不同水化热测试方法对复合胶凝体系测试结果的分析研究

选用溶解热法和TAM AIR热导式等温量热仪测试法对粉煤灰、矿渣粉不同掺量的复合胶凝体系进行了水泥水化热测试试验。试验结果表明,较溶解热法而言,TAM AIR测试法测试精度高、试验误差小,能精确测量水泥基胶凝材料水化放热,适用于复合胶凝体系水化放热测试试验。     

粉煤灰与水化热

无机胶凝材料往往在水化反应的同时,放出水化热。从拌水开始到某个龄期的一定期间内发生的热量称为该龄期的水化热值。同一试料,因测定方法之不同,所得的结果有时出现差异。下面列出一些无机胶凝材料在水化反应基本结束时的水化热概值。     

掺合料对胶凝体系早期水化放热和力学特性的影响

胶凝材料水化热是水工大体积混凝土的关键热学参数,直接影响水工混凝土的温控设计。本文采用热导式等温量热仪试验研究水泥基胶凝材料体系中各种掺合料对水泥水化放热过程的影响,结合其早期强度发展,探讨不同掺合料对水泥基胶凝材料体系早期放热过程和强度的影响规律,为大体积混凝土中掺合料的应用提供技术支撑。研究结果表明,选用的掺合料方案其早龄期水化放热量与对应的早期抗压强度有较好的线性相关,根据早期强度设计要求和水化热控制需要,优先考虑粉煤灰、矿渣粉单掺或者复掺方案。     

主塔墩承台C35大体积混凝土配合比设计与性能研究

结合赤壁长江大桥4#主塔墩承台大体积混凝土的温控防裂,测试了大掺量粉煤灰和矿粉复合掺合料与缓凝聚羧酸减水剂对胶凝材料水化热的影响,对比研究了3组大掺量矿物掺合料C35混凝土的工作性、力学性能、绝热温升及耐久性能。结果表明,缓凝型减水剂与大掺量矿物掺合料的复合掺入对胶凝材料水化热的控制具有协同作用;采用32.5%粉煤灰与12.5%～22.5%矿粉复合掺合料与缓凝型聚羧酸减水剂配制的承台C35混凝土具有良好的工作性、较低的水化热温升、较高的后期强度发展和高抗氯离子渗透性等特性。     

矿物掺合料对胶凝材料水化热影响试验研究

文中研究了粉煤灰、矿粉这两种常用掺合料不同掺量条件下对胶凝材料水化放热的影响。研究结果表明,随着掺合料取代率的提高,胶凝材料不同龄期的水化放热量逐渐降低,当取代率超过30%时,可以显著降低胶凝材料的水化热;相同取代率条件下,粉煤灰降低水化热的效果好于矿粉,复掺时介于两者之间,在大体积混凝土配合比设计中,优先使用优质粉煤灰,或粉煤灰和矿粉复掺使用,更有利于降低混凝土的水化温升。     

水化热降低剂对水泥早期性能的影响

水化热降低剂是一种新型外加剂,本试验针对水化热降低剂对水泥早期放热速率、放热总量、水泥标稠需水量、凝结时间和强度发展等性能的影响进行研究。研究结果表明,水化热降低剂会延长水泥凝结时间、降低水泥水化放热速率和放热总量,在适当掺量范围内,水化热降低剂能够改善水泥胶砂强度。     

石灰石粉对复合胶凝材料水化特性的影响

采用压汞测孔仪(MIP)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等测试技术,研究了石灰石粉对复合胶凝材料水化特性的影响.结果表明:与掺入粉煤灰相比,掺入石灰石粉也可减少复合胶凝材料的需水量,同时使胶砂强度有所降低,但其对胶砂后期强度的影响会逐步减小;石灰石粉和粉煤灰均能降低复合胶凝材料的水化热;石灰石粉对胶砂孔结构具有显著改善作用,能细化砂浆孔隙;随着龄期的延长,石灰石粉和粉煤灰都会发生水化,石灰石粉后期将水化生成水化碳铝酸钙.     

