“水泥-速凝剂-水”系统的水化反应特征及凝结硬化机理研究现状

速凝剂是喷射混凝土不可缺少的化学外加剂,但目前对速凝剂速凝及硬化作用机理方面的认识存在分歧和争议.本文从“水泥-速凝剂-水”系统的角度出发,综述分析了不同类型的速凝剂对“水泥-速凝剂-水”系统水化反应特征的影响和其快速凝结硬化的机理.明确了水化产物中的水化硫铝酸盐在充水孔隙中的快速形成是实现速凝的主要原因.高硫型水化硫铝酸钙(AFt)向低硫型水化硫铝酸钙(AFm)的晶型转化导致硬化浆体孔隙率增加,并延缓硅酸盐矿物的水化,是铝酸盐类速凝剂引起喷射混凝土后期强度降低的原因.水泥的化学组成对“水泥-速凝剂-水”系统的水化进程和凝结硬化具有重要的影响.喷射工艺的高剪切作用会加速AFm形成,抑制硅酸盐矿物的水化,对掺加碱性速凝剂的喷射混凝土强度发展有不利影响.     

速凝剂种类对钢纤维喷射混凝土力学及界面性能影响

采用三分点加载法系统地评价了液体速凝剂种类对喷射大板成型钢纤维混凝土的力学强度与弯曲韧性行为的影响,设计同配比钢纤维砂浆体系,从早期力学强度发展与钢纤维-水泥基体微观界面方面探究了液体速凝剂种类对钢纤维增韧作用的影响机理,结果表明:相对于有碱速凝剂,无碱速凝剂的掺入对混凝土基体后期强度影响较小,有利于发挥钢纤维的增韧抗弯作用,体系荷载-挠度曲线更为饱满;从早期力学强度发展角度,无碱速凝剂通过促进短柱状钙矾石与纤维针状C-S-H凝胶的早期水化环境形成,有效地改善了水泥基体与钢纤维的界面粘结效果,有利于提高钢纤维喷射混凝土的早期初期支护能力。     

D型速凝剂对喷射混凝土微观结构和力学性能的影响

为了研究D型速凝剂对喷射混凝土微观结构的影响,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和水泥稠凝测定仪等研究手段对喷射混凝土中主要胶凝材料的微观形貌、晶体结构及初凝时间等进行测试.研究结果表明,D型速凝剂的促凝效果良好,水化早期,D型速凝剂促使水泥石产生CaCO3晶体、AFt晶体和C-S-H凝胶等水化产物,水泥石结构密实,这使得喷射混凝土早期强度上升较快;水化中后期,水泥石收缩较大,出现微裂缝,结构较松散,这影响了喷射混凝土中后期强度.     

喷射混凝土用无碱液体速凝剂的制备及其 机理研究

采用常温滴加工艺,以纳米活性氧化铝和改性醇胺为主要原料制备了一种喷射混凝土用无碱液体速凝剂(AFL).通过贯入阻力研究了速凝剂应用于混凝土,其中早期硬化强度的发展对喷射混凝土回弹量的影响,并通过XRD和SEM微观特征研究,分析了不同类型速凝剂的作用机理.结果表明,无碱液体速凝剂AFL掺量为6％时,初终凝时间满足GB/T 35159—2017《喷射混凝土用速凝剂》检测要求,1 d抗压强度21.8 MPa,28 d抗压强度比111.8％,90 d抗压强度保留率110.4％,30 min内混凝土硬化强度高,应用于喷射混凝土中,隧道拱顶和侧墙的回弹率分别为13.4％ 和6.4％.     

浅谈混凝土冬季养护

混凝土浇捣后,之所以能逐渐凝结硬化,主要是因为水泥水化作用的结果,而水化作用则需要适当的温度和湿度条件,因此为了保证混凝土有适宜的硬化条件,使其强度不断增长,必须对混凝土进行养护。冬季施工更应注意养护。一般0度就得做冬季施工了,要做专门施工组织设计,施工组织设计内必须做冬季施工方案。     

新型喷射混凝土速凝剂的研究进展

主要概述了喷射混凝土速凝剂的发展现状和典型的作用机理,同时,介绍了低减和无碱速凝剂、液体速凝剂、有机高分子复合速凝剂和矿物基速凝剂等新型喷射混凝土速凝剂的化学组成、性能特点和研究进展,并对新型喷射混凝土速凝剂的研究和发展趋势进行了展望.     

纳米CaCO3对超高性能混凝土性能影响的研究

利用水化放热分析、差热分析、收缩仪、扫描电镜、流动扩展度、力学试验等手段研究了纳米CaCO3对超高性能混凝土体系的水化放热特点、结合水含量、收缩、水化产物特征、流动性、力学性能的影响;分析了胶凝材料体系水化硬化后的微观结构及其对宏观性能的影响规律.结果表明:超低水胶比的超高性能混凝土的水化放热速率低,但掺入纳米CaCO3能促进水化反应,提高水化开始时的放热速率.同时,掺入纳米CaCO3会使得超高性能混凝土的流动性下降,自收缩增加,但能提高超高性能混凝土的抗压强度及抗折强度,改善水泥浆体的微观结构,使得超高性能混凝土的结构更加均匀、密实.     

