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。     

低水灰比对硅酸盐水泥水化程度的影响

研究了低水灰比硅酸盐水泥的水化程度,并利用XRD和SEM分析了硬化水泥浆体的微观结构。结果表明在低水灰比条件下,水泥的水化程度较低,其硬化水泥浆体中存在较多的未水化水泥;同时由于自身的密实性增强和体系的低孔隙率,使水泥水化产物的结晶、生长情况也受到影响。     

低水灰比对硅酸盐水泥水化程度的影响

研究了低水灰比硅酸盐水泥的水化程度,并利用XRD和SEM分析了硬化水泥浆体的微观结构。结果表明在低水灰比条件下,水泥的水化程度较低,其硬化水泥浆体中存在较多的未水化水泥;同时由于自身的密实性增强和体系的低孔隙率,使水泥水化产物的结晶、生长情况也受到影响。     

熟料微细化对结构及性能的影响

研究水泥熟料超细粉磨后的结构和性能变化，以及对掺加一定量超细矿渣和硅灰后水化系统的性能影响。测定了水泥浆体的物理力学性能，应用DTA，SEM，XRD分析了不同龄期硬化水泥浆体中水化产物及其微观结构，利用压汞测孔仪测定了硬化水泥浆体的孔结构参数。结果分析认为：水泥熟料超细粉磨后，二水石膏已难以控制其凝结速度；系统中加入一定量的超细矿渣和硅灰后，硬化水泥浆体与骨料的界面层富集结晶Ca(OH)2的现象消失，硬化水泥浆体的孔分布更加均匀细微。     

高温养护对复合胶凝材料水化程度及微观形貌的影响

采取对化学结合水含量和粉煤灰反应程度的测定、形貌观察和能谱测试等手段对高温养护制度下复合胶凝材料水化程度及硬化浆体微观形貌进行研究.研究结果表明:高温养护的热激发作用增强了粉煤灰的火山灰活性,显著提高了早龄期体系的水化程度,而且能使粉煤灰颗粒表面产生更多水化产物,促使浆体结构更加致密;但高温养护对C-S-H凝胶钙硅质量比(钙硅比)的影响不显著,而且对后期浆体水化程度的提高以及微观结构的改善无较大贡献.     

钢渣对磷酸盐水泥基材料性能的影响机制

研究了利用钢渣制备磷酸镁水泥基材料的可行性,分析了钢渣对磷酸盐水泥基材料的凝结时间、水化特性、力学性能及微结构的影响机制.结果表明:钢渣对磷酸盐水泥性能的作用规律与粉煤灰相似.掺10%钢渣时,因钢渣引入的CaO及水化生成的氢氧化钙,使得磷酸盐水泥凝结硬化加快,且钢渣自身硬度在一定程度改善了硬化水泥浆体抗压强度;随钢渣掺量增加,起胶结作用的水化产物减少,整个体系孔隙增加、结构疏松,游离氧化钙还会使磷酸盐水泥基材料性能出现劣化.钢渣掺入在浆体中并未观察到新的水化产物,但较高掺量下体系微裂纹增多.     

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...     

纤维水镁石对水泥硬化浆体力学性能的影响

采用SEM,XRD和电阻率测定仪研究了纤维水镁石对硅酸盐水泥硬化浆体的力学增强机理.结果表明,由于添加具有高拉伸强度和高杨氏模量的纤维水镁石,在水泥硬化浆体原有网络结构的基础上又建立了一个新的网络结构,改进了基体材料的界面结构,同时,纤维水镁石和水泥基体材料同属极性物质,在水化开始后水镁石纤维表面被水化产物C-S-H凝胶所覆盖,表明其具有良好的物理相溶性,这种双重作用提高了水泥硬化浆体的物理力学性能.     

硅酸盐水泥水化产物体积分数定量计算

为了研究硬化水泥浆体微观结构与其宏观性能之间的定量关系,基于Jennings-Tennis(J-T)模型提出了2种C-S-H的划分,给出了硅酸盐水泥水化各产物体积分数计算公式;采用水灰质量比为0.23,0.35和0.53的硬化水泥浆体对公式进行验证并与Powers模型计算结果进行比较.结果表明:水灰质量比为0.23,0...     

