C_3A 的 Al-O,Ca-O 键与水化活性关系的量子化学研究

通过量子化学的ＳＣＣ－ＤＶ－Ｘα计算方法，分别研究了Ｃ３Ａ分子结构中２种ＡｌＯ４四面体和３种ＣａＯｘ（ｘ＝６，６，９）多面体的价键特性与活性。原子净电荷、键强、电子态密度、ＥＬＵＭＯ以及ΔＥ（ＬＵＭＯ－ＨＯＭＯ）等的计算结果表明：与水反应时，多面体活性大小顺序为Ｃａ（４）Ｏ９＞Ｃａ（１）Ｏ６（或Ｃａ（３）Ｏ６）＞Ａｌ（１）Ｏ４＞Ａｌ（２）Ｏ４。Ｃ３Ａ具有高水化活性主要与弱的Ｃａ－Ｏ键和空洞缺陷有关。     

3CaO·3Al2O3·BaSO4与3CaO·3Al2O3·CaSO4的水化活性差异——应用量子化学算法的研究

用量子化学中电荷自洽离散变分Xα方法(SCC-DV-Xα)对水泥矿物3CaO*3Al2O3*BaSO4和3CaO*3Al2O3*CaSO4的键级、原子净电荷以及分子轨道能级等信息进行了分析研究.结果表明(1) 在这两个矿物中,Ca、Ba原子对水化活性的贡献比Al重要;(2) 3CaO*3Al2O3*BaSO4中Ca、Ba原子的净电荷高于3CaO*3Al2O3*CaSO4中的Ca(1)、Ca(2)原子,而其键级、最低空分子轨道(LUMO)与最高占据分子轨道(HOMO)能级之差均低于3CaO*3Al2O3*CaSO4,这些结果可用以解释3CaO*3Al2O3*BaSO4水化活性高于3CaO*3Al2O3*CaSO4水化活性的原因.     

内掺氯离子对钢筋锈蚀的影响及固化性能的研究

参考钢筋锈蚀快速试验法,通过测试试件的半电池电位和阳极极化曲线,考察了拌合时引入的不同种类的氯盐及含氯的原材料对钢筋锈蚀的影响,并对不同矿物组成的水泥及矿渣和粉煤灰对内掺氯离子的固化性能进行了研究。结果表明：CaCl2对钢筋锈蚀的危害比NaCl大,掺CaCl2时较低的氯离子浓度和较小的自由氯离子含量即引起钢筋锈蚀;掺结皮料和垃圾焚烧炉渣作混合材时,结皮料氯离子含量高,掺量≥20%引起锈蚀;炉渣氯离子含量低,对钢筋锈蚀没有危害;有效铝酸盐含量高的水泥及矿渣、粉煤灰的加入均能提高对氯离子的固化能力,有效降低钢筋锈蚀的危害;当体系掺有混合材或其他组分时,阳极极化试验比半电池电位能更有效地反映发生钢筋锈蚀的情况。     

胶凝材料用量对新拌自密实混凝土性能的影响

配制了胶凝材料用量在460～550 kg/m3之间变化的自密实混凝土,采用常规方法对新拌自密实混凝土的工作性能进行了检测,采用新拌混凝土气孔结构分析仪和旋转式流变仪对自密实混凝土拌合物的气泡特征参数和筛除石子后拌合物中砂浆的流变参数进行了测试,利用混凝土绝热温升仪分析了自密实混凝土的温升过程.结果表明:胶凝材料用量在480～500kg/m3之间时,自密实混凝土的流动性、钢筋通过性和抗离析性以及气孔结构较佳,胶凝材料用量达550 kg/m3时气孔结构较差;随胶凝材料用量的增加,体系的塑性黏度和屈服应力增加,触变结构的稳定性变差,自密实混凝土的最高绝热温升和绝热温升速率峰值增大.     

