碱粉煤灰矿渣混凝土的抗渗性能实验研究

抗渗性是混凝土重要的耐久性指标之一.通过对比研究了不同固态分散相组成的碱粉煤灰矿渣混凝土的抗渗性能,并结合X-射线衍射(XRD)、傅立叶转变红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、压汞法(MIP)对碱粉煤灰矿渣水泥石的物相组成和微观结构进行分析.结果表明:碱矿渣混凝土水化产物主要为低Ca/Si比的(I)C-S-H凝胶,体系中随着粉煤灰掺量的增大,水化产物逐渐向聚合度更高的C(N)-A-S-H凝胶结构转变;当粉煤灰掺量不超过30％,粉煤灰能够优化碱粉煤灰矿渣体系孔隙结构,提高碱粉煤灰矿渣混凝土的抗渗性;当粉煤灰掺量大于30％,粉煤灰较低的活性导致水泥石水化产物数量减少,水泥石大孔数量和总孔隙量增大,相应混凝土抗渗性能呈明显下降趋势.     

公路粉煤灰水泥水化产物及机理的研究

本文采用了X-ray衍射、扫描电镜、孔结构分析等多种测试方法对公路粉煤灰水泥的水化产物及水化机理进行了研究。实验结果表明,公路粉煤灰水泥的主要水化产物为C－S－H凝胶、钙矾石及少量的Ca(OH)2。C－S－H凝胶的Ca／Si比较低,并固溶了大量的Al3＋、Fe3＋、K＋、Na＋等。Ca(OH)2含量较低,并在水化7天后呈降低的趋势,而化学结合水则逐渐增加。水泥石的总空隙率随着水化龄期的延长而逐渐降低,大于1000的大孔体积率较低,而小于500的微孔及凝胶孔体积率较高。大量的针棒状AFt晶体与C－S－H凝胶相互连接,使得结构致密,具有较好的物理性能。     

粉煤灰对水泥石氯离子渗透扩散性的影响

采用改进的ASTM C1202法研究了粉煤灰在不同龄期对水泥石氯离子渗透性的影响;用压汞仪、扫描电子显微镜、X射线能谱仪(EDS)测定了水泥石的孔结构、水泥基材料水化产物的形貌特征及化学组成.结果表明:在加速养护60℃条件下,掺入粉煤灰能在较短龄期内发生二次火山灰反应,形成大量蜂窝状结构;水化28 d可以降低水泥石总孔隙率,形成更为密实的水化结构,进而显著提高水泥石的氯离子抗渗性.     

磨细粉煤灰对提高水泥在西南地区适用性的研究

为了提高水泥基建筑材料在西南地区适用性,采用适量磨细粉煤灰复合水泥净浆进行试验.研究结果表明:掺入磨细粉煤灰后,水泥的抗化学侵蚀性能、干缩、抗碳化、抗冻性能都得到明显改善.利用扫描电镜、X-射线衍射、差热分析、热重分析、压汞孔分析等微观分析方法对掺磨细粉煤灰硬化水泥浆体进行分析,结果表明:随着水化时间的增加,磨细粉煤灰能够逐渐吸收水化产物Ca (OH)2生成更多C-S-H凝胶,提高了水泥石的密实度,改善孔结构,从而水泥基材料的耐久性能提高.     

C_3S-S-H系统水化产物的热力学稳定性

依据高C3S水泥和混合材复合体系的组成特征,用热力学方法分析了C3S-S-H系统在不同n(Ca)/n(Si)组成时的水化反应.结果表明,C3S-S-H系统水化产物的稳定性由系统n(Ca)/n(Si)组成决定,当n(Ca)/n(Si)>1.88时,最稳定的水化产物是C2SH1.17;当1.25相似文献   

钢渣-煤基固废可控低强度材料制备及热力学分析

利用NaOH、Na₂SO₄协同碱激发煤矸石(CG)、钢渣(SS)、粉煤灰(FA)制备无水泥可控低强度材料(CLSM)。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)分析了CLSM的微观结构和相组成。结果表明,Ca/(Ca+Si)的摩尔比与材料的7 d、28 d无侧限抗压强度比值存在线性关系,当Ca/(Ca+Si)摩尔比大于0.407时,7 d即可达到28 d无侧限抗压强度的70%以上,该材料具有早强特性。当粉煤灰质量掺量在40%以下时,CLSM工作性(流动性)满足ACI规范要求,不同质量配比的SS/FA改变了CLSM体系中反应产物的相组成,产物中钙矾石与水化硅酸钙(C-S-H)凝胶的密实嵌合结构为材料力学性能提供了微观结构基础。最后,基于吉布斯自由能最小化方法,模拟了水化产物中两种晶型水化硅酸钙的生成量。     

