热-机械复合活化煤矸石掺量对普通硅酸盐水泥水化产物的影响

为了解决热-机械复合活化煤矸石掺量对普通硅酸盐水泥水化产物的影响问题,采用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),能量色散谱(EDS)和微机控制抗压折一体机,对掺有热-机械复合活化煤矸石水泥的抗压强度、水化过程、水化产物的微观结构、化学组成、形貌特征和水化产物水化硅酸钙C—S—H凝胶的钙硅比进行了研究。结果表明：活化煤矸石的掺入不仅参与了水泥水化反应,水化生成更多低n(Ca)/n(Si)的C—S—H,而且活化煤矸石中的活性物质将高硫型水化硫铝酸钙AFt转化成单硫型水化硫铝酸钙AFm,使得孔结构得到了优化,但是活化煤矸石的掺量不宜大于30%,过多活化煤矸石的掺量使CH含量减少,导致水泥试块91 d龄期的抗压强度明显降低。     

氧化石墨烯对矿渣水泥抗压强度及微观结构的影响

为克服矿渣水泥早期强度偏低问题,以氧化石墨烯作为纳米添加剂掺入矿渣水泥中,通过改变氧化石墨烯的掺量,以抗压强度和水化产物为研究对象,进行抗压强度测试试验,并采用X射线衍射、扫描电子显微镜、热分析和纳米压痕等测试方法对水化产物和微观结构进行表征.结果表明:氧化石墨烯可以促进矿渣水泥的水化进程,提高抗压强度,最佳掺量为0.08％;氧化石墨烯在水化过程中起到填充作用和晶核作用,从而提高抗压强度,生成更多水化产物,水化产物中高密度C—S—H凝胶比例增大.该研究结果为改善矿渣水泥早期抗压强度提供了新思路.     

掺P2O5水泥基材料水化动力学研究

基于水化动力学模型,采用SEM、XRD和C-80Ⅱ型导热式微量热仪研究了硅酸盐水泥和掺P2O5硅酸盐水泥胶凝体系的水化特性和水化动力学,分析了P2O5对硅酸盐水泥水化机制的影响规律。研究结果表明,掺入P2O5后硅酸盐水泥的水化产物数量和尺寸显著减小。P2O5掺量为3．5％时,硅酸盐水泥熟料水化热总量降低32．6%,硅酸盐水泥的初凝和终凝分别被延缓1．10h和12．54h。掺入P2O5复合体系的水化机制与硅酸盐水泥类似,加速期由自动催化反应控制,减速期由自动催化和扩散反应双重反应控制,稳定期扩散反应占据主导。P2O5会增加硅酸盐水泥在加速期和减速期的水化反应阻力,减小稳定期的水化反应阻力。掺入P2O5后,水泥在加速期和减速期的表观活化能增加,稳定期表观活化能略有降低P2O5溶液环境有利于水泥熟料C3A的水化,延缓C3S和C2S的水化。     

石灰石粉铝酸盐水泥复合体系的水化反应

石灰石粉具有水化活性,能与硅酸盐水泥中的C₃A、铝酸盐水泥中的CA、CA₂等铝酸盐矿物发生反应,水化产物为水化碳铝酸钙。利用微量热仪法、胶砂强度和X射线衍射（XRD）,研究不同比例的石灰石粉铝酸盐水泥复合体系的水化反应,结果表明：石灰石粉会加快铝酸盐水泥的水化进程,水化过程诱导期缩短,放热速率峰值下降;复合体系中石灰石粉占比越高,早期水化反应速率越快,但水化反应放热量越低;相对而言,复合体系中石灰石粉掺量为20%时石灰石粉参与反应程度最高,且掺量为20%时石灰石粉对复合体系强度有显著贡献。随复合体系中石灰石粉比例增加,铝酸盐水泥水化产物越来越不明显;石灰石粉掺量为20%~40%时,水化碳铝酸钙XRD特征峰相对最明显,复合体系中石灰石粉与铝酸盐水泥存在一个最佳的比例范围。研究表明,石灰石粉与铝酸盐水泥间会发生明显的水化反应,石灰石粉与铝酸盐水泥复合有望制得一种新型胶凝材料。     

硅酸盐-硫铝酸盐水泥混合体系的试验研究

研究了不同比例的硅酸盐、硫铝酸盐水泥混合体系的凝结时间、水泥砂浆的强度性能,并对一定混合比例的OPC-SAC水泥进行了XRD、SEM和水化量热测试。结果表明,硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥混合,SAC中的C4A3-S矿物与OPC中的C3S矿物在共同水化过程中有相互促进的作用,会使混合水泥水化和凝结加速;混合水泥的强度性能与两种水泥的混合比例有关。本研究可对硅酸盐-硫铝酸盐水泥混合体系的应用提供借鉴。     