矿渣预处理与碱碳酸盐-矿渣胶凝材料的性能

碱激发碳酸盐矿胶凝材料是在常温下直接制备得到的一种低环境负荷型胶凝材料,其与高炉矿渣复合后可以获得更好的早强、高强和抗渗性能。但是,与高炉矿渣的复合会引起胶凝材料的工作性能如凝胶时间和流动性能等的急剧变差,且难以采用传统的缓凝技术如碱矿渣水泥的缓凝技术等加以解决。研究发现,当对矿渣采用低浓度的硅酸钠溶液进行一定时间的预处理后可以较好地解决上述问题。研究结果表明：矿渣的预处理能够使该胶凝材料的凝胶时间得到较大幅度的延长和流动性能得到较为显著的改善,但会使材料强度有所降低;凝胶时间延长和流动性能改善的幅度随着材料中矿渣质量掺量的提高和硅酸钠浓度的增大而减小。     

绿色熟料水泥的研究

在低铁生料中掺入适量氧化铬可以烧成绿色水泥熟料。本文研究表明,含有铬的工业废渣可以作为绿色水泥熟料的着色剂,这为降低水泥的生产成本和减轻污染开辟了一个新的途径。本文通过化学分析、XRD、电子自旋共振、X光电子能谱等分析研究了绿色水泥的组成、结构和性能。研究结果表明,铬不仅有良好的着色效应而且还能促进水泥熟料的形成,掺用萤石、石膏复合矿化剂可以在较低温度下烧成绿色水泥熟料而且水泥强度较高;煅烧温度、冷却速度和熟料中铬、铝、铁的含量等对绿色水泥的颜色有较大的影响;熟料中铬离子主要以Cr~(3+)、Cr~(5+)离子形式存在,可溶性的铬离子极少;绿色水泥制品颜色美观而且稳定。     

混凝土中孔结构的分形维数研究

建立了分形模型来模拟水泥浆体的空间结构,在此基础上推导出了孔体积分形维数D和孔隙率P、孔径分布的关系式;根据所得公式预测混凝土的孔体积分形维数D在0到3之间,并且D值随孔隙率减小和孔径分布范围变宽而增大.同时运用压汞法(M IP)测定普通硅酸盐混凝土的孔结构,进行孔体积分形维数计算,发现孔体积分形维数与强度之间有比较好的相关性.     

多层次实验教学模式的探索

多层次实验教学模式是以实验室开放为基础,以学生为主体的培养学生创新意识和创新能力的一种有效的教学方式,本文详细探讨了本实验室在实行多层次实验教学模式的思路、内容和经验,阐述了其在高素质人才培养方面的优势。     

碱激发粉煤灰-矿渣灌浆材料的流变性与流动性

采用Brookfield R/S plus流变仪和Marsh筒分别研究了碱激发粉煤灰-矿渣灌浆材料的流变性和流动性,并探讨了硅酸钠溶液模数和固含量、矿渣掺量的影响;采用灰色关联度分析法探究了流变性与Marsh流动性之间的关联性.研究表明:下端出口内径为10 mm的Marsh筒适用于碱激发粉煤灰-矿渣灌浆材料的流动性测试;碱激发粉煤灰-矿渣灌浆材料为流变性指数大于1的剪切增稠浆液,流变性与Marsh流动性存在经时突变性;当水玻璃模数为1.7、水玻璃用量为18%、矿渣掺量为10%时,浆液具有良好的工作性能;浆液Marsh流动度与浆液屈服应力和塑性黏度之间的关联度均大于0.8,关联性良好,其中在20 s~(-1)剪切速率时流变性与Marsh流动性的关联性最好,可采用Marsh筒法来检测评价浆液的流变性.     

阳离子型咪唑啉阻锈剂的合成及防腐蚀性能

通过分子结构设计,合成了一种阳离子型咪唑啉季铵盐钢筋混凝土迁移性阻锈剂,对其分子结构及其在含3.5%Cl-的模拟混凝土孔溶液中对钢筋的防腐蚀性能进行了研究,并初步探讨其阻锈机理.结果表明:合成产物与设计的分子结构一致,合成产率达95%;合成的咪唑啉季铵盐是一种阳离子型阻锈剂,在模拟混凝土孔溶液中具有良好的钢筋防蚀效果,其掺量为1.0%时,阻锈效果略低于掺2.0%无机阻锈剂亚硝酸钠的效果,优于掺量同为2.0%的醇胺类有机阻锈剂;腐蚀早、中期(1、7、14 d),掺1.0%的阳离子型咪唑啉季铵盐的阻锈效果较好,28d后,掺2.0%阳离子型咪唑啉季铵盐的阻锈效果较好;合成的阳离子型咪唑啉季铵盐阻锈机理主要为在钢筋表面吸附成膜并抑制其电化学反应过程中的阴极反应.