"碱-矿渣-粉煤灰-偏高岭土"水合陶瓷产物组成和微观结构

采用X射线衍射和扫描电子显微镜研究了"碱-矿渣-粉煤灰-偏高岭士"水合陶瓷核废料固化基材的产物组成和微观结构,分析探讨了该水合陶瓷体系的水化作用及产物形成机理.结果表明:"碱-矿渣-粉煤灰-偏高岭土"水合陶瓷体系水化产物的组成取决于合成温度、水热反应时间、n(Si):n(Al):n(Na)以及碱激发剂的用量.在90～1...     

轻骨料的返水作用对粉煤灰二次水化的影响(英文)

研究了轻骨科掺量不同的混凝土当掺与不掺粉煤灰时不同龄期的抗氯离子扩散性能以及骨料附近水化产物中Ca(OH)2含量和水泥石孔结构的变化情况.结果表明:随着混凝土中轻骨料掺量的增加,掺加了粉煤灰的浆体28～90 d期间水化产物中Ca(OH)2含量的减少幅度大于未掺粉煤灰试样的,且水泥石孔隙率有所降低,孔径细化,掺入粉煤灰后轻骨科掺量越多的试样孔径细化越显著,可见轻骨料后期返出的水分起到了自养护作用,保证了粉煤灰的水化.在混凝土中掺入适量的轻骨料,其返水特性与粉煤灰二次水化反应的协同作用使得混凝土后期抗渗性能显著提高,优于普通骨料混凝土.     

-3℃下粉煤灰对水泥水化和水泥石微观孔结构影响的试验研究

通过水泥水化放热试验和水泥石孔结构分析试验,研究持续-3℃下28 d龄期时水胶比和粉煤灰掺量对水泥水化和水泥石孔结构的影响,分析微观孔结构和水泥水化之间的关系,探究粉煤灰对水泥石微观孔结构的作用机理.试验结果表明,在持续-3℃下,水泥水化程度随着水胶比的增加而增大,水泥石含气量和平均孔径也随着水胶比的增大而增大,在一定的水胶比下,随着粉煤灰掺量的增加,水泥浆28 d龄期水化程度逐渐降低,同时,相较于纯水泥浆体,掺入粉煤灰后,水泥石28 d龄期含气量、平均孔径都有一定程度的升高,且粉煤灰掺量越大,升高幅度越大.     

电场与硫酸盐侵蚀共同作用下混凝土的劣化及其机理

通过试验模拟电场与硫酸盐的共存环境,测试了不同配比的混凝土在这两种因素共同作用后的外观、抗压强度等宏观性能变化,并借助能谱分析、扫描电子显微镜和X射线衍射等方法,探讨了混凝土的劣化机理。结果表明:在电场作用下,混凝土孔溶液中的Ca2+发生定向迁移从而导致Ca2+浓度降低;Ca(OH)2分解溶出Ca2+来维持其平衡;此外,水化硅酸钙(C-S-H)凝胶的Ca/Si比下降,表明C-S-H凝胶也分解析出Ca2+,这对强度产生不利影响。同时,大量SO42–因电场作用从阴极溶液进入混凝土内部,并与水泥水化产物反应生成更多钙矾石和石膏晶体,导致强度进一步降低。低水胶比或掺粉煤灰混凝土的耐蚀性有所提高,但其劣化仍较为明显。因此,当混凝土受到电场和硫酸盐侵蚀共同作用时,应针对性地提出更为合理的混凝土耐久性设计及防范措施。     

粉煤灰与水泥浆体间界面的形貌特征

用ＳＥＭ和ＥＤＳ研究了粉煤灰掺入水泥后与水泥浆体间所形成界面的形貌特征，结果表明，在水泥水化初期，粉煤灰表面呈三种状态：（１）被ＣＳＨ单层膜包裹；（２）被ＣＨ－ＣＳＨ双层膜包裹；（３）嵌入块状ＣＨ晶体内，在水泥水化后期，粉煤灰颗粒表面层已完全与水泥水化产物发生反应，且形成若干层反应物，呈致密的粒状或环状凝胶体。     

