水化龄期对掺速凝剂水泥-粉煤灰净浆微观结构影响

采用X-射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、热重-差热扫描分析(TG-DSC)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)等方法对不同水化龄期掺4%速凝剂水泥净浆微观结构进行分析。结果表明:速凝剂的掺入显著影响水泥水化进程。在水泥-速凝剂-水体系中,Na Al O2及Na2CO3令石膏缓凝作用失效,铝酸三钙快速水化生成水化铝酸钙晶体,并与钙矾石及钠长石晶体形成相互攀附的网络结构对水泥颗粒产生"桥连"作用而实现速凝。同时,大量水化热促进水泥熟料矿物水化速率加快,净浆密实度快速增加。同时,随着水化龄期延长,净浆物相组成、钙矾石及氢氧化钙含量发生显著变化。     

NMR技术研究水泥-矿渣复合胶凝材料水化产物凝胶的微观结构

利用固体高分辨魔角旋转29Si核磁共振谱(NM R)研究了不同矿渣含量的水泥-矿渣复合胶凝材料水化产凝胶的微观结构。结果显示:水泥-矿渣复合胶凝材料水化浆体的NMR谱中出现Q2(1Al)峰,表明其水化产物中含有C-A-S-H凝胶;随着矿渣掺量的增加,凝胶的平均直链长度和平均硅铝链长度增加,且C-A-S-H凝胶中AlSi比增大。水泥-矿渣复合胶凝材料早期水化主要生成短直链的二聚体凝胶。随着龄期延长,逐渐转变为立体连接的长链型凝胶,平均链长逐渐增加。随着矿渣掺量的增加,矿渣被激发所需时间延长,早期的水化产物量少,但后期仍能生成更多的C-A-S-H凝胶。     

白云岩石粉-水泥胶凝体系水化特性研究(Ⅰ)——水化产物的XRD分析

采用X射线衍射测试方法,对7d、28d、90d三个水化龄期的白云岩石粉-水泥胶凝体系水化产物的晶体相进行了研究分析,并研究了粉煤灰对白云岩石粉-水泥胶凝体系水化的影响。结果表明:随着龄期的发展,白云岩石粉-水泥胶凝体系水化产物中CaMg(CO3)2晶体相的衍射峰强度有变化,且在90d龄期Ca(OH)2晶体相的衍射峰强度减弱,说明白云岩石粉在水化后期一定程度上参与了反应;但与粉煤灰相比,其活性较低。     

碱渣-矿渣复合胶凝材料硬化体的微观结构与组成

为了对工业废料—碱渣进行回收利用,研发了一种碱渣-矿渣复合胶凝材料(SSCBM).采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)和热重-差示扫描热分析(DSC-TG)等对碱渣-矿渣复合胶凝材料28d龄期硬化体的微观结构与组成进行了研究.结果表明:水胶比为0.5,砂胶比为3∶1,碱渣和矿渣的质量比为1∶4时,所成型的40mm×40mm×160mm SSCBM试件28d龄期抗压强度为39.6MPa,抗折强度为8.0MPa,氯离子化学结合率为84.4%;SSCBM体系中生成了大量尺寸为5～10μm的水化产物,且水化产物之间互相搭接形成致密的三维网状结构,其28d龄期的水化产物主要为水化硅酸钙(C-S-H)、水化碳铝酸钙(C-A-C-H)、水化硅铝酸钙(C-A-S-H)和3CaO·Al_2O_3·CaCl_2·10H_2O(Friedel’s盐).     

矿渣-水泥硬化浆体水化产物结构研究

采用XRD、~(29)Si NMR、纳米压痕以及SEM分析等方法对矿渣-水泥体系的水化产物结构进行研究,结果表明,随着水化龄期的延长,矿渣-水泥体系中的Ca(OH)_2含量呈现先增加后减少的趋势,7 d时Ca(OH)_2含量达到最大,水化14 d后,Ca(OH)_2含量逐渐减少;矿渣-水泥水化浆体中的硅氧四面体结构主要以Q~0、Q~1和Q~2状态存在;部分Al~(3+)取代硅氧四面体中的Si~(4+),生成含Al的C-A-S-H凝胶;矿渣-水泥体系水化3 d时,水化产物主要以LD C-S-H为主,水化28 d后,主要以HD C-S-H以及C-S-H/CH的混合相为主;与纯水泥相比,矿渣-水泥体系中HD C-S-H含量提高,孔隙率降低,结构更为致密。     

