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。     

超细矿粉对混凝土界面区硫酸盐腐蚀的影响

为了研究骨料与水泥石界面区(ITZ)的组成及结构对混凝土抗硫酸盐腐蚀性能的影响,利用紫外分光光度计绘制了硫酸钠溶液浸泡混凝土试样的SO2-4浸入浓度/深度曲线,并辅以扫描电镜(SEM)和电子探针能谱(EDS)等对ITZ进行观测;同时利用XRD定量分析研究了混凝土本体相和界面相的水化产物富集的差异.结果表明:Ca(OH)2、钙矾石(AFt)等晶体富集于硫酸钠溶液浸泡后试样的ITZ,引起AFt二次结晶型的硫酸盐腐蚀破坏.在适量石膏的激发下,掺入超细矿粉(GGBS)可阻止AFt转变成单硫型水化硫铝酸钙(AFm),减少AFt二次结晶的生成,明显提高抗硫酸盐侵蚀能力,试样的同深度硫酸根浓度最低,抗硫酸盐侵蚀性能最好.     

无熟料高炉矿渣水泥的水化反应特征

为了研究无熟料高炉矿渣水泥(简称NCSC)的水化反应特征,设计不同配合比的NCSC,并进行了XRD、DTA、SEM试验.结果表明:NCSC的水化反应受高炉矿渣粉的碱度、化学成分及玻璃化率的影响外,很大程度上取决于石膏的使用量,并与高炉矿渣存在着最佳配合比;NCSC在水化过程中龄期7天内生成的钙矾石(3CaO·SiO2·3CaSO4·31H2O)是提供早期强度的主要来源,而7天后生成的C-S-H系列水化物是提供其后期强度的主要因素;NCSC在水化过程中几乎不生成氢氧化钙.     

脱硫石膏制备超硫胶凝材料

研究旨在开发一种以烟气脱硫石膏为主要原料,矿渣粉为活性成分,熟料、钢渣作为碱性激发剂的超硫水硬性胶凝材料。该胶凝体系脱硫石膏掺量高达45%,且以2%熟料激发时,3d抗压强度达20.5MPa,28d为48.7MPa;而以8%钢渣激发,分别达15.8MPa和50.7MPa。XRD和SEM分析表明,脱硫石膏-矿渣-激发剂体系的水化产物主要是钙矾石和C-S-H凝胶。脱硫石膏在水化过程中一部分参与水化形成水化产物钙矾石,其余部分被水化产物所包裹起集料骨架作用。     

碱渣复合胶凝材料制备无熟料混凝土

碱渣作为氨碱法制备纯碱过程中产生的固体废弃物,目前无较好的大规模处理利用方法.本文以最大限度利用碱渣为目的,利用碱渣、矿渣、钢渣和脱硫石膏为复合胶凝材料,铁尾矿砂和废石为骨料制备无熟料混凝土.胶凝材料中碱渣掺量30%、矿渣45%、钢渣15%、脱硫石膏10%时,无熟料混凝土的28 d抗压强度可达38.33 MPa.通过XRD、SEM-EDS、TG-DSC和IR等表征方法研究了复合胶凝材料体系的水化产物及水化过程,结果表明该复合胶凝材料的水化产物主要为C-S-H凝胶、钙矾石（AFt）和 Friedel盐（FS）.对碱渣、矿渣、钢渣和脱硫石膏4种固废之间的协同反应机理进行分析,阐述了水化产物的生成过程.对全固废混凝土做耐久性分析发现,混凝土抗冻性及抗碳化性能良好,但干燥收缩性能和抗硫酸盐侵蚀性能不佳.分析了碱渣无熟料混凝土的制备条件、应用方向和应用前景,为固体废弃物的无害化和资源化利用提供科学依据.     