粉煤灰火山灰反应残渣的形貌及组成

采用扫描电镜和电子探针等分析手段研究了粉煤灰火山灰反应残渣的形貌和化学组成。含NaOH的粉煤灰-石灰系统火山灰反应程度远高于粉煤灰-石灰系统,因而来自2系统的反应产物及粉煤灰残渣的形貌均截然不同。电子探针对粉煤灰残渣化学成分的研究表明：含NaOH粉煤灰-石灰系统,其K2O,Na2O和MgO总含量有明显降低的趋势,参与火山灰反应的SiO2,Al2O3,K2O,Na2O和MgO等元素进入液相参与形成一些特征火山灰反应产物,使得含NaOH的粉煤灰-石灰系统比不含NaOH的有更好的力学性能。     

含硫铝酸钙硅酸盐水泥中粉煤灰活化机理

用差示扫描-热重分析扫描电镜和化学分析法研究了含硫铝酸钙粉煤灰硅酸盐水泥和含硫铝酸钙矿渣硅酸盐水泥水化过程中水化产物的种类、形状、数量和孔溶液离子浓度等方面的变化规律.借助固体高分辨核磁共振波谱技术对水泥中硅氧四面体不同聚合状态的分布,Al的不同配位状态进行分析.结果表明:含硫铝酸钙硅酸盐水泥对粉煤灰激发作用大于对矿渣的激发作用,含硫铝酸钙粉煤灰水泥水化放热量多,促进粉煤灰玻璃体中AlO2-的溶出,在较高温度粉煤灰玻璃体网络结构激活,解聚速率加快.     

Use of recycled copper slag for blended cements

Copper slag is a by‐product generated during smelting to extract copper metal from the ore. The copper slag obtained may exhibit pozzolanic activity and may therefore be used in the manufacture of addition‐containing cements. In this paper the effect of the incorporation of the copper slag in cement is measured. Blends of copper slag with Portland cement generally possess properties equivalent to Portland cement containing fly ash, but very different to the silica fume incorporation. Copper slag and fly ash reduce the heat of hydration more effectively than silica fume in mortars. The replacement of 30% cement by copper slag reduces the flexural and compressive strength in a similar way to fly ash; however, after 28 days, the reduction is less than the percentage of substitution. Hydrated calcium aluminate phases were analysed using scanning electron microscopy (SEM) and X‐ray diffraction (XRD) techniques. The pozzolanic activity of copper slag is similar to that of fly ash and higher than silica fume. In the presence of low water/cement ratios, certain pozzolanic materials produce a very compact cement paste that limits the space available for hydration products, a determining factor in the formation of hydrated calcium aluminates. SEM was found to be a useful analytical technique when aluminates are formed and can be clearly detected by XRD. Copyright © 2008 Society of Chemical Industry     

海水环境下矿物掺合料对硫铝酸盐水泥的水化影响

研究了海水环境下掺入硅灰、粉煤灰、矿渣对硫铝酸盐水泥抗压强度、化学收缩和水化产物的影响规律.结果表明:当硅灰的掺量为2.5%时,水泥浆体的抗压强度比空白组高.矿渣掺量为10%的水泥浆体28 d抗压强度明显超过掺入硅灰和粉煤灰时的强度,60 d强度高于空白组.掺入2.5%硅灰后,水泥浆体的化学收缩增大;在水化早期,粉煤灰和矿渣的火山灰活性很低,导致水泥浆体的化学收缩降低.掺入10%硅灰加快了硫铝酸盐水泥3 d水化反应,钙矾石生成量增多,水泥浆体早期强度比掺其它掺合料有所提高,但体积过快膨胀会破坏其内部结构,对水泥浆体的强度发展不利.     

