钢渣对硅酸盐水泥水化硬化的影响研究

研究了钢渣的掺量对硅酸盐水泥强度的影响,采用SEM和EDXA分析了水泥水化产物的形貌和微区化学成分,并用XRD对水泥水化产物的矿物组成进行了分析。结果表明,钢渣经细磨后活性有很大提高,当钢渣试样的比表面积为444.5m~2/kg时,其28d强度活性指标可达82.4％;钢渣的掺入会降低水泥的抗压强度,但随钢渣-硅酸盐水泥混合体系水化的全面进行,7d以后龄期的强度增长较快,至120d时混合水泥的净浆抗压强度已与纯硅酸盐水泥相差甚小;掺入钢渣后混合水泥水化产物的形貌与纯硅酸盐水泥的水化产物无明显差别,都有六方片状的Ca(OH)_2,CSH凝胶的形貌也与纯硅酸盐水泥的水化产物类似,所不同的是此种凝胶合有较多的含铁相;掺钢渣的混合水泥的水化产物主要有C_2SH(C)、AFt和Ca(OH)_2,但C_2SH(C)性质的确定还需要继续深入研究。     

硅酸盐水泥熟料-煤矸石混合水泥的界面结构

用环境扫描电镜和能谱仪研究了硅酸盐水泥和硅酸盐水泥熟料-煤矸石混合水泥的界面结构.结果表明:混合水泥中多孔的活化煤矸石和水泥水化产物发生二次反应消耗界面区大量氢氧化钙,生成水化硅酸钙(CSH)凝胶和钙矾石晶体,反应产物层从煤矸石表面向内部逐渐推进,逐渐将煤矸石的开口孔填满,未反应的煤矸石残核仍为多孔状.煤矸石中不同活性的SiO2反应生成的CSH凝胶形态不同,惰性SiO2作为微集料填充在硬化浆体中.煤矸石-反应产物的界面区结构非常致密,减弱了硅酸盐水泥中硬化浆体界面区间隙和氢氧化钙富集造成的不利影响.水化28d内混合水泥中煤矸石本身的强度和煤矸石-水化产物界面的强度均大于水化产物的强度.水化近1 a的混合水泥中以长石类为主的多孔煤矸石残核的强度低于水化产物和煤矸石-水化产物界面强度,以石英为主的密实煤矸石的强度则高于水化产物和煤矸石-水化产物界面强度.     

C_3S早期水化的热力学研究

本文通过热力学分析方法对水泥熟料矿物C_3S的早期水化进行了研究,结果表明,C_3S浆体的液相不具备发生一致溶——沉淀反应生成水化产物的条件。C_3S遇水首先进行的是不一致溶过程,溶解机理与液相pH值有关,水化产物CSH凝胶通过液相中的Ca~(++)、OH~-或H_2O与颗粒表面的“半固相”硅酸离子直接反应而形成。本文还对目前尚未清楚的C_3S液相中各种离子浓度变化的原因进行了探讨,并发现随着C_3S水化过程的进行,液相pH值提高是水化产物CSH凝胶由低碱型向高碱型转变的驱动力。     

高掺量混合材复合水泥的水化性能

通过水化微量热、化学结合水测定和X射线衍射、热重-差热分析、扫描电镜等测试方法研究了3种高掺量矿渣、粉煤灰、石灰石复合水泥的水化性能,并与硅酸盐水泥的水化进行了对比。结果表明：高掺混合材复合水泥的水化放热特征与硅酸盐水泥有明显不同,早期水化反应速度低于硅酸盐水泥,但后期由于矿渣、粉煤灰的二次水化反应使其水化速度增长较快。主要的水化产物亦为水化硅酸钙凝胶、钙钒石和Ca(OH)2晶体,但Ca(OH)2含量明显低于硅酸盐水泥浆体中的Ca(OH)2含量。     

木质素磺酸钙对水泥水化的影响

研究了掺加木质素磺酸钙(calcium lignosulfonate,CLS)后水泥净浆体系的水化速度、水化产物生成量,以及硬化水泥石的微观结构及孔隙结构的变化。CLS大幅度延缓了水泥水化放热,降低了水化速度,使3～10h内水泥的水化程度减少,但对1d后的水化程度影响不大且能促进水泥的后期水化。X射线衍射分析表明高掺量CLS促进硬化水泥中生成钙矾石,抑制水化硅酸钙(CSH)的早期生成,但对CSH的后期生成无影响。扫描电镜观察发现：CLS的掺加抑制了水化产物晶体的生长,使CSH凝胶难以形成空间网架,钙矾石晶体变得纤细。随CLS掺量的增加,硬化水泥中总孔隙容积增加,30nm以上的孔隙显著减少,10nm以下的微孔数量大幅度增加,平均孔径减小。掺加CLS的水泥浆体水化产物晶体发育不完全,硬化水泥的孔隙容积明显增加,是硬化水泥28d龄期内抗压强度显著下降的主要原因。     