磷石膏/矿粉复合过硫胶凝材料的制备研究

通过研究磷石膏、硫铝酸盐水泥熟料、碱激发剂等组分掺量对过硫胶凝材料体系物理力学性能的影响,借助XRD、SEM等微观测试手段对水化产物及机理进行分析探讨,确定了过硫胶凝材料组成的最佳配合比。结果表明:5%的硫铝酸盐水泥熟料、30%的磷石膏、63%的矿粉、2%的碱激发剂制备出的磷石膏/矿粉复合过硫胶凝材料标准稠度用水量为30.8%,初凝时间为312min,终凝时间为514min,3d抗压强度可达13MPa,28d抗压强度超过48MPa。微观分析表明,在该配比下制备的过硫胶凝材料主要水化产物为钙矾石和C-S-H凝胶,水化28d时钙矾石生成量较大,结构较为致密,强度大幅度提高。     

混合材对高C3S含量水泥水化性能的影响

通过测定不同龄期和掺量的煤矸石-水泥、超细粉煤灰-水泥复合体系力学性能、结合水量及混合材反应程度，并结合XRD研究了低水胶比下超细粉煤灰、活化煤矸石对高C3S含量水泥水化性能的影响。试验结果表明，粉煤灰的化学效应对高C3S含量水泥早期水化的影响与煤矸石相差不大，但是其物理特性对高C3S含量水泥早期强度的影响要高于煤矸石；而活化后的煤矸石对高C3S水泥后期水化的影响优于超细粉煤灰，其抗压强度、结合水量和混合材反应程度均高于粉煤灰-水泥复合体系；活化煤矸石单独与高C3S水泥复合使用时，其掺量可比Ⅱ级粉煤灰提高20％。     

高价阳离子硫酸盐对混凝土早期强度的影响

研究了单掺高价阳离子硫酸盐对混凝土早期强度的影响，结果显示其对水泥、混凝土具有促凝作用，使混凝土早期强度降低。正交试验得出高价阳离子硫酸盐掺量为0．5％、缓凝组分羟基羧酸为0．015％时，混凝土的早期1d、3d强度分别提高32％和17％，而后期28d强度无降低。机理分析表明，单掺高价阳离子硫酸盐能使水泥在水化初期迅速生成大量钙矾石而导致速凝，但恰当复合缓凝组分后既能使钙矾石难以过快生成避免速凝，从而发挥其有利方面的作用；又能因其含有硫酸根和高价离子，前者可生成较多的AFt，后者聚沉作用强，加快硅酸盐矿物的水化，生成更多的C—S—H，使结构更加密实，提高了混凝土强度。     

Zn~(2+)对硫铝酸盐和硅酸盐水泥水化性能的影响

研究了Zn2+对硫铝酸盐及普通硅酸盐水泥的水化和物理力学性能的影响,采用XRD和SEM分析2种含Zn2+水泥水化产物相组成、形貌,采用ICP-AES测定水化产物浸出液中Zn2+的浓度。结果表明:Zn2+可促进硫铝酸盐水泥的早期水化,阻碍普通硅酸盐水泥的水化;掺入Zn2+后,两者的强度都降低,但是降幅有所差别;Zn掺量为1%时,2种水泥水化产物中Zn的浸出浓度均低于国家浸出毒性标准,但是硫铝酸水泥对Zn2+的固化率约为普通硅酸盐水泥的4倍。     

碱渣-矿渣基胶凝材料的制备及水化特性研究

为了探索碱渣在碱激发矿渣胶凝材料中大宗利用的可行性,以硅酸盐水泥熟料和硬石膏为激发剂,制备出达到32.5 R复合硅酸盐水泥抗压强度等级的碱渣-矿渣基复合胶凝材料.采用X射线衍射(XRD)、热重(TG)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的水化产物和微观特征进行研究.结果表明：该材料的水化产物主要为水化硅酸钙(CSH)凝胶、针棒交织状钙矾石(AFt)、片层交织状Friedel’s盐(Fs),AFt和Fs发挥骨架支撑作用,CSH凝胶将骨架与未水化反应颗粒黏结在一起,同时填充在水化产物空隙中.胶凝材料宏观抗压强度主要与250℃以下水化产物分解所引起的失重率成正相关,失重率越大,抗压强度越高.     

