纳米C—S—H/PCE对硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥凝结硬化的影响

研究了纳米C-S—H/PCE对硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥凝结时间、早期水化历程及抗压强度的影响,采用XRD、TG、pH计和SEM等分析测试手段对早龄期水化产物和液相碱度等进行表征,探讨了纳米C-S—H/PCE对硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥的增强机理.结果表明:掺加纳米C—S—H/PCE能有效缩短硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥浆体初...     

硅酸盐-硫铝酸盐水泥混合体系的试验研究

研究了不同比例的硅酸盐、硫铝酸盐水泥混合体系的凝结时间、水泥砂浆的强度性能,并对一定混合比例的OPC-SAC水泥进行了XRD、SEM和水化量热测试。结果表明,硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥混合,SAC中的C4A3-S矿物与OPC中的C3S矿物在共同水化过程中有相互促进的作用,会使混合水泥水化和凝结加速;混合水泥的强度性能与两种水泥的混合比例有关。本研究可对硅酸盐-硫铝酸盐水泥混合体系的应用提供借鉴。     

重金属铅对硫铝酸盐水泥水化及其浸出毒性的影响

研究了硫铝酸盐水泥体系下重金属铅对水泥水化进程的影响,以及硫铝酸盐水泥对重金属铅的固化/稳定效果分析.研究表明,重金属铅掺量达到一定阀值（本试验条件下为2.0%）时,才会对硫铝酸盐水泥水化产生明显影响.用硫铝酸盐水泥对重金属铅进行固化效果良好,重金属铅通过物理固封、替代或吸附等形式可固化入水化产物结构中,且2.0%硝酸铅掺量浸出毒性试验结果控制在国家标准要求之内.     

海工水泥抗硫酸盐侵蚀机理

采用浸泡抗蚀性能试验方法 （K法）,对比研究了海工水泥和普通硅酸盐水泥的抗硫酸盐侵蚀性能。使用X射线衍射（XRD）、热重分析（TGA）、电子扫描（SEM）和电子计算机断层扫描（Computed tomography, CT）分析了两种水泥硫酸盐侵蚀前后矿物成分和微观结构的变化,进行了机理分析。结果表明：海工水泥抗硫酸盐侵蚀性能优于普通硅酸盐水泥,海工水泥在3%硫酸钠溶液中浸泡11个月后侵蚀系数为1.03,而普通硅酸盐水泥为0.22。海工水泥主要水化产物为水化硅酸钙、钙矾石和较少的氢氧化钙,其在3%硫酸钠溶液中浸泡后生成微量二水石膏,不会对基体产生破坏。除水化硅酸钙和钙矾石外,普通硅酸盐水泥的水化产物中有较多的氢氧化钙和单硫型水化硫铝酸钙,其在3%硫酸钠溶液中会生成大量的二水石膏和钙矾石,两者的结晶膨胀会引起基体开裂。     

石灰石粉铝酸盐水泥复合体系的水化反应

石灰石粉具有水化活性,能与硅酸盐水泥中的C₃A、铝酸盐水泥中的CA、CA₂等铝酸盐矿物发生反应,水化产物为水化碳铝酸钙。利用微量热仪法、胶砂强度和X射线衍射（XRD）,研究不同比例的石灰石粉铝酸盐水泥复合体系的水化反应,结果表明：石灰石粉会加快铝酸盐水泥的水化进程,水化过程诱导期缩短,放热速率峰值下降;复合体系中石灰石粉占比越高,早期水化反应速率越快,但水化反应放热量越低;相对而言,复合体系中石灰石粉掺量为20%时石灰石粉参与反应程度最高,且掺量为20%时石灰石粉对复合体系强度有显著贡献。随复合体系中石灰石粉比例增加,铝酸盐水泥水化产物越来越不明显;石灰石粉掺量为20%~40%时,水化碳铝酸钙XRD特征峰相对最明显,复合体系中石灰石粉与铝酸盐水泥存在一个最佳的比例范围。研究表明,石灰石粉与铝酸盐水泥间会发生明显的水化反应,石灰石粉与铝酸盐水泥复合有望制得一种新型胶凝材料。     

