石膏对磷铝酸盐水泥耐水性的影响

以净浆耐水性指数、力学强度及离子溶出浓度为耐水性评价指标，研究了石膏对磷铝酸盐水泥（phosphoaluminate cement，PALC）的影响，并通过ξ电位、XRD和孔结构等技术分析了其耐水性机理。结果表明：在浸水过程中，掺石膏和未掺石膏的磷铝酸盐水泥硬化浆体的耐水性指数、力学性能均在不断提高，Ca^2＋[A1O4]^5-的溶出浓度不断减小。相比较而言，掺石膏的磷铝酸盐水泥样品在浸水早期的耐水性指数、力学性能和离子溶出浓度较未掺的变化不大，但在长期浸水的过程中，前者的耐水性指数和力学性能明显高于后者，而Ca^2＋[A1O4]^5-溶出浓度却显著下降，这表明在磷铝酸盐水泥中掺入石膏，对其早期耐水性影响不大,但对长期耐水性的提高是十分有利的。     

新型磷铝酸盐水泥抗硫酸盐侵蚀性能

初步研究了磷铝酸盐水泥(phosphoaluminate cement,PALC)的抗硫酸镁侵蚀性能,同时与硅酸盐水泥(portland cement,PC)浆体进行了比较,并利用X射线衍射、核磁共振等测试方法对水泥水化浆体微观组成进行分析.结果表明:PLAC呈现优异的力学性能和抗硫酸盐侵蚀的能力.在硫酸镁溶液中腐蚀360,510d时,PALC砂浆的抗蚀系数分别高达0.99和0.95,比PC的分别高出了27%和46%;以PC和PALC标准养护28d时的抗压强度为基准,PC的抗压强度的下降率分别为14.0%,24.2%,PALC的抗压强度下降率则仅为8.6%,14.5%.在腐蚀龄期为360,510d时,对比腐蚀前后水泥砂浆试样的弹性模量,PLAC砂浆的弹性模量的下降率仅为2.42%和7.79%,PC的则达到了22.48%和24.17%.PALC的水化产物中不含有Ca(OH)2和钙钒石,其水化产物主要是羟基磷灰石、水化磷铝酸盐凝胶及水化磷酸盐凝胶.由于水化产物中同时存在的水化磷铝酸盐凝胶及水化磷酸盐凝胶之间可以纵横交联形成致密的网络结构,改进PALC的物理性能,有效地阻止外界离子的侵入,因此,PALC具有更好的耐硫酸盐侵蚀性能.     

复合磷铝酸盐-硅酸盐水泥的早期水化行为

主要研究了复合磷铝酸盐-硅酸盐熟水泥新拌和硬化浆体早期水化行为以及外加剂(NB)掺量对相应参数的影响,并与52.5级硅酸盐水泥浆体的相应行为进行了比较.测定了外加剂(NB)掺量对净浆和砂浆1d和3d强度,分析了新拌和硬化磨细浆体悬浮溶液的pH值、ζ电位和离子电导(K);并运用分光光度法和比尔定律研究了浆体中[Ca2+]和[AlO4]5-溶出浓度的规律同时用XRD半定量分析了浆体早期的水化程度.硬化浆体粉末悬浮液的ζ电位、离子电导(K),[Ca2+]和[AlO4]5-离子的溶出浓度的研究结果综合表明:外加剂掺量为水泥的0.15%～0.21%范围内时各早期水化行为呈现出最佳值:复合水泥浆体1d,3d和7d中Alite的水化程度较硅酸盐水泥浆体相应龄期分别提高了35%,33%和49%;净浆和砂浆1d抗压强度较同龄期硅酸盐水泥浆体分别增长了3%～15%和10%～17%;3天净浆强度增长了9%～19%;与此同时,浆体溶液的pH值维持在11.6～11.75;与此同时,复合浆体的凝结时间随外加剂掺量有所增长,但仍在国标范围内,而且终凝时间较PC短.复合水泥新拌浆体悬浮液的[Ca2+]的比浓度和溶液离子电导分析表明:复合水泥诱导期出现的时间较PC的缩短了1倍,并且加速期较PC约提早2h出现;而且诱导期和加速期之间,溶液中[Ca2+]浓度差明显小于PC的.这意味复合水泥加速期到来所需要的活化能比PC低;同时比PC较低的离子电导表明更多的大尺寸基团[AlO4]5-和[PO4]3-的存在,减缓了Ca2+的过度快速迁移,使其有充足的时间与OH-,[AlO4]5-和[PO4]3-结合生成水化产物.     