普通硅酸盐水泥(OPC)-铝硫酸盐(CSA)复合水泥砂浆性能的压电信号监测

将硫铝酸盐(CSA)与普通硅酸盐水泥(OPC)以不同比例配制成复合水泥砂浆,通过压电陶瓷传感器测定复合水泥砂浆在24h龄期内的压电信号能量值变化曲线,研究了这2种水泥复合后的材料物理力学性能和压电信号的变化规律.结果表明,压电信号能量值变化曲线可以反映水泥基材料早期水化行为,并与抗压强度变化曲线密切相关.CSA掺量对复合水泥的性能有很大影响,随着CSA掺量增加,复合水泥砂浆抗压强度呈现出先降低后增大的变化趋势;掺加CSA,复合水泥砂浆的水化速率普遍加快.当CSA掺量从60%增加到90%时,复合水泥砂浆早期抗压强度逐渐增大.     

炉底灰-粉煤灰胶凝体系的力学性能及微观分析

为实现炉底灰的大规模资源化利用,研究了原料掺量对炉底灰-粉煤灰胶凝体系力学性能的影响,采用X射线衍射、红外光谱、扫描电镜和能谱分析对胶凝体系水化产物的矿物组成、化学结构和微观形貌进行分析,结果表明:水泥掺量一定时,随着炉底灰掺量的提高,试样28 d抗压强度不断增大,而各龄期抗折强度及3,7 d抗压强度呈先增大后减小的趋势,粉煤灰对于提高胶凝体系早期强度具有不可或缺的作用,但掺量不宜过多;炉底灰可促进水泥中硅酸钙早期水化,生成更多氢氧化钙和钙矾石;水化后期,随着炉底灰掺量增大,C—S—H凝胶生成量增多并连接成密实的整体,针状文石晶体及纺锤形碳酸钙晶体桥接于水化试样微观裂隙两侧,阻碍裂隙的扩展,进一步提高胶凝试样的力学强度。     

重金属铅对硫铝酸盐水泥水化及其浸出毒性的影响

研究了硫铝酸盐水泥体系下重金属铅对水泥水化进程的影响,以及硫铝酸盐水泥对重金属铅的固化/稳定效果分析.研究表明,重金属铅掺量达到一定阀值（本试验条件下为2.0%）时,才会对硫铝酸盐水泥水化产生明显影响.用硫铝酸盐水泥对重金属铅进行固化效果良好,重金属铅通过物理固封、替代或吸附等形式可固化入水化产物结构中,且2.0%硝酸铅掺量浸出毒性试验结果控制在国家标准要求之内.     

固硫灰对水泥性能的影响

利用XRD、SEM、差热分析和水化热分析等方法研究不同细度和不同掺量固硫灰对水泥物理性能和水泥水化的影响。结果表明,当固硫灰掺量为10%～30%时,水泥安定性、凝结时间均符合国家标准;水泥强度随固硫灰细度的增加而增加,随固硫灰掺量的增加先增加后降低,其最佳掺量为20%;适量的固硫灰,能促进早期C2S、C3S水化,固硫灰细度越细,水泥早期水化速率越快,并影响其早期水化产物的形成;固硫灰掺入后,水泥的水化产物主要为钙矾石、C-S-H、氢氧化钙,并改善了水化产物的热稳定性,同时固硫灰掺量的变化会导致水泥中硫含量的变化,使得C3A水化的最终产物有所不同。     

石膏掺量对高贝利特-硫铝酸盐水泥性能的影响

利用循环流化床(CFBC)固硫灰代替部分铝矾土、石膏等原料制备高贝利特-硫铝酸盐水泥,并采用XRD、SEM等方法研究了石膏掺量对该水泥凝结时间、抗压强度、水化产物和微观结构的影响。结果表明,利用固硫灰等原料制备的水泥熟料的矿物组成主要有C2S、C4A3S、铁相等;掺入石膏会缩短水泥的凝结时间,最佳石膏掺量为9%;水泥3d、28d净浆强度可以达到39.00MPa和82.59MPa;掺入适量石膏能促进C4A3S和C2S水化,掺量不足会使AFt向AFm转化,掺量过大反而会阻碍C4A3S的水化,进而影响水泥强度;不同石膏掺量下的水泥水化产物主要为AFt、AFm、C-S-H凝胶和铝胶等。     

