甲酸钙对水泥浆体抗压强度、水化及孔结构的影响

研究了甲酸钙对普通硅酸盐水泥浆体和硅酸盐水泥浆体抗压强度的影响,采用XRD、压汞法和灼烧法,测试了甲酸钙对水泥浆体水化产物组成、孔结构及化学结合水的影响。结果表明：甲酸钙能加速水泥的水化,促进Ca（OH）2的生成,提高水泥浆体的水化程度;甲酸钙能明显改善水泥浆体的孔结构,减少孔隙率和细化孔径;甲酸钙对P·O42．5普通硅酸盐水泥浆体早期强度的提升要比对P·152．5硅酸盐水泥的效果好。     

矿渣微粉活性预测及水化模拟技术

提出了根据矿渣成分和激发环境碱度预测磨细粒化高炉矿渣微粉活性的方法,并且建立了三维矿渣硅酸盐水泥水化过程及微结构发展计算机模型.模型重建含磨细矿渣微粉的水泥浆体的三维微观结构,并且提出模拟矿渣微粉和硅酸盐水泥熟料各矿物组分之间相互作用的算法.模拟结果和实际实验结果的比较表明,新建的三维计算机模型能够成功地模拟矿渣硅酸盐水泥的水化过程及其微结构发展.     

水泥浆体液相离子浓度模拟

提出了一种基于三维水泥水化过程计算机模型的水泥基材料液相(孔溶液)离子浓度预测新方法。综合考虑了环境温度、湿度、材料配合比等因素,基于水泥化学和溶液化学理论,采用固-液相动态平衡分析方法,利用三维计算机模型CEMHYD3D来预测水泥浆体中孔溶液、水化产物的数量,通过溶液平衡方法模拟孔溶液中各主要离子浓度的变化规律。模型预测结果与实验结果对比分析表明,该方法可以成功地预测水泥基材料孔溶液组分的变化规律。     

镁渣硅酸盐水泥的性能

用2种不同来源的镁渣作为水泥混合材配制镁渣硅酸盐水泥。研究了其标准稠度用水量、凝结时间、强度等基本性能,考察了镁渣对水泥干燥收缩的影响,并通过XRD、DSC/TG、SEM等微观手段研究了镁渣在水泥中的作用效应。结果表明：镁渣作为水泥的混合材具有一定的减水缓凝效果;镁渣掺量在10%～30%范围内时,水泥样品符合通用硅酸盐水泥42.5R级的标准,掺量为35%～40%符合32.5R型复合硅酸盐水泥的要求;镁渣掺量为30%～40%时对水泥砂浆的干燥收缩有抑制作用;镁渣与水泥熟料水化产物发生反应,使水泥浆体结构更加致密。     

水胶比对复合水泥浆体干燥收缩、抗压强度及孔结构的影响

本文研究了不同水胶比对粉煤灰-矿粉复合水泥浆体干燥收缩、抗压强度及孔结构的影响,采用氮吸附法测定了不同水胶比的粉煤灰-矿粉复合水泥浆体的孔结构,分析了复合水泥浆体孔结构与干燥收缩和抗压强度的关系。结果表明:水胶比增大,复合水泥浆体干燥收缩增大,抗压强度减小;孔半径在2nm左右孔的体积所占比例最大,3天到7天减少较快,7天后减少缓慢,对复合水泥浆体干燥收缩有着极大的影响。     

初凝后水泥浆体的弹性模量研究

在复合材料力学理论与流变学开尔文模型基础上建立了一个用以描述水泥浆体水化早期弹性模量成长的模型.该模型从微观角度出发,在假设水泥颗粒与水化产物为圆球状且水泥浆体形成的孔结构为圆孔形的基础上,应用线弹性理论与有孔介质力学理论研究随着时间的增加、水化度不断增大的情况下,硬化水泥浆体的有效弹性模量.将该有效弹性模量与流变学开尔文模型理论结合起来得出初凝后水泥浆体弹性模量时变方程.研究结果表明:该模型可用于描述水泥浆体初凝后的弹性模量变化,且其变化规律与精度和实验数据符合良好.     