一种新固化材料固化滨海氯盐渍土的试验研究

中国滨海有大面积含盐量较高的吹填淤泥需固化处理。现 采用自制固化剂 A 与普通硅酸盐水泥对含盐量为 8% 的天津滨海新区吹填淤泥 TT 进行固化试验,当固化剂掺入比为 10% 和 15% 时,采用自制固化剂 A 的固化土强度分别比用普硅水泥的固化土强度提高了 2.4 倍和 1.7 倍。采取 SEM 、 XRD 和 EDXA 等试验对各固化土进行对比分析,结果表明：固化剂 A 固化 TT 固化土时,除产生了与水泥水化物相同的水化产物外,还与 TT 中的 NaCl 共同作用生成水化产物 Ca4Al2Cl2O6?10H2O ; Ca4Al2Cl2O6?10H2O 体积膨胀填充土中空隙,是吹填淤泥固化土的强度大幅提高的原因之一。     

Al元素对C_3S水化生成的C-S-H结构与形貌影响

在1 450℃下高温烧制高纯C3S,60℃水浴养护条件下进行铝元素掺杂的C3S水化试验。通过FT-IR和SEM测试技术分析研究Al元素对C3S水化生成的水化硅酸钙(C-S-H)结构与形貌的影响。结果表明Al元素掺杂后参与C-S-H结构构建,改变Si—O键振动,Al元素的掺杂改变了C3S水化产物C-S-H的微观形貌。     

磷石膏对微膨胀水泥孔隙液及水化产物的影响

通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、热重差示扫描量热分析（TG DSC）和高压压榨法（PWE）,研究了不同磷石膏掺量的微膨胀道路基层水泥中水化产物与孔隙液主要元素浓度的演化.结果表明：在水化3d时,硬化水泥浆体中钙矾石的生成量随着磷石膏掺量的增加先增大后减小;水化28d后钙矾石的生成量随着磷石膏掺量的增加而增加;磷石膏溶解生成的SO2-4对粉煤灰活性有很好的激发作用,粉煤灰中的Al相在水化7d后开始大量溶出,孔溶液中Al、Ca和S元素浓度的变化能很好地反映水泥的水化进程;不同磷石膏掺量下各龄期水泥的孔隙液pH值均在1255上下波动;水化60d时硬化水泥浆体均比较密实,磷石膏掺量较大的水泥在水化产物表面仍有大量钙矾石生成,孔隙中有更多的针棒状钙矾石存在.     

胶结充填体早期损伤对后期力学性能影响机制研究

为探究胶结充填体早期损伤对后期力学性能影响机制，将龄期3,7,14,21 d的充填体施加4种不同程度的静载损伤，养护28 d后开展单轴压缩试验、超声波测试、电镜微观结构扫描，从宏–细–微三个尺度探讨充填体早期损伤对后期力学性能影响机制。结果表明：损伤对龄期3和7 d充填体后期抗压强度影响较小，在一定压损条件下充填体后期抗压强度上升，对龄期14和21 d充填体后期抗压强度均产生弱化作用，对各个龄期充填体后期弹性变形能力起到强化作用；基于波速变化建立损伤程度与充填体力学特性之间的定量关系，发现损伤龄期3和7 d充填体存在损伤阈值和修复阈值；随着损伤程度的增大，充填体内部结构由数量较多的细小裂隙逐渐扩大为单一裂隙，裂隙断面处的连接物质主要为水化产物C-S-H网状凝胶；龄期3和7 d充填体内部存在大量未完全水化的水泥颗粒，养护后期产生的凝胶产物足以填充大部分损伤裂隙，故损伤对其后期抗压强度影响较小，而龄期14和21 d充填体未完全水化的水泥颗粒减少，后期产生的凝胶产物不足以填充损伤裂隙，内部结构颗粒之间联系较差，故损伤对其后期抗压强度弱化作用显著。研究结果可为矿山充填体工作提供指导意义。     

