基于稳态流变测试的水泥浆体剪切模式研究

采用RHEORIAB QC型旋转黏度计测定不同剪切方式下水泥浆体稳态流变曲线,并用修正宾汉姆流变模型对其进行拟合,研究了剪切方式对水泥浆体稳态流变测试的影响.结果表明:预剪切对水泥浆体动态屈服应力和塑性黏度影响不大.恒定剪切变形速率小于、等于、大于、偏大于水泥浆体结构抗剪切破坏能力时,剪切应力随时间分别先线性增加接着保持同一值、直接保持恒定值、先减小接着保持同一值、轻微增加后达到平衡.随剪切速率增加,水泥浆体在0.1～100 s-1、100～400 s-1、400～600 s-1三个区段依次呈现出剪切变稀、宾汉姆流体、剪切增稠的流变行为.剪切速率变化范围向剪切变稀或剪切增稠段移动,水泥浆体动态屈服应力减小、塑性黏度增大;单个剪切速率的剪切时间越长,水泥浆体动态屈服应力、塑性黏度均越小.     

水泥浆体屈服应力和黏度与其测试分析影响因素研究

采用RHEOLAB QC型旋转黏度计,分别以转速与剪切速率为控制变量测定了水泥浆体稳态流变曲线,分别用Couette转换与流变模型研究了水泥浆体屈服应力和黏度与测试及分析影响因素之间的关系.结果表明:Couette转换能反映测试条件变化对屈服应力和黏度的影响;增大试样筒与转子的间距,由转速转化的剪切速率增大,颗粒迁移作用增强,动态屈服应力递减,塑性黏度递增;增大试样筒外壁的摩擦系数,浆体与外筒壁间相对运动情况不发生变化,对动态屈服应力与塑性黏度基本无影响;依据拟合相关系数,流变模型中Herschel-Bulkley模型的吻合程度最好;依据结果标准差,Herschel-Bulkley模型的动态屈服应力结果稳定性最好,Bingham与改进Bingham模型的塑性黏度结果的稳定性相差不大.     

水泥石灰石粉浆体结构建立与颗粒间作用力的关系

用静态屈服应力表征了水泥-石灰石粉浆体的结构建立速率,探究了颗粒间作用力与结构建立的关系.结果 表明:石灰石粉减小了水泥浆体的初始结构建立速率,且其随石灰石粉的总表面积增加而降低,随平均颗粒间距减小而增加;静电力随石灰石粉的总表面积减小与颗粒的Zeta电位增大而增大,范德华力、酸碱作用力与EDLVO作用力随石灰石粉的总表面积增加而减小;总EDLVO作用力与最大颗粒间作用力与水泥-石灰石粉浆体的初始结构建立速率呈良好的正相关性.     

铝酸三钙水化浆体固化氯离子能力研究

采用平衡法研究了氯离子浓度、氯盐溶液pH值和钙离子对铝酸三钙(C_3A)水化浆体固化氯离子的能力及其固化产物的影响.结果表明:C_3A水化生成的水化铝酸三钙(C_3AH_6)能够固化氯离子,其在碱性溶液中与氯离子反应生成的Friedel's盐(Fs)与水铝钙石(OH-AFm)之间的固溶体有2种类型,结构分别与β-Fs-R(高温三方晶系的Fs)和α-Fs-M(低温单斜晶系的Fs)类似,氯盐溶液的pH值会影响生成固溶体的类型;随着氯离子浓度的提高,C_3A水化浆体中固溶体生成量和氯离子固化量增大,平衡后氯盐溶液pH值提高,但固化氯离子占总氯离子的比例降低;氯盐溶液pH值降低导致C_3A水化浆体中固溶体生成量减少,氯离子固化能力减弱;钙离子减少了固溶体的生成量,降低了氯盐溶液pH值,但提高了C_3A水化浆体的氯离子固化能力.     

纳米SiO2对聚羧酸减水剂的吸附作用研究

采用红外光谱、紫外-可见分光光度计研究了纳米SiO2对聚羧酸减水剂的吸附作用,并利用纳米粒度zeta电位仪、旋转粘度计研究了纳米SiO2吸附减水剂后对其分散性以及新拌水泥浆体流动性的影响.研究结果表明,纳米SiO2对聚羧酸减水剂存在吸附作用,吸附量随减水剂浓度的增大而增加,当减水剂浓度增加到5g/L时,吸附量趋近饱和.纳米SiO2对聚羧酸减水剂的吸附作用,使其团聚粒径增大,粒径分布曲线整体向大颗粒方向偏移,分散性大大降低.将纳米SiO2溶于拌和水中,先加入水泥搅拌,然后再加入减水剂搅拌,可减小纳米SiO2对减水剂的吸附,增大减水剂的利用效率,提高水泥浆体的流动性.     