不同CO2养护压力下硫铝酸盐和硅酸盐水泥浆体早期微观结构

研究硫铝酸盐和硅酸盐水泥（CSA-OPC）浆体在不同碳养护压力下的早期碳化过程,通过X射线衍射、红外光谱、热重、压汞和扫描电镜等测试方法,表征碳化前后水泥浆体的物相组成和微观结构.实验结果表明,CSA-OPC浆体的水化产物主要为钙矾石,碳化作用使钙矾石转变为碳酸钙和硫酸钙晶体;水泥中碳酸钙以3种晶型存在,其中方解石为主要存在形式.碳化使半碳型的水化硫铝酸钙（Hc-AFm相）逐渐转化为单碳型的水化硫铝酸钙（Mc-AFm相）,碳化程度和碳化深度随着碳化压力的增加而递增.碳化后CSA-OPC水化产物体积减小,样品总孔隙率增大、孔隙结构变疏松.研究结果阐明了CSA-OPC浆体在早期碳化养护条件下的微结构变化过程,为制备基于硫铝酸盐水泥的高效碳汇材料提供了技术支撑.     

高含硼废液对硫铝酸盐水泥水化过程影响机理

研究了高含硼模拟液条件下硫铝酸盐水泥的水化反应特征、缓凝机理和使用氢氧化钙作为促凝剂的可行性。通过采用XRD、TG-DTG、微量热仪、SEM-EDS、EPMA等微观测试分析手段,表征了氢氧化钙对含硼模拟液条件下硫铝酸盐水泥水化过程和反应产物的影响。结果表明,在含硼模拟液中,硫铝酸盐水泥颗粒的表面会生成具有层状特征的硼化物,包裹水泥颗粒,阻碍其进一步溶解,延缓硫铝酸盐水泥水化。氢氧化钙的掺入能诱导硫铝酸盐水泥在含硼模拟液中优先生成含硼钙矾石,缓解硼酸根离子的缓凝效果,有效促进水泥水化反应;随着水化反应进行,含硼钙矾石会逐渐转变为钙矾石。     

水泥改良冻土过程水分转化规律及对强度的影响

为保证多年冻土区地基的稳定性及解决多年冻土区土方材料短缺的问题,分别使用硫铝酸盐水泥(SAC)和普通硅酸盐水泥(OPC)对冻土进行改良。通过无侧限抗压强度试验得到两种水泥在不同掺量及不同养护龄期下的强度特征,同时,使用离心机法及冻干法对水泥改良冻土过程中的自由水、矿物水及结合水的变化进行测定,揭示水泥改良冻土过程中的水分转化规律,并建立矿物水、结合水量与水泥改良冻土强度的内在联系。结果表明:硫铝酸盐水泥改良冻土的强度明显高于普通硅酸盐水泥,并且具有显著的早强特性。硫铝酸盐水泥改良冻土在养护初期水分转化速率较普通硅酸盐水泥快,但矿物水及结合水的转化量少。硫铝酸盐水泥改良冻土中的矿物水和结合水对强度的贡献更为突出。硫铝酸盐水泥更适合用于冻土的改良。     

缓凝剂对改性磷铝酸盐水泥水化的作用机理

与传统硅酸盐基油井水泥相比,改性磷铝酸盐水泥具有优秀的耐腐蚀特性,但其稠化时间不易控制,难以用于实际工程。以自制木质素磺酸钠接枝聚合物为试验用改性磷铝酸盐水泥缓凝剂,测试水泥浆掺入一定量缓凝剂的稠化时间,考察缓凝剂对水化放热的影响,借助XRD分析不同龄期的水化产物,并以此分析缓凝剂对水泥水化的作用机理。结果表明:自制木质素磺酸钠接枝聚合物缓凝剂能显著延长改性磷铝酸盐水泥浆的稠化时间,且使浆体具有"直角稠化"特性;缓凝剂大幅降低早期水化放热量,进而抑制水泥的快速水化;基于各龄期的水化热分析,将缓凝剂的作用过程分为从起始作用到作用失效的六个阶段;缓凝剂的作用机制是其对浆体中Ca2+的"键合作用"及对熟料矿物和水化产物吸附作用的协同。     

热-机械复合活化煤矸石掺量对普通硅酸盐水泥水化产物的影响

为了解决热-机械复合活化煤矸石掺量对普通硅酸盐水泥水化产物的影响问题,采用X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM),能量色散谱(EDS)和微机控制抗压折一体机,对掺有热-机械复合活化煤矸石水泥的抗压强度、水化过程、水化产物的微观结构、化学组成、形貌特征和水化产物水化硅酸钙C—S—H凝胶的钙硅比进行了研究。结果表明：活化煤矸石的掺入不仅参与了水泥水化反应,水化生成更多低n(Ca)/n(Si)的C—S—H,而且活化煤矸石中的活性物质将高硫型水化硫铝酸钙AFt转化成单硫型水化硫铝酸钙AFm,使得孔结构得到了优化,但是活化煤矸石的掺量不宜大于30%,过多活化煤矸石的掺量使CH含量减少,导致水泥试块91 d龄期的抗压强度明显降低。     