硫氰酸钠与聚羧酸减水剂复配对水泥水化的影响研究

采用硫氰酸钠(SN)对普通聚羧酸减水剂(PC)进行复配改性,旨在开发一种低温、早强型聚羧酸减水剂.对比测试了PC与PC +SN对水泥胶砂与混凝土在低温(5℃)和常温(20℃)两种养护温度下强度发展的影响,通过对水泥水化热与水泥浆体化学结合水、水化产物、微结构与孔结构的测试,分析了SN早强剂对水泥浆体早期水化性能的影响.结果表明:在养护温度5℃时,掺入PC +SN的水泥胶砂1d、3d、7d、28 d强度较掺PC比,分别提高了138.5％、48.3％、51.2％、17.2％,掺入PC +SN的混凝土1d、3d、7d、28 d强度分别增长了182.1％、35.2％、34.9％、31％,而20 ℃条件养护时PC +SN的早强效果并不显著;PC复配SN早强剂后,增加了水泥早期水化放热速率与放热量,提高了水泥的水化程度,且浆体的水化产物数量增多,孔隙率降低,孔径减小,从而有利于混凝土早期强度的提高.     

改性硅酸盐水泥的水化动力学研究

将磷铝酸盐水泥熟料掺入到硅酸盐水泥中制备改性水泥,从水化动力学的角度研究其水化情况,并与硅酸盐水泥的相应行为进行了对比.首先通过测定水化放热速率、新拌水泥浆体中的Ca2+和SiO44-离子浓度、电导率及pH值研究了改性硅酸盐水泥的水化历程,并求得了水化动力学方程.其次,测定了改性硅酸盐水泥的净浆与砂浆的强度,并用XRD等分析方法初步探讨论了改性水泥的水化机理.研究发现,改性硅酸盐水泥的水化历程与硅酸盐水泥相似,也经历初始期、诱导期、加速期、减速期和稳定期,但水化放热速率明显提高;在加速期,两者的水化反应均主要由自动催化反应控制,在减速期,均主要由扩散过程控制,但反应速率常数前者明显高于后者.无论是砂浆强度,还是净浆强度,前者也均高于后者,且凝结时间相对缩短.XRD图谱显示,前者的C3S/C2S衍射峰强度的降低率高于相应龄期的硅酸盐水泥.上述结果均意味着改性硅酸盐水泥的水化速度明显高于硅酸盐水泥;水化加速的机理为磷铝酸盐熟料水化吸收了水化浆体中OH-离子,使水化体系的OH-离子浓度减少,从而加速了C3S、C2S的水化反应.     

基于不同阳离子条件下硅酸盐水泥氯离子固化性能研究

研究了不同阳离子对硅酸盐水泥氯离子固化性能的影响,采用水溶法测定了净浆试样中自由氯离子的含量并计算出其氯离子固化率,对试样进行了XRD物相分析以及其水溶液的pH值测定。研究得出,随水化龄期的增长,水泥浆体的氯离子固化率增大,其6 h、12 h、1 d和3 d的氯离子固化率分别达到其28 d的50％、70％、80％和90％以上,F盐的生成及氯离子的固化主要发生在水化早期,水化后期氯离子固化主要来自C-S-H凝胶,其氯离子固化量较小。不同阳离子导致了水泥浆体中F盐生成量的差异,其影响硅酸盐水泥氯离子固化率由大到小排列为Ca2＋＞Mg2＋＞K＋＞Na＋,其与对pH值的影响成负相关系,Ca2＋和Mg2＋降低了水泥浆体的pH值,有助于氯离子的固化;K＋和Na＋提高了水泥浆体的pH值而降低了氯离子固化。氯离子浓度一定时,Na＋浓度的增加对水泥浆体中F盐的生成量及氯离子固化率影响不大;而Mg2＋浓度的增加提高了水泥浆体中F盐的生成量及氯离子固化率。     

