超细矿粉对混凝土界面区硫酸盐腐蚀的影响

为了研究骨料与水泥石界面区(ITZ)的组成及结构对混凝土抗硫酸盐腐蚀性能的影响,利用紫外分光光度计绘制了硫酸钠溶液浸泡混凝土试样的SO2-4浸入浓度/深度曲线,并辅以扫描电镜(SEM)和电子探针能谱(EDS)等对ITZ进行观测;同时利用XRD定量分析研究了混凝土本体相和界面相的水化产物富集的差异.结果表明:Ca(OH)2、钙矾石(AFt)等晶体富集于硫酸钠溶液浸泡后试样的ITZ,引起AFt二次结晶型的硫酸盐腐蚀破坏.在适量石膏的激发下,掺入超细矿粉(GGBS)可阻止AFt转变成单硫型水化硫铝酸钙(AFm),减少AFt二次结晶的生成,明显提高抗硫酸盐侵蚀能力,试样的同深度硫酸根浓度最低,抗硫酸盐侵蚀性能最好.     

无机防腐剂抗硫酸盐侵蚀机理研究

以机械活化超细矿渣粉为主要原料、以石膏和硫铝酸盐水泥熟料(SAC)为辅料，制备海洋环境混凝土用无机防腐剂，利用三元云分析、SEM、XRD研究方法研究其防腐性能和防腐机理.研究结果表明：该多元复合无机防腐剂凝结时间、膨胀率、耐蚀系数等指标均满足标准要求；掺入该无机防腐剂的普通混凝土在硫酸盐侵蚀150次循环后，耐蚀系数仍高于75%,达到KS150级；防腐剂的加入有助于水化初期钙矾石(AFt)的生成，并抑制其在水化后期向低硫型钙矾石(AFm)的转化，同时消耗腐蚀原料，并生成多种凝胶体填充晶体骨架的空隙，增加了混凝土微结构的致密性，进而提高混凝土的耐蚀性能，从微观角度为矿渣粉在抗硫酸盐腐蚀中的应用提供理论参考.     

粉煤灰对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响

研究了粉煤灰对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响.试样为40mm×40mm×160mm细碎石混凝土和20mm×20mm×20mm水泥石,粉煤灰取代水泥用量为10%,30%和50%.半年浸泡试验表明,R<1.5的粉煤灰提高了混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能,在一定的粉煤灰掺量范围内,掺量增加使改善效果更好.XRD和MIP分析表明,粉煤灰通过其火山灰反应一方面降低了Ca(OH)2的含量,另一方面增强了水泥石的密实性,这有利于减少钙矾石和石膏的生成.     

低碱度转炉钢渣用作矿物掺和料的试验研究

将低碱度钢渣同矿渣复合掺配用作矿物掺合料进行了试验研究.利用XRD分析了低碱度钢渣的矿物组成并借助扫描电镜微观观察对矿物掺和料的反应机理进行了分析.试验结果表明:对于低碱度钢渣,适宜的粉磨细度为400～500 m2/g;低碱度钢渣单独作为矿物掺和料时掺量不宜超过20%;用矿渣和钢渣复合掺配时,总掺量在30%和40%时,力学性能接近基准试样,且矿渣和钢渣的最佳配比为2∶1.较之单掺钢渣水化试样,复掺钢渣、矿渣水化试样的水化速度要快,结构更致密,无明显片状Ca(OH)2晶体.     

X射线衍射在纳米材料物理性能测试中的应用

借助X射线衍射（XRD）试验，测定纳米SiO和纳米CaCO3的微观结构，采用半定量法（QXRD）测定了纳米SiO2与普通Ca（OH）2和水泥硬化浆体界面中Ca（OH）2的反应程度，以及在水泥硬化浆体界面中Ca（OH）2晶体的取向程度，试验结果表明纳米SiO2能大幅度地降低这种取向程度，同时采用基本参数法和谢乐公式法计算了在水泥硬化浆体界面中Ca（OH）2的晶粒尺寸，得到纳米SiO2有细化Ca（OH）2晶粒作用的结论。     

碱渣复合胶凝材料制备无熟料混凝土

碱渣作为氨碱法制备纯碱过程中产生的固体废弃物,目前无较好的大规模处理利用方法.本文以最大限度利用碱渣为目的,利用碱渣、矿渣、钢渣和脱硫石膏为复合胶凝材料,铁尾矿砂和废石为骨料制备无熟料混凝土.胶凝材料中碱渣掺量30%、矿渣45%、钢渣15%、脱硫石膏10%时,无熟料混凝土的28 d抗压强度可达38.33 MPa.通过XRD、SEM-EDS、TG-DSC和IR等表征方法研究了复合胶凝材料体系的水化产物及水化过程,结果表明该复合胶凝材料的水化产物主要为C-S-H凝胶、钙矾石（AFt）和 Friedel盐（FS）.对碱渣、矿渣、钢渣和脱硫石膏4种固废之间的协同反应机理进行分析,阐述了水化产物的生成过程.对全固废混凝土做耐久性分析发现,混凝土抗冻性及抗碳化性能良好,但干燥收缩性能和抗硫酸盐侵蚀性能不佳.分析了碱渣无熟料混凝土的制备条件、应用方向和应用前景,为固体废弃物的无害化和资源化利用提供科学依据.     

