不同减水剂对水泥水化的作用机理研究

研究了不同减水剂对水泥浆体初期水化热、电性能、化学收缩的影响,结合采用XRD,分析了木钙、萘系、聚羧酸减水剂对水泥水化的作用机理.结果表明,减水剂的加入能抑制C3A、C3S、C2S水化,阻碍矿物最初相的析出及减少水化产物CH晶体的生成,从而减缓浆体结构的发展、降低水化放热、减小化学收缩.与萘系、木钙相比,分子结构中含有的羟基(-OH)、羧基(-COO-)、磺酸基(-SO3-)、聚乙氧基(-OCH2CH2-)等官能团的聚羧酸减水剂更易抑制水泥初期水化,减缓和延迟水化放热、延缓结构形成、降低化学收缩.     

磷渣粉水泥基复合胶凝体系的水化特性

结合扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD),差热-热重分析(DSC-TG)以及微量热仪等微观测试手段,研究了磷渣粉水泥基复合胶凝体系的水化特性.结果表明:磷渣粉的掺入只会影响水泥基材料的水化产物类型和数量,但不会改变水化产物的种类,水化产物中没有观察到羟基磷灰石的存在.磷渣粉的掺入不会影响C3A的水化,但会延缓水泥熟料中C3S和C2S的水化,磷渣粉主要通过延缓水化诱导期来实现水泥胶凝体系的缓凝.掺磷渣粉复合胶凝体系诱导期后各阶段的水化反应阻力减小、水化反应速率增加,但整个复合胶凝体系的总体水化程度降低,降低幅度随着龄期增长不断减小.     

硅灰对水泥性能影响试验研究

为研究硅灰对水泥性能的影响,通过测定水化过程中C3S和β-C2S的变化,得岀如下结论:硅灰的加入加速了C3S的早期水化,尤其是3d前的水化;3d以后,硅灰的这种加速作用逐渐减缓直到28 d龄期;之后.C-SF体系中C3S的水化近乎停止;硅灰掺量越高、水灰比越低,则C3S和β-C2S在28-112 d期间的水化减速就越明显。由此可见,在水泥中掺入硅灰能够调节水化过程的快慢,进而在实际工程中可以结合丁程项目所需混凝土的特点,来配制早强水泥。     

石灰石对矿渣水泥水化反应的作用及特性

为节约水泥熟料,对在矿渣水泥(简称P·S)中掺用石灰石的方法进行了试验.结果表明,P·S 中C3S的早期水化反应率随石灰石粉的取代率和粉末度的增加而增加,龄期28 d的水化反应率则与P·S基本持平;C3A的水化反应率在龄期1 d内明显下降,但此后的水化反应率与P·S 中C3A的水化反应率大致相同;石灰石主要在龄期7 d内参与水化反应,且与C3A的水化反应密切相关.     

掺有机大分子C_3S浆体的特性研究

利用X射线衍射仪(XRD)、环境扫描电镜(SEM)、红外分析(IR)等微观测试手段,对3种有机大分子(萘系、脂肪族系、聚羧酸系)作用下的3CaO.SiO2(C3S)单矿水化过程进行了研究,分析了有机大分子对C3S单矿水化的影响,探讨了有机大分子与水泥浆体的化学反应作用.结果表明:有机大分子的掺入改变了C3S单矿的水化历程,促进了C3S的后期水化,同时使得纤维状的C-S-H凝胶生长更完整,水泥颗粒间的空隙变小,但并未发现新的水化产物生成.     

可溶性碱对掺不同类型聚羧酸系减水剂水泥水化进程的影响

研究了可溶性碱(K2CO3)对掺聚醚型聚羧酸减水剂(PC-1)和聚酯型聚羧酸减水剂(PC-2)的水泥水化热、凝结时间的影响,并对水化产物进行了X-射线衍射分析。结果表明,在掺PC-1或PC-2的水泥中,适当增加可溶性碱含量能降低水化放热速率以及放热量,能明显缩短单硫型水化硫铝酸钙(AFm相)的形成时间,加快水泥的水化进程。当PC-1掺量较低时,少量的可溶性碱对浆体有缓凝效应,过量(大于0.12%)则表现为促凝效应。当PC-1掺量较高(大于0.30%)时,可溶性碱对浆体表现出促凝效应;而对掺PC-2的浆体而言,增加可溶性碱含量能很大程度缩短浆体凝结时间。掺PC-1能使Ca(OH)2(CH相)含量明显增多,可溶性碱则能进一步促进C3S和C2S的深度水化;而在掺PC-2的水泥中,增加可溶性碱含量则会减缓水泥后期水化。     