水泥-石灰石粉浆体氯离子浓聚性能研究

通过测定水泥-石灰石粉浆体孔溶液中自由氯离子含量以及XRD物相分析,研究其氯离子浓聚性能.结果表明,水泥-石灰石粉浆体氯离子浓聚系数随氯离子浓度的增加逐渐降低.氯离子浓度为0.1mol/L时,浓聚系数随石灰石粉掺量的增加先增后减,掺10％、20％、30％石灰石粉的浆体氯离子浓聚系数比未掺石灰石粉的浆体分别增加9.1％、98.2％、94.2％;浓聚系数随石灰石粉细度的增加先减后增,石灰石粉比表面积为608m2·kg-1、807m2·kg-1的浆体氯离子浓聚系数比掺412m2·kg-1石灰石粉的浆体分别降低45.3％、29.9％.水泥-石灰石粉浆体Zeta电位随氯离子浓度增加逐渐降低,随石灰石粉掺量增加先增后降,随石灰石粉细度的增加先减后增.Mg2+作用下,水泥-石灰石粉浆体氯离子浓聚系数明显升高,Friedel盐含量增多,氯离子固化能力增强,固化能力随石灰石粉掺量增加逐渐增强,随石灰石粉细度增加先增后降.     

低剪切速率条件下温度对新拌水泥浆体结构的影响

采用RHEORIAB QC型旋转黏度计测定水泥浆体流变曲线,研究了低剪切速率条件下温度对新拌水泥浆体结构的影响.结果表明:水泥浆体弹性、塑性、黏性的区分及静态屈服应力与剪切速率有关,当恒定低剪切速率为0.1s-1时,通过水泥浆体的流变曲线能有效区分初始水泥浆体弹性、塑性、黏性阶段,可准确测试水泥浆体静态屈服应力,较好地反映水泥水化特征;温度升高,水泥浆体弹性、塑性和黏性增强,其初始静态屈服应力和储能模量增加,达到静态屈服应力的时间基本保持不变;随水泥浆体水化的进行,其剪切应力再次开始增加的时间随温度升高而线性减小,剪切应力及其增长速率随温度升高而增大.     

纳米SiO2对新拌水泥浆体流变性能的影响

选用RHEOLAB QC型旋转黏度计,分别测试了内掺水泥质量分数0.0％、1.0％、2.0％与3.0％纳米SiO2的水泥浆体在5℃、20℃、30℃时的稳态流变曲线、静态屈服应力、恒定速率剪切下的表观黏度与剪切应力,系统研究了不同环境温度时纳米SiO2对新拌水泥浆体流变性能的影响.结果表明:随纳米SiO2掺量增加,水泥浆体的动态屈服应力与稠度系数均显著增大;随温度升高,掺纳米SiO2的水泥浆体的稠度系数均增大,纳米SiO2掺量为0％与1.0％的水泥浆体的动态屈服应力增大,而纳米SiO2掺量为2.0％、3.0％的水泥浆体的动态屈服应力基本不变;随纳米SiO2掺量增加,水泥浆体的静态屈服应力与其在10～120 min的增长速率均增大;20℃、30℃时,随纳米SiO2掺量增加,水泥浆体的剪切变稀程度增大;5℃与30℃时,随纳米SiO2掺量增加,水泥浆体的触变指数增大;当纳米SiO2掺量为1.0％时,水泥浆体的活化能低,温度敏感性弱,热稳定性好.     

石灰石粉在水泥浆体结构建立中的作用机理

采用Zeta电位仪、微量热仪、维卡仪、旋转黏度计和静态称重仪测试了新拌水泥-石灰石粉浆体Zeta电位、水化放热速率、凝结时间、结构新建能和动态屈服应力、静态屈服应力,研究了石灰石粉在新拌水泥浆体静置和非静置状态下结构建立中的作用机理.结果表明:石灰石粉在新拌水泥浆体中的主要作用与浆体是否处于静置状态有关;静置状态下,随石灰石粉掺量(质量分数,下同)增加,水泥浆体Zeta电位绝对值减小,凝结时间减少,诱导期缩短、加速期提前和放热量增加,静态屈服应力增大,石灰石粉在水泥浆体中的微晶成核作用占主导;非静置状态下,随石灰石粉掺量增加,新拌水泥浆Zeta电位绝对值减小,动态屈服应力、结构新建能减小,石灰石粉在水泥浆体中的级配和稀释作用占主导;非静置状态下,若新拌水泥浆体只受微动的影响,随石灰石粉掺量增加,水泥浆体剪切应力增加速率先增大后减小,在石灰石粉掺量为20%时达到最大值.     

矿粉改善水泥-石灰石粉砂浆孔结构的研究

采用可蒸发水含量法研究了矿粉对水泥-石灰石粉砂浆孔结构的改善作用。结果表明,石灰石粉和矿粉掺量对水泥胶凝体系的初始孔隙率影响较小。7 d龄期时,水泥砂浆总孔隙率、大孔孔隙率和大孔比例随石灰石粉掺量增加先减小后增加,小孔孔隙率和小孔比例先增加后减小,石灰石粉掺量为10%时取得最大值或最小值;28 d龄期时水泥砂浆总孔隙率、大孔孔隙率、小孔孔隙率和大孔比例均随之增大,产生孔粗化效应。随着矿粉掺量增加,水泥-石灰石粉砂浆的7 d和28 d总孔隙率、大孔和小孔孔隙率减小,小孔比例增加。