用双电层理论研究不同电价阳离子对α半水石膏水化的影响

通过水化升温曲线、ζ电位、液相组成等的测定,研究了不同电价阳离子对α半水石膏水化硬化过程的影响.结果表明:在α半水石膏的水化硬化过程中,形成了双电层结构和负ζ电位,不同电价的阳离子对α半水石膏的表面双电层结构和ζ电位产生不同影响.导致α半水石膏颗粒的分散度和溶解速度不同,从而影响了α半水石膏的水化硬化.这种作用机理有别于传统的胶体体系.     

高温煅烧石膏硅酸盐水泥早期水化产物的研究

利用DTA、XRD、IR、化学结合水和Ca(OH)2生成量测定等方法,研究了煅烧石膏、二水石膏对硅酸盐水泥早期水化过程的影响。结果表明：在水化龄期相同时,掺煅烧石膏水泥浆体中水化产物同掺二水石膏相比,Ca(OH)2生成量大;在一天前无心生成;结合水量在一天前前者高于后者,而一天后则相反。指出了煅烧石膏提高水泥强度的机理在于：由于煅烧石膏的溶解速度较低,在水泥水化初期(1d前),存在于水泥中的铝酸盐相不能形成心,从而减缓了AFt对水泥水化的延缓作用,加速了整个熟料矿物相的水化,提高了水泥的强度。     

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。     

石膏的形态对C2S浆体强度的影响

研究了二水石膏、600℃、800℃、1000℃煅烧石膏对C2S浆体强度的影响.结果表明:石膏的掺入,能提高C2S浆体的强度,煅烧石膏比二水石膏更能提高C2S浆体的强度.证明了石膏不仅对硅酸盐水泥中C3A的水化产生影响,同时亦对硅酸盐矿物的水化有促进作用.     

用双电层理论研究不同电价阳离子对α半水石膏水化的影响

通过水化升温曲线、ζ电位、液相组成等的测定，研究了不同电价阳离子对α半水石膏水化硬化过程的影响。结果表明：在α半水石膏的水化硬化过程中，形成了双电层结构和负ζ电位，不同电价的阳离子对α半水石膏的表面双电层结构和ζ电位产生不同影响．导致α半水石膏颗粒的分散度和溶解速度不同，从而影响了α半水石膏的水化硬化。这种作用机理有别于传统的胶体体系。     

不同养护温度下硫铝酸盐水泥的水化特性

研究了无水石膏掺量不同的硫铝酸盐水泥在5℃、20℃和40℃下的凝结时间、强度发展、干燥收缩率及水化产物等.结果表明:无水石膏虽能促进水化产物钙矾石的生成,但对硫铝酸盐水泥熟料水化的影响效果直接取决于养护温度——5℃下,无水石膏会显著延缓早期水化,使凝结时间大幅延长,早期强度显著降低;而20℃和40℃下作用效果相反,因为石膏的掺入能有效抑制高温下钙矾石向单硫型水化硫铝酸钙的转变,所以40℃下掺加石膏所得硫铝酸盐水泥砂浆的抗压强度较不掺时有不同程度的提升.     

氟石膏直接制备石膏板技术的研究

氟石膏是生产氢氟酸过程中的副产品,其水化反应缓慢、凝结时间长、且污染环境.通过实验研究掺加3种不同激发剂(Na2SO4、K2SO4和KAl(SO4)2)对氟石膏水化活性的影响,并在此基础上采用流浆法成型工艺来制备石膏板,该板主要由氟石膏、硅酸盐水泥、锯末、玻璃纤维和激发剂组成.该产品主要性能指标达到国家标准.     

影响硅酸盐水泥水化速度的因素

硅酸盐水泥的水化过程是非常复杂的,其影响因素很多。本文对影响因素诸如熟料单矿物的品体结构、石膏、微组分、水泥颗粒细度及其分布、温度、外加剂等进行了论述。     

粒径分布对水泥水化过程影响的数值模拟

为了模拟水泥粒径分布对水泥水化过程的影响,本文建立了一个基于水化深度的水化模型。该模型假定水泥水化过程由水化深度控制,且水化深度随时间的变化关系与颗粒粒径无关。通过等温差示扫描量热仪测定了2种不同粒径分布水泥的等温水化热曲线,根据试验结果分析得出最大水化深度的存在,并推导得出水化模型所需的基准水化速率。最后将建立的水化模型用于模拟水泥的等温水化热曲线。结果表明:基于水化深度的水化模型能够准确模拟水泥粒径分布对水泥水化过程的影响。     