硫酸根离子对CaO-Al2O3-P2O5-SiO2体系耐水性的影响

研究了硫酸根离子对CaO-Al2O3-P2O5-SiO2体系耐水性的影响,通过XRD、SEM及孔结构分析手段对其耐水性机理进行分析。结果表明:在CaO-Al2O3-P2O5-SiO2体系中掺入适量的硫酸根离子,不会改变其主要水化产物的组成。浸水180d后,掺石膏的试件211S的耐水性指数较未掺石膏的试件211提高10.2%,劈裂强度提高6.7%,Ca2 、[AlO4]5-离子溶出浓度分别下降11.59%、7.2%,211S具有优异的孔结构。掺入硫酸根离子可以明显的提高该体系的后期强度和耐水性。     

改性磷石膏对石膏矿渣水泥水化过程的影响研究

采用质量分数为5％～25％的改性磷石膏、15％的硅酸盐水泥熟料、60％～80％的矿渣混合磨细制成石膏矿渣水泥,研究了改性磷石膏掺量对石膏矿渣水泥浆体的抗压强度、水化热、孔溶液pH值及水化产物的影响情况.结果表明,掺入改性磷石膏使得石膏矿渣水泥的3 d、7 d抗压强度降低,其掺量为10％、15％时,水泥的28 d、90 d抗压强度超过普通硅酸盐水泥.在3 d至90 d龄期内,水泥孔溶液pH值随龄期增长而逐渐增大.在相同龄期时,随着改性磷石膏掺量的增大,水泥孔溶液pH值减小,水化放热峰出现时间延缓.微观分析表明,掺入改性磷石膏后,28 d龄期时的水泥水化产物主要为钙矾石和C-S-H凝胶,水化产物的生成量在改性磷石膏掺量为15％时最多.     

高掺量矿渣水泥与普硅水泥的水化进程对比研究

针对高掺量矿渣水泥与普硅水泥不同龄期时强度及水化机理的差异,测试分析了普硅水泥浆体(编号PC)和掺60％矿渣粉的水泥浆体(编号SC)各龄期强度及强度发展系数,并对比了两组试样早期水化放热速率,各龄期水化产物相及孔结构的变化.结果表明:SC试样3d、7d强度仅为25.6 MPa、39.5 MPa,分别低于同龄期PC试样13.3MPa及8.3 MPa;28 d、90d强度分别为55.7 MPa、59.6 MPa,高于同龄期PC试样3.5 MPa及2.2 MPa.两种水泥浆体早期强度主要受早期水化放热速率、孔结构分布特征的影响,后期高掺量矿渣水泥强度发展的优势在于:矿粉颗粒的填充效应以及二次火山灰活性,使其浆体形成了更多的水化产物,孔结构更加致密,有利于浆体强度的提高.     

少熟料煤矸石水泥的试验研究

从充分发挥煤矸石潜在活性的观点出发,在热活化的基础上采用化学激发的方法处理煤矸石,以达到用较少量的优质熟料辅以高度激发的活性废渣制备大量高性能水泥的目的。试验尝试采用CaO,Na2SO4和废渣磷石膏作复合激发剂,生产少熟料煤矸石水泥,通过对其强度和水化体系进行研究,找出三种激发剂的最佳配合比。在试验所采用的几种配比中,以5％磷石膏＋3％CaO＋2％Na2SO4的配比最好,煤矸石的掺入量可以达到50％,水泥净浆小试体28d强度可达48．1MPa。该水泥水化产物除了有C—S—H凝胶和钙矾石外,还生成网络状结构的无定形硅铝凝胶Na6[AlSiO4]6．4H2O。     

减少库内水泥结块的措施

根据水泥生产工序流程,分析了水泥库内结块的原因,水泥生产中混合材含水率高,生产、输送、储存过程带入的水分过多,导致水泥在库内结块。通过加强水泥原料储存管理,减少物料输送过程中的水分进入,严格水泥粉磨操作,做好水泥成品输送设备的密封保温,合理确定水泥储存时间,在水泥库部分直段和斜坡采用纳米新材料,水泥结块大幅减少,水泥出库效率大幅提升。     

新型锚固水泥的研制

利用优质铁铝酸盐水泥熟料配制的锚固水泥具有早强、微膨胀、抗裂性能好、耐腐蚀性强等优点。水泥的初凝时间<5min,终凝时间<10min,0.5h的抗压强度超过12MPa,1h抗压强度超过22MPa,中后期强度增长稳定,各项性能满足锚固工艺的要求。     

