粉煤灰对阿利特-硫铝酸盐水泥凝结时间及水化研究

通过在阿利特-硫铝酸盐水泥中添加粉煤灰,利用XRD、水化热和SEM来研究粉煤灰对该体系水化过程的影响.结果表明:粉煤灰对该体系有一定缓凝作用;并且随着掺量增加,作用越明显.粉煤灰主要影响水泥早期强度,对后期影响不大;当掺量≥30％时,对后期也有影响.火山灰反应在3d时不太明显,一般在28 d时较容易观察到.     

硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥水化协同效应研究

水泥硬化体的力学性质与其微观组构间存在紧密的联系,水泥硬化体微观组构的形成与发展是水泥水化硬化过程的结果。因此,开展对水泥水化硬化过程的研究,将对于了解水泥水化硬化微观组构的发展变化规律及其影响因素有着重要的意义。通过对硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥(以下简称复合水泥)进行水化热测试分析,并且结合扫描电镜(SEM)试验对水泥石的微观形貌进行了分析,重点研究了复合水泥的水化硬化机理,以探究硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥的水化协同效应。     

掺合料对硫铝酸盐水泥性能的影响

研究了不同掺量的矿渣、粉煤灰、沸石粉对硫铝酸盐水泥砂浆抗折、抗压强度、Cl^-渗透性的影响;并通过XRD、SEM等方法对不同龄期的净浆水化产物进行分析。结果表明：在硫铝酸盐水泥浆体中,3种掺合料对强度贡献大小顺序为：矿渣〉沸石〉粉煤灰;浆体后期水化速度减慢,表现为后期强度增长不大;掺合料的加入可以增加结构致密性,提高抗Cl^-渗透能力,3种掺合料作用效果为：矿渣〉粉煤灰〉沸石粉。     

硫铝酸盐与硅酸盐复合水泥研究

介绍了硅酸盐水泥熟料（立窑）．硫铝酸盐水泥熟料一硬石膏三元系统富硅酸盐水泥熟料（立窑）区域材料性能的发展规律．详细分析了组成材料和化学成分对复合水泥凝结时间和强度的影响．同时,对复合前后水泥的相关性能进行了对比,复合水泥凝结时间缩短,强度显著提高．     

碳酸锂和超细矿物掺合料对快硬硫铝酸盐水泥性能的影响

为了研究碳酸锂（Li2CO3）和超细矿物掺合料（UMA）对快硬硫铝酸盐水泥（R·SAC）性能的影响。以凝结时间和力学性能为宏观指标,X射线衍射（X-ray diffraction, XRD）和扫描电子显微镜（scanning electron microscope, SEM）测试为基础,探讨了Li2CO3和UMA对R·SAC凝结时间、力学性能、水化产物种类和微观形貌的影响规律。结果表明：Li2CO3不仅可以有效提高R·SAC主要水化产物钙矾石的生成速率,而且还可以改变其微观形貌,显著缩短R·SAC的凝结时间;Li2CO3虽然改变了R·SAC的水化进程,但对其水化产物的种类并无影响;UMA不仅可以改善R·SAC胶砂界面过渡区力的学性能,而且同样可以有效缩短R·SAC凝结时间,同时对胶砂后期强度倒缩起到补偿作用。     

外加剂对磷铝酸盐水泥凝结时间的影响

主要研究了外加剂对磷铝酸盐水泥凝结时间的影响，并探讨了磷铝酸盐水泥水化试件中的ζ电位、电导率（κ）和水泥粒子对外加剂吸附量与凝结时间的关系。结果表明：外加剂对磷铝酸盐水泥有显著的缓凝作用，且在外加剂作用下，ζ－电位和电导率之间有很好的相关性。     

