不同侵蚀条件下水泥基材料碳硫硅钙石生成速度比较

通过观察水泥净浆试件在电脉冲和常规浸泡条件下不同龄期的外观变化,并结合扫描电镜(SEM/EDS)、X射线衍射、红外光谱(FTIR)分析侵蚀产物的组成,对试件遭受硫酸盐侵蚀后碳硫硅钙石的生成速度进行了比较.结果表明:电脉冲明显加速了水泥基材料中碳硫硅钙石的生成速度.在电脉冲作用90~120天时试件内部有一个生成碳硫硅钙石的准备期,作用120天后侵蚀产物中出现大量的碳硫硅钙石;常规浸泡1年后,试件内部只检测到生成碳硫硅钙石所需的中间体,并无大量碳硫硅钙石生成.     

石灰石粉对水泥基材料抗碳硫硅钙石侵蚀破坏的定量分析

为了研究石灰石粉对水泥基材料抗碳硫硅钙石侵蚀性的影响,将掺0％,16％和30％石灰石粉的试件在温度5℃、质量分数10％的MgSO4溶液中养护,然后对不同龄期试件进行力学性能测试,并对侵蚀产物进行X射线衍射、拉曼光谱定性分析及Rietveld方法定量分析.结果表明:在温度5℃、10％ MgSO4溶液侵蚀环境下,纯水泥试件侵蚀产物中碳硫硅钙石占0.99％,掺16％和30％石灰石粉水泥试件中碳硫硅钙石分别占7.54％和12.68％,且随着石灰石粉掺量的增加碳硫硅钙石的生成量随之增多,发生碳硫硅钙石型硫酸盐侵蚀破坏的可能性增大.     

电脉冲作用下水泥基材料硫酸盐侵蚀的影响因素

利用电脉冲加速外部硫酸根离子向砂浆内部迁移,研究了电脉冲作用下水灰比、侵蚀溶液种类以及电脉冲周期等因素对水泥砂浆硫酸盐侵蚀的影响,并利用扫描电镜观察受硫酸盐侵蚀后砂浆的微观结构.结果表明,硫酸钠溶液浸泡侵蚀180 d后,水灰比为0.3,0.4,0.5的砂浆抗折系数分别为1.03,0.98,0.94,抗压抗蚀系数分别为1.02,0.96,0.90;电脉冲作用下30 d后,各砂浆抗折系数分别变为0.98,0.95,0.90,抗压抗蚀系数分别为0.97,0.96,0.91,试件内部生成了大量的钙矾石,表明电脉冲加速了水泥砂浆的硫酸盐侵蚀.电脉冲作用下,在侵蚀溶液为硫酸镁的试件内部,部分水化硅酸钙(CSH)凝胶已转化为无胶凝性的水化硅酸镁(MSH),导致试件强度下降幅度大于硫酸钠侵蚀.此外,与周期为20 s的电脉冲相比,在周期为10 s的电脉冲作用下,试件受硫酸盐侵蚀的破坏程度更大.     

硅铝质掺合料对含石灰石组分水泥基材料硫酸盐侵蚀的影响

通过腐蚀试验后试件的外观形貌和强度变化、腐蚀物相分析,研究较低环境温度下硅铝质掺合料对含石灰石组分水泥基材料硫酸盐侵蚀的影响。结果表明：随着硅铝质掺合料掺量的增加,含石灰石粉硅酸盐水泥试件外观完整性明显提高,强度损失率逐渐降低;当硅铝质组分掺量为15%、30%时,矿粉对含石灰石组分水泥基材料抗硫酸盐侵蚀的改善作用明显优于相同掺量的粉煤灰;硅铝质组分能够延缓较低环境温度下含石灰石粉硅酸盐水泥的硫酸盐侵蚀,抑制腐蚀物相碳硫硅钙石的生成。     

