混合型粗集料轻混凝土的微观结构（I）

在轻集料混凝土内,微观结构的改变,对混凝土性能的影响,目前还没有人作过系统的研究,也就是说,对于轻集料混凝土,其微观结构的具体类型、微观结构与各项理化性能之间的关系,基本上还是个空白,针对以上的具体事实,研究中采用X光（XRD）、电镜（SEM）、红外（IR）和差热（DTA）等探测手段,对所配高性能轻集料混凝土微观结构的具体类型及转化,微观结构与各项理化性能之间的关系,进行了全面的研究和测定,并着重提出：①由于陶粒的微泵作用,陶粒颗粒的内部会形成内部水化产物,除其它影响因素之外,陶粒内部水化产物的形成,将有效地提高陶粒本身和陶粒混凝土的强度。②由于界面反应,在陶粒与水泥石界面处会形成与水泥石基体相微观结构不同的9A^。托勃莫来石矿物。最后对其相应的早期水化产物及其结构特点,进行发分析和论证。     

混合型粗集料轻混凝土的微观结构(Ⅰ)

在轻集料混凝土内,微观结构的改变,对混凝土性能的影响,目前还没有人做过系统的研究.也就是说,对于轻集料混凝土,其微观结构的具体类型、微观结构与各项理化性能之间的关系,基本上还是个空白.针对以上的具体事实,研究中采用X光(XRD)、电镜(SEM)、红外(IR)和差热(DTA)等探测手段,对所配高性能轻集料混凝土微观结构的具体类型及转化,微观结构与各项理化性能之间的关系,进行了全面的研究和测定,并着重提出:①由于陶粒的微泵作用,陶粒颗粒的内部会形成内部水化产物.除其它影响因素之外,陶粒内部水化产物的形成,将有效地提高陶粒本身和陶粒混凝土的强度.②由于界面反应,在陶粒与水泥石界面处会形成与水泥石基体相微观结构不同的9A托勃莫来石矿物.最后对其相应的早期水化产物及其结构特点,进行了分析和论证.     

低当量水灰比含超细颗粒水泥水化的研究

提出当量水灰比（Ｗ／Ｃ）Ｅ的概念，研究水化程度及其发展真挚与（Ｗ／Ｃ）Ｅ（）．１４６－０．２１，Ｗ／Ｃ＝０．２１）在７ｄ龄期内的关系，并观察了水泥石在１ｄ 微观结构。结果表明，随着（Ｗ／Ｃ）Ｅ下降，水化体系水化程度提高，水化程度随（Ｗ／Ｃ）Ｅ变化率的发展趋势可保持至７ｄ不变，在低（Ｗ／Ｃ）Ｅ状态下，具有初始界面面积水、产物层薄的优点，可使体系转入扩散控制阶段后仍能正常水化，低（Ｗ／Ｃ）Ｅ的水泥石１     

热采井固井水泥含氯促凝剂作用机理研究

含氯促凝剂曾在稠油热采井固井中得到应用,但高温下对油井水泥石性能的影响及机理却未得到深入研究。评价了不同加量及种类的促凝剂对加砂水泥石抗压强度的影响,并深入考察了含氯促凝剂对加砂水泥石抗压强度的影响,结合X–衍射和电镜扫描分析了含氯促凝剂加砂水泥石高温前后水化产物组分和微观形貌变化,探讨了含氯促凝剂对加砂水泥石结构变化的作用机理,结果表明：水化产物硬硅钙石是水泥石高温后强度不衰退的主要原因,当温度超过230 ℃时,水泥石水化产物组分受到氯离子的影响,生成了新的斜长钙石组分,改变了水泥石微观结构,是水泥抗压强度急剧衰退的主要原因。     

深水固井水泥石微观结构研究

随着全球油气需求的不断增长和陆地油气资源的不断减少,石油勘探开发不断向深海深入。国内也开始全面向深水进军,开发深水油气资源。对于深水表层固井,面临着低温、地层疏松、浅层流等技术难题,国内外在这方面做了大量的研究,这些研究主要针对解决深水固井技术难题,针对深水低温水泥石的微观结构的研究较少。本文利用XRD、SEM等仪器对密度1.5g/cm3的水泥石在低温条件下不同养护期的微观结构及成分进行了分析研究。结果表明:加入防窜增强剂PC-GS12L的水泥浆体系的水化产物形状变化不大,只是结构上变的致密许多,并且生成的水化产物更多。     