机械化学对CaO材料烧结及抗水化性的影响

采用机械化学法 ,以 Ca CO3 和 Ca(OH) 2 为原料 ,研究了机械活化时间对 Ca CO3-Ca(OH) 2 复合粉体烧结及抗水化性的影响。结果表明 ,机械活化可导致 Ca CO3-Ca(OH) 2 复合粉体颗粒细化 ,比表面积增大 ,晶粒变小 ,晶格畸变 ,并趋于无定形化 ,因而更容易烧结而高度致密化 ,抗水化性能得到明显提高。以 w(Ca CO3) / w(Ca(OH) 2 ) =80 / 2 0为原料 ,经行星式球磨机活化 3 6h后 ,在 150 0℃× 3 h烧成 ,制得相对密度高达 98.8%的 Ca O熟料。该熟料在温度为 2 5℃、相对湿度为 95%的条件下 ,15d后的水化增重率为 2 .3 7%。     

超硫酸盐水泥与波特兰水泥混凝土显微结构与性能的比较研究

对比研究了超硫酸盐水泥(SSC)与矿渣硅酸盐水泥(PSC)以及普通硅酸盐水泥(OPC)混凝土在力学性能、水化热、微观结构性能的差异。采用XRD、SEM、TG-DSC、FTIR表征3种水泥混凝土的水化产物及显微结构,以抗压强度来评价三者力学性能。研究结果表明:在混凝土配合比相同条件下,SSC早期3d强度低于PSC和OPC,然而7d龄期后强度增长迅速且超越PSC,并在28d后达到40.5MPa与OPC持平;SSC的水化产物主要是AFt钙矾石和C-S-H凝胶,AFt和剩余的CaSO4.2H2O被紧紧包裹在凝胶中,形成均匀的致密结构,与波特兰水泥水化产物的显著区别是未含有Ca(OH)2,Ca(OH)2含量大小为OPC>PSC>SSC。3种水泥的水化放热量大小为OPC>PSC>SSC,且SSC是一种水化热相当低的水泥。     

无熟料高炉矿渣水泥的物料配比与性能的关系

研究了Ca（OH）2、硬石膏及少量可溶性钙盐（甲酸钙、乙酸钙等）复合对高炉矿渣活性的激发作用及物料配比与性能的关系。结果表明：Ca（OH）2与硬石膏复合对矿渣活性有一定的激发效果,可溶性钙盐的加入降低了水泥的pH值,进一步激发了矿渣的活性,乙酸钙（Ca（CH2COOH）2）的激发效果好于甲酸钙（Ca（COOH）2）;在矿渣掺量为80％,Ca（OH）2掺量15％,硬石膏掺量5％,外加1．0％Ca（CH2COOH）2生产出的无熟料水泥28d抗压强度达54．6MPa;Ca（COOH）2与硬石膏促进高炉矿渣水化的主要水化产物为钙矾石和C—S—H凝胶。     

硫酸盐环境混凝土动弹性模量及微观研究

针对西部重盐渍土地区混凝土的耐久性问题,以内掺复合掺合料制成的高性能细石混凝土和普通硅酸盐水泥以及抗硫酸盐水泥制成的高性能细石混凝土作为研究对象,在硫酸钠溶液中进行干湿循环后,通过对动弹性模量的测量以及对混凝土SEM形貌分析,结果表明,在干湿交替的恶劣环境中,抗硫酸盐水泥混凝土的抗侵蚀性能并不比普通水泥混凝土好;掺加复合掺和料的高性能细石混凝土对硫酸盐侵蚀有较好的抵抗性能;掺加矿物掺合料能够与混凝土内部的不利成分Ca(OH)2发生二次水化反应,生成有利的C-S-H凝胶,有效改善混凝土的微观结构;并给出了在盐渍土地区拌制混凝土的建议.     

