5℃时掺低温早强剂水泥的早期水化及微观结构EI北大核心CSCD

以溴化钙(CaBr2)、溴化锂(LiBr)和三异丙醇胺(TIPA)三组分制备低温早强剂,研究低温下,早强剂对净浆强度、凝结时间、流动度的影响,并从水化热、产物微观结构等角度出发,探讨其作用机理。结果表明:5℃低温时,低温早强剂的掺入使净浆初、终凝时间均略有所缩短,可明显加快试件的强度发展,掺低温早强剂净浆1、3、7、28 d抗压强度较对比样分别提高291%、78%、62%和40%,3 d后各龄期强度已超对比样20℃时强度。低温下,低温早强剂使水泥水化诱导期缩短、加速期提前,最大放热速率较对比样增大78%,12 h、7 d累计放热量则分别增大227%和52%。低温早强剂可促进水泥初期水化反应,使试样中Ca(OH)2含量增加、水化程度增大,水化12 h产物中即有大量Ca(OH)2生成,且生成了含溴C-S-H凝胶和水化溴氧铝酸钙[Ca4Al2O6Br2·10H2O]产物。水化产物相互堆积,细化了水化初期(7 d前)试件的孔径,大孔数量明显减少,净浆1、7 d总孔隙率较对比样分别减小16%、31%,试样微观结构更加致密。     

掺石灰石粉水泥的水化过程及微观结构

用微量热仪测定了含石灰石粉水泥浆体的水化放热。用扫描电镜观察了掺石灰石粉水泥硬化浆体的微观结构。试验结果表明:一定细度的石灰石粉可加速水泥的水化,掺石灰石粉水泥的水化放热量低于不掺石灰石粉水泥的水化放热量。水泥硬化浆体中沿着石灰石粉片状方解石晶体的边缘容易形成平整断面。     

CoFeMgAl-LDHs/CNTs复合材料对水泥水化及微观结构的影响

通过进行水化热测试、非蒸发水含量测试、X射线衍射分析、扫描电镜分析、压汞测试及强度试验,研究了钴铁镁铝水滑石-碳纳米管复合材料(CoFeMgAl-LDHs/CNTs)对水泥水化过程、硬化水泥净浆孔结构及强度的影响。结果表明,CoFeMgAl- LDHs/CNTs复合材料通过成核作用显著提升了水泥3 d内的水化程度,从而显著提高了水泥净浆3 d内的抗压强度,3 d后强度提高效果逐渐减小,7 d后复合材料对硬化水泥浆体强度没有明显的提高作用。掺入CoFeMgAl-LDHs/CNTs复合材料的水泥净浆与空白净浆相比,胶凝孔和毛细孔含量明显增多,大孔含量有所降低,同时复合材料的桥联作用进一步优化了水泥净浆的微观结构,从而提高了水泥基体薄弱部位的应力承载能力。因此在同一龄期,复合材料掺入后硬化水泥净浆的强度有所增大。由于复合材料掺量的变化对孔径分布没有明显的影响,改变复合材料的掺量对同龄期硬化水泥净浆强度提升影响较小。     

大掺量钢渣复合胶凝材料早期水化性能和浆体结构

通过对胶凝材料早期水化放热性能和水化产物种类的测定,以及对硬化浆体显微形貌和孔结构的观察,研究了大掺量钢渣复合胶凝材料的早期水化性能和硬化浆体结构.结果表明:钢渣具有弱胶凝性能,早期活性低,大掺量钢渣使复合胶凝材料的水化诱导期延长,水化放热量降低,但对水泥早期的水化产物形成过程影响很小.大掺量钢渣复合胶凝材料早期的硬化浆体结构较疏松,孔隙率高于纯水泥浆体,且大孔数量较多.     

丁苯橡胶对水泥水化过程及水泥石微观结构的影响

用多种实验手段研究了在普通硅酸盐水泥中掺入丁苯橡胶乳液对水泥水化过程的影响，并用扫描电镜分析了掺入丁苯橡胶后水泥石微观结构形态的改变，从而探讨了丁苯橡胶改善水泥石物理力学性能的机理。     

掺石膏白色阿利尼特水泥早期水化产物形成的研究

利用DTA,XRD,SEM等方法,研究了石膏对新型白色阿利尼特水泥的早期水化产物形成的影响。结果表明,石膏能明显加快该水泥水化产物的形成,提高其强度,该水泥的主要早期水化产物为C-S-H凝胶和Ca(OH)_2,还有少量的C_3A·3CaSO_4·32H_2O和C_3A·CaCl_2·H_(10)。     

复合外加剂对水泥净浆水化热及砂浆强度的影响

系统地考察了矿物—化学复合外加剂对水泥净浆的水化热影响，外加剂对水泥砂浆各龄期强度发展的影响。分析了不同外加剂之间的交互作用及制约规律。     

早强剂对水泥水化放热及混凝土防冻效果的作用研究

从助磨剂和防冻剂应用角度,对硝酸钙、甲酸盐、硫氰酸钠、硫代硫酸钠等材料进行系统研究,结果表明:硝酸钙明显促进水泥初期水化,但对水化平稳期放热存在不利影响;硫氰酸钠明显促进水化加速期水化程度,但并不显著促进水泥初期水化;甲酸钠大幅降低溶液冰点,但0.3％试验掺量下,不明显促进水泥水化;甲酸钠和硫氰酸钠有利于维持混凝土的工...     

