水浸泡养护对铝酸钙水泥水化行为影响的研究

为研究水浸泡养护对铝酸钙水泥水化行为的影响,以纯铝酸钙水泥Secar71为研究对象,试验温度为20℃,按水灰质量比0.3将水与铝酸钙水泥混合搅拌均匀,采用TG-DSC、XRD、SEM等方法对比研究了铝酸钙水泥在自然养护与水浸泡养护两种条件下分别养护1、7和15 d的水化行为。结果表明:铝酸钙水泥与水混合后,自然养护条件下,在最初的几分钟内有少量的放热,经过诱导期后有大量的放热,形成了一个"一次水化峰",之后进入稳定期;注水浸泡养护后试样内未水化水泥产生一个较"一次水化峰"低的"二次水化峰",之后水化缓慢;浸泡养护结束后试样内水化产物量与自然养护的相比明显增多,生长发育良好的片状CAH10相和絮状或粒状的三水铝石沿试样孔隙分布,填充气孔,试样结构更加致密。     

养护温度对铝酸钙水泥结合刚玉质浇注料中温性能的影响

为了研究养护温度对铝酸钙水泥结合刚玉质浇注料中温性能的影响,将制得的浇注料分别在5、10、25、40和50℃养护,110℃烘24 h后分别于800和1 100℃热处理,检测其显气孔率、常温抗折强度和常温耐压强度,并分析了相同条件处理的基质试样的物相组成以及养护温度对浇注料中温强度影响的原因。结果表明:随养护温度的升高,铝酸钙水泥水化程度增加,促进水化产物均匀分布,使水化产物分解后与Al_2O_3反应原位生成CA、CA_2的量增加,因而增强了浇注料的中温强度。     

0～20℃养护下硅酸盐水泥水化时钙矾石的生成及转变

采用X射线衍射仪及核磁共振仪研究了0、5、10、20℃硅酸盐水泥水化产物钙矾石的生成及转变。结果表明：硅酸盐水泥水化1d至180d,4种养护温度下钙矾石生成量皆先增大后减小,但该规律随养护温度不同而不同：在10℃和20℃养护时,钙钒石生成量在水化3 d时达到最大,0℃和5℃养护时,水化28d时才达到最大;而从水化龄期来看,钙矾石生成量在水化1d时20℃养护时最高（10.2%）,水化3d时10℃养护时最高（12.1%）,3～180 d时0℃时最高;此外,低温养护显著延迟了钙矾石向单硫型水化硫铝酸钙转变。     

铝酸钙水泥的异常凝结行为

硅酸盐水泥的水化速率总是随水化温度升高而增大。而在18～30℃范围内，铝酸钙水泥的水化速率随温度升高而降低，这就是所谓的铝酸钙水泥的异常凝结行为。通过比较工业铝酸钙水泥与合成纯铝酸钙的凝结行为，证明这种行为是铝酸钙水泥本身具有的，而不是掺入物引起的。铝酸钙水泥的异常凝结行为与其水化严物的结构、成核及生长等因素有关。本文还指出了对于这一现象有待进一步研究的问题。     

氧化铝微粉对铝酸钙水泥异常水化行为的影响

为了研究氧化铝微粉对铝酸钙水泥水化行为的影响,以不添加氧化铝微粉的Secar 71水泥净浆为参比样,Secar 71水泥与氧化铝微粉质量比为6 4的混合粉制备水泥浆体,采用半绝热法测定水泥浆体、水泥净浆分别在10、20、30和40℃下的水化放热;采用冷冻-真空干燥迅速终止浆体的水化,并采用XRD和SEM对比分析不同温度下水化产物的物相组成和显微形貌的变化。结果表明:氧化铝微粉使Secar 71在10~30℃时的异常水化行为消失,其原因是氧化铝微粉促进了C_2AH_8在20~30℃时的生成。     

温度对铝酸盐水泥基三元体系早期水化的影响

采用X射线衍射仪、环境扫描电子显微镜(背散射电子成像)、压汞仪分析了养护温度对铝酸盐水泥-硅酸盐水泥-无水石膏三元体系水化早期的水化相组成、抛光断面微观结构和孔结构等微结构演变的影响。结果表明:无论0℃还是40℃养护,三元体系的主要水化产物始终为水化硫铝酸钙类物相;但养护温度越高,所生成的钙矾石越易向单硫型水化硫铝酸钙转变,且转变得越早,所得硬化浆体的最可几孔径越大。此外,40℃养护3 d后的浆体中还生成了水化钙铝黄长石和三水铝石。     

