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。     

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。     

添加少量熟料烧制水泥机理初探

通过在水泥生料中添加少量熟料、阿利特、中间相，并将之作同与氟、硫型复合矿化剂相比较，研究了添加少量熟料烧制水泥技术作用机理。结果表明，添加熟料、阿利特、中间相与氟、硫型复合矿化剂都可降低ＣａＣＯ３的剧烈分解温度；所不同的是：前三者对ＣａＣＯ３分解速度基本没有影响，而氟、硫型矿化剂不仅降低了ＣａＣＯ３的分解温度，还加快了其分解速度；掺入生料中的少量熟料，既有晶核作用，同时也有助熔作用；在生料中掺入少量熟料，有利于阿利特晶体发育，细化Ａ矿晶体，并提高阿利特含量，从而提高水泥熟料强度。     

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.     

碱度对少熟料低碱度钢渣水泥强度的促进作用

本文讨论了碱和液相碱度对少熟料低碱度钢渣水泥强度的促进作用。结果表明：水化液相具有高碱度和富Ｎａ２ＳＯ４的水化环境将促进低碱度钢渣和矿渣的水化，高Ｃ３Ｓ适量Ｆ—ＣａＯ的立窑熟料能显著改善少熟料低碱度钢渣水泥体系的早强和后期强度性能。     

磷渣硅酸盐水泥水化反应机理研究

通过Ｘ－ｒａｙ衍射分析和扫描电镜观察,结合不同龄期磷渣与矿渣反应量及结合水量的试验比较,分析了磷渣缓凝机理,Ｎａ２ＳＯ４的激发机理,提出了磷渣硅酸盐水泥的水化反应机理。由于Ｎａ２ＳＯ４加速了熟料矿物Ｃ３Ｓ和Ｃ３Ａ的水化,抵消了磷渣和ＣａＳＯ４·２Ｈ２Ｏ的缓凝作用,从而使磷渣硅酸盐水泥的水化反应加速。     

铝酸钙水泥作为耐火浇注料结合剂的研究进展

耐火浇注料具有无需成型、容易施工、易于修补等优点,在高温工业领域得到广泛使用。铝酸钙水泥(calcium aluminate cement, CAC)因具有快速硬化、早期强度高、优异的抗侵蚀性能和抗磨损性能等优点,被广泛应用于浇注料中。对铝酸钙水泥的水化机理进行着重分析,对比分析多种结合剂的优缺点。从养护温度、微粉和外加剂3个方面分析铝酸钙水泥水化反应的影响因素。养护温度越高,CAC的水化程度增加,水化产物的分布越均匀。微粉和外加剂的添加可以提高水化速率并降低孔隙率。同时介绍铝酸钙水泥结合浇注料的改性方法,分析碳物质、分散剂对其施工性能和力学性能的积极作用。最后基于铝酸钙水泥结合浇注料的改性以及所面临的问题做出展望,指出探索合适的分散剂、碳物质、外加剂来提高铝酸钙水泥的水化速率、增强其结合浇注料的机械性能是今后研究的重点。     

碱环境下单碳型水化碳铝酸钙加速碳酸化机理

单碳型水化碳铝酸钙是钢渣水化后的矿物之一．通过X射线衍射、热重分析、傅里叶红外光谱以及场发射扫描电镜对单碳型水化碳铝酸钙在碱环境下加速碳酸化的矿物衍变进行了分析．结果表明,不同碱浓度下单碳型水化碳铝酸钙加速碳酸化的主要产物为方解石、文石、球霰石和无定形的含铝矿物．随着碱浓度的增加,方解石析晶先受到促进后被抑制;文石析晶先被抑制后受到促进;球霰石析晶则一直被抑制且形成的晶体结构不稳定．在碱浓度为1 mol/L,即pH为14时,单碳型水化碳铝酸钙经碳酸化处理几乎不生成文石,而在碱浓度为0.01 mol/L,即pH为12时,单碳型水化碳铝酸钙碳酸化反应后生成针棒状文石晶体．     

