一种新型无碱液态速凝剂的研究

试验采用硫酸铝(Al2(SO4)3)、多聚磷酸钠(STPP)、乙二胺四乙酸二钠(EDTA)、二乙醇胺(DEA)和甘油(GL)等药品,通过有机-无机复合的方法合成了一种硫酸铝型无碱液体速凝剂,并研究了其对水泥凝结时间和胶砂抗压强度的影响,此外,还通过综合热分析等微观检测手段研究了掺加速凝剂之后水泥的水化过程.结果表明:当速凝剂掺量为8％时,可使基准水泥的初凝时间缩短至2 min 40 s,终凝时间6 min 20 s;1d抗压强度达到16.16MPa,28 d抗压强度保留率为109.9％;速凝剂能有效地加快水泥水化,但对水化产物的类型基本没有影响;水泥在短时间内能够迅速凝结的主要原因是速凝剂对于初始水化期的促进作用;而提高胶砂抗压强度的主要原因是速凝剂缩短了水泥水化的诱导期,使水化加速期被提前.     

掺石灰石粉水泥的水化过程及微观结构

用微量热仪测定了含石灰石粉水泥浆体的水化放热。用扫描电镜观察了掺石灰石粉水泥硬化浆体的微观结构。试验结果表明:一定细度的石灰石粉可加速水泥的水化,掺石灰石粉水泥的水化放热量低于不掺石灰石粉水泥的水化放热量。水泥硬化浆体中沿着石灰石粉片状方解石晶体的边缘容易形成平整断面。     

不同岩性石粉-水泥胶砂流动性和力学性能研究

采用石灰岩、凝灰岩、花岗岩、玄武岩和石英岩石粉与基准水泥制备了石粉-水泥胶砂试件,研究了石粉岩性和掺量对水泥胶砂流动度、抗压强度和抗折强度的影响;采用同步热分析仪测定了石粉-水泥浆体的热重曲线,研究了石粉岩性对水泥水化程度的影响.结果表明:石灰岩石粉掺量不大于10％、石英岩石粉掺量不大于20％时,水泥胶砂流动度增大;掺加凝灰岩、玄武岩和花岗岩石粉,水泥胶砂流动度降低.石灰岩石粉和凝灰岩石粉对水泥胶砂强度贡献率大于花岗岩、玄武岩和石英岩石粉,石粉掺量不大于30％时,其活性指数分别可达68.7％和72.2％.掺石灰岩石粉的水泥浆体中,Ca(OH)2含量高于掺其他岩性石粉的水泥浆体,石灰岩和凝灰岩石粉对水泥水化程度的贡献率大于花岗岩、玄武岩和石英岩石粉.     

石灰石粉在复合胶凝材料中的水化活性

试验设计了一系列胶砂配合比,测试不同龄期的抗压强度,采用蒲心诚教授提出的水化活性评价方法,对石灰石粉在复合胶凝材料中的水化活性进行分析。试验结果表明,随着石灰石粉掺量的增加,复合胶凝材料的需水量减小,抗压强度降低;但掺量在30％以内时,石灰石粉掺量对复合胶凝材料抗压强度的影响较小,具有一定的水化活性。     

石灰石粉对水泥水化及C-S-H成核的动力学影响

通过等温量热试验研究了掺入不同掺量和细度的石灰石粉时水泥水化的放热速率及放热量,分析其随时间的变化规律.同时对水化放热速率及放热量曲线进行动力学分析,通过计算拟合得到水泥-石灰石粉体系的KNG、KI、KD等水化动力学参数,分析石灰石粉掺量、细度对水泥水化动力学过程及其对C-S-H成核的影响,探究石粉加速水泥水化的关键因素.研究结果表明:石灰石粉加速了水泥早期水化,C-S-H成核效率随石粉掺量增大先增大后减小,10％掺量时最大,C-S-H成核效率随石灰石粉细度的增大而增大.水泥水化的NG过程随石粉掺量增大而逐渐延长,I过程随石灰石粉掺量增大而缩短.     

超细矿渣在水泥砂浆中的应用研究

在普通硅酸盐水泥砂浆中加入济钢产超细矿渣,研究不同掺量的超细矿渣对水泥浆体凝结时间及胶砂流动度、强度的影响.实验结果表明:随着掺量的提高,水泥浆体的初凝时间延长,终凝时间缩短;胶砂流动度随超细矿渣掺量的增大而减小;随超细矿渣掺量的增大,水泥胶砂的3d和28 d强度提高,当质量分数掺量为30％时,水泥砂浆28 d的抗折、抗压强度达到最大,分别达到9.65 MPa和68.44 MPa.     