外源性硫酸盐对碳硫硅钙石生成影响研究

研究了外源性硫酸盐种类对碳硫硅钙石生成的影响.把水泥净浆试件分别浸泡于质量分数为5%的硫酸镁、硫酸钠和硫酸铝溶液中,至设定龄期后用XRD、红外光谱和激光拉曼光谱分析侵蚀产物的矿物组成与微观结构,并测定试件强度.结果显示:经此3种硫酸盐溶液浸泡180 d后的试件均生成了碳硫硅钙石;相比硫酸钠和硫酸铝溶液,硫酸镁溶液所浸泡过试件的碳硫硅钙石衍射峰较强;随着腐蚀不断进行,各试件边角表层起皮剥落,并伴有灰白色泥状物,后期强度亦有明显降低.研究表明,对水泥净浆的碳硫硅钙石侵蚀而言,硫酸镁溶液明显比硫酸钠和硫酸铝溶液显著.     

硫酸盐浓度对水泥基材料传输性能的影响

为考察硫酸盐浓度对水泥基材料性能的影响,设计水灰比为0.5与0.35的砂浆试件,进行全浸泡试验,研究不同硫酸盐浓度对水泥基材料水分传输性能、力学性能与不同深度硫酸根离子传输性能的影响。结果表明：硫酸盐侵蚀后的水泥基材料,吸水量随着侵蚀龄期的增长而增大;水泥基材料的抗折、抗压强度随着硫酸盐侵蚀龄期与侵蚀溶液浓度的增加,呈现先增加后减小的趋势;随着硫酸盐浓度的增加,同深度硫酸根离子浓度随之增加;硫酸盐侵蚀水泥基材料会生成膨胀性产物填充内部孔隙,增加试件力学性能。     

不同环境下水泥基材料硫酸盐侵蚀类型和机理

硫酸盐侵蚀直接影响建筑结构的耐久性,不同侵蚀环境下硫酸盐侵蚀类型和机理不同.根据硫酸盐侵蚀介质种类、侵蚀机理,按照腐蚀产物稳定存在的碱性条件将水泥基材料硫酸盐侵蚀划分为5种类型:钙矾石型、石膏型、镁硫型、碳硫硅酸钙型和盐类析晶型.阐述了5种典型硫酸盐的侵蚀环境、侵蚀机理和存在的异议.     

丁苯胶乳改性水泥基材料的性能与机理研究进展

 丁苯胶乳（SBL）改性水泥基材料具有较好的流动性、保水性、与基材的黏结性、水密性、耐久性、抗化学腐蚀性、抗冻融性、良好的力学强度及延伸性能,而且其成本较低、使用便捷,得到较为广泛的应用。综述了SBL改性水泥基材料的性能和机理,介绍了SBL单独改性、SBL和其他胶乳共混改性、SBL和纤维改性、SBL和外加剂复合改性时,水泥基材料的物理和力学性能。从3个方面探讨了SBL改性机理：SBL对水泥水化过程的影响存在物理作用和化学作用;SBL对微观结构的主要影响是由乳胶粒子的分散和聚合物薄膜的形成所产生的;从孔洞结构看,SBL改变水泥基材料的孔径分布、特征孔径、平均孔径、最可几孔径、孔隙率等,提高了材料的内聚强度。分析表明,SBL改性水泥基材料具有性价比高、环境友好、使用寿命长、循环利用率高等优点。     

基于Mapping图像分析的硫酸钠侵蚀水泥基材料中硫元素分布规律

利用SEM-BSE成像模式和EDS-Mapping模式测试了质量分数为2.5%和5.0%Na2SO4溶液侵蚀1年后的水泥净浆、砂浆试样的微观形貌和元素分布.结合图像分析方法,定量描述与分析了试样中硫元素浓度分布规律及硫酸根离子的侵蚀深度.结果表明:不同浓度Na2SO4溶液侵蚀下的净浆、砂浆试样中硫元素浓度分布趋势基本一致,表层浆体硫元素浓度较低,近表层区出现高硫含量带,随后硫元素浓度随深度增加而下降,下降幅度先剧烈后平缓,最终硫元素浓度趋于稳定.硫元素各分布段分别对应于石膏集中生成区、石膏与钙矾石混合生成区、钙矾石集中生成区以及未腐蚀区.高浓度Na2SO4溶液侵蚀后的净浆试样的高硫含量带宽度为550μm,硫元素浓度峰值为6.87%,明显大于低浓度Na2SO4溶液侵蚀后的试样(分别为300μm和1.93%);低浓度Na2SO4溶液侵蚀下,砂浆试样高硫含量带宽度大于同水灰比净浆试样,硫元素浓度峰值略小于净浆试样.     