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。     

含钡硫铝酸盐水泥的研究

含钡硫铝酸盐水泥的主要矿物组成为含钡硫铝酸钙(简写3CA·BaSO_4)、硅酸二钙(β-C_2S)以及少量的铁相。本文详细地研究了这种水泥的烧成制度和各项物理力学性能;使用x射线分析和扫描电镜分析探讨了水泥水化产物及水泥石结构。     

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。     

磷铝酸盐水泥混凝土表面透气和吸水性能研究

研究磷铝酸盐水泥混凝土表面透气和表面吸水性能,利用XRD,MIP和交流阻抗分析对混凝土水化产物物相组成、孔结构特性和电性能进行了分析.结果表明:磷铝酸盐水泥混凝土具有较佳的表面性能,其表面抗透气和吸水性能优于普通硅酸盐水泥.养护28 d的磷铝酸盐水泥混凝土表面透气为1.37×10-2 Ln(P)/min,表面吸水系数为4.56×10-9 m3/min0.5.这是由于PAC和PC属于不同体系,其水化生成物和反应机理不同造成的.与PC相比,PAC具有快硬、早强特性,生成大量的水化产物相互交联形成的致密三维网络结构,连通孔的数量较少,结构较致密.随着养护时间的增加,PAC透气和吸水系数随之减小,这是由于不断生成的水化物填充内部孔隙,提高结构致密度造成的.     

烘干温度对泡沫水泥性能的影响

针对泡沫水泥在不同烘干温度下性能差异较大,研究了以普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥为主要胶凝材料的泡沫水泥在不同烘干温度下的含水率、抗压强度、拉伸强度和导热系数等性能变化规律,并通过TG-DSC和XRD对干燥过程中的物相变化进行了分析。结果表明:经80℃干燥之后导热系数基本为定值,在0.06 W/(m·K)左右;以硫铝酸盐水泥为主要胶凝材料的泡沫水泥由于干燥过程中钙矾石失去结晶水造成强度下降;以硅酸盐水泥为主要胶凝材料的泡沫水泥在105℃干燥过程中会生成Ca2Al3(SiO4)(Si2O7)O(OH)造成强度下降。     

钛石膏不同方法制备的Ⅱ型硬石膏对硫铝酸盐水泥性能影响

目的 为促进工业固废钛石膏资源再利用,了解硬石膏对硫铝酸盐水泥熟料性能的影响,方法 以钛石膏为原料,采用加压水热法和酸浸法合成Ⅱ型硬石膏,研究不同方法合成的硬石膏对硫铝酸盐水泥熟料性能的影响。结果 加压水热法和酸浸法合成的硬石膏因合成方法不同,对粒径、形貌、孔隙和表面积等微观性能影响也不同;在硫铝酸盐水泥熟料中添加不同方法合成的硬石膏或天然硬石膏,且不同种类的硬石膏掺量为15%时,硫铝酸盐水泥熟料的抗压强度均达到最大值;随着养护时间延长,硫铝酸盐水泥熟料的抗压强度均明显提高;与掺入天然硬石膏相比,掺入酸浸法合成硬石膏的抗压强度较低,但在硬石膏相同掺量和相同水化时间下,掺入加压水热法合成的硬石膏的硫铝酸盐水泥熟料的抗压强度均高于掺入其他两种硬石膏的。结论 加压水热法合成硬石膏在水泥熟料中应用前景广阔,是钛石膏再利用的重要途径。     

P·O与R·SAC复合水泥砂浆的强度与电阻率研究

将普通硅酸盐水泥（Ordinary Portland Cement,简称为P·O）和快硬硫铝酸盐水泥（Rapid Hardening Sulphoaluminate Cement,简称为R·SAC）以不同比例混合,并掺人一定量的减水剂配制成自流平砂浆,通过测定砂浆在不同龄期的抗压强度和1440min内的电阻率,研究了这两种水泥的复合使用效果。结果表明,当快硬硫铝酸盐水泥的掺量从10％增加到90％时,砂浆抗压强度表现出明显的先降低后增大的变化趋势。随着掺量的增大,砂浆的初始电阻率也逐渐增大,水泥的早期水化逐渐加快;当掺量从60％增加到90％时,电阻率曲线开始出现峰值,并且峰值的出现时间也逐渐提前,此时砂浆的抗压强度也逐渐增大。     