关于水胶浆制造及应用的浅见

对水胶浆的配方、工艺、附着力的影响因素及节能情况同汽油胶浆的对比进行了试验，阐述了推广应用水胶浆的观点。     

不同助磨剂对水泥粉磨效率的影响

提高水泥粉磨细度的主要技术措施为改造磨机结构和掺加助磨剂。前者在提高水泥细度的同时将导致磨机产量明显降低,而后者能有效提高磨机的粉磨效率并改善水泥的某些性能,但不同助磨剂对不同的水泥具有一定的适应性。作者选用四种助磨剂（代号分别为T,M,D,C）对掺加不同混合材的立窑和回转窑水泥进行了粉磨试验研究,以寻求各种助磨剂的使用规律和应用效果。实验结果表明:掺加T和M后对各种水泥的助磨效果均优于D;T和M复合而成的C具有良好的助磨效果,且成本低得多,具有重要的实际应用价值;掺加助磨剂可显著提高普通水泥和火山灰水泥的粉磨效率,但对矿渣水泥的助磨效果不明显;混合材种类及掺入量相同时,助磨剂对回转窑水泥的助磨效果优于立窑水泥。     

Relationship between free chloride and total chloride contents in concrete

Linear relationships between free chloride and total chloride contents in concrete are proposed based on the results of several long-term exposure tests under marine environment for various cements, such as ordinary portland cement (OPC), high early strength portland cement (HES), moderate heat portland cement (MH), calcium aluminate cement (AL), slag cements of Types A (SCA) and B (SCB), and fly ash cement of Type B (FACB). A high chloride-binding ability is found for AL as compared to the other cements. Replacing the OPC with slag reduces the chloride-binding ability. The proposed linear relationships show reasonably good agreement with field data obtained from the wharf structures.     

掺合料对硫铝酸盐水泥基混凝土抗压强度和抗渗性的影响

主要研究了掺合料[m(矿渣):m(粉煤灰)=2:1]、水灰比对硫铝酸盐水泥基混凝土抗压强度、抗渗性的影响,并与普通硅酸盐水泥基混凝土进行对比。结果表明掺合料使硫铝酸盐水泥基混凝土早期和后期强度都明显降低,抗渗性降低,且掺量越高,其抗压强度、抗渗性降低越明显;另外,硫铝酸盐水泥基、普通硅酸盐水泥基混凝土的抗压强度、抗渗性都随着水灰比的减小,其抗压强度、抗渗性明显提高。     

Research on optimizing components of microfine high-performance composite cementitious materials

The relationship between material components and mechanical properties was studied in terms of composite material principles and orthogonal experimental design. Moreover, the microstructure of microfine high-performance composite cementitious material (MHPCC) paste was investigated by means of scanning electron microscopy (SEM) methods. The results showed that the composite material consisting of blast furnace slag (BFS), gypsum (G₂) and expansive agent (EA) could obviously improve the strength of the cementitious material containing 40% fly ash (FA). Although microfine cement (MC) was merely 45% percent of the MHPCC, the compressive strength of MHPCC paste was higher than that of neat MC paste. BFS played an important role in MHPCC. The optimum-added quantity of BFS was 15%. The needle-shaped ettringite obtained from the EA reacting with Ca(OH)₂ forms a three-dimensional network structure, which not only improved the early strength of MHPCC paste but also increased its late strength. The reason was that the network structure, which was similar to a fiber-reinforced composite, was formed in the late period of hydration with the progress of hydration and the deposition of hydration products into the network structure.     

对我国通用水泥分类的几点建义

本文对欧洲、德国、日本、中国的水泥标准中通用水泥的分类进行了系统的比较,可知德国和日本在通用水泥的分类方面都采纳了欧洲水泥标准,明确说明水泥中混合材料的名称及掺入量,这有利于用户决定掺合料的品种和数量.我国普通硅酸盐水泥中的混合材料只规定活性混合材料和非活性混合材料,不能向用户确切表明混合材料的品种.因此建议在通用水泥的分类中取消普通硅酸盐水泥的名称,参照欧洲水泥标准进行修订,即使混合材料掺入量仅6%～15%,也需标明其品种.     

阿利特高炉矿渣水泥的耐久性能研究

对矿渣掺加比例达到75%的阿利特高炉矿渣水泥耐久性进行了研究,其强度在28d至6个月期间继续增长;胶砂试体湿涨和干缩率略低于硅酸盐水泥样品数值;这种水泥有很高的抗硫酸盐侵蚀能力.