聚羧酸减水剂与木钠复配性能研究

在聚羧酸减水剂与木钠复合二元体系中,研究了木钠掺量对体系分散性及凝结时间的影响,结合XRD分析了木钠对水泥水化机理的影响。实验结果表明:在木钠与聚羧酸减水剂复配体系中,木钠对初始分散性的影响不大,但可以增加流动保持性;木钠具有较强的缓凝作用,随掺量的增加,凝结时间增加;木钠减水剂能有效抑制C3S、C3A的早期水化;当掺量为0.4%以下,对后期水化影响较小,而掺量达到0.6%时,抑制中后期C3S的水化。     

丁苯乳液对合成单矿物石膏复合体系水化热的影响

利用等温量热法就丁苯乳液对合成单矿物-石膏复合体系(C3S-C2S-C3A-C4AF-CaSO4·2H2O)早期水化放热速率、水化放热量以及水化程度的影响进行了分析.结果表明:丁苯乳液的掺加会降低复合体系水化放热速率曲线的第1放热峰值(v1max),而当丁苯乳液掺量(质量比)≥10%后,v1max随丁苯乳液掺量的增加变化不大;丁苯乳液对复合体系水化初始期经历时间基本没有影响;丁苯乳液对复合体系水化诱导期、加速期以及减速期有显著的延缓作用,但当丁苯乳液掺量≥15%时,这种延缓作用不再随着丁苯乳液掺量的增加而增强;丁苯乳液的掺加降低了复合体系水化放热速率曲线的第2放热峰值(v2max);掺入丁苯乳液后,复合体系早期水化放热量减少,水化程度降低.     

CaF_2对C_4A_3矿物形成及水化性能的影响

研究了CaF2 对C4A3S矿物形成及水化性能的影响 .结果表明 :掺加少量的CaF2 ,C4A3S矿物的形成量能增加 ,而当CaF2 掺量为 1 % (质量分数 )时 ,C4A3S的形成量则减少 ;CaF2 的存在使C4A3S矿物晶体主要以四方晶系的结构形式存在 ;少量的CaF2 不仅可提高C4A3S的水化反应活性 ,而且还影响水化产物晶体的形貌     

泥粉下主链长度对聚羧酸减水剂性能的影响

针对聚羧酸减水剂(PCs)在机制砂应用中易出现适应性问题,采用α-甲基烯丙基聚乙二醇(HPEG)、丙烯酸(AA)为单体,通过氧化-还原引发体系,室温下制备出5种不同主链长度的PCs。通过流动度、电阻率、水化温升及开裂敏感性测试,以研究泥粉条件下主链长度对PCs性能的影响。试验结果表明:随主链长度减小,水泥浆体的流动度呈现先增加后减小的趋势,1h流动度损失率则呈现出先减小后增大的趋势,当PCs的主链长度为504时,浆体流动度较好且流动度损失率较低;水化温升的峰值随着主链长度的减小逐渐升高,其对水泥水化的抑制作用越小,较早进入结构快速发展阶段;PCs主链长度为436时,抗裂性最好。     

低相对湿度气相中水泥熟料单矿物的水化

研究了水泥熟料单矿物C3S ,β C2 S和C3A在 40°C封闭气相中的水化情况 ,其中 ,气相相对湿度变化范围为 85 .0 %～ 99.0 % .结果表明 :C3S在气相中水化能力比较弱 ,在高相对湿度 (RH >97.5 % )气相中能逐步水化 ,但在低相对湿度 (RH =95 % )气相中 ,水化速率非常慢 ;β C2 S在气相中水化能力很弱 ;C3A在气相中水化能力比较强 .     

CaF2对C4A3S矿物形成及水化性能的影响

研究了CaF2对C4A3S矿物形成及水化性能的影响.结果表明:掺加少量的CaF2, C4A3S矿物的形成量能增加,而当CaF2掺量为1%(质量分数)时,C4A3S的形成量则减少;CaF2的存在使C4A3S矿物晶体主要以四方晶系的结构形式存在;少量的CaF2不仅可提高C4A3S的水化反应活性,而且还影响水化产物晶体的形貌.     

MnO_(2)掺杂对重构钢渣矿物形成及水化性能影响

针对钢渣胶凝活性低、稳定性差等问题,引入钙、铝等调节组分对钢渣进行重构,并添加不同比例的MnO_(2),利用XRD、EDS、水化热以及活性指数等方法分析,研究MnO_(2)掺杂对重构钢渣矿物形成及力学性能的影响。结果表明:在高温时,掺入MnO_(2)可改善重构钢渣的易烧性,增加掺量效果显著;MnO_(2)的掺入促进了C4AF矿物的形成,降低f-MgO的含量,对C_(2)S的形成影响较小,Mn^(3+)易取代C4AF中的Fe^(3+)形成固溶;MnO_(2)对重构钢渣水化有明显的促进作用,表现为加速期提前,诱导期缩短;胶凝活性指数随着MnO_(2)掺量的增加呈先增大后减小的趋势,当掺量为2.0%时胶凝活性最好,90 d抗压强度为104.95 MPa,活性指数接近100%。     