混凝土防腐剂对卤水侵蚀水泥-矿渣浆体微结构的影响

采用水化热分析、XRD、29Si和27 Al NMR、BET氮吸附等现代分析测试技术,研究了卤水侵蚀环境下混凝土防腐剂对水泥-矿渣浆体的微结构的影响。结果表明:混凝土防腐剂能够提高复合浆体的早期水化放热量,促进其早期水化,使其平均孔径降低,结构更加致密,阻碍了侵蚀性离子的扩散,因而抑制了卤水侵蚀产物Friedel盐和钙矾石的形成,提高了胶凝浆体的抗卤水侵蚀能力;同时防腐剂使得复合浆体的后期水化程度降低,导致矿渣水解产生的Al3+减少,从而使得进入水化硅酸钙凝胶的Al3+减少,导致MCL和Al[4]/Si降低,但是适当掺量的防腐剂能抑制卤水对C-S-H凝胶的脱铝作用。     

超细矿渣高性能混凝土试验及水化研究

用超细矿渣粉等材料制备了Ｃ８０以上的高性能混凝土,并研究了超细矿渣水泥的水化。结果表明,超细矿渣粉不仅可提高新拌混凝土的工作性能,而且能大幅度提高水泥及混凝土的力学性能。研究还发现,超细矿渣的水化活性较高,在水泥水化早期就大量生成胶凝性水化产物,从而减少了水泥石中的Ｃａ（ＯＨ）２含量,改善水泥石及混凝土的微观结构。     

硬石膏对熟料激发矿渣水化反应的影响

以不同硬石膏掺量的熟料激发矿渣胶凝材料为研究对象,通过对胶结体强度、水化产物的种类及非蒸发水含量等的分析检测,探讨了石膏对熟料激发矿渣的胶凝性能和水化产物的影响.结果表明:适量硬石膏的掺加能够显著提高熟料激发矿渣胶凝材料的早期胶结强度,最佳石膏掺量下,胶凝材料净浆的3d胶结强度可提高95%,细粒尾矿砂浆的3d胶结强度可提高388%.石膏的加入显著促进了钙矾石(AFt)和低钙硅比水化硅酸钙(CSH)在水化早期的优先生成,加快了Ca(OH)2的消耗、抑制了水化铝酸钙(C4AH13)的生成,使3d水化产物中非蒸发水的质量分数由9.23%提高到14.35%.     

超硫酸盐水泥与波特兰水泥混凝土显微结构与性能的比较研究

对比研究了超硫酸盐水泥(SSC)与矿渣硅酸盐水泥(PSC)以及普通硅酸盐水泥(OPC)混凝土在力学性能、水化热、微观结构性能的差异。采用XRD、SEM、TG-DSC、FTIR表征3种水泥混凝土的水化产物及显微结构,以抗压强度来评价三者力学性能。研究结果表明:在混凝土配合比相同条件下,SSC早期3d强度低于PSC和OPC,然而7d龄期后强度增长迅速且超越PSC,并在28d后达到40.5MPa与OPC持平;SSC的水化产物主要是AFt钙矾石和C-S-H凝胶,AFt和剩余的CaSO4.2H2O被紧紧包裹在凝胶中,形成均匀的致密结构,与波特兰水泥水化产物的显著区别是未含有Ca(OH)2,Ca(OH)2含量大小为OPC>PSC>SSC。3种水泥的水化放热量大小为OPC>PSC>SSC,且SSC是一种水化热相当低的水泥。     

温度和氯盐对混凝土硫酸盐化学腐蚀的影响

为揭示混凝土在不同硫酸盐腐蚀环境下的损伤过程及腐蚀机理,进行了硫酸盐浸泡实验,研究了在复合溶液浸泡作用下混凝土的抗压强度演变、腐蚀产物类型及硫酸根离子反应能力.结果表明:混凝土在硫酸钠溶液中抗压强度先增加后降低,且主要腐蚀产物是钙矾石和石膏.在复合溶液腐蚀环境下,腐蚀产物以钙矾石为主,且混凝土亚微观缺陷减少6.46%.当提高腐蚀溶液温度至50℃时,混凝土的抗压强度演变速度加快,硫酸根离子反应能力提高20%,腐蚀产物以石膏为主.     

