硫酸盐侵蚀水泥改良路基段上拱研究

首先对某高速铁路无砟轨道路基上拱问题进行了资料调研,通过现场变形监测、填料取样试验、矿物成分分析等手段,明确了硫酸盐侵蚀水泥改良填料膨胀是引起路基上拱主要原因,然后结合化学反应机理和室内模拟试验,对发生此类膨胀变形的反应条件、膨胀变形特征进行了分析。研究结果表明,膨胀变形主要发生在路基水泥改良填料层位,该土层具有大量硫酸盐侵蚀水泥产物钙矾石和硅灰石膏发育的特征,路基上拱与硫酸盐侵蚀水泥改良土形成钙矾石和硅灰石膏晶体相关;水泥改良填料中相对潮湿的高PH值碱性环境和石膏等硫酸盐矿物的存在是发生此类膨胀变形的必要条件;硫酸盐侵蚀水泥改良填料将发生持续性膨胀变形,上拱持续时间可达数年,破坏性强。本文研究成果可供类似环境下路基工程的建设及相关研究借鉴。     

混凝土中钙矾石作用的二重性及其发生条件

钙矾石被广泛用来提高混凝土或胶凝材料的早期强度 ,或被用来生产收缩补偿混凝土 ,而延迟钙矾石的形成却引起混凝土的胀裂性破坏 ,这就形成了钙矾石作用的矛盾的二重性。探讨了混凝土中钙矾石的形成机理、结晶构造、形成条件、稳定性及延迟钙矾石的成因、危害 ,旨在揭示钙矾石作用的二重性 ,力求找出抑制延迟钙矾石膨胀的途径 ,更好地发挥钙矾石的优越性能     

水化水泥颗粒表面超塑化剂吸附层分布模型

制备了钙矾石(AFt)、单硫型硫铝酸钙(AFm)和钾长石类单矿物,并研究了三聚氰胺磺酸盐甲醛缩聚物(PMS)、β-萘磺酸盐甲醛缩合物(BNS)及聚羧酸盐(PC)等几种化学成分不同的超塑化剂在其早期水化颗粒表面上的吸附行为.研究发现,zeta电位是决定水泥颗粒表面对超塑化剂吸附量的关键因素.以溶液沉淀析出法人工合成的AFt具有较高的正zeta电位,能吸附大量带负电荷的超塑化剂,AFm仅带少量正电荷,其吸附超塑化剂相对较少,钾长石、氢氧钙石和石膏的zeta电位几乎为零或负值,因而基本不吸附超塑化剂.根据实验结果,笔者认为水化水泥颗粒用马赛克结构表示为最佳,而超塑化剂主要吸附在AF表面上.     

Q相对脱硫石膏氯离子固化和抗压强度的影响

受限于高氯离子迁移性能,大量品质较低的脱硫石膏在石膏制品中无法被有效利用。本文研究了Q相(Ca₂₀Al₂₆Mg₃Si₃O₆₈)对脱硫石膏中氯离子迁移性能的影响规律与机理。结果表明,在脱硫石膏中以10%~30%(质量分数)的比例掺入Q相,其水化产物主要为二水硫酸钙、钙矾石和AH₃凝胶,脱硫石膏样品中氯离子固化率和绝干抗压强度均得到了较大提升。掺入30%的Q相对脱硫石膏性能提升效果最佳,此时氯离子固化率达19.55%,石膏的绝干抗压强度提升了约51.5%。结合XRD、SEM和综合热分析探明了Q相-脱硫石膏水化产物中钙矾石、AH₃凝胶对氯离子固化和石膏力学性能改善的作用机理。     

