压二氧化碳水合物技术实验研究

利用水合物实验装置研究了低压二氧化碳水合物的相变过程。实验结果表明在二氧化碳体系中加入四丁基溴化铵可大幅度降低二氧化碳水合物形成压力,而且随着四丁基溴化铵含量的增加,水合物的相变温度升高。二氧化碳水合物形成过程包含水合物结晶成核和水合物生长过程,在水合物生长过程中,体系出现一个明显的温度升高过程。     

基于正交试验设计的水合物浆液流动特性数值模拟

 针对竖直管道内水合物浆液输送过程中的流动问题,以浆液流速、水合物颗粒粒径和水合物颗粒体积分数作为影响浆液流动特性的主要因素,以水合物浆液在管道输送过程中的压降为评价指标,对水合物浆液在竖直弯管中的流动进行了正交试验设计,并在正交试验设计的基础上运用CFD软件模拟了浆液在管道中的流动情况。结果表明,在浆液输送过程中,输送速度对压降的影响最大,随着输送速度的增加,压降损失也随之增大;颗粒的粒径对压降的影响次之,水合物颗粒的粒径越小对压降的影响越大,随着粒径的增大,压降损失趋于平缓;水合物颗粒体积分数对压降的影响最小,随着水合物颗粒体积分数的增加,压降逐渐减小。通过对试验结果的进一步分析,给出了该试验条件下水合物浆液在管道输送较优的方案。     

丙烷对瓦斯水合物相平衡条件的影响

瓦斯水合物相平衡热力学条件的确立及改善是瓦斯水合化方法实现工业化的关键。利用可视化水合物相平衡实验装置,结合相平衡温度搜索法与观察法测定0.25 mol/L SDS溶液体系中四种不同瓦斯水合物相平衡条件,探究丙烷对瓦斯水合物热力学相平衡条件的变化规律,结果表明:丙烷的加入将水合物结构类型从Ⅰ型转为Ⅱ型,使得4.0~7.0 MPa范围内含丙烷瓦斯水合物生成相平衡温度升高,温差最大至13.7℃,大幅度改善了瓦斯混合气水合物热力学条件;丙烷含量越高,水合物相平衡条件改善效果越好。     

R141b和R142b水合结晶动力学特性实验研究

介绍了气体水合物及其蓄冷应用研究现状 ,实验研究了过冷度、搅动、表面添加剂和反应物历史对R14 1b和R14 2b水合结晶过程的影响 .通过对水合结晶过程温度 时间曲线的测量 ,发现了这些结晶动力学因素对水合结晶过程的不同影响特性 .较大的过冷度、合适的表面添加剂和搅动使水合结晶速度增大 ,反应物历史对水合结晶过程具有较复杂的作用     

一种复合混凝土膨胀剂类制品氯含量测定方案

本文介绍了一种复合混凝土膨胀剂类制品氯含量测定方案,简述了该方案的探索过程,通过该方案用于复合混凝土膨胀剂类制品氯含量测定,以及其他样品应用该方案后的测定结果与应用其它国标方法测定结果的对比分析,认为该方案实用、可行。