水泥基材料早期水化特性与体积稳定性的关系

采用五路裂缝测定仪和非接触式电阻率测定仪，分别测试了水泥砂浆在干燥条件下约束收缩开裂的初裂时间与相应水泥浆体早期水化24h内的电阻率变化，分析研究了水泥浆体在非常早期水化中的电阻率极小值与相应砂浆的初裂时间的关系，结果发现二者之间具有较好的线性相关性（相关系数〉0．90）。机理研究表明在水泥类型和骨料确定的条件下，胶凝材料体系初始水化的液相特征是影响早期收缩开裂的关键；不同化学与矿物外加剂及微量组分（可溶碱）的添加将通过改变水化的液相特征而影响水化物的初始形成速率、形貌、分散性及其生长能力等，最终影响材料的体积稳定性。     

膨润土对硅酸盐水泥水化硬化的影响

研究了膨润土的种类和掺量对水泥硬化浆体抗压强度、Ca(OH)2含量、微观孔结构分布和对硬化浆体的水化形貌的影响。结果表明:掺钠基膨润土的水泥浆体抗压强度高于掺钙基膨润土的水泥浆体抗压强度。提高膨润土掺量,抗压强度和Ca(OH)2含量均降低;膨润土的种类和掺量对硬化水泥浆体的孔结构分布和形貌也有明显的影响。     

活性矿物掺合料对超高性能水泥基材料的影响

通过复掺粉煤灰和硅灰,制备一种抗压强度超过200 MPa的超高性能水泥基复合材料(UHPCC),采用扫描电镜、微区能谱分析、X射线衍射、汞压入法和差示扫描量热分析等现代测试手段,研究了活性矿物掺合料对UHPCC微观结构及性能的影响.实验结果表明,UHPCC水泥石主要以低mCa/mSi、结构致密的C-S-H凝胶和许多未水化颗粒组成;活性矿物掺合料的火山灰效应使水泥浆体与集料间界面过渡区得以改善;矿物掺合料的微集料效应使体系颗粒级配优化,致使基体内部结构致密,总孔隙率减小,孔尺寸得到细化,孔结构得以优化,材料性能得以提高.     

矿渣高钙灰复合水泥的水化程度研究

根据水化热、化学收缩、CH生成量和强度等实验结果，分析了由30％矿渣＋25％改性高钙灰＋45％52．5PⅡ水泥制备的42．5矿渣高钙灰复合水泥在不同龄期的水化程度。与普通硅酸盐水泥相比，由于高掺量的矿渣及改性高钙灰大幅度减少了熟料量，同时其火山灰反应消耗熟料的水化产物CH，水化产物组成和结构改变，水化热显著降低，早期化学收缩降低而后期化学收缩基本一致，不同龄期的CH生成量均显著降低，7d和28d的龄期强度接近，该复合水泥能够有效控制集中放热期的水化程度和优化水化产物组成，有利于改善耐久性。降低水胶比减少水化热、化学收缩和CH生成量，使水化度降低，但有利于水泥石结构的优化。     

硅灰掺量对水泥基材早期收缩性能的影响

采用一种新的全自动混凝土收缩膨胀仪,连续测定了以5%、10%、15%水泥质量分数的硅灰替代水泥的混合浆体分别从终凝和24 h至168 h的自收缩值和干缩值. 试验发现:当试样中胶凝材料硅灰质量分数为5%、10%、15%时,其24 h龄期时自收缩值分别达到168 h龄期时的34.5%、57.1%、65.8%,24 h龄期时的干缩值分别达到168 h龄期时的66.7%、71.1%、75.8%,表明自收缩和干缩主要发生在24 h内. 试样在168 h龄期时,自收缩值、干缩值以及自收缩值与干缩值的比值均随硅灰掺量的增加而增加. 在96 h~150 h龄期内,自收缩速率出现了一个缓慢增加的阶段,表明硅灰与水化产物Ca_（OH）2之间发生了火山灰反应. 研究对高性能混凝土中硅灰掺量的控制以及早期的养护起到指导作用和借鉴意义.     

复合外掺料对高性能水泥胶砂性能的影响

以低水胶比高强度水泥胶砂为研究对象,初步探讨了高效减水剂、矿渣、粉煤灰、膨胀剂、高吸水树脂及聚合物纤维等组分构成的复合外掺料对水泥基材料的工作性、早期自收缩和力学性能的影响.通过试验结果的对比,发现同时掺入高效减水剂、矿渣、粉煤灰、膨胀剂和高吸水树脂的水泥胶砂流动性最好,流动度经时损失最慢,早期自收缩最小,同时早期力学性能较好.聚合物纤维的掺入有效地提高了水泥胶砂的韧性和体积稳定性.     

负载纳米TiO2石英砂功能集料-水泥石的界面粘结性能

光催化水泥基材料是先进建筑功能材料的研究热点之一,但传统内掺法制备的TiO₂-水泥基复合材料中TiO₂有效利用率低、经济效益差。针对此问题,采用负载法制备纳米TiO₂功能集料（QST）,并将QST集料负载于普通水泥砂浆表面。研究QST集料对水泥砂浆干缩性能的影响,通过拉拔法测试QST集料与水泥石的界面粘结力;采用SEM、EDS、MIP等微观测试方法,研究纳米TiO₂对集料-水泥石界面过渡区水化产物、孔结构的影响。结果表明：与普通石英砂集料相比,表面负载纳米TiO₂的石英砂功能集料可减少水泥砂浆的干缩,提高集料-水泥石的界面粘结力。在QST集料-水泥石的界面过渡区,纳米TiO₂促进了水泥浆体的水化,减少了界面过渡区Ca(OH)₂的富集,细化并改善了界面过渡区的孔结构。     

