基于再生微粉的复合胶凝体系水化特性研究

为了解基于再生微粉的复合胶凝材料的水化硬化机理，本文将再生微粉和粉煤灰单掺或与硅灰复掺以50%、60%、70%的取代率取代水泥制备水泥净浆试件，研究其抗压强度、水化放热速率、放热量及水化产物的变化规律。结果表明：随着取代率增加，胶凝材料抗压强度降低，取代率为50%时，胶凝材料力学性能最佳，其中复掺再生微粉和硅灰龄期为7d时，其抗压强度达到了29.1MPa;复掺再生微粉和硅灰的早期放热速率与复掺粉煤灰和硅灰基本一致，但加速了二次放热且放热量均低于纯水泥组；通过XRD试验可以发现，随着取代率增大，复掺再生微粉和硅灰的Ca(OH)₂衍射峰逐渐减弱，表明其促进了二次水化，也证明了再生微粉具有火山灰活性，且再生微粉的火山灰活性大于粉煤灰。该结果可为研发生态建筑材料提供理论支撑。     

建筑垃圾再生微粉/硅锰渣粉复合辅助性胶凝材料的制备和性能

再生微粉是目前建筑垃圾高效资源化的有效途径之一,但其需水量高、水化活性偏低问题仍有待解决。提出利用硅锰渣粉与再生微粉复合制备建筑垃圾再生微粉/硅锰渣粉复合辅助性胶凝材料。结果表明：随着硅锰渣粉掺量增加,复合辅助性胶凝材料流动度比和活性指数均大幅提高,当硅锰渣粉掺量30%(质量分数)时,复合辅助性胶凝材料胶砂流动度比达98%,28 d活性指数达98%;复合辅助性胶凝材料与再生微粉相比,水化早期反应快,7 d累积水化放热更高,说明其早期水化速率更高;随着硅锰渣粉替代再生微粉比例增加,胶凝材料体系净浆孔隙率降低、微纳米孔含量增加;复合辅助性胶凝材料水化消耗了更多的Ca(OH)₂形成CSH凝胶,故基体致密程度提高。     

粉煤灰/矿粉-水泥胶凝体系的水化放热性能

利用等温量热仪,研究粉煤灰/矿粉-水泥胶凝体系3 d内水化放热性能,借助X射线衍射仪与热分析仪分析不同胶凝体系的水化产物。结果表明:掺量质量分数为45%时,粉煤灰-水泥胶凝体系3 d的水化放热量为175.4J/g,矿粉-水泥胶凝体系为205.4 J/g;矿粉-水泥胶凝体系水化速率峰值出现时间为15.3 h,大于粉煤灰-水泥胶凝体系的10.22 h;双掺粉煤灰和矿粉等量取代质量分数为50%水泥时,随粉煤灰掺入比例的增大,水化放热量减小的程度增大,但粉煤灰或矿粉的掺入比例与水化热峰值及其出现时间关系不大;掺入粉煤灰和矿粉后,可以明显降低早期水化产物中钙钒石(AFt)和氢氧化钙(CH)的生成量。     

碱激发钢渣矿渣胶凝材料凝结硬化性能研究

通过对胶凝材料强度、水化热的测定和对水化产物种类及表观形貌的分析,探讨了缓凝剂和钢渣掺量对碱激发钢渣矿渣胶凝材料性能的影响,并对其水化特性进行了研究.结果表明:钢渣掺量为40%、矿渣掺量为60%时,外掺6%水玻璃激发剂和1%的K缓凝剂,所制得的胶凝材料的凝结时间和强度可以达到42.5R普通硅酸盐水泥的技术要求;碱激发钢渣矿渣胶凝材料的放热特性与碱激发矿渣胶凝材料类似,具有放热量小的特点;钢渣与矿渣组合有利于胶凝体系水化进程的发展,两者具有相互促进的作用.     