混凝土中未水化水泥后期水化的危害研究

长期以来，水泥混凝土科技发展以提高强度为主，但事实证明高强度不一定就会有高耐久性。提高混凝土强度的首选方法便是降低水灰比，认为降低水灰比能减少结构缺陷，提高混凝土的强度与耐久性。但对于纯水泥混凝土而言，水灰比越低，混凝土的水化程度就越低，其中的未水化水泥量就越大。在混凝土充分硬化后，未水化水泥的后期水化作用，将对纯水泥高强混凝土结构产生破坏作用，而且水灰比越低，这种破坏作用越严重。     

速凝剂掺量对水泥混凝土强度的影响初探

在隧道施工或者应急救险施工中中,速凝剂是不可或缺的材料,速凝剂能使混凝土快速的凝固,达到施工效果,但是速凝剂掺量的大小对混凝土强度的影响是巨大的,本文通过不同速凝剂掺量对水泥胶砂强度的影响来间接推定对混凝土强度的影响。     

碱性和无碱液体速凝剂促凝早强作用机理对比研究

碱性和无碱速凝剂掺入水泥后的水化机理不同,导致应用性能存在明显差异。本文通过测试凝结时间和砂浆抗压强度等宏观性能对比了两种速凝剂的应用性能,并通过水化放热分析、XRD定量分析、热重分析和SEM微观形貌观察等微观方法综合分析了两者的早期水化历程。结果表明:碱性速凝剂加入水泥后,[Al(OH)₄]^-加快了水泥中石膏的消耗速度,水化初期生成大量钙矾石(AFt),促进了硅酸三钙(C₃S)矿物的水化,缩短了水泥浆体的凝结时间并提高了砂浆的早期抗压强度,但石膏的加速消耗也使得单硫型水化硫铝酸钙(AFm)和水化铝酸钙(C-A-H)等水化产物提前生成,影响了水泥基材料的后期抗压强度发展;无碱速凝剂加入水泥后,[Al(OH)₄]^-和SO^2-₄在液相中生成了大量AFt,促进了铝酸三钙(C₃A)和C₃S矿物的水化,影响了氢氧化钙(CH)的结晶析出。值得注意的是,SO^2-₄不仅促进了C₃A生成AFt的过程,也延缓了水泥中石膏的消耗及AFm和C-A-H等产物的生成,因此无碱速凝剂的加入除了明显提高早期抗压强度外,后期28 d抗压强度也不受影响。     

SL型液体低碱混凝土速凝剂的研究

本文介绍了一种低碱液体混凝土速凝剂，可用于喷射混凝土的湿喷工艺施工。作者对速凝剂的促凝效果、掺速凝剂的水泥浆体的强度发展以及该速凝剂对不同水泥的适应性进行了研究，并研究了温度变化对该速凝剂的促凝效果的影响。     

水泥混凝土水化热的研究与进展

水泥的水化反应是一个放热反应。水泥水化放热的周期很长,但大部分热量是在3天内放出的,尤其是在水泥浆发生凝结、硬化的初期放出。大多数情况下,硬化水泥浆体和混凝土的早期体积变形,主要源于水泥的水化热温升,因此,降低水泥混凝土的水化热是防止其早期开裂的有效途径。本文综合分析了水泥混凝土水化热对其性能的影响,总结了前人在水泥混凝土水化热研究方面提出的一些理论计算公式,介绍了国内外关于水泥混凝土水化热的最新研究进展和水泥生产中降低水化热的技术措施。     

湿喷混凝土速凝剂选择及配合比设计方法

对无碱速凝剂和低碱速凝剂对混凝土强度影响研究,湿喷混凝土应首选无碱速凝剂;结合现场大板强度试验结果可完善湿喷混凝土配合比设计方法。     

速凝剂与石灰石粉对水泥浆体性能的影响

通过不同掺量的速凝剂和石灰石粉对水泥浆体凝结时间、流动度、粘度、胶砂强度和水化进程的影响研究,探讨速凝剂与石灰石粉共同作用下对水泥浆体性能的影响。结果表明:石灰石粉能够提高水泥净浆的流动度和粘度,并且其流动度和粘度损失随着石灰石粉掺量的增加而增大。速凝剂掺量为5%时,石灰石粉掺量为5%,水泥的凝结时间进一步缩短,水泥胶砂3 d、7 d和28 d的抗压强度略有提高,当石灰石粉超过5%时,水泥的凝结时间随着石灰石粉掺量的增加反而延长,水泥的胶砂抗折、抗压强度随着石灰石粉掺量的增加而降低。水泥水化初始期和加速期的水化放热速率随着速凝剂掺量的增加而增加,掺加速凝剂后,水化加速期提前10 h,同时石灰石粉也能够提高水泥水化初始期和加速期的水化放热速率。掺加速凝剂后,水泥水化放热量反而降低了一半,但是加入石灰石粉后,水泥水化放热量增加。     