减缩剂对水泥基材料减缩效果的研究

综述水泥基材料各类常见收缩的特点、机理及对水泥基开裂的影响.通过自由收缩、质量损失、强度、平板抗裂性等试验研究减缩剂(SRA)的减缩抗裂效果.加入SRA,砂浆早期收缩明显减小,且减缩率前7d最大.而质量损失早期高于未加SRA的,后期则趋于平缓;SRA降低砂浆抗压、抗折强度.这与SRA降低砂浆孔隙水表面张力、延缓水泥水化、改变孔结构有关.平板抗裂对比试验表明:抗裂效果聚丙烯纤维最好,减缩剂次之,膨胀剂最差.     

Relationship between autogenous deformation and internal relative humidity of high-strength expansive concrete

The relationship between autogenous deformation and internal relative humidity (IRH) of high-strength concrete and high-strength expansive concrete were investigated. The experimental results indicate that, there exists a good linear relationship between autogenous shrinkage and IRH of high-strength concrete but a nonlinear relationship between autogenous deformation and IRH of high-strength expansive concrete with expansive agent. The new autogenous deformation curve can be obtained by transforming the autogenous deformation data of high-strength expansive concrete, and there exists linear relationship between the autogenous deformation and IRH. The concept of “critical internal relative humidity” was proposed, which is defined as the value of IRH when autogenous deformation is zero, to effectively reflect the autogenous deformation characteristic of expansive concrete.     

Shrinkage and expansive strain of concrete with fly ash and expansive agent

The effects of fly ash and MgO-type expansive agent on the shrinkage and expansive strain of concrete with high magnesia cement were investigated. The results show that high volumes of fly ash may reduce the shrinkage strain of concrete and inhibit the expansive strain of concrete with MgO-type expansive agent, but can not eliminate the shrinkage of concrete. MgO-type expansive agent may produce expansive strain and compensate the shrinkage strain of concrete, relieve the cracking risk, but the hydration product of magnesia tends to get together in paste and produce expansive cracking of concrete with high magnesia content according to SEM observation. Funded by the National Natural Science Foundation of China (No. 60672166) and the Bureau of Water Resources & Hydropower Research of China (No. SPKJ006-13-01-01)     

UFA水泥基材料早期自干燥及自收缩研究

基于水泥石孔隙理论对超细粉煤灰（Ultra-fine fly ash，简称UFA）水泥基材料的早期自干燥效应进行了理论分析及试验研究。在此基础上，采用改进的混凝土自收缩试验装置对UFA混凝土的早期自收缩变形进行了测试。结果表明，相比于基准水泥石，UFA水泥石内部自干燥程度大大降低；且随着UFA的掺入，混凝土早期水化反应的有效水灰比增大，自收缩变形随之减小，进一步证明水泥基材料早期内部孔隙的自干燥效应与混凝土的早期自收缩变形具有较好的相关性。     

Influence of Superplasticizer Type and Dosage on Early-age Drying Shrinkage of Cement Paste with Consideration of Pore Size Distribution and Water Loss

We introduced a parameter r_s (the radius of the pores where the meniscus forms),which is composed of two factors,i e,water loss and cumulative pore size distribution (PSD),to provide a better explanation of the influence of superplasticizers(SPs) on early-age drying shrinkage.In our experiments,it is found that the addition of three types of SPs leads to a significant increase in the early-age drying shrinkage of cement paste,and drying shrinkage increases with the dosage of SPs.Based on the results above,we further studied the mechanism of the effects of SPs on the early-age drying shrinkage of cement paste by PSD and water loss,which are two components of r_s.The experimental results indicate that r_s can be a better index for the early-age drying shrinkage of cement-based materials with SPs than a single factor.In addition,the effects of SPs on other factors such as hydration degree and elastic modulus were also investigated and discussed.     

新型CSA膨胀剂的水泥基材料性能

针对水泥工业排放出的CO₂过量问题,研究了一种采用工业副产品(流化床锅炉灰)为原料的绿色CSA膨胀剂,并对新型CSA膨胀剂的基本性能和力学性能进行了研究.根据XRD衍射图谱进行分析,探讨了新型膨胀剂的作用机理.结果表明:随着流化床锅炉灰煅烧温度的升高,CSA膨胀剂转换率也升高;水化温度与CSA膨胀剂的掺入量成正比;在干燥收缩试验中,CSA膨胀剂砂浆试件在标准养护35 d后,长度的膨胀效果可达到700×10^-6 m;CSA膨胀剂的掺入量越高,砂浆试件的抗压强度越大.