盐渍土环境掺粉煤灰、矿粉混凝土的硫酸盐腐蚀

不同于以往混凝土硫酸盐侵蚀研究中主要采取一定浓度的硫酸盐溶液浸泡,而改用含有一定浓度硫酸盐的土壤来模拟盐渍土环境.该文研究硫酸盐溶液干湿循环作用下半插入盐渍土中单掺粉煤灰、矿粉和对比普通混凝土试件的硫酸盐腐蚀情况,并随腐蚀发展进程对试件土上和土下区域混凝土的超声声速及宏、微观腐蚀形貌和腐蚀产物进行了检测.研究结果表明盐渍土环境混凝土土上和土下区域的硫酸盐腐蚀机理和腐蚀速度存在明显不同;遭受干湿循环的混凝土土上区以物理结晶腐蚀为主,腐蚀产物为硫酸盐晶体;埋设于盐渍土中的混凝土土下区以化学腐蚀为主,腐蚀产物为钙矾石和石膏;对应不同的混凝土硫酸盐腐蚀机理,粉煤灰和矿粉所发挥的作用各自不同,即粉煤灰的掺入不利于混凝土抗硫酸盐物理结晶腐蚀,而矿粉的掺入不利于混凝土抗硫酸盐化学腐蚀;对同一种混凝土,土上区的硫酸盐腐蚀速度明显高于土下区.     

含石膏质岩集料混凝土内部硫酸盐侵蚀因素的研究

含石膏质岩集料会引起混凝土内部硫酸盐侵蚀。通过膨胀率和强度测试,研究了水泥C3A含量、水泥碱含量、矿物掺合料、水胶比及养护温度对混凝土抗内部硫酸盐侵蚀的影响。结果表明,C3A含量较低(≤5%)时,不会导致含石膏质岩集料混凝土产生有害膨胀,当水泥中的C3A含量偏高(8%)时,加剧了混凝土膨胀破坏;降低水泥的碱含量,掺入8%的硅灰、15%的偏高岭土以及20%粉煤灰均能提高混凝土抗内部硫酸盐侵蚀性能,而掺入30%矿渣粉对石膏质岩集料引起的内部硫酸盐侵蚀起了促进作用;水胶比的提高延缓了混凝土的早期膨胀,养护温度的提高增加了混凝土内部硫酸盐侵蚀速率。     

原状磷石膏基水硬性胶凝材料的制备与性能表征

以原状磷石膏(简称磷石膏)、水泥(P.O 42.5)、矿渣、粉煤灰为原料,将水泥、矿渣、粉煤灰粉体直接加入磷石膏浆体中进行浆粉搅拌,制备出磷石膏-矿渣-水泥基(PBC)和磷石膏-矿渣-水泥-粉煤灰(PBCF)基水硬性胶凝材料的净浆硬化试样,并对PBC和PBCF净浆硬化试样的性能进行表征。结果表明:PBC试样的3 d抗压强度较低,7,28 d龄期抗压强度随水泥掺量的增加先增加后降低,水泥掺量20%(质量分数)时,试样的7,28 d龄期抗压强度达到最大值,后者为26.4 MPa;PBCF试样的7,28 d抗压强度随粉煤灰掺量的增加先增加后降低,粉煤灰掺量为15%(质量分数)时,试样的7,28 d抗压强度均达到最大值,分别为17.0,28.7 MPa;PBCF试样软化系数均≥0.88。     

水泥中氧化镁的膨胀机理

本文探讨了轻烧镁砂（MgO）在不同水泥浆体中的膨胀特性，并借助于水化热仪、DTA、DSC、XRD、OM和EM对MGO在不同碱度NaOH溶液和水泥浆体中的水化及其产物Mg(OH)2的结晶特性进行了较为详细的研究，在此基础上，提出了MgO在水泥中的膨胀机理，并据此建立了膨胀模型。研究结果表明，水泥中MgO的膨胀起因于Mg(OH)2晶体的生成和长大。膨胀在很大程度上取于生成的Mg(OH)2晶体所占据的位置，其次还取于Mg(OH)2晶体的尺寸，浆体膨胀的直接推动力为极细小Mg(OH)2晶体的吸水肿胀力和Mg(OH)2晶体的结晶生长压力，但后者是主要的。粉煤灰和矿渣使浆体孔隙液碱度降低和浆体多孔是膨胀起抑制作用的主要原因。     

硬石膏对熟料激发矿渣水化反应的影响

以不同硬石膏掺量的熟料激发矿渣胶凝材料为研究对象,通过对胶结体强度、水化产物的种类及非蒸发水含量等的分析检测,探讨了石膏对熟料激发矿渣的胶凝性能和水化产物的影响.结果表明:适量硬石膏的掺加能够显著提高熟料激发矿渣胶凝材料的早期胶结强度,最佳石膏掺量下,胶凝材料净浆的3d胶结强度可提高95%,细粒尾矿砂浆的3d胶结强度可提高388%.石膏的加入显著促进了钙矾石(AFt)和低钙硅比水化硅酸钙(CSH)在水化早期的优先生成,加快了Ca(OH)2的消耗、抑制了水化铝酸钙(C4AH13)的生成,使3d水化产物中非蒸发水的质量分数由9.23%提高到14.35%.     