硅酸二钙活性的研究

硅酸二钙（Ｃａ２ＳｉＯ４简写为Ｃ２Ｓ）是硅酸盐水泥的主要成份，对硅酸二钙进行掺杂改性。可以影响Ｃ２Ｓ的微观结构，水化活性，烧成速度等．用正电子湮没技术研究了掺Ｎａ２Ｏ和Ｐ２Ｏ５的Ｃ２Ｓ正电子寿命谱，结果表明掺杂能增加Ｃ２Ｓ的微结构缺陷，使Ｃ２Ｓ烧成速度加快，水化活性增大．用正电子湮没技术Ｘ射线衍射线宽效应和扫描电镜等手段研究了不同燃烧条件下，Ｃ２Ｓ的中间体ＣａＯ的活性及其变化规律．结果表明，在快速烧成条件下的新生态ＣａＯ晶粒尺寸小，缺陷浓度高，ＣａＯ与Ｃ２Ｓ的活性也较高在硅酸盐水泥生料中掺杂和采用快速烧成工艺，可以增大硅酸盐水泥的烧成反应速度，有重要的实用价值．     

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.     

一种自修复固化土的抗拉强度试验

固化土在道路工程上运用广泛,其抗压强度高但抗拉强度低,且易产生干缩裂缝导致强度降低.介绍一种具有强度自修复功能的固化剂,并对其开展抗拉(劈裂)强度试验研究.通过室内试验及电镜扫描试验发现,相较于传统的水泥固化土,添加自修复固化剂后,劈裂强度和水稳定性显著提升.养护3d和7d后破坏,水泥土和自修复固化土均具备一定的劈裂强度自修复能力,养护14 d后破坏,自修复效果大部分来源于自修复固化剂,且自修复强度随自修复固化剂掺量的增加而增加.水泥水化反应生成水化硅酸钙胶体(C-S-H),自修复固化剂中的水性聚合物经固化形成均匀的分子网络结构,两者相互搭接,形成了强度更高、孔隙率更小的交互空间结构.     

玻璃粉表面改性及其对水泥浆水化硬化作用

利用增钙、机械粉磨等手段对玻璃粉进行局部活化,采用SEM、XRD等测试方法研究了改性玻璃粉水泥浆水化产物和微观结构,并讨论了改性玻璃粉在水泥浆水化硬化过程的作用。研究表明:氧化钙的掺入提高了复合体系液相的碱度,从而加快了水泥水化反应生成更多水化产物;掺入氧化钙的玻璃粉水泥浆微观结构更为密实,28 d龄期时水化产物间的孔隙远远小于3 d,水化产物发育更好,硬化浆体的强度大幅提高。当CaO掺量过大(6%)时,生成过多的氢氧化钙晶体引起膨胀开裂,对玻璃粉水泥浆的强度发展产生不利影响。     

矿渣掺量对阿利特-硫铝酸钡钙水泥性能的影响

研究矿渣掺量对阿利特-硫铝酸钡钙水泥性能的影响,当质量分数掺量为10%时,阿利特-硫铝酸钡钙水泥3d、28d的强度分别达到44.5MPa和77.6MPa.采用XRD、SEM等方法研究阿利特-硫铝酸钡钙水泥水化产物的组成、结构和形貌,并对该水泥的水化机理进行探讨.结果表明:当矿渣掺量质量分数为10%时,促进了该水泥的水化,有利于水泥强度的提高.     