礁石粉对超高强混凝土工作性能和力学性能的影响研究

采用礁石粉取代部分(0％、10％、20％以及30％)水泥时,对比研究了礁石粉对超高强混凝土(UHSC)流变性能、流动度和强度的影响,利用XRD、DTG方法研究了礁石粉对UHSC水化产物的影响.结果表明,浆体的屈服应力和塑性粘度随礁石粉掺量的增加先减小后增大,礁石粉掺量为10％时的屈服应力和塑性粘度最小分别为2.46 Pa、3.29 Pa·s;掺入适量的(≤20％)礁石粉能提高UHSC的流动度,礁石粉掺量为10％时的UHSC流动度最大为330 mm;30％以内掺入礁石粉能提高UHPC的抗压强度,且对UHSC的3 d抗压强度提高最明显;礁石粉的加入可以显著降低水泥水化放热峰值,礁石粉掺量越大,水化放热峰值降低的越明显,礁石粉的加入能明显推迟水泥水化放热达到峰值的时间;XRD和DTG结果表明礁石粉并不改变水化产物的种类.     

石膏掺量对三元胶凝体系水泥基自流平砂浆的影响

研究了不同石膏掺量对硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、石膏组成的三元胶凝体系制备的水泥基自流平砂浆工作性能、力学性能、收缩性能、水化产物、水化热的影响.结果 表明:石膏掺量基本不会影响自流平砂浆的流动度和凝结时间,石膏掺量≤40 g/kg时,自流平砂浆各龄期的抗折强度、抗压强度和28 d拉伸粘结强度随着石膏掺量的增加而增大,但石膏掺量≥50 g/kg时自流平砂浆因膨胀开裂各龄期的抗折强度、抗压强度和28 d拉伸粘结强度随着石膏掺量增加而降低.随着石膏掺量的增加自流平砂浆各龄期的收缩值由负变正,即由收缩变为膨胀.24h之前三元胶凝体系的水化放热速率及水化放热量均随着石膏掺量的增加而增大,当石膏掺量为60 g/kg时,因膨胀使得容器胀裂,三元胶凝体系的水化放热量在30 h出现最高峰后逐渐减小.     

超细矿渣粉和偏高岭土对硫铝酸盐水泥水化和强度的影响

掺入矿物掺合料是改善硫铝酸盐水泥(CSA)混凝土凝结硬化性能和降低生产成本的主要技术途径之一。研究了水胶比为0.4时,单掺超细矿渣粉(UFS)、偏高岭土(MK)与复掺超细矿渣粉、偏高岭土对硫铝酸盐水泥凝结时间、流动度、电阻率、抗压强度的影响,并对其1 d、28 d龄期时的水化产物进行XRD半定量分析。结果表明,单掺和复掺缩短了水泥浆体的凝结时间,但单掺偏高岭土时的缩短效果更明显,且水泥浆体的流动度随着超细矿渣粉和偏高岭土掺量的增加而减小。掺入超细矿渣粉、偏高岭土缩短了水泥浆体电阻率变化速率曲线峰值出现的时间,峰值大小与掺量成递减关系。当掺量从0%(质量分数,下同)增大到20%时,单掺超细矿渣粉试样的28 d抗压强度减小了24.7%,单掺偏高岭土试样的28 d抗压强度减小了17.7%,两者复掺试样的28 d抗压强度减小了17.3%。超细矿渣粉和偏高岭土对水泥水化产物没有明显影响,但促进了硅酸二钙(β-C₂S)的早期水化。     

磺酸基对聚羧酸减水剂性能的影响

研究了磺酸基对聚羧酸减水剂性能的影响,研究表明:聚羧酸减水剂在合成过程中掺入磺酸基:(1)可以一定程度上改善水泥净浆初始流动度和水泥净浆1h经时流动度,但是磺酸基掺量过高则会降低水泥净浆流动度,当磺酸基与TPEG摩尔比为0.4的时候效果最好;(2)在剪切速率一定的情况下,剪切应力随着磺酸基掺量的增加而增加,水泥浆体粘度随着磺酸基掺量的增加而降低;(3)对水泥胶砂1d强度影响不大,但是水泥胶砂3d、28d强度均有所提高,摩尔比为0.4的时候效果相对较好;(4)对水泥水化产物并没有太大影响,但是磺酸基的加入会促进C3S的水化,同时也说明了掺入磺酸基的水泥胶砂28d强度有所提高。     

