管廊混凝土中镁质膨胀剂的水化与膨胀特性研究

地下管廊混凝土易产生收缩变形和渗漏开裂等病害,严重影响管廊结构安全和服役寿命。在管廊混凝土中掺加膨胀剂,可补偿其收缩变形,降低开裂。该文使用镁质膨胀剂,通过差热/热重分析仪对比不同温度对镁质膨胀剂的水化程度的影响,采用X射线衍射分析和扫描电镜研究不同龄期和水泥掺量下镁质膨胀剂的水化程度和水化产物形貌,分析其对混凝土收缩补偿效果。结果表明:镁质膨胀剂随养护温度升高水化加快,在50℃养护条件下的反应速率约是20℃养护条件下的2倍,水化产物特性无改变;镁质膨胀剂在大量水泥中水化呈六方板状,晶体尺寸小于0.1μm,易聚集在水泥水化产物周围,产生局部膨胀开裂。掺镁质膨胀剂管廊混凝土由收缩转变成微膨胀,随掺量和养护龄期增加,混凝土试件膨胀率会逐渐增加,养护到90 d后,膨胀速率逐渐变缓,可避免混凝土管廊胀裂风险。     

火山灰硅酸盐水泥粒径对水化反应的影响

通过不同细度的筛网和调整磨粉时间获得不同细度的火山灰硅酸盐水泥,试验结合X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)技术从微观的角度研究了火山灰硅酸盐水泥的细度对火山灰硅酸盐水泥宏观性能、钙矾石晶体与C-H-S凝胶的影响.结果表明,随着火山灰硅酸盐水泥的细度从224.45 m²·kg^-1增加至576.88 m²·kg^-1,抗压强度与抗折强度提高,火山灰硅酸盐的水泥凝结时间下降,标准稠度用水量提高.结合XRD、SEM进行微观分析,利用SEM技术观察出水化产物为钙矾石晶体与C-H-S凝胶,通过XRD技术物相分析发现随着细度的增加钙矾石晶体峰值与Ca(OH)₂峰值逐步提升,得出不同细度的火山灰硅酸盐水泥水化产物随着水泥细度的增大而增多.     

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.     

磨细钡渣对普通硅酸盐水泥水化历程的影响

测定不同磨细钡渣掺量下水泥-钡渣体系的抗折强度、抗压强度和水化热,结合X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)技术,分析磨细钡渣掺量对普通硅酸盐水泥水化历程的影响规律,探讨磨细钡渣资源化利用的技术方案。结果表明:随钡渣掺量的增加,水泥-钡渣浆体强度逐渐下降水化放热推迟,水化温峰消弱;由于稀释作用,钡渣抑制普通硅酸盐水泥1 d水化产物中钙矾石(AFt)和氢氧化钙(CH)的形成;钡渣中引入的大量可溶性SO2-4,使7 d水化产物中出AFt及石膏增加,当掺量质量分数达50%时,出现大量结晶较好的石膏晶体;磨细钡渣不具备较好的一次水化活性,可作为混合材应用于水泥工业。     

水热条件对硅酸盐水泥的水化及其干缩性能的影响

通过强度试验、干缩测定、MIP、TG-DSC、NMR分析,研究了不同水热条件下硅酸盐水泥的早期（3 d）水化及其干缩性能。结果表明：约2 d时间的水养护温度由20℃提高到60℃,水泥的早期（3 d）水化程度显著提高,C-S-H凝胶数量显著增多,同时C-S-H凝胶的硅酸盐聚合度提高,C-S-H的表面积减小,致密度提高;水泥的3 d强度显著提高,但28 d强度明显下降;水泥的干缩显著减小。养护温度提高减小干缩的原因是由于干燥前C-S-H凝胶的化学结构等发生变化而使水泥的不可逆干缩显著减小。     

快凝快硬高强混凝土制备与机理分析

以自制超早强剂与普通硅酸盐水泥为试验对象,采用常规工艺技术,制备出的快凝快硬高强混凝土6h抗压强度10 MPa,抗折强度1.5 MPa,1d抗压强度大于40 MPa,抗折强度达到5 MPa,28d抗压强度80MPa,抗折强度10 MPa,且180d强度有明显增长.使用XRD和TG-DSC等测试手段对水化试样进行分析,结果表明:超早强剂的掺入加速了硅酸盐水泥水化,促进早期钙矾石晶体生成,以及Ca(OH)2向钙矾石转化,从而促进早期强度发展,尤其促进6h到1d的水化硬化.     