硫铝酸盐基复合胶凝体系水化性能的温度敏感性

研究了5、20℃和40℃硫铝酸盐水泥熟料-硅酸盐水泥-无水石膏三元体系(简称三元体系)的初凝时间、抗压强度及水化产物组成。结果表明:源自水化产物的显著差异,所涉硫铝酸盐水泥熟料为主的复合胶凝体系的性能对养护温度的敏感程度直接取决于初始配合比。与纯硫铝酸盐水泥熟料相比,单掺硅酸盐水泥时水化产物由钙矾石变为水化钙铝黄长石,导致硬化浆体力学强度显著降低。而单掺无水石膏或复掺无水石膏和硅酸盐水泥时,石膏的掺入促进了钙矾石的生成,有效抑制了向单硫型水化硫铝酸钙的转变(尤其在高温下),使得高温下的抗压强度略有提升。此外,欲使三元体系在不同养护温度下的初凝时间变化不大,硅酸盐水泥的掺量需控制在30%以上;要使抗压强度变化不大,石膏掺量宜在25%以上。     

钢渣沸石水泥的研究

以53%的钢渣,25%沸石,15%硅酸盐水泥熟料和7%的天然二水石膏为原料,研制成一种钢渣沸石水泥,其性能可达32.5号普通硅酸盐水泥的标准.沸石在钢渣沸石水泥中能加速钢渣和熟料的水化,并可消除钢渣固溶体中CaO、MgO及f-CaO的影响,熟料则为该水泥早期水化提供了水化产物的晶核和Ca(OH)2 .该水泥的水化产物是C-S-H、水化硫铝酸钙和水化铝酸钙等.     

铝酸钙水泥水化产物对铝酸钙水泥水化的影响

在铝酸钙水泥的生产、运输、储存过程中,会有部分水泥吸水而发生水化。为了研究这部分水化产物是否会对水泥的水化速度和水化产物产生影响,将Secar 71水泥经制浆、30℃养护、冷冻干燥、粉磨制成水化产物粉,再与Secar 71水泥配制成水化产物粉含量(w)分别为3%和30%的混合粉,然后以纯Secar 71水泥和纯水化产物作为参比,在30℃环境温度下测试它们的水溶解特性(以水灰质量比5 1的稀浆体的电导率-时间曲线表征)和水化特性(以水灰质量比2 5的浆体的温度-时间曲线表征);并经制浆(水灰质量比为2 5)、养护(30℃、100%相对湿度)、冷冻干燥后,分析试样的物相组成和显微结构。结果表明:在30℃环境温度下,引入铝酸钙水泥水化产物能够促进铝酸钙水泥的溶解和水化;含水化产物的混合粉水化后试样中有AH3存在,而纯Secar 71水泥水化后试样中几乎没有AH_3;含水化产物的混合粉水化后试样中C_2AH_8板片状结晶比纯Secar 71水泥试样的更加粗大。     

碱磷渣水泥的力学性能及微观结构

研究了以硅酸钠作为激发剂制备的碱磷渣水泥的特点及硅酸钠的模数、掺量和磷渣的比表面积对碱磷渣水泥性能的影响.结果表明:硅酸钠模数为1.2～1.5时碱磷渣水泥的抗压强度最高,并且其抗压强度随着硅酸钠掺量和磷渣比表面积的增加而增大,其后期强度稳定增长.碱磷渣水泥的主要水化产物是水化硅酸钙、方沸石、水化硅铝酸钙.     

不同温度下矿渣对铝酸盐水泥早期水化行为的影响

通过凝结时间、抗压强度、电阻率、浆体内部温度测试和水化产物分析,研究了20 ℃、35 ℃和50 ℃下矿渣(GGBFS)对铝酸盐水泥(CAC)早期水化行为的影响。结果表明,掺入矿渣会逐渐减小CAC 72 h的化学收缩,降低化学收缩速率峰值。20 ℃时,电阻率变化曲线出现了明显的晶相转变期,化学收缩曲线存在明显的诱导期; 35 ℃时,凝结时间延长,掺入矿渣抑制了电阻率的发展;50 ℃时,电阻率在接近24 h时显著降低,凝结时间显著缩短,掺入矿渣缓解了24 h电阻率的减小。矿渣-铝酸盐水泥体系的水化产物和抗压强度受养护温度的影响较大。20 ℃时,掺入40%(质量分数)矿渣减少了CAH₁₀的生成量,降低了硬化浆体的强度;35 ℃和50 ℃时,1 d水化产物主要为C₂AH₈和少量C₃AH₆,掺入矿渣延缓了强度的倒缩。在28 d龄期时,不同养护温度下掺入矿渣均能促进C₂ASH₈的生成。     