硫酸盐侵蚀喷射混凝土损伤层及微观结构研究

为了研究硫酸盐侵蚀后喷射混凝土表面损伤层厚度变化,采用干湿交替方法,对同配合比模筑混凝土、喷射混凝土及钢纤维喷射混凝土进行硫酸盐侵蚀,利用超声波平测法对试件表层声时进行测定,采用回归方法对试验数据进行拟合,得出试件损伤层厚度。结果表明:随着干湿交替次数增加,试件表层超声波波速降低,试件密实度下降,损伤层厚度增大,用损伤层厚度表征试件硫酸盐侵蚀具有较好相关性。而后对硫酸盐侵蚀后喷射混凝土微观结构进行分析,发现喷射混凝土硫酸盐侵蚀破坏方式从初期钙矾石破坏转变为后期钙矾石、石膏复合破坏,且钙矾石及石膏含量随着交替次数的增多而增加;同时,对交替150次喷射混凝土试件进行钻孔分层取粉,对其进行物相分析及热分析,随着深度增加,试件中钙矾石含量先增大后减小继而平稳,但石膏含量持续减小,深度大于12mm时石膏含量为0。     

利用固硫灰制备混凝土膨胀剂试验

探讨了利用固硫灰、锂渣、硬石膏为原料制备混凝土膨胀剂。通过正交试验研究了原料掺量和细度对其膨胀性能的影响。结果表明：固硫灰、锂渣和硬石膏按照质量比25：15：60能制备出满足GB23439—2009的I型膨胀剂;各原料掺量和细度对混凝土膨胀剂的7d和28d膨胀性能的影响不尽相同。运用SEM电镜扫描、x—ray衍射分析研究了混凝土膨胀剂掺入水泥的水化反应,表明随着水化龄期延长钙矾石含量增多。制备的膨胀剂是以钙矾石为主要膨胀源的混凝土膨胀剂。     

掺合料混凝土抗硫酸盐性能及评价方法

研究了硅灰、矿渣微粉和粉煤灰三种常用矿物掺合料对混凝土抗硫酸盐腐蚀能力的影响。试验结果表明:三种矿物掺合料均可改善混凝土的抗硫酸盐腐蚀能力,作用效率由高至低依次为:硅灰>矿渣>粉煤灰;掺合料混凝土中砂浆膨胀值发展与混凝土硫酸盐腐蚀程度有良好相关性,采用混凝土中砂浆的膨胀值和抗压强度比两项指标能较准确的评价混凝土抗硫酸盐腐蚀的能力。     

高铝水泥对磷石膏基水硬性胶凝材料性能的影响

研究了高铝水泥对磷石膏-矿渣-钢渣免煅烧水泥体系的强度、凝结时间及标准稠度等性能的影响规律,并通过XRD和SEM分析探讨了该水泥体系的水化机理,分析得出该水泥体系的水化产物主要是钙矾石和C-S-H凝胶。结果表明,高铝水泥的加入可以有效提高磷石膏-矿渣-钢渣免煅烧水泥体系的早期强度并缩短凝结时间,使水化产物钙矾石生成量明显增加,从而有效提高该胶凝材料的水化性能;当掺入6%的高铝水泥时,可以制备出3d抗压强度为4.5MPa,28d抗压强度达35MPa左右的高铝-磷石膏基水硬性胶凝材料。     

超硫酸盐水泥的水化产物及孔结构特性

采用抗压强度试验、X射线衍射分析、电镜扫描及压汞仪法等测试技术,测试和分析了超硫酸盐水泥在不同龄期的强度、水化产物及孔结构,并将其与普通硅酸盐水泥、矿渣水泥对比,探讨超硫酸盐水泥的水化机理.研究结果表明,超硫酸盐水泥早期强度较低,但后期强度发展快,28 d强度高于42.5普硅水泥;超硫酸盐水泥的主要水化产物为水化硅酸钙、钙矾石及少量石膏晶体,未见普硅水泥及矿渣水泥的主要水化产物氢氧化钙;90 d时,超硫酸盐水泥硬化浆体的阈值孔径、最可几孔径、中孔孔径及平均孔径均小于普硅水泥和矿渣水泥,具有更小的孔隙率和更高的密实度,有效地促进了超硫酸盐水泥后期强度的增长.     