蒸汽养护对组成不同水泥水化特性影响

研究了蒸汽养护和标准养护条件下混合材掺量不同的水泥力学性能差异,并利用XRD、SEM、DSC等测试方法对组分不同水泥水化产物及水化特性等进行对比分析。结果表明,与20℃标准养护相比,85℃常压蒸养下水泥水化产物基本相同,且水化产物数量远高于前者,并有钙矾石(AFt)稳定存在;混合材掺量适宜的水泥样品中有亚稳态水化硅酸钙(C_9S_6H_(18))的形成,这可能是蒸养强度差异的主要原因之一。混合材掺量不同,水化产物形貌也存在明显差异。混合材掺量高达50%时,水化产物形成数量明显减少,水泥石结构疏松,蒸养强度显著降低。混合材中硅灰的掺入,有利于细化水泥石结构,促进水泥石蒸养强度的发展。     

垃圾焚烧飞灰煅烧阿利尼特水泥熟料的形成过程及其水化性能研究

以城市垃圾焚烧飞灰(以下简称焚烧飞灰)为主要原料,在实验室电炉里成功研制了阿利尼特水泥熟料。本文主要研究水泥熟料煅烧形成过程及其水化性能,分析了阿利尼特水泥的适宜石膏掺量、水化放热特征、水化产物及其显微结构。研究结果表明:利用垃圾焚烧飞灰为主要原料可以成功烧制阿利尼特水泥熟料,煅烧过程中首先出现C2S、C12A7和C2S·CaCl2,随后与MgO和CaCl2反应生成阿利尼特;掺加5%二水石膏可以促进阿利尼特水泥水化,较普通硅酸盐水泥更快,阿利尼特水泥可以作为一种早强快硬型水泥使用;阿利尼特水泥主要水化产物除含有硅酸盐水泥中常见的CSH凝胶、棒状AFt和Ca(OH)2晶体外,还含有C3A·CaCl·210H2O晶体。     

掺石膏白色阿利尼特水泥早期水化产物形成的研究

利用DTA,XRD,SEM等方法,研究了石膏对新型白色阿利尼特水泥的早期水化产物形成的影响。结果表明,石膏能明显加快该水泥水化产物的形成,提高其强度,该水泥的主要早期水化产物为C-S-H凝胶和Ca(OH)_2,还有少量的C_3A·3CaSO_4·32H_2O和C_3A·CaCl_2·H_(10)。     

VTES对C3S水化过程影响的机理研究

研究了硅烷偶联剂CH_2=CHSi(OEt)_3即VTES对水泥矿物C_3S水化过程的影响。在76d水化龄期内,运用~(29)SiMAs-NMR和XRD方法追踪测量了纯C_3S和加有VTES的C_3S的水比过程,发现VTES有效地参与了C_3S的水化,并对其水化过程中宏观和微观结构的变化有一定的影响。     

29Si固体核磁共振技术在C-S-H凝胶中的应用进展

C-S-H凝胶作为硅酸盐水泥最主要的水化产物,是影响水泥混凝土行业工程质量的重要因素.本文围绕29Si固体核磁共振技术(29Si NMR)在硅酸盐水泥水化产物应用展开,从水化硅酸钙晶型、C-S-H聚合机理、钙硅比、机械力活化作用、矿物掺合料对C-S-H影响等几方面阐述29Si NMR在硅酸盐水泥水化产物C-S-H凝胶中的应用,提出了利用29Si NMR分析硅酸盐水泥水化产物存在的问题,并展望了29Si NMR在水泥水化领域的发展趋势.     

采用电阻率法研究水泥水化过程

用无接触电阻率测定仪测定了不同水灰比水泥浆基体的电阻率随时间变化的特征曲线ρ(t)-t,研究了普通硅酸盐水泥的水化特性。研究表明：基体电阻率ρ(t)是液相电阻率ρ0(t)和孔隙率φ的函数。实验结果说明：根据基体电阻率曲线的特征点将水泥水化过程划分为溶解期、诱导形成期和诱导期、凝结硬化期3个阶段。钙矾石包裹层的形成导致水化进入诱导期,渗透压导致包裹层的破裂,使水化进入凝结硬化期。溶解期电阻率的下降主要与水泥浆体中液相离子浓度的增加相关。诱导形成期和诱导期电阻率变化小,此时液相离子浓度和孔隙率的变化都较小,凝结硬化期电阻率的上升主要与水泥浆体孔隙率的下降相关。     

纳米二氧化硅对硅酸盐水泥水化硬化的影响

利用微量热分析、X射线衍射、差热分析、扫描电镜和氮气吸附等手段研究了纳米SiO2对硅酸盐水泥水化硬化的影响.结果表明:纳米SiO2掺量为5%(质量分数)时,其高火山灰反应能大量吸收Ca(OH)2,进而促进水泥水化,提高水化开始时的放热速率,并改善水泥浆体的微观结构,使得水泥石更加均一密实.同时,纳米SiO2的掺入使得标准稠度需水量急剧上升,凝结时间缩短,促进水泥石的中后期强度增长.     