高温煅烧石膏对C3S和C2S水化过程的影响

利用 XRD、TMS-GLC(三甲基硅烷化)等方法,对 C_3S-CaSO_4·2H_2O-H_2O、C_3S-CaSO_4-H_2O、C_2S-CaSO_4·2H_2O-H_2O、C_2S-CaSO_4-H_2O 四个系统的水化过程进行了研究,测定了结合水生成量、Ca(OH)_2生成量、[SiO_4]四面体聚合度及浆体的强度。结果表明:适量的煅烧石膏或二水石膏均能促进 C_3S 和 C_2S 的水化,但两类石膏的促进效果相近;指出了同二水石膏相比,煅烧石膏提高硅酸盐水泥强度机理的研究,应从它对水泥中铝酸盐矿物的水化和浆体结构形成过程的影响方面进行。     

石膏种类对富水充填材料凝结硬化性能与机理的影响

针对富水充填材料的凝结性能受石膏种类影响的问题,采用X射线衍射、扫描电镜、红外光谱等微观实验,分析富水充填材料硬化体的组成,探讨二水石膏和半水石膏对富水充填材料性能影响的机理. 结果表明:以硫铝酸盐水泥-石膏-石灰为主的富水充填材料体系中,为保证正常的凝结硬化,石膏应为二水石膏;如以半水石膏为原材料,在7d龄期时仍不具有强度;二水石膏充足时生成的钙矾石晶体呈细针状,二水石膏不足时生成的钙矾石晶体为六棱短柱状;富水充填材料的强度主要来源于硫铝酸盐水泥-石膏-石灰反应生成的钙矾石,而不是水泥自身水化的水化硫铝酸钙、铝胶和氢氧化钙.     

水泥对脱硫石膏性能影响的试验研究

为改善脱硫石膏的性能,使其在建筑工程中应用更为广泛。通过对不同水泥掺量的石膏进行抗压强度和抗折强度试验,探究石膏强度与水泥掺量的关系;并通过扫描电镜实验(SEM)和X射线衍射实验(XRD)对单掺水泥石膏强度变化的微观机制进行分析。研究结果表明:水泥掺入脱硫石膏后可以一定程度上改善脱硫石膏的力学性能,提高脱硫石膏的强度。通过微观机理分析发现,水泥-石膏混合体系中会产生钙矾石,由于钙矾石的膨胀以及硅酸钙水化后生成的水化硅酸钙凝胶填充于石膏孔隙,使石膏趋于密实,从微观上解释了石膏强度的增长机制。但由于钙矾石的膨胀具有双重作用,因此存在水泥的最经济掺加量,实验研究确定脱硫石膏中水泥的最经济掺加量为10%。     

石膏对阿利特-硫铝酸钡钙水泥水化程度及浆体组成的影响

利用前期合成的阿利特-硫铝酸钡钙水泥,应用XRD、SEM-EDS等研究了随石膏掺量的改变对新型胶凝材料阿利特-硫铝酸钡钙水泥水化程度及水化浆体组成的影响.研究结果表明:随石膏掺量增加,水化浆体的水化程度大致趋势是先增加后降低;阿利特-硫铝酸钡钙水泥最佳铝硫比为1.0/1.0,此时硬化浆体在标准稠度加水量下1d、3d和28d龄期的水化程度分别达到48.3%、57.6%和75.3%.XRD及SEM-EDS分析表明在最佳铝硫比1d、3d龄期时水化产物就已大量形成,结构致密.     

聚羧酸减水剂对水泥水化过程的影响

从水泥浆的液相电导率、pH值和水化程度三方面讨论了聚羧酸共聚物对水泥水化的影响.研究结果表明,共聚物对水泥的水化过程有缓凝作用.共聚物的掺量(即聚灰比)越大其缓凝作用越明显,且在其它配方相同时,侧链聚乙二醇(PEG)的分子量不同,对缓凝作用也有影响,掺入的PEG分子量越大缓凝作用越明显.此外,还利用傅里叶变换红外光谱法验证了聚羧酸共聚物与水泥水化产生的钙离子会发生配位反应,并分析了聚羧酸减水剂对水泥水化的影响机理.     