复合外加剂对少熟料矿渣胶凝材料性能的影响

通过对硅酸盐水泥熟料矿物组成、水化特性,矿渣的化学组成和水化过程的分析,研究了普通矿渣水泥水化产物平衡体系的稳定性,并根据少熟料矿渣胶凝材料系统水化产物稳定存在的条件,研制了适用于高掺量矿渣水泥的复合外加剂,得到了性能较好的胶凝材料。     

矿物掺合料对复合胶凝材料水化特性的影响

矿物掺合料的使用,使得水泥基材料的水化变得更加复杂。通过试验测定复合胶凝材料中的非蒸发水含量、矿物掺合料反应程度,研究不同掺量粉煤灰和矿渣对复合胶凝材料水化特性的影响。试验结果表明,粉煤灰或矿渣的掺入会降低复合胶凝材料的非蒸发水含量和粉煤灰或矿渣的反应程度,非蒸发水含量和矿物掺合料反应程度的降幅与矿物掺合料掺量显著相关。本试验研究为矿物掺合料在水泥基材料中的合理应用提供了理论依据。     

全尾砂新型胶凝材料的胶结作用

以水淬高炉矿渣为主要材料,石灰加脱硫石膏为复合激发剂,添加少量外加剂,制备了全尾砂新型胶凝材料.探讨了不同掺量复合激发剂对全尾砂新型胶凝材料充填体抗压强度的影响;通过X射线衍射分析和扫描电镜分析研究了全尾砂新型胶凝材料水化产物的组成和微观形貌.结果表明：当全尾砂新型胶凝材料中石灰、脱硫石膏、外加剂、水淬高炉矿渣的掺量（质量分数）分别为40%,17.5%,0.5%,78.0%,胶砂比（质量比）为1∶8,充填料浆浓度（质量分数）为68%时,全尾砂新型胶凝材料充填体28d抗压强度可达到3.09MPa,是充填料浆浓度、胶砂比和外加剂掺量相同条件下42.5R水泥充填体28d抗压强度的7.2倍.在全尾砂胶结充填中全尾砂新型胶凝材料能完全取代水泥作为胶凝材料.全尾砂新型胶凝材料的主导水化产物为AFt晶体和无定形C S H凝胶.     

用于高性能混凝土的胶结材浆体水化热研究

研究了水胶比、高效减水剂、矿物掺合料对高性能混凝土中胶结材浆体水化热的影响。结果表明：当水胶比降低时,胶结材浆体的水化热也随之下降;缓凝高效减水剂并不降低总水化热,但它推迟水化放热进程,加快后期的水化放热速率;矿物掺合料的加入可明显降低水化热、水化放热速率,推迟达到最高温度的时间,尤其是双掺、三掺时降低效果更为显著,利用这三个因素的作用－减小水化热或延迟水化放热进程,可以降低因高性能混凝土水泥用量     

掺矿粉混凝土耐久性研究

本文介绍了掺矿粉混凝土的耐久性,重点研究了掺加矿粉对混凝土水化热、抗水渗透性能、抗氯离子渗透性能、抗碳化性能以及抗冻性能的影响。研究结果表明：混凝土中掺加矿粉,可降低浆体水化热;大幅提高混凝土的抗水渗透性能;显著提高混凝土抗氯离子渗透性能,尤其是采用矿粉和粉煤灰复配技术并结合引气剂的使用;在同强度的条件下掺矿粉混凝土和普通混凝土具有相同的抗碳化作用能力;在强度和含气量相同的条件下掺矿粉混凝土和普通混凝土具有相同的抗冻融能力。     

高活性矿物掺合料浆在混凝土中的应用

研究了高活性矿物掺合料浆的制备过程及其对净浆基本性能、水化热、化学收缩及混凝土制品强度的影响.结果表明:高活性矿物掺合料浆按固含量替代10%～30%的水泥可配制出C30～C50的高性能混凝土,其工作性及后期性能均达到了国家标准,实现了低水化热、低收缩、低成本的应用效果.     

Modeling of hydration kinetics in cement based materials considering the effects of curing temperature and applied pressure

Portland cement is the most widely used cement in the world. In the industrial by-products suitable for use as mineral admixtures in Portland concrete are ashes produced from the combustion of coal and granulated slag in metal industries. However, comparing such ashes with Portland cement, determining the hydration of this concrete is much more complex because of the reaction between calcium hydroxide and fly ash or slag. In this paper, the production of calcium hydroxide in cement hydration and its consumption in the reaction of mineral admixtures are considered in order to develop a numerical model for simulating the hydration of concrete, which contains fly ash or slag. The proposed numerical model includes the effects of water to binder ratios, slag or fly ash replacement ratios, curing temperature, and applied pressure. The heat evolution rate of fly ash- or slag-blended concrete is determined by the contribution of both cement hydration and the reaction of mineral admixtures. Furthermore, an adiabatic temperature rise in hardened blended concrete is evaluated based on the degree of hydration of the cement and mineral admixtures. The proposed model is verified through experimental data obtained from the concrete with different water-to-cement ratios and mineral admixture substitution ratios at elevated temperature and high pressure.     