硫酸盐侵蚀下ECC轴拉力学性能与微观结构

针对沿海潮汐区及地下水交界处典型的干湿循环硫酸盐环境,开展不同周期下高延性水泥基材料(ECC)单轴拉伸试验,并通过扫描电子显微镜(SEM)观测其微观结构.结果表明:未受蚀ECC的拉伸应变硬化特征明显,但侵蚀后的拉伸曲线应力抖动次数大幅减少;受蚀ECC抗拉强度是侵蚀前的1.35～1.79倍,随侵蚀周期先增后降,而极限拉应变的发展规律则相反;在150 d内,硫酸盐侵蚀对ECC弹性模量的影响不明显.受蚀前,聚乙烯醇(PVA)纤维的完整表观解释了ECC的低强度和高延性;侵蚀早期,钙矾石逐渐生成并不断填充孔隙和微裂纹;侵蚀后期,石膏逐渐成为重要的侵蚀因素;大量存在的PVA纤维有效缓解了侵蚀损伤,在研究的龄期范围内未见材料明显劣化.     

矿渣硫酸盐复合胶凝材料用于土固结的实验研究

为摸索出一种固结土的新方法,以解决目前固结土中存在的部分问题,通过化学分析、无侧限抗压强度、固结土与水泥土及石灰土对比试验和SEM电镜分析试验等一系列实验,研究矿渣硫酸盐复合胶凝材料固结土的反应机理.实验结果表明,此固化剂的掺入,使固结土空隙体积减小,密实度提高,增强了固结土的水稳性,提高了土体的强度,在固结黄土方面具有普遍性,是一种比较理想的土壤固化剂.     

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...     

Microstructure and cementitious properties of calcined clay-containing gangue

To investigate the optimum calcination temperature and cementitious properties of gangue, the microstructure of clay-containing gangue calcined at different temperatures was analyzed by X-ray diffraction (XRD), infrared spectroscopy (IR), and magnetic angle spinning nuclear magnetic resonance (MAS NMR). The results show that the structure of kaolinite in the gangue sample calcined at 500℃ is destroyed. The XRD spectra show the disappearance of illite at about 800℃ and the formation ofmullite at about 1000℃. With the increase in calcination temperature, octahedral (6-coordinated) aluminum is transformed to tetrahedral (4-coordinated) aluminum gradually. For the gangue sample calcined at 700℃, the 29Si MAS NMR sharp peak of Q4 (framework silicate-quartz) is left. Compared with kaolinite in gangue, the thermal transformed temperature of pure kaolinite is lagged. On the basis of the microstructure and cementitious properties of calcined gangue, the results can be concluded, in order to obtain metakaolinite, the optimum calcination temperature of this gangue is about 500℃, and the optimum temperature is about 700℃ for activated SiO₂ and Al₂O₃.     

碱矿渣-粘土复合胶凝材料抗硫酸盐及酸侵蚀性研究

放射性废物固化材料的耐蚀性直接影响废物固化体的安全性。研究了新型放射性废物固化材料———碱矿渣—粘土复合胶凝材料(AASCM)在SO42-离子浓度为202.50 mg.L-1Na2SO4、MgSO4溶液及pH值为3.60的CH3COOH-CH3COONa溶液中的侵蚀性能。结果表明,在Na2SO4溶液浸泡后,硅酸盐水泥(PC)样品的表面生成物为CaSO4.2H2O和三硫型水化硫铝酸钙(AFt),而AASCM、碱矿渣水泥(AASC)的表面生成物仅检测出CaSO4.2H2O相;在MgSO4溶液中浸泡后,其表面生成物除分别产生上述相应生成物之外,还有纤维状产物。AASCM中的富铝组分未导致AFt的形成。AASCM具有较硅酸盐水泥好的抗硫酸盐及酸侵蚀性能,与碱矿渣水泥相当。     