缓凝剂对高贝利特硫铝酸盐水泥凝结时间与水化热的影响

针对高贝利特硫铝酸盐水泥水化迅速、凝结时间短的问题,探讨了不同掺量的柠檬酸钠、硼酸和氨基三亚甲基膦酸在不同温度下,对高贝利特硫铝酸盐水泥凝结时间和水化热的影响。研究结果表明:在10℃和25℃时,柠檬酸钠和氨基三亚甲基膦酸延缓了高贝利特硫铝酸盐水泥水化,降低了水泥水化2 h的总放热量;在60℃的高温环境下,柠檬酸钠和大掺量硼酸的缓凝效果稍好,而氨基三亚甲基膦酸和小掺量硼酸的缓凝作用有限。柠檬酸钠和氨基三亚甲基膦酸可以延缓钙矾石的生成,细化钙矾石的尺寸,使高贝利特硫铝酸盐水泥浆体在凝结硬化时的总放热量增大。     

磷渣对硅酸盐水泥凝结时间的影响及机理

重点研究了磷渣对硅酸盐水泥凝结时间的影响,以及几种常用外加剂硫酸钠、烧石膏和烧明矾石对磷渣水泥凝结时间的改善,并研究了一种以硫铝酸钙为主要矿物组成的合成外加剂的作用。结果表明磷渣的掺量与比表面积对磷渣硅酸盐水泥的缓凝作用非常大,硫酸钠和合成外加剂对磷渣的缓凝的改善效果最佳,烧石膏与烧明矾石的作用不显著。通过对磷渣的缓凝机理的研究,指出了磷渣中的PO4^3-溶出对水泥的缓凝作用。     

改性硼酸延缓硫铝酸盐水泥的凝结

复掺硼酸和硫酸铝研制新型硫铝酸盐水泥缓凝剂。采用扫描电子显微镜(SEM)分析新型缓凝剂和硫酸铝对硫铝酸盐水泥的缓凝效果和力学性能的影响。结果表明:掺入w=0.3%的硼酸,硫铝酸盐水泥初凝时间为296 min,终凝时间为361 min;复掺w(硼酸)=0.3%,w(硫酸铝)=0.5%,初凝和终凝时间降为113 min和168 min,继续增加硫酸铝掺量,凝结时间会进一步降低,对前期强度无不利影响,且后期强度升高。单掺硫酸铝对硫铝酸盐水泥有促凝作用,但强度略有下降。     

外加剂对磷铝酸盐与硅酸盐复合水泥水化的影响

研究了外加剂对磷铝酸盐与硅酸盐熟料复合水泥早期水化行为的影响规律。通过测定净浆试体抗压强度，以及采用显微电泳仪测量Zeta电位、分光光度计测量硬化浆体在水溶液中的Ca^2 、[A1O4]^5-离子溶出浓度，分析外加剂对磷铝酸盐与硅酸盐熟料复合水泥的早期水化行为的影响规律。研究结果表明：随着外加剂掺量的增加，试体强度、(电位、Ca^2 、[AlO4]^5-离子溶出浓度的变化规律均为：先下降，而后上升达到最大值，之后又开始下降。说明以上三者之间有很好的相关性，通过测试ξ电位、Ca^2 、[A1O4]^5-离子溶出浓度可以预测水泥试体的早期强度。     

硅酸盐-硫铝酸盐水泥基护壁堵漏材料的研制

针对复杂地层钻探护壁堵漏技术难题,研制了一种硅酸盐-硫铝酸盐水泥基护壁堵漏材料。首先,分别对掺加外加剂的硅酸盐复合水泥、硫铝酸盐水泥的主要技术指标进行试验研究,在此基础上,按不同比例对两种不同系列的水泥进行复合,对复合浆液的流动度、可泵期、凝结时间以及强度等主要技术指标开展试验研究,并结合水化热与扫描电镜分析对其水化硬化过程进行探讨,揭示硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥的水化协同效应。研究成果表明,利用硅酸盐-硫铝酸盐水泥水化协同效应可为解决松散破碎、陡倾宽缝以及动水冲蚀等复杂地层的护壁堵漏技术难题提供新的思路和解决方案。     