高含水率疏浚淤泥固化的力学性质试验研究

基于以废治废有效利用大掺量粉煤灰治理淤泥的思路,使用水泥和生石灰作为粉煤灰的激发剂,同时使用高吸水树脂内供水进行固化土内养护,进行固化土无侧限抗压强度试验和含水率试验.水泥加高吸水树脂、水泥加粉煤灰及水泥加生石灰双掺固化试验发现,各掺量下固化土的强度随龄期的增长而增长,在水泥掺入比一定时各种固化材料存在最佳掺量;以此为基础的四种材料的正交试验得出了固化淤泥的最佳的配比组合并分析固化机制,可以为低掺量水泥处理高含水率疏浚淤泥的实际工程提供参考.含水率试验得出粉煤灰和生石灰能快速降低固化土的含水率,高吸水树脂能够延缓固化土含水率的降低,能够通过内供水的方式保证水化反应环境,继而促使水化反应更大程度地进行.     

单掺Ⅱ级粉煤灰高性能混凝土研究

为了探究粉煤灰混凝土的工作性和抗压强度,本文采用粉煤灰等质量替代水泥配制高性能混凝土,经过试验发现：粉煤灰混凝土的表观密度小,流动性大。水胶比、掺量和龄期都是影响抗压强度的显著因素。Ⅱ级粉煤灰中活性成分和的微观结构大多又为非晶体结构和水在一起时会发生水化反应,生成水化硅酸钙（C-S-H）和水化铝酸钙（CAH）水化产物,填充水泥石孔隙,促进凝结硬化和增强胶结作用。     

高钙粉煤灰的本征性质与水化特性

通过实验 ,研究了高钙粉煤灰的本征性质与其水化特性间的关系 .研究结果表明 ,高钙粉煤灰由于其硅酸盐离子聚合度低 ,游离氧化钙含量高 ,因此具有水化活性好、减水效果好、早期强度发展快、水化时易产生体积膨胀等特性 .但高钙粉煤灰中游离氧化钙的晶粒较小 ,晶格畸变较大 ,因而在水泥基材料水化时产生的膨胀发展较快 .采取适当的技术措施后 ,可将其开发成一种高效的辅助性胶凝材料     

石膏对硫铝酸盐水泥水化特性的影响

研究了无水石膏及脱硫石膏对硫铝酸盐水泥抗压强度、干燥收缩率、早期水化放热及浆体组成的影响.结果表明:石膏能加速硫铝酸盐水泥的早期水化,低掺量(≤20%,质量分数)时1 d抗压强度提高,干燥收缩有所降低;随石膏掺量增加,3 d和28 d抗压强度先增后减;掺量过高时硬化浆体的后期强度甚至会倒缩;抗压强度与钙矾石生成量并无直接关联,与铝胶量成正相关.脱硫石膏可替代无水石膏配制出更优良的硫铝酸盐水泥,具有广阔前景.     

生活垃圾焚烧炉渣集料的胶凝特征

为研究垃圾焚烧炉渣集料(BAA)的胶凝特征,以强度试验分析BAA的水硬性和火山灰活性,并采用X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析微观作用机理.结果表明,BAA含有水泥熟料矿物和活性SiO_2、Al_2O_3,体现出水硬性和火山灰活性特征.BAA中水泥熟料矿物遇水发生水化反应生成水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和Ca(OH)_2,活性SiO_2、Al_2O_3在Ca(OH)_2激发作用下发生火山灰反应生成C-S-H凝胶、水化硅铝酸钙等水化产物;BAA与水泥、水混合后,除上述反应外,活性Al_2O_3在硫酸盐激发下也发生火山灰反应生成钙矾石.BAA在水泥中的火山灰反应有一定延后性.湿法处理、长时间堆放BAA的胶凝活性分别较干法处理、短时间堆放BAA低.     

高强度矿渣胶凝材料改性的研究

研究矿渣的粉磨细度，激发剂的掺量，改性剂的种类与掺量对高强度矿渣胶凝材料的干燥收缩性能及其强度的影响。研究表明，掺加9－10％的Na2SiO2激发剂和10％左右的硅酸盐水泥，控制适当的粉磨细度，可以使高强度矿渣胶凝材料的干燥收缩率降低到与硅酸盐水泥相近的程度，并且强度提高，达到了综合改性的目的。其水化产物都是含有少量Na2O,MgO的铝硅酸钙凝胶。