低水胶比对复合胶凝体系水化特性和动力学影响研究

低水胶比复合胶凝体系的水化机理和水化行为较普通水胶比胶凝体系存在一定差异,该条件下传统的水化结论往往不再适用.以不同低水胶比水泥-粉煤灰-矿渣复合胶凝体系为研究对象,通过测试净浆试件7d水化热,结合水化动力学模型探明了低水胶比、矿物掺合料掺量对其水化行为和水化机理的影响,并通过透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)分析了低水胶比复合胶凝体系的水化产物差异.研究结果表明：水胶比为0.2、粉煤灰-矿渣复掺量小于50%时,复合胶凝体系早期和后期的放热速率无明显差异,此时复掺粉煤灰-矿渣对水泥水化存在一定促进作用,当水胶比增至0.25和0.3时,复掺粉煤灰-矿渣在10～17h抑制了水泥水化;当水胶比由0.3降低至0.2时,胶凝体系最大放热速率呈增大趋势,且水化过程由NG-I-D改变为NG-D,不再经历相边界反应;水化至28d时,水化硅酸钙(C-S-H)的形貌随着水胶比的降低,由纤维状向球状转变.     

纳米SiO2对硅酸盐水泥水化放热特性的影响

以硅灰为对比,利用微量热仪研究了纳米SiO2对硅酸盐水泥24 h内水化历程、水化放热特性的影响.研究结果表明:掺入纳米SiO2的水泥试样24 h内水化历程也可划分为类似于纯硅酸盐水泥水化的5个阶段;纳米SiO2的掺入,促使诱导期、加速期和减速期的出现提前,缩短了诱导期持续的时间;提高了水化开始时的放热速率,使第二放热峰的出现提前,增大了水化放热量.     

钢渣-水泥复合胶凝材料的水化放热和动力学研究

通过测定钢渣掺量（质量分数）分别为0、20%、30%、40%的水泥基复合胶凝材料的水化放热速率,根据Krstulovi?-Dabi?动力学模型得到几何晶体生长指数n、反应速率常数K、各阶段转换时的水化度α,进而研究钢渣掺量对钢渣水泥复合胶凝材料水化放热与动力学的影响。结果表明：随着钢渣掺量的增加,各阶段水化放热速率变化趋势不同,钢渣掺量30%和40%时,出现第3放热峰,水化放热量随着钢渣掺量的增加而降低;钢渣掺量0、20%、30%时,水化历程由结晶成核与晶体生长(NG)到相边界反应(I)再到扩散过程(D);钢渣掺量40%时,模拟曲线偏离实际水化速率曲线,水化过程不符合Krstulovi?-Dabi?动力学模型;钢渣掺量0~30%范围内KNG、KI、KD均随着钢渣掺量的增加而降低;相对于钢渣掺量20%试样而言,纯水泥与钢渣掺量30%试样的I过程水化度范围较大;钢渣掺量0~30%的试样,水化12h已经成型,然而相同条件下,钢渣掺量40%的试样仍然不能硬化成型。为避免水化速率过低,钢渣最大掺量应为30%。     

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.     

硅灰对水泥净浆与砂浆性能及砂浆结构影响的研究

探讨不同掺量的硅灰对水泥净浆与砂浆性能及砂浆结构的影响.结果表明:掺入硅灰可以减缓水泥早期水化反应速度,使水化产物减少,结构疏松,使水泥砂浆早期强度有所下降.掺入适量的硅灰可以提高水泥后期水化反应速度,使水化产物增多,提高水泥砂浆的密实度,并能促使水化反应长期进行,从而提高水泥砂浆的后期与长期强度;硅灰的优化掺量为8%.掺入硅灰会降低水泥净浆的流动性,增加水泥的凝结时间,但水泥的安定性均为合格.     

玻璃粉/硅粉复掺对混凝土腐蚀环境下耐久性的影响

基于格尔木地区土壤中实测腐蚀性离子种类与含量,设计Na₂CO₃、NaCl、Na₂SO₄及MgSO₄复合溶液进行全浸泡试验,通过相对质量评价参数(ω₁)与相对动弹性模量评价参数(ω₂)变化规律研究玻璃粉/硅粉复掺对混凝土耐久性能的影响.分析标准养护下玻璃粉/硅粉复掺对胶凝材料水化反应的影响,以及玻璃粉/硅粉复掺混凝土受复合盐溶液侵蚀的微观机理.并依据Wiener理论预测了复合盐溶液腐蚀环境下混凝土的服役寿命.结果表明:复合盐溶液腐蚀环境下,混凝土劣化幅度因玻璃粉掺量的变化而不同;标准养护下玻璃粉/硅粉复掺对胶凝材料水化产物无影响,且养护至56~120 d时SiO₂仍进行着明显的火山灰效应;玻璃粉掺量10%、硅灰掺量6%时,玻璃粉/硅粉复掺对混凝土气孔结构有所改善,所以在复合盐溶液腐蚀前后混凝土内部平均气泡孔径均小于未掺玻璃粉与硅灰时的混凝土气泡孔径;玻璃粉/硅粉复掺制备混凝土时玻璃粉掺量不宜超过10%.     