硅酸盐-硫铝酸盐水泥基钻孔护壁堵漏材料的研制

针对复杂地层钻探护壁堵漏技术难题,研制了一种硅酸盐-硫铝酸盐水泥基护壁堵漏材料。首先,分别对掺加外加剂的硅酸盐复合水泥、硫铝酸盐水泥的主要技术指标进行试验研究;在此基础上,按不同比例对两种不同系列的水泥进行复合,对复合浆液的流动度、可泵期、凝结时间以及强度等主要技术指标开展试验研究;并结合水化热与扫描电镜分析对其水化硬化过程进行探讨,揭示硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥的水化协同效应。研究成果表明,利用硅酸盐-硫铝酸盐水泥水化协同效应可为解决松散破碎、陡倾宽缝以及动水冲蚀等复杂地层的护壁堵漏技术难题提供新的思路和解决方案。     

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.     

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。     

矿物掺合料对水泥-水玻璃注浆材料性能的影响

为保证道路工程注浆材料具有良好的工作性、抗水分散性和较少的泌水率,采用粉煤灰和矿渣微粉为矿物掺合料、膨润土为浆体稳定剂以及水玻璃为促凝剂,研究了矿物掺和料种类及含量对水泥基-水玻璃双液注浆材料性能的影响规律。结果表明,适量的粉煤灰可以提高水泥基浆液的流动性,而且可以有效增加水泥基浆液的有效水胶比;矿渣微粉对水泥基浆液的流动性无明显影响,但可有效提升水泥基浆液结石体后期抗压强度;以粉煤灰为矿物掺合料的水泥基-水玻璃双浆材料力学性能优于矿渣微粉,但矿渣微粉对浆液结石体的孔结构改善效果更好。     

复合铝酸盐型速凝剂对硅酸盐水泥水化行为的分析

本文着重讨论了复合铝酸盐型速凝剂对硅酸盐水泥的速凝机理,由于水泥—速凝剂—水体系中Al_2(SO_4)_3等电介质的介离,在NaAlO_2存在的条件下,急速与该体系中的Al_2O_3,Ca(OH)_2等化学组分反应,生成微细针柱状的钙矾石及中间产物次生石膏,这些新生结晶体在水泥颗粒间“搭桥”并交叉连生成网络而呈现速凝。同时,本文也分析讨论了复合铝酸盐型速凝剂对水泥石强度等方面的影响。     

复合矿物掺合料颗粒级配对水泥砂浆强度及微观结构的影响

通过粉煤灰分别与矿渣粉、硅灰的复合掺配试验，了解复合矿物掺合料对水泥砂浆强度及微观结构的影响。试验表明：不同细度的矿物掺合料复合后具有一定的叠合效应，可使水泥粉体内部颗粒实现较紧密的堆积，使水泥砂浆的强度提高，内部结构变得更加致密。     

硫铝酸盐超早强水泥矿物组成及性能的研究

实验室制备了22种 Al_2 O_3/SO_3比和 Fe_2O_3含量不同的硫铝酸盐水泥熟料,用化学分析,岩相分析和 x 射线衍射法测定了其矿物组成,并测定了物理力学性能。同时,讨论了 CaF_2、石膏类型,Al_2O_3/SO_3/SO_3比及 Fe_2O_3含量对硫铝酸盐超早强水泥性能的影响,确定了合理的煅烧温度范围.     

磷铝酸盐与硅酸盐复合水泥的正交试验研究

以磷铝酸盐水泥和硅酸盐水泥熟料为原料,并掺入石膏和外加剂,磨制复合水泥,通过正交试验确定最佳配比。测定了复合水泥的力学性能,并利用XRD、SEM等测试手段对水化产物进行了分析,结果表明：复合水泥的水化产物与硅酸盐水泥基本相同,主要是C-S-H凝胶、Ca(OH）2和AFt,但复合水泥水化速率大于硅酸盐水泥,水化产物量变大,而且其形貌、晶粒度等发生了改变,使得复合水泥硬化体的整个显微结构紧密结合,从而赋予其高的强度。