矿渣-钢渣发泡混凝土的制备及反应机理

为了实现高炉矿渣、转炉钢渣的高附加值综合利用,以水淬高炉矿渣和转炉钢渣为主要原料,加入少量的脱硫石膏、石灰和水泥熟料,通过铝粉发气制备发泡混凝土.测试了不同矿渣-钢渣掺量制备的发泡混凝土制品3、7、28 d的抗压强度和容重,并用扫描电子显微镜和X射线能谱仪分析了发泡混凝土制品养护过程中的水化产物和微观结构的变化.结果表明,钢渣掺量为30％、矿渣掺量为45％时,两者的协调性比较强,制品的抗压强度达到5.1 MPa,绝干容重为625 kg/m3;该凝胶体系中有钙矾石和C-S-H凝胶协同生成,且转炉钢渣的水硬活性明显低于水淬高炉矿渣.     

超细矿渣复合防腐剂对混凝土界面区晶体取向和尺寸影响

目的研究超细矿渣制备的复合防腐剂对骨料-水泥石界面区(ITZ)结晶状态及其对混凝土抗硫酸盐腐蚀性能的影响.方法利用SEM、XRD等微观研究方法对ITZ的结晶尺寸、取向及复合防腐剂的改善作用进行研究.结果试样的ITZ结晶产物尺寸较大,结构较为疏松,水化早期发生了Ca(OH)2的富集和取向结晶;经过硫酸钠溶液浸泡28 d试样的Ca(OH)2晶体取向指数较标养28 d试样增加了1.07到1.66倍,AFt晶体取向却没有明显变化.结论复合防腐剂的加入使试样ITZ晶粒尺寸普遍低于基准试样,说明石膏激发超细矿渣具有细化晶粒作用.当石膏质量分数占复合防腐剂总量20%时,混凝土Ca(OH)2晶体结晶取向和晶粒尺寸较小,抗硫酸盐侵蚀能力最佳.     

工业废渣制备复合胶凝材料特性研究

通过对水泥、矿渣、粉煤灰分别粉磨再复配制成的复合胶凝材料与硅酸盐水泥在水化热、水化性能、抗硫酸盐性能对比研究,证实复合胶凝材料的水化热较低,抗硫酸盐性能好,耐久性好.     

昆钢钢渣微粉在混凝土中的应用研究

钢渣作为活性掺合料用于混凝土是实现其资源化利用的有效途径。文章基于昆钢钢渣粉具有的潜在活性及与水泥熟料相似的矿物组成,以钢渣粉取代矿渣粉制备C15、C20、C30和C40混凝土,分析了钢渣粉掺入对混凝土性能的影响,针对混凝土的工作性能、力学性能和水化产物,利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等手段对掺钢渣粉混凝土的流动性、塌落度损失、泌水率、抗压强度、抗拉强度以及净浆水化产物等进行研究。结果表明:钢渣粉与矿渣粉复掺有利于提高混凝土的流动性、延缓了塌落度损失,降低了混凝土的滞后泌水,并满足了力学强度的设计要求;钢渣粉的掺入,水化产物种类没有改变,钢渣粉早期水化速度较慢,后期水化程度逐渐提高。     

掺石灰石粉水泥胶砂低温硫酸盐侵蚀破坏与机理

目的 研究混凝土碳硫硅酸钙侵蚀(TSA)破坏机理,以提高混凝土耐久性.方法 测试水泥胶砂在(5±1)℃,且质量分数为2%的MgSO4溶液中浸泡1a期间的外观与强度变化,利用X-射线衍射仪.傅里叶红外光谱仪,扫描电子显微镜分析了浸泡1a各砂浆的矿物成分与微观结构.结果 在低温硫酸盐环境下,少量石灰石粉的掺入可改善水泥砂浆的抗侵蚀性能,而掺量较多时反而会加速砂浆的侵蚀破坏过程.在低温硫酸盐溶液中浸泡1 a后,纯水泥砂浆的破坏形式为表面开裂、脱落,在表层砂浆中生成了大量的钙矾石和石膏晶体;掺30%石灰石粉的砂浆主要表现为表面软化、浆化,腐蚀产物以碳硫硅酸钙和石膏晶体为主,为典型的碳硫硅酸钙侵蚀(TSA)破坏.结论 使用大量石灰石填料或骨料时,水泥基材料在低温硫酸盐环境下可能发生以碳硫硅酸钙为主要腐蚀产物的TSA破坏.