表面修饰聚羧酸醚的层状双金属氢氧化物的合成、表征以及在普通硅酸盐水泥中的应用

采用聚羧酸醚(PCE)对镁铝层状双金属氢氧化物(MgAl-LDH)进行表面修饰,制备了聚羧酸醚修饰的层状双金属氢氧化物(PCE-LDH)纳米颗粒作为硅酸盐水泥的早强剂。XRD表征表明,PCE修饰在LDH表面,并没有插入到LDH的层间;粒径分析表明,PCE-LDH具有良好的热稳定性;进一步研究了PCE在LDH表面上的吸附量对其提高水泥水化性能的影响,水泥的水化放热曲线表明,当PCE在LDH表面上的吸附量为1%时,PCE-LDH能够明显提前水化时间并提高水泥水化放热峰的强度;PCE-LDH的掺加量为0.35%即可明显提高水泥砂浆的早期抗压强度;SEM和EDX结果进一步表明,PCE-LDH的掺加能够使水泥在水化早期形成更多的水合硅酸钙(C-S-H),从而提高其抗压强度。     

RSD速凝剂增强作用机理分析

RSD是一种性能优良的喷射混凝土速凝剂，在试验室中掺加RSD后的混凝土强度对比测试表明，该速凝刑不仅能显著提高水泥胶砂的早期强度，而且不降低水泥胶砂的后期强度，并能提高水泥胶砂的耐久性能．通过扫描电镜对掺加RSD逮凝剂的水泥浆进行了观察，分析了水泥石各龄期的水化产物．分析结果表明，RSD速凝剂在水泥浆早期水化过程中能加速C3S的水化和钙矾石的生成，RSD促使C—S—H（Ⅰ）凝胶向C—S—H（Ⅲ）和C—S—H（Ⅳ）转化，增强水泥石的强度．最后对RSD速凝剂的增强作用进行了机理分析．     

水泥基复合胶凝材料改性聚合物修补砂浆的试验研究

针对硫铝酸盐水泥基修补材料凝结时间快、抗折强度倒缩等问题,提出以普通硅酸盐（PO）- 硫铝酸盐水泥（SAC）复合改性聚合物快速修补材料性能,探究 PO-SAC 复合胶凝体系对聚合物修补砂浆的新拌性能和力学性能的影响,并且进一步研究了复合体系对砂浆界面粘结性能的影响,采用 SEM 分析解释宏观性能变化。结果表明：当 PO 占复合胶凝体系比例达 90% 时,聚合物修补砂浆的凝结时间相比 SAC 明显延长,满足修补需求;流动性能良好,砂浆呈现微膨胀性,28 d 时的收缩率为 -3.21×10-4;早期强度高,1 d 抗压强度达到 26.1 MPa,且后期抗压、抗折强度增长幅度大;界面粘结性能优异,28 d 粘结强度可达到 4.4 MPa。随着PO 的掺入,复合胶凝体系的水化产物钙矾石（AFt）会逐渐减少,砂浆微观形貌不致密,不利于水泥浆体早期强度和收缩的发展。     

煤矸石-水泥二元胶凝材料水化动力学研究

为揭示煤矸石对水泥水化过程的影响,采用等温量热仪研究了煅烧煤矸石-水泥复合胶凝体系的水化动力学。煤矸石-水泥二元胶凝材料水化放热规律与纯水泥基本一致;复合盐(CaCl2—K2SO4,CaCO3—K2SO4)能够促进煤矸石-水泥胶凝材料的水化,缩短煤矸石-水泥胶凝材料的水化诱导期,提高煤矸石-水泥的水化放热量;从加速期水化反应速率常数和水化放热量来看,氯盐-硫酸盐比碳酸盐-硫酸盐对煤矸石-水泥二元胶凝材料激发效果更好。     

高活性矿渣粉对矿渣水泥性能的效应

质量系数大于1.8的优质粒化高炉矿渣粉磨制成高活性矿渣粉,对矿渣水泥的早期强度有独特的作用.掺入550—650 m2.k-g 1比表面积细矿渣粉,水泥的3 d抗折强度保持与硅酸盐水泥等值,7 d抗折强度比硅酸水泥高并随矿粉掺量增加而提高;3 d抗压强度略低于硅酸盐水泥,但是7 d抗压强度接近硅酸盐水泥.配制矿渣粉后水泥的28 d强度呈现出不同的特征:抗折强度明显高于硅酸盐水泥;抗压强度接近或略低于硅酸盐水泥,提高矿粉的细度或改变掺量对抗压强度作用不大.矿渣粉掺量低于50%时,水泥初、终凝时间比硅酸盐水泥略微延长.矿渣水泥的标准稠度用水量一般是随矿粉掺量增加而增加.