掺复合胶凝材料混凝土的抗氯离子侵蚀性能

研究了矿粉、粉煤灰、硅灰等矿物外加剂对海工混凝土性能的影响,通过试验测定了掺复合胶凝材料的海工混凝土的电通量、氯离子表观扩散系数的变化规律,并对这种混凝土进行了恒电压钢筋锈蚀的试验,研究了矿物外加剂掺量与混凝土抗氯离子侵蚀性能的关系.研究结果表明,在硅酸盐水泥中掺加矿粉、粉煤灰、硅灰等矿物外加剂可以改善海工混凝土的综合性能.矿物外加剂的复合掺入比单独掺入对混凝土抗氯离子侵蚀性能的改善具有更加良好的效果.海工混凝土配制时应尽可能地采用复合多种矿物外加剂.     

快硬早强磷渣基胶凝材料的制备及其微观结构研究

碱磷渣胶凝材料早期强度较低,不利于实现快速修补,通过在碱磷渣材料中掺入适量的石墨尾矿粉和普通硅酸盐水泥进行快硬早强磷渣基胶凝材料的研制.结果表明,掺入10%的普通硅酸盐水泥(占胶凝材料总质量的百分比,下同)和15%的石墨尾矿粉时,可有效提高碱磷渣胶凝材料的早期强度.当硅酸钠掺量为5%(以Na_2O计)时,所开发的快硬早强磷渣基胶凝材料胶砂试件的3d抗压强度27.3MPa、3d抗折强度4.1MPa,28d抗压强度56.8MPa、28d抗折强度8.3MPa,符合GB175-2007对普通硅酸盐水泥P.O42.5R的强度要求.运用XRD、SEM、综合热分析等微观测试技术研究了快硬早强磷渣基胶凝材料的水化硬化和微观结构.     

原位监测水泥基材料早期电阻率的变化过程

为了考察辅助性胶凝材料和细骨料对水泥水化的影响,利用新型无电极电阻率仪原位连续监测水泥基材料早期的微结构演变进程,系统分析了水胶比、硅灰掺量、矿渣掺量、粉煤灰掺量、细骨料体积分数和骨料粒级对水泥基材料电阻率的影响.试验结果表明:在水化3 000 min内,根据水泥基材料电阻率的发展曲线,可将水泥水化过程分为溶解期、诱导期、加速期和减速期4个阶段;电阻率的发展速率随水胶比的增加而显著下降;在水胶比相同的情况下,砂浆电阻率高于净浆电阻率;掺加矿物掺合料致使后期电阻率的变化速率降低,掺加硅灰则导致水化加速期提前;在早期水化过程中,硅灰的活性最高,矿渣的活性次之,粉煤灰的活性最低;细骨料的体积分数和骨料粒级越大,砂浆的电阻率越大.     

再生黏土砖粉-水泥胶凝体系的特性

为了实现废弃黏土砖的再生利用,通过物理球磨的方法制备出再生黏土砖粉,将其作为辅助性胶凝材料来取代部分水泥制备复合水泥浆体.采用量热仪、X射线衍射仪和热重分析仪研究了黏土砖粉掺量对复合胶凝材料体系的水化热、水化产物和热重性能的影响.实验结果表明:随着黏土砖粉掺量的增加,水泥水化累积放热量不断降低,当黏土砖粉掺量为40%时胶凝体系的3 d水化累积放热量可降低35.39%.XRD测试结果证明,随着养护龄期的增长,Ca(OH)_2逐渐与黏土砖粉中活性SiO_2和Al_2O_3发生火山灰反应,在龄期180 d时Ca(OH)_2的特征峰强度损失更大.DSC-TG定量分析确定了在90 d龄期后,黏土砖粉反应消耗了更多的Ca(OH)_2,使得胶凝体系中Ca(OH)_2含量减少.     