偏高岭土对硅酸盐水泥水化产物的影响

通过热重-差式扫描量热仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜-能谱分析研究了偏高岭土对硅酸盐水泥水化产物Ca(OH)2的含量,C-S-H凝胶的形貌特征、化学组成和堆聚结构的影响,讨论了水化产物性质随偏高岭土掺量变化的规律。结果表明:偏高岭土的掺入,水化产物Ca(OH)2的含量相应降低,在偏高岭土掺量15%时,水化28d龄期试样中Ca(OH)2的质量分数由18.68%降低到13.66%;同时C-S-H凝胶颗粒尺寸随着偏高岭土掺量的增加而逐渐减小,堆聚更加紧密,偏高岭土与水泥水化产物Ca(OH)2反应生成结构致密稳定性更好的低Ca/Si值的C-S-H凝胶,改善了C-S-H凝胶的结构和化学组成。     

复合胶凝材料的初期水化产物和浆体结构

利用XRD和ESEM研究了由硅酸盐水泥、矿物掺和料和膨胀剂组成的复合胶凝材料的初期水化产物和浆体结构。结果表明：水化产物在水化6h时刚开始成核生长，生成纤维状CSH晶须和六方片状钙矾石微晶，并有过渡性水化产物钾石膏片状晶体和K2S04生成。复合胶凝材料水化1d后，水化产物大量生成，主要为CSH凝胶、Ca(OH)2和钙矾石，并形成致密的浆体结构。     

激发剂对粉煤灰基地聚合物抗压强度的影响

研究不同激发剂对以粉煤灰为原料制备的地聚合物抗压强度的影响．研究结果表明：不同浓度的NaOH和KOH溶液对粉煤灰的激发效果较差，粉煤灰基地聚合物的抗压强度较低．碱溶液和K2SiO3溶液复合可提高激发效果，提高粉煤灰基地聚合物的抗压强度．激发效果最好的是K2SiO3溶液；随着K2SiO3溶液浓度的提高，粉煤灰基地聚合物的抗压强度逐渐提高；当K2SiO3浓度为2mol／L时，粉煤灰基地聚合物28d抗压强度达到最大；继续增大K2SiO3浓度，粉煤灰基地聚合物28d抗压强度反而下降，由此可以推测相应的地聚合反应是一个定量的反应过程．     

地聚合物早期抗压强度及分子动力学模拟

为了研究原材料的矿物组成对地聚合物早期抗压强度及结构发展的影响规律,开展单因素试验得到了最佳矿物组成取值范围,利用Materials Studio(MS)软件建立了地聚合物凝胶结构模型,并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及分子动力学(MD)模拟等手段探究了地聚合物早期抗压强度形成机理.结果表明:CaO和Al2O3摩尔比n(CaO)/n(Al2O3)直接决定了地聚合物早期抗压强度的发展;适当增大n(CaO)/n(Al2O3)可改善地聚合物凝胶内部原子键的结合方式与衍射峰型,形成更加稳定的地聚合物结构.     

乙烯基可再分散聚合物对水泥水化产物的影响

利用步进扫描X线衍射、磁共振、场发射环境扫描电镜分析了乙烯基可再分散聚合物对72 h水泥水化产物的影响.结果表明:乙烯基可再分散聚合物能显著延缓水泥水化产物钙矾石、氢氧化钙以及C-S-H凝胶的生成时间,降低其生成量,且水化24 h内的降幅尤其显著.掺入10%(质量分数)乙烯基可再分散聚合物后,钙矾石生成时间由几分钟延迟到3 h以上,氢氧化钙和C-S-H凝胶开始生成时间由水化3 h延迟到9 h,在相同水化时间下氢氧化钙和C-S-H凝胶的含量明显低于纯水泥浆体.乙烯基可再分散聚合物能显著影响C-S-H凝胶的结构和形貌,促进C-S-H凝胶硅氧四面体由一聚态向高聚态转变,且转变时间由水化24 h提前到12 h,导致C-S-H凝胶表面气孔明显增多.     