缓凝剂对石膏刨花板性能的影响

通过改变石膏水化过程中缓凝剂品种以及添加量,借助扫描电镜(SEM)法,观察石膏结晶形态.再利用原子吸收光谱(AAS)测量不同pH条件下石膏水化体系中游离态Ca2 浓度变化曲线.综合电镜图像以及石膏刨花板各项性能数据,从而建立石膏水化过程中Ca2 含量变化和石膏结晶形态与石膏刨花板各项性能之间的内在联系.     

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.     

C_3S含量变化对浆体强度及体积收缩的影响

为了研究硅酸三钙(C3S)含量对水泥浆体的抗压强度及线性收缩的影响,制备了不同C3S含量的水泥,并通过热质量损失法(TG)、扫描电镜(SEM)等方法分析了浆体中Ca(OH)2含量的变化规律和水化产物形貌,讨论了C3S含量对浆体基本性能的影响.结果表明:C3S质量分数为78.79%的水泥浆体水化过程中产生较多且晶粒尺寸较小的Ca(OH)2,其后期抗压强度出现倒缩.水化7 d时,C3S质量分数为67.33%的波特兰水泥抗压强度最大,28 d后C3S含量低的水泥的抗压强度可超过高C3S水泥浆体;加入质量分数为50%的粉煤灰后,熟料中C3S质量分数为67.33%的水泥浆体始终具有最高的强度.水泥浆体的线性收缩随着熟料中的C3S含量的增加而变大.从水泥硬化浆体的性能和节能方面考虑,熟料中C3S质量分数为67.33%较优.     

石膏对铝酸盐水泥基混合体系早期水化的影响

采用量热仪、X射线衍射仪、环境扫描电子显微镜、压汞仪分析了无水石膏及α-半水石膏对铝酸盐水泥为主的铝酸盐-硅酸盐混合水泥体系早期水化放热、浆体微结构演变等水化进程的影响.结果表明:无论何种石膏掺入后,三元体系的早期水化均有所加速,且集中于钙矾石的生成及其向单硫型水化硫铝酸钙的转变——水化30min内,浆体中均生成了一定量长度为1μm左右的短粗钙矾石晶体,并伴随首个水化放热峰的产生;而随后的8h内,另产生两个水化放热峰:掺无水石膏时,第2个水化放热峰源自无水铝酸钙和无水石膏的溶解以及少量钙矾石晶体的生成,第3个水化放热峰源自钙矾石的增长及其向单硫型水化硫铝酸钙的转变;而掺α-半水石膏时,这两个水化放热峰均与钙矾石的生成及增长有关.相比而言,α-半水石膏因溶解速度较快,与无水铝酸钙等的溶解速度相匹配,所以水化早期生成更多的钙矾石晶体,所得硬化浆体的孔隙率更低.     

活化煤矸石-水泥混合体系的水化过程

选取徐州地区活化煤矸石-水泥混合体,研究不同龄期的水化产物及水化反应热力学过程、水化反应动力学过程,以探明活化煤矸石对水泥的水化作用.结果表明,在活化煤矸石-水泥体系中,水化3 d时的氢氧化钙含量最多,而后随龄期增加而逐渐减少;除氢氧化钙外,水泥组成矿物和其他水化产物的成分及其随龄期的变化与纯水泥体系类似.煤矸石能够与水泥水化产物发生二次水化反应,并伴随二次放热现象,煤矸石的活性不同则二次放热峰时间、高度、总放热量均不同.激发剂能够提高煤矸石-水泥混合体系的水化速率及水化放热量,并能够促进二次水化反应,进而活化煤矸石-水泥体系.     

微观尺度下含硫尾砂胶结充填体侵蚀机理

全尾砂作为采空区充填最常用的充填骨料之一,以其形成的胶结充填体必然含有一定量的硫化物或硫元素。针对硫元素对胶结充填体强度的影响问题,基于水泥水化单元模型及水泥的微观水化反应机理,建立了二维的含硫尾砂侵蚀水化单元模型。在此基础上,通过分析石膏与钙矾石在侵蚀过程中的作用,研究了硫酸根离子对水泥水化单元的侵蚀机理,以及硫酸根离子对水化单元微观结构变化的影响。同时,将含硫尾砂的侵蚀过程与水化单元微观结构的变化进行匹配和阶段划分,更加准确地分析了含硫尾砂胶结充填体侵蚀过程随时间发展变化规律。研究分析表明,模型预测结果与现有理论分析吻合,本文所建立的模型可以合理地解释含硫尾砂胶结充填体微观侵蚀过程的时变发展规律。