UNF-5对高C_3S水泥初始水化作用效果的温度效应

采用流动度、水化热、电阻率宏观测试以及XRD、原子吸收微观分析,研究了高C3S体系中,UNF-5对水泥初始水化作用效果的温度效应。试验表明:UNF-5在高C3S含量水泥中工作性作用效果存在温度突变点T0,在T0附近,工作性对环境温度的敏感性显著增强;水化加快是减水剂作用下水泥浆体工作性存在温度突变的主要原因;微量的SG组分对高C3S含量水泥体系中UNF-5作用效果的温度敏感性具有显著的削弱效果;采用化学外加剂复配技术是实现高胶凝材料体系高效应用的重要组成部分。     

水泥中3个粒级颗粒的早期水化研究

将磨制好的水泥筛分成S(0~30μm),M(30~60μm)和L(60~160μm)这3个粒级,测试了每个粒级水泥的颗粒粒径分布和主要矿物相含量,并对其早期水化放热速率、水化产物组成及形貌进行了对比分析.结果表明:3个粒级水泥的主要矿物相含量各异,其中C3S含量大小依次为LMS,C2S,C3A和CaSO4·2H2O含量大小均依次为SML;3个粒级水泥浆体的水化放热速率大小依次为SLM;在水化早期,S大多水化成针棒状AFt,而M,L大多水化成凝胶状AFm和薄片状C4AH13.     

木质素磺酸钙接枝对硅酸盐水泥水化影响研究

通过对水泥净浆pH值、流变性、水化热随时间变化关系进行了研究,并用FT-IR、XRD、SEM等手段进行了表征,探讨了掺接枝木质素磺酸钙,对水化产物的组成、数量、形貌和水泥石孔结构的影响及水泥水化作用机理。结果表明:改性木质素磺酸钙成功接枝上了聚合物,当掺入水泥体系,使初始C3A(铝酸三钙)水化加快,使诱导期延长并产生缓凝,掺MC(l接枝木质素磺酸钙)的体系相对于掺C(l木质素磺酸钙)体系,缓凝程度低,加快C3A初始水化程度低,中后期的水化程度较掺Cl高,接枝后的体系早期水化的水泥石凝胶状的C-S-H(水化硅酸钙)增多,连接紧密,中后期水化产物形成结晶体更大,且与C-S-H凝胶黏结程度更大,结构更致密。     

碳酸钙微集料对硅酸三钙水化的影响

本文采用导热量热法、TGA、DTA、化学分析、原子吸收光谱分析及SEM/EDXA等方法研究了掺CaCO3后C3S水化速度及显微结构等的变化。发现C3S水化随着CaCO3的细度与掺量的提高而加速。部分CaCO3参与了反应,C-S-H的Ca/Si比略有提高。CaCO3颗粒表面生长着C-S-H和CH,对C3S水化起了晶核作用。     

柠檬酸对阿利特-硫铝酸盐水泥凝结时间及水化过程的影响

研究了柠檬酸对阿利特-硫铝酸盐水泥(ACSA)的凝结时间及水化过程的影响。研究结果表明:当柠檬酸的掺量在0.1%以下时,能够使得C3S的水化放热峰前移,对ACSA起促凝作用,且其1、3 d强度较空白样稍有提高;当掺量大于0.1%时,能够使得C3S的水化放热峰后移,延缓C3S的水化,且随着掺量的增加其缓凝作用愈加显著。当柠檬酸掺量达到0.3%时,凝结时间可达到113 min,较空白样提高了45%,且其1、3 d的净浆抗压强度与P·II 52.5水泥相当;当柠檬酸掺量达到0.6%时,凝结时间可达到283 min,但此时的1 d强度为零;柠檬酸能够延缓CH的生成,也能促进AFt的生成,同时柠檬酸的加入还能在一定程度上促进AFt向AFm的转化。     

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。     

掺P2O5水泥基材料水化动力学研究

基于水化动力学模型,采用SEM、XRD和C-80Ⅱ型导热式微量热仪研究了硅酸盐水泥和掺P2O5硅酸盐水泥胶凝体系的水化特性和水化动力学,分析了P2O5对硅酸盐水泥水化机制的影响规律。研究结果表明,掺入P2O5后硅酸盐水泥的水化产物数量和尺寸显著减小。P2O5掺量为3.5%时,硅酸盐水泥熟料水化热总量降低32.6%,硅酸盐水泥的初凝和终凝分别被延缓1.10 h和12.54 h。掺入P2O5复合体系的水化机制与硅酸盐水泥类似,加速期由自动催化反应控制,减速期由自动催化和扩散反应双重反应控制,稳定期扩散反应占据主导。P2O5会增加硅酸盐水泥在加速期和减速期的水化反应阻力,减小稳定期的水化反应阻力。掺入P2O5后,水泥在加速期和减速期的表观活化能增加,稳定期表观活化能略有降低。P2O5溶液环境有利于水泥熟料C3A的水化,延缓C3S和C2S的水化。