聚合物胶乳超细水泥灌缝材料的微观结构

在苯乙烯/丙烯酸脂类聚合物R161乳液改性U型超细水泥的工作性试验研究的基础上,利用X-衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、热差分析(DTA)、热重分析(TG)和压汞测孔等多项现代物相测试分析技术,对R161改性U型超细水泥硬化浆体的微观形貌、水化产物及孔结构进行了研究,分析了聚合物改性超细水泥微观结构与宏观性能之间的相关性。结果表明:改性材料中粗晶粒减少,凝胶增多;聚合物的填充和密封作用使聚合物R161改性超细水泥(RMFC)界面过渡区水化物取向性降低,结构明显细化,总孔隙率减小,孔结构更趋合理,使这种新型裂缝修补材料的微观结构得到了全面改善。     

应用纳米压痕技术表征水泥基材料微观力学性能

为了更好地研究和表征水泥基材料的微观结构及形成机理,对水泥净浆及掺粉煤灰的水泥浆体进行了微观力学性能研究.应用纳米压痕技术测试、分析并计算了不同浆体中各个区域的弹性模量和硬度,并对各参数在二维平面的分布进行了描绘.同时,利用高斯函数对弹性模量、硬度的频率分布曲线进行了多峰拟合,获得水化产物中毛细孔、高密度C-S-H凝胶...     

矿渣硅酸盐水泥水化反应的理论模型与应用

提出了一种矿渣硅酸盐水泥水化反应的理论模型,考虑了矿渣成分、熟料成分、矿渣掺量、矿渣水化程度对其水化产物成分和微观结构的影响,可以定量地预测C-S-H凝胶的成分和浆体不同组份的相对比例.与普通硅酸盐水泥浆体相比较,矿渣硅酸盐水泥浆体最主要的差别是Ca(OH)2含量显著降低、C-S-H的钙硅比明显降低,同时孔隙率也不断增加.     

纳米SiO2改性聚合物水泥基材料性能试验研究

利用纳米SiO2(Nano-SiO2,NS)可以促进聚合物水泥基材料水化,提升其力学性能、改变其水化产物微观形貌及界面过渡区(Interface Transition Zone,ITZ)性能等特点,采用电液式压力试验机、水泥胶砂干缩比长仪、X射线衍射技术(X-ray Diffraction,XRD)、扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、X射线能谱仪(Energy Dispersive Spectrometer,EDS)及显微硬度试验等各种宏观与微观测试手段相结合的方法对NS改性聚合物水泥基材料的力学性能、干缩性能、水化产物微观形貌与组成及ITZ相关性能进行研究.结果表明:掺加NS后,大大提高了聚合物水泥砂浆的力学性能,尤其对早期强度提高更为明显.随着NS的掺入,聚合物水泥砂浆干缩率增大,在早期干缩现象更加明显;NS加入改变了聚合物水泥基材料水化产物的数量及C-S-H凝胶微观形貌及组成,促进了聚合物水泥基材料的水化并且降低了C-S-H凝胶的钙硅比.对于ITZ性能,NS掺入使得聚合物水泥硬化浆体-骨料ITZ形貌变得更加致密,减少了ITZ明显的裂缝和孔洞,并且ITZ水化产物丰富密集,C-S-H凝胶明显增多,显微硬度升高.     

岩溶地基改性注浆材料力学性能及其孔隙结构特征

为了制备高速铁路岩溶地基加固工程及高性能水泥基材料,研制一种改性高聚物即水泥基(HPC)注浆材料,对其与常规水泥浆液(Blank)、水泥-水玻璃(C-S)的力学性能及体积稳定性等进行室内试验对比分析;运用压汞测试技术(MIP)探究其硬化后浆体微观组构与宏观力学性能间的本质关联性。研究结果表明:在28 d龄期下,Blank,C-S和HPC试件单轴抗压强度与龄期为7 d的相比分别增大77%,20%和78%,体积损失率分别为18.3%,4.9%和1.2%;聚合物体系的协调效应减小了传统水泥基注浆材料体积失稳及因单掺速凝剂导致后期强度发展缓慢的缺陷;复合掺用多高聚物显著降低了硬化水泥浆体内部孔隙直径即孔径,使孔径分布趋于细化;在28 d龄期下,不同体系的HPC浆体抗压强度与材料内部孔隙率、阈值孔径均呈指数关系,与平均孔径呈线性负相关,揭示其孔隙结构分布特征可有效反映HPC浆体力学性能的变化规律,降低孔径有利于提升其力学性能。     