基于响应曲面法的快凝高强胶凝体系配比优化研究

快凝高强胶凝材料是现代建筑预制装配化,模块化和抢修抢建工程中应用的重要材料.以普通硅酸盐水泥为实验对象,以硫铝酸盐水泥、硅灰和粉煤灰为改性剂,以三者对普通硅酸盐水泥的取代率为响应因素,对普通硅酸盐水泥—硫铝酸盐水泥—硅灰—粉煤灰四元体系进行响应曲面优化.以四元体系28 d抗压强度为响应值,建立四元体系抗压强度预测模型.基于预测模型,确定复合胶凝材料体系的最优配比,并研究复合胶凝材料28 d抗压强度在各响应因素交互作用下的变化规律.在此基础上,对所得预测优配比进行凝结时间与抗压强度实验验证,并进行SEM微观分析.结果表明,硫铝酸盐水泥、硅灰和粉煤灰的取代率分别为12.84%、9.28%和12.11%时,预测配比28 d抗压强度最大,硫铝酸盐水泥、硅灰、粉煤灰之间存在明显的交互作用;与空白样相比,工作性满足要求时,优配比初终凝时间分别缩短了84.32%和82.20%;1 d和28 d抗压强度分别提高了47.07%和29.71%.研究结果可为快凝、早强和高强复合胶凝体系研究提供参考.     

矿渣—粉煤灰基高性能混凝土专用胶凝材料

通过优化配比组分、粒级设计和使用外加剂,制备出一种高掺量矿渣、粉煤灰且使用水泥熟料较少的矿渣--粉煤灰基高性能混凝土专用胶凝材料.研究了物料粉磨方式、石膏掺量、矿渣与粉煤灰的掺量及比例对复合高性能胶凝材料体系强度的影响,并通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)微观分析手段观察其微观结构和水化产物,阐明了复合胶凝材料活性与级配协同优化效应.复合胶凝材料胶砂水胶比为0.36时具有较好的流动度,胶砂试块养护28d抗压强度可以达到58.9MPa,抗折强度达到14.2MPa,并具有良好的抗硫酸盐侵蚀性能,配制的混凝土具有良好的抗碳化性能.     

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.     

偏高岭土和硅灰对三元胶凝材料的改性

为了提高水泥基材料中辅助性胶凝材料用量,对比研究偏高岭土(MK)和硅灰(SF)对高粉煤灰(FA)掺量的三元胶凝材料体系抗压强度和微观结构的影响.结果表明:适量MK和SF均能提高FA掺量的三元胶凝材料不同龄期的强度,两者对强度的提高幅度随掺量和浆体龄期的改变而稍有改变;MK和SF均能显著降低三元胶凝材料浆体中Ca(OH)2(CH)的含量、优化浆体孔结构,但两者反应形成的产物有明显不同.MK和SF的物理填充、火山灰效应可优化三元胶凝体系浆体的微观结构、改善不同相界面结合.高品质MK可代替SF用于制备高FA含量三元胶凝材料体系.     

多因素对透水混凝土基本性能影响的试验研究

由于透水混凝土胶凝材料用量大导致成本高,因此为了降低成本,考虑采用粗砂替代部分胶凝材料,通过正交试验,研究粗砂掺量、硅灰掺量、水胶比、减水剂因素对透水混凝土抗压强度、有效孔隙率和透水系数的影响.试验结果表明:随着粗砂的掺入,透水混凝土抗压强度下降,透水系数显著上升;随着硅灰掺量和减水剂的增加,抗压强度先上升后下降,有效...     

辅助胶凝材料对再生混凝土性能影响的研究

再生混凝土力学性能较差,无法广泛应用,在预先浸泡再生骨料的基础上,将辅助胶凝材料纳米硅溶胶（1%,3%, 5%）与粉煤灰（10%, 15%, 20%）复合掺入再生混凝土中制备了改性再生混凝土。通过抗压强度、劈裂抗拉强度、坍落度试验探究了辅助胶凝材料对再生混凝土综合使用性能的影响;并在微观层次上揭示了辅助胶凝材料对再生混凝土性能影响的作用机理。结果表明,两种材料复合掺入后的协同作用使再生混凝土的力学性能、工作性能得到了全面提升,经试验测得纳米硅溶胶与粉煤灰的最佳复掺量分别为3%, 15%,其90 d抗压强度和劈裂抗拉强度最多提升50.5%, 73.6%,坍落度保持在165 mm左右。微观表征显示复掺两种材料加快了水泥水化反应,降低了水泥浆体的钙硅比,并由此增加了C-S-H凝胶含量;絮凝状C-S-H凝胶紧密包裹着水化产物,填充了混凝土内部的孔隙和裂缝,优化了界面过渡区结构,再生混凝土的强度得到显著提升。