高C3S水泥硬化浆体水浸取液中离子浓度的变化规律

为了研究高C3S水泥硬化浆体水浸取液中离子浓度与水化条件间的关系，本文利用水浸取法探讨了水化时间、水灰比、水化温度等因素对高硅酸三钙水泥水化硬化体系水浸取液中离子浓度的影响。试验结果表明：浸取液中的各离子浓度和pH值随水化时间的延长、水灰比的增加和养护温度的升高而降低；其中水化14d前离子浓度和pH值下降速度很快，14d下降速度趋缓；各水化条件下离子浓度的大小主要与水化程度、孔隙率和水化产物的溶解相关。该研究对于从离子浓度方面去了解高C3S水泥的水化特点具有一定的指导意义。     

浮石制备硅酸盐水泥的试验研究

以浮石为主要原料,成功制备了硅酸盐水泥熟料.研究了不同煅烧条件对熟料的影响.利用相图并结合XRD分析法确定熟料的矿物组成,利用SEM观察熟料的形貌.对熟料的力学性能测试结果显示,28d抗压强度能达到35 MPa左右;水化产物SEM形貌分析表明,水化产物主要为C-S-H凝胶,Aft及CH晶体,形态正常,且随着水化龄期的增长,水化产物越丰富,生成的水泥石结构越致密.     

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．     

矿物掺合料对硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合体系凝结时间及强度的影响

目的研究硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复掺后的凝结时间及力学性能.方法分别测试不同硅酸盐水泥、矿物掺合料掺量下硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合体系的凝结时间及胶砂强度,并利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜进行矿物组成和结构分析.结果硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合体系的凝结时间随硅酸盐水泥掺量的增大先减小再增大,随掺合料掺量的增大先减小再增大.硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合体系的强度随着硅酸盐水泥的增加先减小后增大,硅酸盐水泥掺量为10%时,3d抗压强度减小10.67%;随着掺合料的增大而降低,掺合料掺量为40%时,矿粉、粉煤灰3 d抗压强度分别减小44.5%和47.9%.结论两种水泥复掺会缩短凝结时间,降低强度,水化产物减少,结构疏松;粉煤灰和矿粉的掺入会延长凝结时间,减小强度,水化产物减少.     

钢渣微粉改性及其助磨剂实验

运用助磨剂改性钢渣复合胶凝材料,研究改性钢渣复合胶凝材料粉体比表面积变化;研究复合胶凝材料抗折强度、抗压强度等力学性能;并分析材料3d、28 d水化矿物.结果显示S58助磨剂能够改善材料活性,使得胶凝材料28 d抗压强度达到42.5 MPa硅酸盐水泥标准;SEM-EDS显示水化初期矿物以氢氧化钙和钙矾石为主,水化28 d,材料较之迷化,生成大量的C-S-H凝胶,复合水泥强度大幅提高.     

粉煤灰基土聚水泥的制备与微结构

应用正交实验方法,利用扫描电镜与X射线衍射手段研究了粉煤灰基土聚水泥的制备条件与微观结构.研究表明:Na2O为粉煤灰加量的9.8%～10.6%、模数1.0～1.5是制备此种粉煤灰基土聚水泥合适的配方条件.在胶砂流动性可保证振动密实的前提下,降低砂浆的水固比可以提高制品的强度.在优化条件下制备出28 d抗压强度达64.4 MPa的土聚水泥胶砂.常温密闭保湿养护是比常温自然养护更合适的养护方式,前者可使试块的后期强度持续明显增长.粉煤灰基土聚水泥凝胶为非结晶相,与石英集料的结合紧密,这有助于得到良好的力学性能.     

磷铝酸盐与硅酸盐复合水泥耐水性初探

对磷铝酸盐与普通硅酸盐复合水泥的耐水性进行研究，通过X射线衍射、扫描电子显微镜等手段进行机理分析，结果表明：由于磷铝酸盐水泥具有吸收水化浆体的OH^-离子生成C—A—P—H、C—P—H凝胶的功能，使磷铝酸盐水泥比普通硅酸盐复合水泥水化快，硬化浆体形成一种晶体加凝胶体的致密结构；磷铝酸盐与硅酸盐复合水泥浆体中生成较多的结晶度高、稳定性好的AFt，没有发生AFt向AFm的相转化，从而使复合水泥在长期浸水的情况下表现良好的耐水性。     

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.     