掺硫酸渣粉水泥砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能

通过测定以0(参照样)、10%、20%、30%掺量的硫酸渣粉代替水泥制成的砂浆试件,在不同硫酸盐溶液环境中的抗蚀系数,并借助XRD测定水泥基内部主要化学成分,以探究硫酸盐对水泥基材料的侵蚀规律.试验结果表明:细小的硫酸渣粉可有效改善水泥石的孔结构,减缓硫酸根离子的侵蚀速率,并且与空白样对比,掺有硫酸渣粉的砂浆试件内部的Ca(OH)_2和石膏的量有所减少,表明硫酸渣粉与水泥水化产物Ca(OH)_2发生了化学反应,降低了水泥石的易蚀成分.不同比例硫酸渣粉的引入,并未提高水泥砂浆的抗压强度,但在一定程度上,改善了水泥材料的抗蚀性能.     

超硫酸盐水泥的水化产物及孔结构特性

采用抗压强度试验、X射线衍射分析、电镜扫描及压汞仪法等测试技术,测试和分析了超硫酸盐水泥在不同龄期的强度、水化产物及孔结构,并将其与普通硅酸盐水泥、矿渣水泥对比,探讨超硫酸盐水泥的水化机理.研究结果表明,超硫酸盐水泥早期强度较低,但后期强度发展快,28 d强度高于42.5普硅水泥;超硫酸盐水泥的主要水化产物为水化硅酸钙、钙矾石及少量石膏晶体,未见普硅水泥及矿渣水泥的主要水化产物氢氧化钙;90 d时,超硫酸盐水泥硬化浆体的阈值孔径、最可几孔径、中孔孔径及平均孔径均小于普硅水泥和矿渣水泥,具有更小的孔隙率和更高的密实度,有效地促进了超硫酸盐水泥后期强度的增长.     

碱激发复合渣体混凝土的试验研究

为利用碱(水玻璃、氢氧化钠、碳酸钠)激发粉煤灰和其他工业废渣(矿渣、锂渣及硅灰),改变这些渣体在混凝土中传统利用方式,以便更充分发挥这些工业渣体的活性,研究激发剂的种类、矿渣和粉煤灰的比例及粉煤灰和其他工业废渣复合时对混凝土强度的影响.结果表明,利用水玻璃和氢氧化钠复合激发可配制出强度更高的混凝土,当粉煤灰和矿渣的比例为80∶20时,混凝土28 d抗压强度仍可达66 MPa,粉煤灰∶矿渣∶锂渣∶硅灰=50∶30∶15∶5时,在不采用任何特殊措施的条件下,可配制出28 d抗压强度达85 MPa的环境降负性高强混凝土.同时,对这种混凝土的抗碳化性能进行研究,碳化试验表明,强度等级在C60~C80之间的混凝土,无论从保护钢筋的角度还是碳化后强度的变化情况考虑,其抗碳化性完全可以满足一般建筑的要求.     

水泥基材料界面过渡区（ITZ）结构属性与界面干扰的试验研究

总结与归纳了国内外近20年以来有关水泥混凝土界面过渡区(ITZ)的最新研究成果,并进一步阐述了ITZ形成机制与生成特点,提出了在水泥水化反应的早期微生成物具有大晶体优先(PBC)、大界面着床(CAI)与晶体外扩(CE)等三大属性。为了达到改善水泥基复合材料性能的目的,针对ITZ微环境,提出了表面能干扰和键能控制两大机理。首次提出了"氢键能"与"反氢键能"概念来阐述对水分子的干扰机理,通过抑制CH与AFt晶体优先生长与晶体着床属性,来削弱其生长发育,在空间和时间上使之有更多的C-S-H凝胶物质生成。研究试验中采用烷烃类非极性基团因子,并借助硅氧键Si-O,对集料表面进行修饰,形成低表面势能,使之产生干扰效应,从而实现阻滞或消除ITZ微环境的形成。通过对水泥砂浆试件的实验结果表明:干扰砂浆与普通砂浆相比,28d抗压强度提高了67%,28d抗折强度(替代法)提高了11%,干扰砂浆试件的吸水率降低了75%左右。根据干扰实验研究成果,对于水泥基材料的几个相关问题与概念提出了新的认识。     

含矿渣粉复合胶凝材料抗硫酸盐性能研究

采用快速试验方法研究了矿渣粉复合胶凝材料的抗硫酸盐性能,探讨了矿渣粉掺量和细度对复合胶凝材料抗硫酸盐性能的影响。研究结果表明,随着矿渣粉掺量的增加,复合胶凝材料的抗硫酸盐性能均不同程度地得到提高：矿渣粉细度的增加,有利于提高复合胶凝材料的抗硫酸盐性能。