PC-CSA复合水泥收缩特性与微观结构

为了解决水泥混凝土普遍存在的收缩开裂问题,研究了硅酸盐-硫铝酸盐(Portland cement and calcium sulfoaluminate cement,PC-CSA)复合水泥化学收缩、自收缩和干燥收缩的机理及影响因素,通过微观形貌扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、孔结构分析等手段对复合水泥浆体微观结构进行表征,对比普通硅酸盐水泥与PC-CSA复合水泥,揭示了不同矿物组成的水泥基材料的收缩特性与水泥基材料微观结构的对应关系.结果表明:化学收缩直接由水泥矿物组成决定,相比于自收缩,膨胀组分的加入对干燥收缩的影响最小.自收缩特性同时受到水泥内部相对湿度和水化产物组成及结构的影响.运用SEM图像定量分析水泥的孔隙率,通过此研究得到了一个图像选取区域的最佳范围:矿物30%~45%,该范围与水泥水化程度密切相关.分析了水化过程中水泥浆体孔结构的变化规律,发现膨胀组分的加入会改变水泥初期孔结构,同时验证了水化1d时复合水泥表现出明显的微膨胀现象,与实际测量的体积变化规律吻合.     

硅酸盐水泥熟料对硫铝酸盐水泥某些性能影响的研究

本文利用硫铝酸盐水泥熟料、二水石膏、硅酸盐水泥熟料配制了三组份硫铝酸盐水泥,研究了硅酸盐水泥熟料对硫铝酸盐水泥某些性能的影响。试验结果表明,掺入适量的硅酸盐水泥熟料,对硫铝酸盐水泥某些性能有明显影响:一、提高水泥早期的抗压强度;二、可以改变水泥的热稳定性;三、调整硅酸盐水泥熟料和石膏的加入量,可以调整水泥的凝结时间和自由膨胀率。作者利用X射线衍射分析、差热分析、电子显微镜观察、压汞测孔仪、热膨胀仪及光电比色计等方法和手段,研究了提高强度和热稳定性的原因。结果表明,加入硅酸盐水泥熟料后,减小了钙矾石结晶尺寸,降低了水泥石的孔隙率、增加了结构的密实度。作者根据实验结果,进一步讨论了减小钙矾石结晶尺寸、增加结构密实度的原因。加入硅酸盐水泥熟料后,提高了水化液相的碱度,使得钙矾石结晶尺寸减小。关于水泥石结构的密实度,主要从水泥浆体的凝聚结构方面进行了讨论。在实验条件下,测得钙矾石的表面电性为正、水化硅酸钙的表面电性为负。由于电性相反,范德华引力与电性引力一致,增加了形成凝聚结构的力,致使形成较为致密的凝聚结构。测定水泥浆悬浮体的透光率的结果进一步证实了此结论,未加硅酸盐水泥熟料的水泥悬浮体透光率小,而加后的透光率大。在此基础上,作者提出了在凝聚结构形成过程中,应创造条件使之产生相互匹配的异性水化物的看法。水泥热稳定性增加,作者认为与钙矾石的尺寸减小和均匀分布有密切关系。钙矾石结晶尺寸大而集中时,加热水泥石,开始受热膨胀,到达钙矾石脱水温度后,继而急剧收缩,造成较大的局部应力,破坏水泥石结构。测定水泥石热膨胀系数表明,未加硅酸盐水泥熟料的热膨胀系数大,而加后热膨胀系数减小。     

高温煅烧石膏硅酸盐水泥早期水化产物的研究

利用DTA、XRD、IR、化学结合水和Ca（OH）2生成量测定等方法,研究了煅烧石膏、二水石膏对硅酸盐水泥早期水化过程的影响。结果表明：在水化龄期相同时,掺煅烧石膏水泥浆体中水化产物同掺二水石膏相比,Ca（OH）2生成量大;在一天前无AFt生成;结合水量在一天前前者高于后者,而一天后则相反。指出了煅烧石膏提高水泥强度的机理在于：由于煅烧石膏的溶解速度较低,在水泥水化初期（1d前）,存在于水泥中的铝酸盐相不能形成AFt,从而减缓了AFt对水泥水化的延缓作用,加速了整个熟料矿物相的水化,提高了水泥的强度。