养护温度对UHPC水化及力学性能影响研究

热养护能够提高超高性能混凝土(UHPC)的早期力学性能,促使UHPC水化,但对UHPC长期性能的发展尚未有系统深入的研究。通过力学性能测试、SEM和XRD研究了五种养护温度(20 ℃标养、90 ℃蒸汽养护、120 ℃干热养护、200 ℃干热养护和250 ℃干热养护)对UHPC长期力学性能发展以及水化的影响。结果表明,热养护能够促进UHPC早期水化,显著提升UHPC的早期抗压强度,特别是养护温度超过200 ℃时,能够生成明显的硬硅钙石提高UHPC的早期抗压强度。不同养护温度对于UHPC后期抗压强度的影响则不尽相同,90 ℃蒸养和120 ℃干热养护后UHPC试件的后期抗压强度仍然能持续增长,而200 ℃和250 ℃干热养护后试件的后期抗压强度则出现显著降低的趋势,后期抗压强度的变化主要取决于UHPC早期水化后内部剩余的未水化颗粒的含量。     

Highly Reactive β-Dicalcium Silicate: III, Hydration Behavior at 40–80°C

The effect of curing temperature (40°, 60°, 80°C) on the hydration behavior of β-dicalcium silicate (β-C₂S) was investigated. The β-C₂S was obtained by decomposition of hillebrandite, Ca₂(SiO₃)(OH)₂, at 600°C, has a specific surface area of about 7 m²/g, and is in the form of fibrous crystals. The dependence of the hydration reaction on temperature continues until the reaction is completed. The hydration is completed in 1 day at 80°C and in 14 days at 14°C. The hydration mechanism is different above and below 60°C, but at a given temperature, the reaction mechanism and the silicate anion structures of C-S-H do not change significantly from the initial to the late stages of the reaction. High curing temperature and long curing times after completion of reaction promote silicate polymerization. The Ca/Si ratio of C-S-H shows high values, being almost 2.0 above 60°C and 1.95 below 40°C.     

聚醚胺/酚醛胺-环氧树脂体系的固化动力学研究

采用示差扫描量热法(DSC)研究了以聚醚胺/酚醛胺为固化剂的环氧树脂体系固化反应,在25~230℃范围内以不同的升温速率(5℃/min、10℃/min、15℃/min、20℃/min)对该体系的固化动力学参数分析。由Kisserger方程求得该体系固化反应的表观活化能为61.76 kJ/mol,频率因子A为7.1×107s-1;由Crane方程得出固化反应级数为1.116;并建立了固化动力学方程:-da/dty=k(1-a)1.116,其中。k=7.1×107exp(-7 429/t)。     

养护温度对高温煅烧MgO水化反应产物组成的影响

以TG-DSC和TG-FTIR联用,研究了轻质MgO在不同实验条件下的水化性质和水化产物.结果表明,900 ℃煅烧的MgO在室温下容易发生水化,温度升高可显著加快MgO的水化速率.常压高湿条件下,1300 ℃煅烧MgO的水化和碳酸化作用同时进行,产物为六方Mg(OH)_2和无定型的碳酸化产物,两类产物的生成量随养护温度升高而显著增加,生成的碳酸化产物的热解温度在300～450 ℃范围内,基本覆盖了Mg(OH)_2 的热分解温度范围.高于1300 ℃煅烧的MgO有较强的稳定性,室温下几乎不发生反应,但温度提高到40 ℃以上时,水化和碳酸化作用又显著进行.     