石灰石硅酸盐水泥的研究

研究了石灰石硅酸盐水泥中石灰石掺入量及水泥细度对水泥胶砂强度的影响。结果表明,该品种水泥的物理力学性能与普通硅酸盐水泥相似。通过微观分析,证实了石灰石硅酸盐水泥早期水化速度较快,具有早期强度较高的特点。     

改性硅酸盐水泥浆体的耐水性

研究了磷铝酸盐水泥（phosphoaluminate cement,PALc）改性的硅酸盐水泥（portland cement,PC）浆体的耐水性及其耐水机理。以胶砂力学强度、净浆耐水性指数、Ca^2＋及[AlO4]^5-的溶出浓度3项指标评价了浆体的耐水性。结果表明：质量分数为3％～5％PALC改性的PC样品经水浸蚀1,90d后的耐水性指数较PC的分别提高了66．7％和60．8％。改性PC样品水浸蚀1,90d的抗压强度较PC的分别提高了90．1％和64．5％。改性PC样品浸水1,90d Ca^2＋溶出浓度分别为PC的67．9％和66．4％,[AlO4]^5-溶出浓度分别为PC的49．10％和50．2％。与PC样品比较,PALC改性PC样品的耐水性提高主要是由于形成了更为稳定的水化产物。而且水化产物凝胶相增多,Ca（OH）2量减低;浆体溶液的ζ电位低以及小于30nm孔的体积增大。     

煅烧硬石膏对硅酸盐水泥水化过程的影响

研究了不同温度煅烧的硬石膏对硅酸盐水泥水化过程的影响。用热导式微热量仪测定了它们的水化反应速度；用ＸＲＤ测定了它们的水化产物，结合ＳＥＭ分析，发现经４００℃以上攻的硬石膏对硅酸盐水泥的水化有明显的促进作用，并指出水化产物的迅速以致形成密实的水泥石结构是增强硅酸盐水泥的根本原因。     

煤矸石对水泥熟料水化促进作用及机理(英文)

通过测试化学结合水量及用背散射电子图像分析法测试水泥熟料水化程度,研究了煤矸石–水泥混合体系中煤矸石对水泥熟料水化的促进作用,并通过对Ca(OH)2含量测试分析了其作用机理。结果表明:煤矸石的掺入促进了混合体系中水泥熟料的水化进程,且活性越高,掺量越大,促进水泥效果越明显;水化早期煤矸石对水泥熟料水化的促进作用主要来源于简单"稀释"作用(物理作用),水化中后期具有较高活性的活化煤矸石通过自身反应活性发挥吸收体系中Ca(OH)2促进水泥熟料水化(化学作用)。     

易磨硅酸盐水泥熟料的研究

研究了一种容易粉磨硅酸盐水泥熟料的组成、粉磨特性与物理性能。这种容易粉磨硅酸盐水泥熟料可以在假烧温度低于1400℃的条件下烧成。其矿物组成与普通硅酸盐水泥熟料相同，但具有C3S含量高(＞70％)的特点。在水泥熟料粉磨至比表面积320m^2/kg条件下，容易粉磨硅酸盐水泥熟料需要粉磨4．5min，而普通硅酸盐水泥熟料需要粉磨8min。容易粉磨硅酸盐水泥熟料的3d抗压强度可达37MPa，28d抗压强度可达60MPa。     

助磨剂对普通硅酸盐水泥性能的影响及作用机理

研究了助磨剂对普通硅酸盐水泥的流动性、颗粒分散度及其砂浆性能的影响并对作用机理进行了探讨。结果表明 ,助磨剂加强了水泥的流动性、提高了水泥细度、增加了细粉量、对勃氏比表面积无明显改变、增加了水泥3d、2 8d强度 ;助磨剂的作用机理是减小了粉碎阻力、防止团聚和糊磨、提高流动性而加强了料和球的作用频率和效率 ,从而提高了粉磨效率。     

蔗糖对硅酸盐水泥调凝机理研究

研究了蔗糖掺加量大内范围内变化时对硅酸盐水泥凝结时间及水泥净浆强度的影响。通过ＱＸＤＡ,ＳＥＭ及对浆体孔溶液中Ｃａ＾２＋、Ａｌ＾３＋、Ｋ＾＋、Ｎａ＾＋分析,探讨了蔗糖对硅酸盐水泥的调凝机理。结果表明,蔗糖的掺入量存在一个临界掺量,当掺量小于临界掺量时,蔗糖具有缓凝的作用;当掺糖量大于临界掺量时,凝结时间迅速从最大值回落,直至促凝,净浆强度亦显著减小,甚至出现长时间不硬化。蔗糖抑制了Ｃ３Ｓ的水化,促