混凝联合O_3、O_3/UV深度处理焦化废水的研究

采用混凝联合O3、O3/UV深度处理焦化废水的生物处理出水。试验结果表明:当混凝剂Al2(SO4)3的投量为900 mg/L时,对TOC、COD、色度和UV254的去除率分别为23.2%、19.5%、33.6%和27.1%,相应的出水值分别为55.5 mg/L、196 mg/L、680倍和2.53 cm-1。混凝出水经O3/UV深度处理的效果优于单独O3氧化的,当臭氧投量为2.8 g/L、反应时间为80 min、UV照射强度为30 W时,对TOC、COD、色度和UV254的去除率分别达到91.8%、73.1%、96.1%和97.6%,相应的出水值分别为5.9 mg/L、60 mg/L、40倍和0.081 cm-1,出水COD浓度达到《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)的一级标准,且大大提高了废水的可生化性。     

再生细骨料及其混凝土的微观结构特征

采用扫描电镜、能谱分析、X射线衍射、显微硬度和氮吸附等微观测试方法研究了再生细骨料及其混凝土的微观结构特征。研究结果表明：再生细骨料是一种组成复杂的、具有一定水化活性的和高渗透性的人造骨料,其主要矿物相为SiO2、CaCO3以及少量的C2S。再生细骨料混凝土内部水泥石孔隙较多,结构密实性较差,同时其与再生细骨料间存在较为明显的界面过渡区,该界面过渡区宽度较大,且界面过渡区两侧的骨料和水泥石的显微硬度均较低。再生细骨料的多孔结构,以及再生细骨料混凝土内部水泥石和界面过渡区微观结构缺陷是导致其大孔增多的主要原因,大孔的增多会对混凝土抗渗性产生不利影响。     

硫铝酸盐水泥早强微膨胀钢管混凝土的制备

通过正交实验设计,分析和研究了硫铝酸盐水泥混凝土的早强和微膨胀特性,进行了钢管混凝土短柱的承载力测试,并与C50,C60强度等级的普通钢管混凝土短柱试件进行了对比.结果表明:控制硫铝酸盐水泥中Al2O3与SO3质量比为1.2时,可制备出符合泵送施工工艺要求的早强、微膨胀钢管高强混凝土,用其制作的钢管混凝土短柱试件也比相同强度等级的普通钢管混凝土短柱的承载能力高.     

硅酸盐与磷铝酸盐复合水泥水化动力学的研究

研究了石膏掺量为3.5%(以SO3计,质量分数,下同)、磷铝酸盐水泥熟料掺量为10%的硅酸盐与磷铝酸盐复合水泥的力学性能和水化动力学,测定了该复合水泥在不同水化时间下的Ca2 和[SiO4]4-溶出浓度、相应的电导率及pH值.研究结果表明,磷铝酸盐水泥的掺入不仅可以提高硅酸盐水泥的水化硬化速率,而且能使硅酸盐水泥的早期以及后期强度有不同程度的提高.该复合水泥水化硬化浆体的Ca2 和[SiO4]4-的相对溶出浓度、电导率及pH值均较同龄期的硅酸盐水泥低,说明该复合水泥的水化产物较为稳定,不易溶解,而且碱性较低.硅酸盐与磷铝酸盐复合水泥的水化历程与硅酸盐水泥相同,经历5个阶段,即初始期或预诱导期、诱导期、加速反应期、减速反应期和稳定期.加速反应期的水化主要由成核反应控制,而稳定期的水化主要由扩散过程控制.     

CaO-Al2O3-P2O5三元体系中胶凝材料的设计、制备与水化

在CaO-Al_2O_3-P_2O_5三元体系中设计了以磷铝酸钙、铝酸钙和磷酸三钙为矿相组成的磷铝酸盐水泥熟料,并利用溶胶凝胶法、高温固相反应法制备了不同矿相含量的系列熟料,定量分析了熟料的矿相含量,测试了净浆凝结时间和抗压强度,分析了水化硬化浆体的微观结构.结果表明:磷铝酸盐水泥熟料水化凝结时间正常,磷铝酸钙含量越高,凝结时间越短;其水化硬化试件具有高强早强的特性,早期和后期强度都较高;磷铝酸盐水泥硬化浆体微观结构致密,在28d内水化产物主要为水化铝酸钙(C_2AH_8)、CaO-Al_2O_3-H_2O凝胶、CaO-Al_2O_3-P_2O_5-H_2O凝胶;磷铝酸盐水泥熟料中实际所含矿相含量与设计相符,证明熟料设计思路可行,为开发新型胶凝材料提供了新设计思路.     

光学纤维面板成分差异的研究

研究了HMB和CMB两种光学纤维面板的成分差异。按其比值关系:光纤面板CMB应特别增加TiO_2;注意增加Ln_2O_3的量,减少SiO_2、Nb_2O_5的量;可酌量增加一点BaO。