沸石对海水拌合超高性能混凝土性能的影响

利用沸石部分或完全(体积分数为0%、50%、100%)取代海水拌合超高性能混凝土(UHPC)中的河砂,对比研究了沸石对海水拌合UHPC宏观和微观性能的影响。结果表明,海水拌合促进UHPC的水化,从而缩短UHPC的凝结时间,提高UHPC的抗压强度和自收缩,而沸石吸收氯离子会抑制氯离子的加速水化作用,使海水拌合UHPC的凝结时间延长,抗压强度降低。此外,沸石的内养护作用可以有效改善海水拌合UHPC的自收缩,且效果比在淡水拌合UHPC中更好,这主要是因为沸石在海水拌合UHPC中释水的时间更早且更长。由于多孔沸石的强度低于河砂,所以UHPC的早期抗压强度随着沸石含量的增多而逐渐降低,养护至28 d后,沸石的内养护作用优化了界面过渡区,从而促使后期硬化浆体进一步密实。     

固化温度对缓凝黏合剂固化时间和强度的影响

为研究固化温度对缓凝黏合剂固化时间和强度的影响,将缓凝黏合剂在固化温度分别为25、45、65、85 ℃的条件下养护。通过邵氏硬度试验研究了3种缓凝黏合剂在不同固化温度条件下的固化速率,测试了缓凝黏合剂在不同固化温度条件下的拉伸剪切强度、抗折强度和抗压强度。结果表明,固化温度越高,缓凝黏合剂固化时间越短,以25 ℃为基准,45 ℃条件下的固化时间缩短约50 %,45 ℃以上,温度每升高20 ℃,固化时间缩短约10 %;以25 ℃条件下的强度为基准,缓凝黏合剂在不同固化温度条件下拉伸剪切强度的变化率在6 %内,抗折强度的增加率在6 %~45 %,抗压强度的增加率在9 %~50 %。     

Impact of sand and filler materials on the hydration behavior of calcium aluminate cement

In earlier work, we have observed discrepancies relating to the early hydration of calcium aluminate cement (CAC) when comparing data from heat flow calorimetry of CAC paste with results from mortar strength tests using the crushing method. Here, we investigated on this phenomenon and found that the sand which is used as a filler exerts a major influence on CAC hydration resulting in acceleration. Furthermore, in particular fine filler materials such as, for example, microsilica, fine limestone powder, and especially α- and γ-Al₂O₃ also produced a strong hydration accelerating effect which is dependent on their specific surface area. The mechanism underlying the acceleration is that under alkaline conditions their negative surface charge attracts calcium ions as was confirmed via inductively coupled plasma atomic emission measurements. Such a layer generates favourable conditions for the nucleation of CAC hydration products (C-A-H phases). The resulting crystalline hydrates which form on the surface of the filler particles submerged in CAC cement pore solution were visualized via SEM imaging. This way, specifically selected fillers can significantly accelerate CAC hydration and save precious lithium salts which are commonly used to boost the early strength of CAC.     

Effect of hydration temperature on the solubility behavior of Ca-, S-, Al-, and Si-bearing solid phases in Portland cement pastes

The concentrations of Ca, S, Al, Si, Na, and K in the pore solutions of ordinary Portland cement and white Portland cement pastes were measured during the first 28 d of curing at temperatures ranging from 5–50 °C. Saturation indices with respect to solid phases known to form in cement paste were calculated from a thermodynamic analysis of the elemental concentrations. Calculated saturation levels in the two types of paste were similar. The solubility behavior of Portlandite and gypsum at all curing temperatures was in agreement with previously reported behavior near room temperature. Saturation levels of both ettringite and monosulfate decreased with increasing curing temperature. The saturation level of ettringite was greater than that of monosulfate at lower curing temperatures, but at higher temperatures there was effectively no difference. The solubility behavior of C-S-H gel was investigated by applying an appropriate ion activity product (IAP) to the data. The IAP_CSH decreased gradually with hydration time, and at a given hydration time the IAP_CSH was lower at higher curing temperatures.     

石膏基复合胶凝材料的物理力学性能研究

在石膏基复合胶凝材料优化配合比的基础上,研究了石膏原料煅烧温度、萘系减水剂、聚羧酸减水剂、养护条件等因素对其性能的影响,借助扫描电镜SEM、X射线衍射的表征手段,分析石膏基复合胶凝材料水化过程特点、凝结硬化作用机理.结果表明:当脱硫建筑石膏、粉煤灰、水泥、熟石灰用量分别为52%、25%、20%、3%,复合激发剂适量,基准水胶比0.40时,常温自然养护条件下该复合材料28 d和56 d抗压强度分别为24.25 MPa和26.20 MPa,软化系数0.816.常温下粉煤灰水化反应条件不同于一般水泥基材料的情况,关键是控制碱性激发剂用量应适中.适宜蒸养工艺参数为70℃、24 h,还需再经适当龄期常温养护,可以显著加快CSH凝胶和AFt的生成数量.