Calorimetry of Portland cement with silica fume,diatomite and quartz additions

The present paper analyses the influence of three siliceous mineral admixtures or mineral additions, on hydration reactions of two Portland cements with very different mineral composition, but focussing it on the heat hydration parameter, mainly. The main techniques used in the study were conduction calorimetry and Frattini test and the ancillary analytic tests included the determination of setting times and the chemically combined water amount as well as X-ray diffraction analysis of the plain PC and their blended cement pastes. The results show how size, morphology and crystalline or vitreous state of the siliceous mineral additions affect its pozzolanicity and hydraulicity and, concomitantly, the hydration reactions in Portland cements with widely varying mineralogical characteristics. On the other hand, the findings also differentiate the effects of direct, non-direct and indirect stimulation of the hydration reactions by these siliceous mineral admixtures. In addition, it is sustained that when these types of effects occur jointly under certain conditions, they may induce results that can be regarded to be the comparable to a Calorific Synergic Effect.     

C40海工高性能混凝土配合比的优化设计

通过测试胶凝材料水化热、混凝土的坍落度和氯离子扩散系数、抗裂等级等性能,对C40海工混凝土的配合比进行了优化设计。研究表明：加入合适的矿物掺合料,不仅能够改善混凝土的工作性能,降低水泥的水化热,并且提高了混凝土的抗氯离子扩散性能。掺入适量粉煤灰、硅灰和矿粉,可以配制出抗裂性能好、90天氯离子扩散系数小于2.0×10^-12m^2/s的C40海工高性能混凝土。     

矿渣微粉基复合掺合料的试验研究

在高性能混凝土生产过程中,掺入适当的矿物掺合料,不仅可以降低水泥用量节约水泥、降低混凝土的水化热,而且各种掺合料与水泥凝胶发生反应,使混凝土具有更好的性能.由于矿物掺合料自身性能不稳、品种多样,对混凝土的作用机理和产生的效果各不相同,在配制高性能混凝土时必须对矿物掺合料进行优选.以矿渣微粉作为基本掺合料与常用的矿物(废渣)掺合料--粉煤灰、低品位石灰石微粉、石膏等进行复合试验,研制出不同类型的矿渣微粉基复合掺合料.通过试验以及与GB/T 18046--2000<用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉>国标对比,这种复合掺合料的各项性能指标均达到标准要求,效果良好.     

高性能混凝土水化热试验研究

高性能混凝土各组分性能的叠加效应十分明显。通过配制C65混凝土的试验,分析了所用各项材料对水化热的影响因素与机理,结果如下:低水胶比明显降低混凝土的总水化热。水泥用量不再是影响混凝土温升的单一因素,为降低温升,应尽量减小水泥用量,以矿物掺料取代。单纯掺加硅粉,可使混凝土的总水化热有所降低。粉煤灰掺量越大,混凝土早期的水化热和温升就越小,掺量超过25%(以水泥用量计)时,效果趋于明显。掺高效减水剂不影响混凝土的总水化热,但可明显改变混凝土的早期放热速度,与硅粉共同作用,能抑制混凝土总水化热,掺量>1%时效果十分明显。     

矿物掺合料对硫铝酸盐水泥-普通硅酸盐水泥复合体系性能的影响

研究了矿粉、硅灰和粉煤灰3种矿物掺合料对硫铝酸盐水泥-普通硅酸盐水泥复合体系的标准稠度用水量、凝结时间、水化放热、胶砂抗折及抗压强度、砂浆干缩率、抗硫酸盐侵蚀性能和水化产物的影响。结果表明:随矿物掺合料掺量的增加,复合体系的标准稠度用水量增大,凝结时间延长;掺加矿物掺合料后水化放热峰出现时间延后,总水化放热量减少,其中掺加矿粉和硅灰的试件初期水化速率减慢程度较掺加粉煤灰试件更明显;3种矿物掺合料对复合体系强度的影响差别较大,掺加3%硅灰的试件3 d抗压强度增长较快;硅灰的掺加会使砂浆干缩率增大,矿粉、粉煤灰的掺加可以减小砂浆试件的干缩;矿物掺合料的掺加会提高胶砂试件抗硫酸盐侵蚀性能,掺粉煤灰的试件抗硫酸盐侵蚀性能最好。     

硫铝酸盐类矿物用于保水材料的结构特性研究

首次提出将硫铝酸盐类水化矿物应用于保水材料当中,以硫铝酸钙矿物为主结合无机矿物、凝胶等材料制备出保水材料,对其强度、含水量、结构等性质进行了研究.结果表明,适量添加无机矿物、凝胶对硫铝酸盐类保水材料主要成分基本没有改变,但可以在一定程度上促进钙矾石的生成以及使硫铝酸盐类保水材料的结构更紧密.