水泥石微孔界面结构及其对浆体性能的影响

采用Ｘ射线小角散射技术对水泥石中微孔孔界面结构,特别是孔界面的分维进行了实验研究,并对这些结构参数对水泥石比表面积和强度的影响作了分析讨论。研究表明：水泥石中的微孔界面不具有分明的边界,而是有约５×１０＾－１０ｍ的过渡层;水泥石中微孔界面具有分形结构特征,界面分形维数接近于３;水泥石的抗弯、抗压强度比表面积等均与微孔界面分维存在较好的联系。     

YLD-1油水井堵漏剂界面胶结强度增强机理研究

在动静态养护条件下通过对 YLD- 1油水井堵漏剂与钢管的胶结界面力学性能和微观结构的研究 ,探讨了 YLD- 1油水井堵漏剂的界面胶结强度增强机理 .结果表明 ,YLD- 1堵漏剂能够在胶结界面生成抗冲蚀的水化产物且形成致密坚固的微观结构 ,再加上独特的自我修复的再愈合能力 ,增强了界面胶结强度 ,提高了抗窜能力 .     

超细矿渣高性能混凝土试验及水化研究

用超细矿渣粉等材料制备了Ｃ８０以上的高性能混凝土,并研究了超细矿渣水泥的水化。结果表明,超细矿渣粉不仅可提高新拌混凝土的工作性能,而且能大幅度提高水泥及混凝土的力学性能。研究还发现,超细矿渣的水化活性较高,在水泥水化早期就大量生成胶凝性水化产物,从而减少了水泥石中的Ｃａ（ＯＨ）２含量,改善水泥石及混凝土的微观结构。     

丁苯乳液-橡胶粉改性水泥基材料性能及其机理研究

以丁苯乳液(SBR)和废弃橡胶粉作为改性组分,研究它们对水泥基材料流变性、力学性能和微观结构的影响。结果表明:SBR能明显增大水泥净浆的流动度并使其表观黏度减小,改善硬化浆体的微观结构,提高硬化浆体的抗折强度和韧性;橡胶粉对硬化水泥浆体的抗压强度有不利影响,但能填充水泥石中的孔隙,提高其韧性;SBR-橡胶粉复合改性时,SBR在水泥颗粒表面成膜,限制熟料矿物的水化,使水化加速期的持续时间延长,水化产物生成量减少,但聚合物膜与水化产物及橡胶粉颗粒形成相互交织的空间网络结构,使浆体更加密实,显著提高水泥浆体的力学性能。     

混合型细集料轻混凝土的微观结构

论述了混合型细集料轻混凝土的微观结构及其转化特点，着重对矿渣和粉煤灰掺合料对混凝土微观结构的影响、混合型细集料水泥砂浆在不同龄期水化产物的种类、形态、结构特征进行了探讨，并对微观结构转化所导致的制品性能的改变进行了分析和论证。     

混凝土二次搅拌的机理分析

针对混凝土强度破坏常发生在水泥石与骨料界面的情况,指出传统混凝土搅拌工艺在提高水泥分散性、水化程度以及平衡混凝土界面过渡区强度梯度等方面存在的不足,提出用新的二次搅拌工艺改善混凝土界面区的结构和性质,可提高混凝土性能.剖析了二次搅拌的机理,并与传统搅拌方法进行了对比.结果表明:二次搅拌改善了混凝土界面的微观匀质性;减少了水泥颗粒的团聚现象,提高了水化程度;改善了混凝土界面区的水化物分布状态,综合提高了混凝土各项性能.     