乳酸钠对超硫酸盐水泥强度的影响及作用机理

超硫酸盐水泥是一种资源节约和环境友好型胶凝材料,但由于存在早期强度低等缺陷,限制了其推广应用。为提高超硫酸盐水泥早期强度,研究了乳酸钠掺量对超硫酸盐水泥强度的影响,通过ICP-OES、MIP、XRD、SEM等测试,分析了离子浓度、水化产物及微结构,并对相关机制进行了探讨。结果表明,超硫酸盐水泥中掺入少量乳酸钠能提高水泥强度,尤其是早期强度,但是掺量过高时其作用效果降低,甚至对强度不利。综合考虑早期强度和后期强度提高效果,乳酸钠掺量以0.25%(质量分数)左右为宜。乳酸钠提高超硫酸盐水泥强度的主要原因在于其能促进矿渣溶解,加快钙矾石和C-S-H等水化产物生成,从而改善水泥石微结构。     

石灰石粉对硅酸盐水泥水化的影响

石灰石粉被广泛应用到水泥混凝土中,其在水泥体系中是否能产生活性效果仍存在争议。本文通过掺入30%石灰石粉与不掺石灰石粉组进行对比试验,采用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)以及X射线衍射分析(XRD)进行微观分析,结果表明:石灰石粉能够加速水泥中C3S的水化,以及能够与C3A反应生成水化碳铝酸钙,并且会阻止钙矾石向单硫型水化硫铝酸钙的转变。     

硫酸钠溶液腐蚀对固化态氯离子稳定性的影响

采用质量分数为5%的Na_2SO_4溶液浸泡内掺NaCl水泥净浆的方法,研究了水泥净浆中固化态氯离子数量的变化特征,并借助X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和热分析(DTG)等测试技术对该条件下固化态氯离子的失稳机理进行分析.结果表明:固化态氯离子在Na_2SO_4溶液腐蚀环境下易失去稳定性,并重新转变为游离态;Na_2SO_4溶液中硫酸根离子与Friedel盐中氯离子的置换是Friedel盐分解的主要原因,置换过程中所形成的单硫型硫铝酸钙(AFm)转变为钙矾石(AFt),促进了二次AFt的形成;Na_2SO_4溶液腐蚀对Friedel盐的分解作用是混凝土内部固化态氯离子失稳的主要原因,其对C-S-H凝胶固化氯离子稳定性的影响并不显著.     

掺梳形减水剂水泥浆体早期水化产物形貌研究

为揭示梳形减水剂对水泥早期水化的影响规律,指导工程应用,通过SEM分析,研究了掺用3种典型结构的梳形减水剂的水泥浆体早期水化产物形貌及其电子特征数据。结果表明,梳形减水剂加速了水泥早期水化反应,且丙烯酸类、马来酸类共聚物分别促进了AFt、AFm的形成。因此,梳形减水剂品种对水泥早期水化和混凝土工程性能具有较大影响,应根据使用要求合理选用,必要时与缓凝剂、引气剂或消泡剂复合使用。     

The relevance of laboratory studies on delayed ettringite formation to DEF in field concretes

Many laboratory studies of delayed ettringite formation (DEF) have been conducted on thin mortar bar specimens, heat treated, and then immersed in water. Under these conditions, rapid diffusion of alkali hydroxide into the surrounding water occurs and necessarily reduces the alkali hydroxide concentration of the mortar pore solution. Results reported recently by Famy indicate that the DEF process is triggered as a consequence of such leaching. When it is prevented by immersion into alkali hydroxide solution instead of water DEF expansion is delayed or prevented entirely. Results reported by Zhang indicate that 51-mm mortar cubes behave differently than more leaching-susceptible mortar bars when exposed to the same wet environment. Mortars that show severe DEF as mortar bars remain almost free of DEF symptoms if they are stored as cubes, even after 900 days. Attention is called to the fact that DEF in concrete is found commonly in thick concrete members where the possibility of leaching is remote. For such concrete, the reduction in internal alkali hydroxide concentration that occurs with ASR can substitute for the effect of leaching. It is postulated that without effective reduction of alkali hydroxide concentration by one or the other process, DEF remains latent.     

激发粉煤灰制备膨胀剂的可行性研究

针对明矾石较高含碱量而引起的碱集料反应问题,拟采用粉煤灰代替明矾石与硬石膏共同作用的方法来生成具有膨胀作用的钙矾石,试验结果表明,试件具有较好的膨胀率及抗压强度。