矿渣-粉煤灰混合材料水化产物、微观结构和性能

用X射线衍射仪和扫描电子显微镜等对矿渣、粉煤灰混合材料的水化产物、硬化体微观结构及强度进行了检测和分析,确定了水化产物的组成及微观结构特点,揭示了矿渣粉煤灰材料的水化作用特点及强度特征.结果表明:矿渣在激发剂作用下使玻璃体首先发生表面水解,产生水化反应,进而引发粉煤灰的火山灰作用;混合材料的水化产物组分以水化硅酸钙凝胶为主,硬化体具有与油井水泥相类似的网络状微观结构;随养护时间增长,混合材料后期强度持续增加.     

Fly ash effects: II. The active effect of fly ash

This paper examines the method for determining the hydration degree of cement clinker and the pozzolanic reaction degree of fly ash in the system of cement and fly ash. In the base, the active effect of fly ash is studied. The studied results show that the active effect includes two aspects: (1) Fly ash has stronger pozzolanic activity and can react with Ca(OH)₂, and (2) it can promote the hydration of cement. When the content of fly ash is less, its pozzolanic activity can exert well, but its promoting role to the hydration of cement is weaker. When the content of fly ash is more, it is less than its pozzolanic activity can be used, but its promoting role to the hydration of cement is stronger.     

含有活性或惰性掺合料的复合胶凝材料硬化浆体的微观结构特征

用压汞法测定了不同温度条件下养护的含有粉煤灰或石英粉的复合胶凝材料硬化浆体的孔隙率.用扫描电镜观察了硬化浆体的微观形貌,同时测定了各种组成的复合胶凝材料的净浆强度.常温水化初期,活性与惰性矿物掺合料都只具有物理填充的作用,硬化浆体的孔隙率和强度由矿物掺合料的掺量所决定.高温水化条件下粉煤灰的火山灰反应提前发生.随水化龄期延长,粉煤灰逐渐发生火山灰反应,使硬化浆体结构密实,其强度逐步提高.活性与惰性矿物掺合料对复合胶凝材料浆体结构与性能的影响的差异在水化后期逐渐显现.     

钾基碱性电解水对粉煤灰混凝土性能的影响

碱性电解水具有高活性、强碱性、强离子性和吸附性等优点。利用碱性电解水作为拌合水制备不同取代率的粉煤灰混凝土,系统研究碱性电解水对粉煤灰混凝土的工作性能、力学性能和抗氯离子渗透性能的影响,并结合X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和差热分析试验(TG/DTA)分析碱性电解水混凝土的水化产物及微观结构形貌。结果表明:碱性电解水能够促进混凝土中水泥早期水化反应,改善混凝土的工作性能,除了生成更多的C-S-H凝胶体和Ca(OH)₂等水化产物外,还生成了钾长石,降低了孔隙率,提高结构密实度,改善了混凝土的力学性能和抗渗性能;同时,碱性电解水在一定程度上可以激发粉煤灰的早期活性效应,使得粉煤灰玻璃体网络结构加速断裂,粉煤灰中的SiO₂和Al₂O₃大量溶出与混凝土中的水化产物Ca(OH)₂发生二次反应,生成更多的硅酸钙和铝酸钙等胶凝性产物。相较于普通自来水混凝土,当粉煤灰取代率为20%和30%(质量分数)时,碱性电解水混凝土的56 d抗压强度分别增长了8.7%和3.5%。     

垃圾焚烧飞灰胶凝活性和水泥对其固化效果的研究

垃圾焚烧飞灰是生活垃圾焚烧后烟气除尘器收下的物质,其主要成分属CaO-SiO_2-Al_2O_3-Fe_2O体系,与目前常用的高炉矿渣、粉煤灰等辅助性胶凝材料非常接近,因其中含有能被水浸出的重金属物质而被认为是危险废物,必须对之进行稳定及固化处理。通过试验研究了掺入垃圾焚烧飞灰的硬化水泥浆体的力学性能和水化机理,考察了水泥固化垃圾焚烧飞灰的效果,探讨了垃圾焚烧飞灰作为辅助性胶凝材料利用的可行性。研究表明:垃圾焚烧飞灰的水化反应活性较低,它的掺入在一定程度上延缓了水泥的水化过程,虽然其水化过程可以形成适量的钙矾石,对强度发展有利,但掺量较大时会显著降低水泥强度;采用水泥稳定及固化垃圾焚烧飞灰的效果良好,垃圾焚烧飞灰中重金属可以通过包容、替代或吸收等形式固化进水化产物结构中。