钢渣粉和钢渣水泥的活性及水化机理研究

利用X射线衍射分析、扫描电子显微镜、化学结合水量测定以及胶砂实验等方法研究了钢渣粉和钢渣水泥复合粉的活性和水化机理,研究结果表明:钢渣硬化浆体中的矿物组成含有水化产物C-S-H凝胶和Ca(OH)2,钢渣残余矿物C2F、Ca2(Fe,Al)2O5、CaCO3和RO相,和一些未反应的胶凝矿物C2S和C3S;钢渣、水泥和钢渣-水泥浆体三者的水化产物种类类似,微观结构形貌存在差异;14 d后掺钢渣水泥净浆试样的化学结合水量与水泥差距缩小,28 d后化学结合水量实测值大于计算值;钢渣掺量(质量分数)小于30%时,钢渣水泥胶砂的28 d强度高于水泥胶砂的28 d强度。     

基于界面改性的水泥混凝土力学性能和机理

为了提高混凝土的力学性能,首先选取活性外加剂硅灰,采用内掺法将其掺入水泥,然后对不同硅灰掺量的净浆与混凝土进行了宏观力学试验;分别对比了硅灰对净浆与混凝土力学性能的改善结果,并分析了其产生改性结果差异的原因;最后结合SEM与XRD微观试验技术探究了其改性机理。结果表明：硅灰的掺入对水泥净浆的力学性未有明显改善;基于界面改性的水泥混凝土其28d抗压强度提升幅度较大,当硅灰掺量为10%时,较未改性混凝土其抗压强度提升了26.4%,可以推断出硅灰改善了混凝土界面从而提高混凝土整体力学性能;对比界面改性前后混凝土扫描电镜图,硅灰不仅提高了水泥基体的密实度,还改善了混凝土界面的结构与密度,以及界面处水化产物CH的排列方式;硅灰具有填充效应、促进二次水化反应及与CH发生火山灰反应等特性,随着硅灰的掺量的增加,其CH含量减小,C₃S和SiO₂增加,利用硅灰与水化产物间的物理、化学作用,达到改善改性后混凝土综合性能的目的。     

医疗垃圾焚烧灰电弧炉熔渣的水化特性

为考察医疗垃圾焚烧灰电弧炉熔渣用作水泥掺合料的可行性,研究了熔渣的掺入对普通硅酸盐水泥水化特性的影响.结果表明:熔渣具有潜在的活性,适量掺入熔渣能降低水泥浆体中Ca(OH)2含量,增加水化产物C-S-H的数量,改善水泥浆体微观结构;但若熔渣掺量过多,则水泥熟料相对较少,使熔渣的活性难以完全被激发,导致熔渣水泥强度降低;熔渣水泥早期(7 d)抗压强度较低,但后期强度增加明显,掺渣量10%的熔渣水泥60 d的抗压强度达到普通硅酸盐水泥的103%,熔渣的掺量宜控制在10%左右.     

减缩剂对水泥浆体结构演变的影响

通过研究减缩剂对于水泥水化过程中水化热、电阻率、干燥收缩、可逆收缩的影响,分析了减缩剂对于水泥浆体结构发展演变过程的作用.试验结果表明:减缩剂能够显著地降低水溶液以及模拟孔溶液的表面张力;在水化反应初期,减缩剂降低了水泥的水化放热速率,随着水化的进行,水化放热总量逐渐增加,3天以后,总水化热有一定的增加;减缩剂能够显著降低水泥净浆的干燥收缩,其减缩能力随着龄期的发展逐渐降低;减缩剂增加了可逆收缩在总的干燥收缩中所占的比例,表明水化产物的形态发生了变化.减缩剂不仅通过降低孔溶液的表面张力的形式降低水泥浆体的干燥收缩,而且通过影响水泥水化的进程以及改变水化产物的状态来减少水泥浆体的收缩.     

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.     

原料粒度对磷酸镁水泥水化硬化特性的影响

研究了原料粒度对新型磷酸镁水泥(MPC)水化硬化过程的影响规律.首先,以一定量不同粒度的烧结氧化镁粉(MgO)和磷酸二氢钾(KH2PO4)搭配并掺入不同量的缓凝剂硼砂(Na2B4O7.10H2O)配制MPC.然后,测试MPC浆体3h内半绝热温升曲线、凝结时间和MPC硬化体的强度,并分析硬化体的物相组成和微观结构形貌.结果表明:MgO粉和KH2PO4的粒度对MPC水化硬化特性有显著影响,随着MgO粉和KH2PO4的颗粒粒径减小,早期水化反应速率加快,凝结时间缩短;但对于抗压强度并非颗粒越小其值越大,在最佳MgO粉和KH2PO4粒度范围内,MPC硬化体抗压强度最高.同样,对一定粒度MgO粉和KH2PO搭配的MPC浆体,在硼砂适量时,MPC硬化体才能具有适宜的凝结时间、水化反应速度和较高的抗压强度.