浅析水泥矿物的水化原理

硅酸盐水泥的矿物组成主要有硅酸三钙(C3S)、硅酸二钙(C2S)、铝酸三钙(C3A)和铁铝酸四钙(C4AF),四种矿物的水化速度和形成机理各不相同。本文通过对硅酸盐水泥的水化过程进行分析,使广大读者进一步了解水泥的水化过程,以期对水泥的生产及应用有所帮助。     

浅析水泥矿物的水化原理

硅酸盐水泥的矿物组成主要有硅酸三钙（C3S），硅酸二钙（C2S）、铝酸三钙（C3A）和铁铝酸四钙（C4AF），四种矿物的水化速度和形成机理各不相同。本文通过对硅酸盐水泥的水化过程进行分析，使广大读者进一步了解水泥的水化过程，以期对水泥的生产及应用有所帮助。     

高温养护混凝土及衬砌结构力学特征研究现状与分析

随着深部矿井和深长隧道的建设需要,混凝土结构面临着更加复杂的高地温环境。高温养护混凝土水化动力过程和力学特征规律与常温养护存在较大差异。概述了深部矿井和深长隧洞结构面临的高地温环境,分析了高温养护条件下混凝土水化动力过程,对高温养护混凝土力学性能演化机制和改善方法进行了综述;总结了不同高地温环境对衬砌结构黏结性能、温度场分布规律和受力特性的影响规律以及支护体系优化方法。认为高温养护混凝土水化反应机制不明确、温-湿条件耦合影响的非线性、工程研究领域和性能指标的单一性是高温养护混凝土性能演化表征及优化改性研究存在的主要问题。应加强高温养护条件下混凝土水化动力学模型的研究,建立温-湿度耦合养护条件下混凝土性能预测模型,拓展高温养护混凝土应用领域和强度等级的研究,以便更好地为高地温环境深地工程混凝土结构设计和应用提供指导。     

亚硝酸钙对硫铝酸盐水泥水化硬化过程的影响

利用维卡仪、水化热、XRD和DTG等测试手段,研究亚硝酸钙(Ca(NO2)2)对硫铝酸盐水泥(SAC)初凝时间和终凝时间、力学性能、水化放热速率及水化产物的影响.结果表明:当亚硝酸钙的质量掺量为1. 2%时,可显著缩短初凝时间和终凝时间,加快硫铝酸盐水泥的凝结;明显提高硫铝酸盐水泥早期的抗压强度,对后期抗压强度的提高幅度较小,标准养护条件下1 d和28 d抗压强度分别提高25. 0%和6. 1%;使水化第一、第二放热峰值分别提高35. 9%和34. 3%,并增加水化放热量;亚硝酸钙的溶解改善硫铝酸盐水泥浆体系统的水化环境,有利于水化产物钙矾石(AFt)的结晶,从而促进水化并提高抗压强度.     

贝利特-硫铝酸钡钙水泥水化机制

贝利特-硫铝酸钡钙水泥是一种新型胶凝材料,与贝利特水泥相比,该水泥的水化速度快,凝结时间短,需水量少,耐腐蚀性好.阐述硫铝酸钡钙矿物、贝利特水泥和贝利特-硫铝酸钡钙水泥的水化机制.结果表明:适当增加石膏掺量可使贝利特-硫铝酸钡钙水泥的水化速度加快,增加钙矾石(AFt)在水化早期的形成数量,有利于水泥早期强度的提高;贝利特-硫铝酸钡钙水泥的水化产物与硅酸盐水泥相同,但其钙矾石的含量增多,氢氧化钙的含量降低.该水泥早期水化速率低于硅酸盐水泥水化速率,水化放热量减少.     

氧化镁水化产物的微观结构特点表征

为了抑制和降低掺氧化镁混凝土坝的膨胀开裂,采用热分析、X线衍射和扫描电子显微镜分析了氧化镁在不同温度下水化产物的形貌.结果表明:氧化镁在20℃和50℃水中养护180 d后的水化率为57%和94%,经X线衍射分析仍发现未水化的氧化镁;在216℃和2MPa下压蒸4 h,氧化镁全部水化.氧化镁在20℃养护180 d,水化产物为纤维状,长3~5μm,相互交错;掺少量水泥后在80℃水中养护360 d生成针状Mg(OH)2,大小为0.5~1μm,在水化产物中呈分散状扩散和生长;在大量水泥中形成六方板状的Mg(OH)2,大小少于0.1μm,易团聚,能引起混凝土局部膨胀开裂.温度对水化产物性质影响不大,对产物形状、大小和分布有一定的影响.