掺矿渣粉、粉煤灰对水泥水化热的影响

通过矿渣粉、粉煤灰及双掺矿渣粉和粉煤灰不同掺量对胶凝材料水化热性能影响的试验研究，得出矿渣粉、粉煤灰也有水化热，但其水化热比水泥水化热要低，用矿渣粉、粉煤灰等量取代部分水泥，胶凝材料的水化热就会降低。但降低的幅度不完全与矿渣粉、粉煤灰的掺量成比例。单从降低胶凝材料水化热的角度而言，掺粉煤灰的效果最好，掺矿渣微粉次之，矿渣微粉与粉煤灰联合掺用效果最差。     

三异丙醇胺对石灰石硅酸盐水泥的水化机理及微观结构的影响

通过水泥净浆和砂浆强度试验、测量水化热、硬化水泥浆体的热分析、微观结构的扫描电镜观察和孔结构的测量,研究了三异丙醇胺（triisopropanolamine,TIPA）对石灰石硅酸盐水泥强度、水化过程和硬化水泥浆体的微观结构的影响。结果表明：掺加TIPA能够显著提高石灰石硅酸盐水泥净浆和砂浆的后期强度;TIPA对C4A...     

碱激发矿渣水泥水化C-A-S-H凝胶微观结构的研究

通过核磁共振、扫描电镜和纳米压痕技术研究了普通波特兰水泥和碱激发矿渣水泥水化28 d形成的C-S-H和C-A-S-H凝胶的微观结构.结果表明,波特兰水泥水化形成的C-S-H凝胶的结构主要由5链14 nm的托贝莫来石(60％)和2链硅钙石(40％)组成;碱激发矿渣水泥的主要水化产物是C-A-S-H凝胶,随激发剂的性质不同而具有不同的组成和结构:当激发剂为NaOH溶液(Na2 O含量为矿渣质量的4％)时,形成的C-A-S-H凝胶是介于5链14 nm和14链11 nm的托贝莫来石之间的中间结构;当激发剂为水玻璃溶液(Na2 O含量为矿渣质量的4％)时,C-A-S-H凝胶的结构主要由11链14 nm和14链11 nm的托贝莫来石组成,与NaOH作激发剂一样,以水玻璃作激发剂的碱激发矿渣水泥水化的C-A-S-H凝胶不具有超高密度状态.     

粉煤灰及矿渣粉对水泥水化热的影响

水泥水化热随着龄期增加而增加,掺入粉煤灰后各龄期水泥水化热降低,粉煤灰掺量增加与水泥水化热降低幅度不成比例;矿渣粉加入不能明显降低水泥水化热,掺量15%时水泥水化热升高,掺量45%时水泥水化热降低;粉煤灰及矿渣粉复掺相对于纯水泥各个龄期水化热是降低的,但四种复掺配比水化热没有明显规律,在水泥掺量相同时,对水化热降低最明显的是粉煤灰,其次是粉煤灰与矿渣粉复掺,最差为矿渣粉。     

C-S-H/PCE凝胶对掺磷渣水泥的低温促凝早强性能研究

探讨C-S-H/PCE凝胶对掺磷渣硅酸盐水泥的低温促凝早强性能的影响,并通过上清液pH值、Ca²⁺浓度和化学结合水量分析其对水化的影响机理。低温下(8℃) C-S-H/PCE凝胶能有效缩短混凝土终凝时间,并提高早期强度,当掺量5%时,混凝土终凝时间缩短近6 h,16 h、24 h和3 d抗压强度比分别为160%、150%和110%,且不影响2.5 h混凝土工作性能。C-S-H/PCE凝胶能使低温下掺磷渣硅酸盐水泥浆体处于高pH状态,加速早期水泥矿相离子溶解,提高Ca²⁺过饱和度,加速后期析晶过程,提高化学结合水量,从而促进掺磷渣硅酸盐水泥的水化,实现低温促凝早强。     