石灰石粉-粉煤灰细度变化对水泥基胶凝材料体系水化动力学的影响

为研究混磨不同细度石灰石粉-粉煤灰对水泥基胶凝材料水化进程和早期力学性能的影响规律,本文采用等温量热法测定了不同细度复合胶凝体系在水化温度为20 ℃时的水化放热速率和放热量,根据Krstulovic-Dabic提出的水化动力学模型计算了复合胶凝体系水化反应各阶段的动力学参数。结果表明:增加石灰石粉和粉煤灰的细度可促进复合胶凝体系水化产物的结晶成核与晶体生长,缩短水化诱导期结束时间和达到最大放热速率时间,加速水泥的水化反应速率。石灰石粉和粉煤灰细化会缩短相边界反应过程时间,使复合胶凝体系在水化程度更高时发生反应控制机制转变。抗压强度试验表明增加细度可明显提高胶砂试件的早期强度,其后期强度保持稳定。     

黑渣粉掺量对水泥性能影响的研究

本文利用"黑渣粉",即煤变油项目排出的尾渣作为配制水泥的混合材,研究了不同掺量黑渣粉a(无石膏掺加的黑渣粉)、黑渣粉b(石膏掺量为10%的黑渣粉)对水泥的凝结时间、胶砂流动度、标准稠度用水量、胶砂强度的性能影响。试验结果表明:黑渣粉的掺入可降低水泥胶砂流动度,降低水泥凝结时间,水泥标准稠度用水量有所增加,但增加幅度不大;黑渣粉掺量越大,水泥强度下降幅度越大,当掺量为30%时,水泥胶砂抗压强度不符合技术要求。综上所述,黑渣粉掺量范围在10%~20%,水泥各项性能均能达到标准要求。     

石灰石粉-粉煤灰对水泥浆体性能的影响

通过测定水泥浆体流动度和不同龄期强度、吸水率以及化学结合水量,研究了单掺石灰石粉、粉煤灰以及石灰石粉与粉煤灰双掺对水泥浆体性能的影响.结果表明:随着石灰石粉掺量增加,水泥浆体流动度减小.粉煤灰掺量增加,水泥浆体流动度增大.粉煤灰能改善石灰石粉水泥浆体流动性.水泥浆体早期强度随石灰石粉掺量增加出现先增大后减小变化,掺量为...     

外掺氧化镁膨胀剂对水泥净浆流变特性及胶砂强度的影响

研究了氧化镁膨胀剂在不同掺量下对水泥浆体流变特性和胶砂强度的影响规律。研究结果表明:外掺氧化镁膨胀剂,会降低水泥浆体流动度,增大浆体的剪切粘度,提高浆体的屈服应力和塑性粘度;掺氧化镁膨胀剂胶砂3d龄期的抗压强度稍低于不掺氧化镁膨胀剂的胶砂,7d、28d时抗压强度高于不掺氧化镁膨胀剂的胶砂,当掺量为6%时,抗压强度较不掺氧化镁膨胀剂的胶砂增加了10%左右;3d、7d龄期时掺氧化镁膨胀剂组的胶砂抗折强度要低于不掺氧化镁膨胀剂组,而28d龄期抗折强度明显高于不掺氧化镁膨胀剂组。     

粉煤灰部分取代石灰石粉的水泥胶砂干缩性能研究

通过测定水泥胶砂不同龄期干缩率,分别研究了石灰石粉、粉煤灰单掺以及石灰石粉和粉煤灰双掺时水泥胶砂干燥收缩性能的影响。结果表明：随着石灰石粉掺量增加,胶砂干燥收缩先增大后减小,石灰石粉掺量为10％左右时胶砂干燥收缩最大;胶砂干燥收缩随粉煤灰掺量增加先减小后增大,粉煤灰掺量10％左右时,胶砂干燥收缩最小;石灰石粉掺量一定时掺入粉煤灰可以减小胶砂干燥收缩。     

石灰石粉对水泥与高效减水剂相容性的影响

采用砂浆坍落扩展度的实验方法,通过对高效减水剂掺量的饱和点、水泥胶砂初始流动度和水泥胶砂流动度的经时损失等实验指标进行分析,评价石灰石粉对高效减水剂与水泥的相容性;并对石灰石粉改善水泥与高效减水剂相容性的原因与机理进行了理论分析.试验表明,增加石灰石粉的掺量、增大石灰石粉的比表面积,可以改善高效减水剂与水泥的相容性.     