纳米C-S-H对水泥水化、硬化浆体孔结构及混凝土强度的影响

通过水化热测试、化学结合水含量测试、X射线衍射分析、压汞测试及强度测试研究了合成的纳米水化硅酸钙(n-C-S-H)对水泥水化过程、硬化水泥浆孔结构及混凝土强度的影响。结果表明:n-C-S-H显著加速了水泥早期水化,提升了水泥在12～24 h龄期的水化程度,从而显著提高混凝土12～24 h龄期的抗压强度,24 h以后对强度提升效果逐渐减小。3 d以后n-C-S-H对混凝土强度发展没有明显的促进作用,1.5%掺量下混凝土强度反而较空白样有所降低;加入n-C-S-H的硬化水泥浆在12 h～3 d龄期内相比空白水泥浆临界孔径降低,凝胶孔孔隙率提高,毛细孔孔隙率降低。n-C-S-H改变了C-S-H凝胶的生成方式,使其原本从水泥颗粒表面析出变为了从孔溶液中析出,显著减小了毛细孔孔隙率,同时增加了凝胶间孔的体积。这种多核生长的方式导致水化产物结构疏松,从而导致基体强度略微降低。因此,在相同水化程度时,掺有n-C-S-H的混凝土抗压强度略低于空白混凝土。     

用于未硬化废弃混凝土循环利用的外加剂

基于环保方而的要求，对未硬化废弃混凝土的再生利用以及对商品混凝土罐车洗罐废水的综合利用受到建筑施工界的高度关注。控制水泥水化的外加剂技术的发展为之提供了可能。这种外加剂技术使混凝土生产者和用户能够在要求的时间内停止水泥水化和在任何时间内重新开始水泥的水化，而且可以保证混凝土正常凝结，同时不影响硬化体的性能，对混凝土的生产、运输和浇注工序具有深远的影响[1]。使用稳定剂，能使水泥的水化中止或稳定；使用激活剂，可以使水泥水化重新开始或被激发。缓凝控制剂可用于保持至隔夜或至周末塑性混凝土的稳定使用、混凝土的长距离稳定运输以及混凝土运输贮罐清洗废水至隔夜或至周末的安定性。文章阐述了该类外加剂的化学原理、活化机理、主要用途等。     

SAP对水泥水化热及不同水胶比膨胀混凝土强度的影响

为了研究高分子吸水树脂(SAP)对水泥水化热及膨胀混凝土强度的影响,在膨胀混凝土中加入不同掺量的未吸水SAP,通过对水泥水化热及三种水胶比下混凝土抗压强度试验进行分析,可以得出:SAP的掺入会降低水泥水化热温度曲线的峰值,同时还会减少总放热量,且掺量越大,作用效果越明显;当膨胀混凝土水胶比不同时,水胶比越低,SAP对强度的作用效果越明显;SAP对不同水胶比膨胀混凝土强度的影响趋势基本相同,在合理的掺量范围内,加入SAP会提高膨胀混凝土的强度,且掺量越大,对强度的提升作用越明显,但超过合理的掺量范围,SAP的掺量增加会对混凝土强度造成不利影响.     

高温养护条件下现代混凝土水化、硬化及微结构形成机理研究进展

高温养护会使水泥基材料水化过程和内部微结构发生显著变化,但由于现代混凝土组分复杂,其高温养护条件下早期水化、硬化及微结构形成机理仍存在众多疑惑.本文首先对纯水泥浆体在不同养护温度条件下的水化速率、水化程度、水化产物、孔结构、强度发展规律进行了回顾;然后针对现代混凝土掺加多种矿物掺合料的特点,分别对粉煤灰、矿渣、硅灰复合水泥基材料在高温条件下的水化机理进行归纳.     

速凝水泥浆体的速凝原因及机理探讨

本文从物理和化学角度讨论速凝水泥浆体的速凝原因及机理。速凝剂加水形成的OH-使水泥水化诱导期不再出现,活性水泥矿物激烈水化形成的大量水化物胶结未反应矿物和集料,这是速凝的主因。也可把速凝看成是混凝土中游离水消耗至某种程度的结果,物理耗水(润湿、蒸发等)与化学耗水同样重要。快速水化放热升温是速凝的重要原因。AFt相是常用速凝剂作用下形成的速凝快硬主相。合理选用活性矿物、促凝化合物、稠化剂、润湿分散剂和超塑化剂可配出优质水泥速凝剂。     

抗硫酸盐侵蚀防腐剂对混凝土性能影响

在相同配合比条件下,选用三种不同性能的水泥配制混凝土,研究不同种类胶凝材料对混凝土的工作性能、力学性能以及抗侵蚀性能的影响.通过SEM扫描电镜观察混凝土3d、7d、28 d的浆体—骨料界面过渡区的微观结构以及水化产物形貌.试验结果表明:掺入10％ SSP防腐剂后,混凝土的工作性能、力学性能均优于基准和抗硫酸盐水泥混凝土.水泥水化后期,浆体—骨料界面过渡区很难区分,水化产物增多.SSP防腐剂可以促进水泥的水化程度,生成较多的钙矾石和C-S-H凝胶,使结构更致密,提高混凝土的抗侵蚀性能.