Characterization of microbe cementitious materials

A new generation of cement, microbe cement, has been developed in response to the ever increasing awareness of environmental protection. Microbe cement is a new strengthening material based on microbiologically induced precipitation of calcium carbonate. This paper confirms the feasibility of binding loose sand particles using microbe cement and details the cementation mechanism of microbe cement. We have also prepared microbe cementitious materials (biosandstones). The compressive strength of the bio-sandstone, which depends on the content of calcium carbonate produced by microbially induced precipitation and the bio-mediated calcite crystal size, could be up to 12 MPa at an age of 20 days. By increasing the precipitated calcite content, the compressive strength and microstructure of bio-sandstone could be improved.     

镍渣基矿井充填用胶凝材料的制备

以提高矿业固体废弃物综合利用水平,降低矿山充填采矿成本为目的,本文开展了利用水淬镍渣制备矿山井下充填用胶凝材料的研究。分别采用机械活化和化学活化的方法,对水淬镍渣进行了提高其胶凝性能的探讨。以井下充填体的强度指标为评价标准,分析了磨矿细度和激发剂对水淬镍渣活性的激发程度和胶凝性能的影响,对水淬镍渣的化学活化机理进行了分析。研究结果表明,以活化处理的水淬镍渣为主要原料(占原料总量的85%)制备的胶结剂,可以作为水泥的替代品用于矿井充填料的生产。     

环保高性能胶凝材料的制备

为了研制低水泥用量的环保型高性能胶凝材料,分析其实现的理论基础和技术途径,得出其中的关键技术是优化胶凝体系的组分及其掺量以及配合振动磨机的活化处理技术,从而大幅度提高水泥的水化程度,使得水泥用量最小.结合试验研制环保高性能胶凝材料(EHPCM),首先选择胶凝体系,然后,对四元胶凝体系中各个规格的组分进行优化.理论计算和实验结果表明:通过磨机活化技术处理的四元胶凝体系水泥用量最少,且具有最高的水泥水化程度和较优异的力学性能,是环保高性能胶凝材料最适宜的胶凝体系;环保胶凝材料的配比即水泥、硅灰、粉煤灰、石英粉的质量比为1-0.25-0.35-0.40,运用这种胶凝材料可配制出流动性良好,抗压强度和抗折强度分别达132 MPa和18 MPa的活性粉末混凝土.     

Hydration kinetics of cementitious materials composed of red mud and coal gangue

To elucidate the intrinsic reaction mechanism of cementitious materials composed of red mud and coal gangue (RGC), the hydration kinetics of these cementitious materials at 20°C was investigated on the basis of the Krstulovi?–Dabi? model. An isothermal calorimeter was used to characterize the hydration heat evolution. The results show that the hydration of RGC is controlled by the processes of nucleation and crystal growth (NG), interaction at phase boundaries (I), and diffusion (D) in order, and the pozzolanic reactions of slag and compound-activated red mud–coal gangue are mainly controlled by the I process. Slag accelerates the clinker hydration during NG process, whereas the compound-activated red mud–coal gangue retards the hydration of RGC and the time required for I process increases with increasing dosage of red mud–coal gangue in RGC.     

碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的性能研究

为充分利用磷渣和粉煤灰两种工业废渣生产高性能胶凝材料,研究了不同磷渣/粉煤灰配合比的碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的性能.结果表明:碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的凝结时间正常,在掺量为0~30%(质量分数)范围内,随着粉煤灰掺量的增加,碱-磷渣-粉煤灰的凝结时间略有延长.与普通硅酸盐水泥相比,碱-磷渣胶凝材料的抗压强度较高而抗折强度相对较低;掺加粉煤灰后碱-磷渣胶凝材料的抗压强度降低,但抗折强度提高.碱-磷渣胶凝材料的抗冻性和耐蚀性均优于普通硅酸盐水泥,但其干缩较大,用部分粉煤灰取代磷渣粉可一定程度减小干缩.