水泥-硅灰/粉煤灰体系强度、收缩性能与微观结构研究

为研究硅灰及粉煤灰对不同养护龄期的水泥浆体强度及收缩性能的影响,以水胶比为0.29的水泥浆体为基体,设计制备了五种硅灰及粉煤灰掺量的复合水泥浆体,借助量热仪和压汞仪测试表征了不同复合水泥浆体的水化放热特性以及孔结构组成,分析了水化放热量、孔隙率等参数随硅灰和粉煤灰掺量增加的变化规律,建立了复合浆体抗压强度与孔结构以及水化特性与收缩应变之间的量化关系。结果表明,掺入粉煤灰会大幅降低水泥净浆早期抗压强度,但对减小自收缩应变和干缩应变极为有利。掺入硅灰能明显提高净浆3 d抗压强度,但当硅灰掺量超过10%(质量分数)后,净浆3 d自收缩应变及28 d干缩应变增加极为明显。掺入硅灰会使水泥水化诱导期开始和结束的时间提前,还会增加水化反应级数和各阶段的反应速率常数值,导致水泥-硅灰复合浆体的水化放热总量和放热速率相较于水泥-粉煤灰体系大幅增加。粉煤灰和硅灰的掺入均能有效细化水泥浆体内部孔结构,提高凝胶孔比例,大幅降低大孔比例。复合浆体的72 h水化放热总量和3 d自收缩应变呈现正相关关系,而孔隙率和抗压强度呈现明显的负相关关系。     

超细磷渣粉对水泥性能的影响

为了研究超细磷渣粉对水泥性能的影响,测试了普通磷渣,4 μm、2μm超细磷渣-水泥复合胶凝材料的标准稠度用水量、凝结时间、水化热、胶砂抗压强度.结果 表明:与纯水泥相比,超细磷渣掺入使复合胶凝材料标准稠度用水量增大5.6％～12.6％,凝结时间延长;普通磷渣-水泥复合胶凝材料相比于纯水泥水化速率缓慢,第二水化放热峰时间延迟8.26h;超细磷渣-水泥复合胶凝材料相比于普通磷渣-水泥复合胶凝材料水化放热速率增大,第二水化放热峰提前5.5h,超细磷渣-水泥复合胶凝材料120 h水化放热总量接近纯水泥;超细磷渣-水泥复合胶凝材料3d、7d抗压强度与水泥胶砂强度持平,28 d抗压强度超过水泥胶砂强度.超细化处置可增强磷渣的活性,促进磷渣本身的火山灰反应,提高水泥基材料性能,对实现磷渣的资源化利用具有重要意义.     

防腐阻锈剂和矿物掺合料对复合胶凝材料性能与水化特性的影响

通过水泥胶砂强度和水化热试验对不同替代水泥量的防腐阻锈成分、粉煤灰、矿渣粉三种活性掺合料进行了SEM、XRD衍射分析,观察其水化形貌及特性。试验结果表明:单掺防腐阻锈剂、双掺矿物掺合料都有利于提高水泥胶砂的抗压强度、降低水泥水化速率,但后者因早期水化慢会降低砂浆早期强度;三者复合后,进一步降低了水泥早期水化放热速率,避免了胶凝材料水化的集中放热,使胶砂56 d抗压强度高于基准组8 MPa。通过SEM水化产物结构形貌分析和XRD衍射图谱可知:防腐阻锈成分的掺入对矿物掺合料实现了碱改性,促进了矿物掺合料的二次水化,提高了砂浆或混凝土的强度及耐久性。     

有碱无碱液体速凝剂双掺性能的研究

研究了有碱无碱液体速凝剂双掺的作用效果。测试了有碱无碱液体速凝剂双掺时水泥的凝结时间、水泥胶砂的1 d抗压强度、28 d抗压强度比和90 d抗压强度保留值。试验结果表明,有碱无碱液体速凝剂双掺时具有良好的速凝效果。有碱无碱液体速凝剂按照5∶5的质量比双掺时,在掺量5%的条件下,能够满足水泥的初凝时间5 min、终凝时间12 min;水泥砂浆的1 d抗压强度7.0 MPa,28 d抗压强度比90%,90 d抗压强度保留值100%。