早强型聚羧酸系减水剂对基准水泥早期水化的影响研究

探究早强型聚羧酸系减水剂(ES-PCE)对水泥水化的作用机制,有助于ES-PCE的研发设计与推广应用。本文通过对水泥水化进程、溶解速率、水化产物生长、凝结时间与抗压强度进行表征,分析了ES-PCE与普通聚羧酸系减水剂(PCE)对基准水泥早期水化的影响机理。结果表明:PCE与ES-PCE均会降低水泥悬浮液的溶解速率;PCE的掺入延缓了水泥水化的诱导期与加速期,降低了水化放热量;而ES-PCE仅略微延迟了水泥水化的诱导期,但缩短了加速期,水化放热量基本不变。与基准水泥相比,ES-PCE分别提早了水泥初凝时间10 min和终凝时间85 min。ES-PCE的掺入提高了水泥早期和后期强度,掺0.2%(质量分数)ES-PCE的水泥7 d抗压强度较基准组提高了14%,而同掺量的PCE强度提高仅为前者的一半。PCE与ES-PCE的掺入释放了水泥颗粒团状絮凝结构中的水分,有利于水泥水化,但二者对水化的影响截然相反;PCE分子结构中大量的羧基络合了溶液中的Ca²⁺,抑制了水泥颗粒表面晶核的形成,起到了一定的缓凝作用;然而,ES-PCE分子结构中羧基含量较低,Ca²⁺的络合作用较弱,缓凝效果并不明显,在体系中有效水分增多的情况下,反而促进水泥的水化,起到了早强效果。水灰比为0.4的水泥砂浆中,ES-PCE的掺量适宜控制在0.3%以下,在保证减水率的同时,对水泥早期和后期强度均起到一定的增强作用。     

高掺矿物掺合料对复合胶凝材料强度、水化热和孔结构的影响

现代混凝土用胶凝材料早期强度高,水化速度快,水化热高,制备混凝土体积稳定性不良.采用“低用量低比表面积水泥熟料,高掺量高比表面积矿物掺合料”的技术路线制备高掺量矿物掺合料复合胶凝材料.对其胶砂力学性能进行了研究,采用等温量热法对其水化放热进行了研究,通过MIP法对其微观孔结构特征进行研究.结果 表明胶砂试件强度在早期强度降低不多的情况下,长龄期条件下强度能够持续增长,相应的水化热放热量和放热速率均有所降低,且随水化龄期的发展,从3d到180 d,净浆的孔结构发生了显著变化,微孔(＜20 nm)增长显著,大孔(＞ 200 nm)数量明显减少.复合胶凝材料净浆的孔结构随龄期发展,大于200 nm的大孔数量减少明显,小于20 nm的微孔数量增长明显.     

聚丙烯酰胺对砂浆微观结构与性能的影响

利用聚丙烯酰胺高的增粘性以及良好的水溶性,研究了其作为保水剂对水泥微观结构及砂浆宏观力学性能的影响.结果 表明,掺入0.01％ ～0.2％聚丙烯酰胺使砂浆抗折强度下降12％ ～45％,抗压强度最高上升20％,最高下降33％,稠度下降38％ ～58％.聚丙烯酰胺显著改善了水泥的水化热,最宜掺量为0.02％,此时可降低10％的水化放热量.掺入聚丙烯酰胺影响硅酸三钙(C3S)、铝酸三钙(C3A)的水化程度及钙矾石(AFt)的形貌.     

改性纳米水化硅酸钙的制备及在深水固井水泥中的应用

纳米水化硅酸钙粒子（nano-C-S-H）表面能高,易团聚,在水泥浆中的分散程度差,削弱了其在油井水泥中的低温早强性能,基于此,本文制备了一种改性nano-C-S-H,并研究其在深水固井水泥中的低温早强性能。首先,本文以硅烷偶联剂KH570对nano-C-S-H进行表面接枝改性,并利用红外、接触角、热重分析等分析手段表征了KH570对nano-C-S-H表面疏水改性程度,结果表明得到了预期的改性nano-C-S-H。其次,对改性nano-C-S-H的低温早强性能进行了评价,结果表明：在10 ℃的低温养护条件下,养护龄期为24 h时,掺有3.0%改性nano-C-S-H水泥石的强度为16.7 MPa,而掺未改性nano-C-S-H的水泥石强度为11.2 MPa,且改性nano-C-S-H对固井水泥浆的综合工作性能无任何不良影响。最后,采用低场核磁、水化热、扫描电镜等分析手段研究了nano-C-S-H的低温早强机理,结果表明,在低温条件下,改性nano-C-S-H能有效缩短水泥诱导期,提高水泥早期水化反应速率,促进水化C-S-H凝胶、氢氧化钙等物相的生成,增强水泥石基体的致密性,进而提高水泥石早期强度,并满足深水低温固井要求。综上所述,改性nano-C-S-H在深水低温固井工程中具有良好的应用前景。     

水泥水化动力学及微观模型的计算机模拟

本文介绍了几种传统的水泥水化动力学研究方法(整体动力学,粒子动力学,综合动力学)以及常用的计算机模拟法,提出了微观模型在工程预测方面的应用.     

水泥掺量对固化土早期结构形成的影响

本文以内蒙古自治区河套平原粉质粘土为研究对象,对不同掺量和小同龄期下水泥土的无侧限抗压强度与水泥掺龄关系进行了试验研究,研究结果表明20%水泥掺量作为分界点,20%水泥掺量以下,强度旱线性平缓的增长趋势,水泥水化后胶凝颗粒主要吸附于土体颗粒表面,对强度贡献较小;水泥掺量超过20%,强度增幅较大且趋于幂指数增长趋势,土体颗粒间填充空隙效应明显,对强度贡献较高.