腐植酸钠减水剂的微观作用机理研究

本文采用X射线衍射、差热失重、扫描电镜和压汞测孔等测试手段,首次在微观层次上系统地研究了腐植酸钠减水剂的作用机理,阐述了在水泥—水体系中掺用腐植酸钠减水剂后,在水泥水化动力学、水化产物形貌及水泥石亚微观结构方面所产生的影响,指出该减水剂具有引气、缓凝、减水、增塑等综合效应。     

环保型高性能矿粉水泥的水化特性研究

采用激光粒度分析仪对矿粉颗粒分布进行测试,利用SEM对矿粉水泥的水化产物的形貌进行观察,研究了该矿粉水泥水化的特征.结果表明:矿粉颗粒在0~12μm的分布应在80%~85%,小于30μm的矿粉颗粒含量不得低于95%,且矿粉的比表面积约在450 m2/kg以上.对水泥水化试样的SEM分析显示:熟料矿物的水化产物发育正常,矿粉颗粒早期较少水化,水化产物结构较疏松.经28 d水化后,大多数微小矿粉颗粒在碱性激化作用下已水化生成水化硅酸钙和水化铝酸钙,并在硫酸盐激发下进一步生成水化硫铝酸钙;所有的水化产物交织成一整体,结构致密;整个微观结构呈现少量水化产物“固结”大量矿粉颗粒的典型特征.     

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.     

XYZ减水剂的合成及性能研究

目的考察聚羧酸系减水剂对水泥水化作用及微观结构的影响。方法借助净浆水泥凝结时间、水化放热曲线、扫描电镜(SEM)观测、孔隙率和孔径分布测定等手段。结果掺加一定量减水剂,可使水泥凝结时间延迟;体系最高温度降低了8.6℃,时间推迟17 h;使水泥早期微小晶体大量生长,气孔细化且分布更加合理。结论XYZ系列减水剂具有缓凝特性,能够显著延缓水泥水化的放热;可使水泥石的后期水化更充分,水化产物结构更紧密。     

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.     

高温对碱矿渣水泥石产物及微结构的影响

通过X射线衍射、红外光谱、扫描电子显微镜等微观测试手段,分别对水玻璃和NaOH为碱组分的碱矿渣水泥石高温后的产物和微观形貌进行分析.结果表明:以水玻璃和NaOH为碱组分的碱矿渣水泥石高温后的产物和形貌变化规律相似;受火温度为400℃以下时,质量损失主要是由于可蒸发水的失去;受火温度为600℃时,碱矿渣水泥石中大量的C-S-H凝胶失去结合水,结构分解并发生固相反应,反应产物为钙黄长石;800～1 000℃时,C-S-H凝胶特征峰消失,碱矿渣水泥石结构主要由钙黄长石晶体组成.     

脉冲振动固井技术研究

为提高水泥浆胶结质量,防止固井后油气水窜,提出了脉冲振动固井新技术。研制开发了新型脉冲振动固井室内评价装置,通过脉冲振动可以有效地改善水泥浆性能,水泥石的胶结强度平均提高了11%～22%,水泥浆的初凝时间平均缩短了3%,初终凝过渡时间平均缩短了12%～17%,水泥石的抗压强度平均提高了10%～14%,水泥浆稠度系数K平均降低了16%～63%;利用电镜扫描、X射线衍射、压汞实验等分析手段,对比分析了脉冲振动处理后的水泥石微观结构、水化产物和水泥石孔隙特征的变化规律,脉冲振动促进了水泥水化反应,改善了水泥石的微观结构;分析了水泥水化过程中水泥浆失重特性,根据水泥浆静胶凝强度与水泥浆失重的关系,阐述了利用脉冲振动固井技术减少水泥浆失重和防止环空气窜的机理;为实现对候凝过程中的水泥浆实施脉冲振动,研制开发了新型井口脉冲振动固井装置,经过10余口井的现场应用,取得了良好的固井效果。     

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。     

磺化脲醛对水泥水化机理的影响

本文研究了磺化脲醛大分子（ＳＵＦ）对水泥水化体系的作用，并从机理上分析了这种作用的影响。Ｘ－射线衍射分析、红外光谱分析及结合水的测定，都从不同角度阐明了由于水泥颗粒对ＳＵＦ大分子的吸附，使得电位增高、粒子间斥力增大、分散均匀、水化完全。同时改变了水化产物结晶的速度和晶体的分布状态。结果使水泥石结构密实，晶体间搭接合理，空隙率减少，强度提高。