磷渣粉对硅酸盐水泥水化特性的影响

利用微量热仪、无接触电阻率仪、化学结合水量分析等手段研究了磷渣粉对硅酸盐水泥水化特性的影响.结果表明,磷渣掺量为30%时,由于其存在少量可溶性磷,导致缓凝作用较强,大幅降低了水化开始时的放热速率,推迟诱导期、加速期和减速期的出现,延长了诱导期持续的时间,延迟了第二放热峰的出现,延缓了凝结时间,减少了水化热和化学结合水量.     

纳米二氧化硅对丁苯共聚物/硫铝酸盐水泥复合砂浆物理力学性能的影响

为厘清纳米二氧化硅(NS)和丁苯共聚物乳液(SB)在硫铝酸盐(CSA)水泥中的协同作用，同时解决SB/CSA水泥复合砂浆凝结时间长、抗压强度低的问题，采用NS和SB对CSA水泥砂浆进行复合改性，研究改性复合砂浆物理力学性能随NS掺量的变化，并通过测定水化放热及水化产物分析NS在SB/CSA水泥复合砂浆中的作用机制。结果表明：NS可有效缩短SB/CSA水泥复合砂浆的凝结时间，提高其抗压强度，并与SB对CSA水泥砂浆抗折强度提升具有协同作用；NS最佳掺量为1.5%,此时与不加NS的纯SB改性砂浆相比，28 d抗压和抗折强度分别提高了28%、30%。同时，掺入NS会降低复合砂浆的流动度，提高表观体积密度，降低含气量和干燥收缩率，并略微降低毛细孔吸水率。NS可通过促进无水硫铝酸钙和硫酸钙反应，进一步加快SB/CSA水泥复合浆体的水化进程，提高钙矾石的含量，从而缩短凝结时间并提高力学强度。     

掺有磷渣的水泥基材料研究现状与分析

简介了磷渣的组成、结构与活性,分析了影响磷渣活性的主要影响因素;综述了磷渣作为辅助性胶凝材料对水泥基材料凝结时间、水化热、结构变化、强度、干燥收缩和耐久性等的影响,分析了磷渣在水泥基材料中应用存在的主要问题,并提出了一些改善措施和解决思路。加强磷渣在水泥基材料中的应用基础研究,对提高磷渣在水基材料中的利用率和减少环境污染有着重要意义。     

改性石膏对磷渣混凝土强度激发作用的研究

本文通过实验手段,研究了改性石膏对磷渣混凝土强度的影响,并结合XRD、SEM分析改性石膏-磷渣混凝土水化产物的结晶形态和矿物组成。结果表明：在磷渣粉掺量相同的情况下,加入天然石膏、120℃烧石膏、550℃烧石膏激发剂后,水化产物主要是水化硅酸钙、钙矾石,因此,磷渣混凝土抗压强度有了不同程度的提高,其中外掺6%的550℃烧石膏作激发剂的磷渣混凝土抗压强度最大。     

基于溶胶凝胶法改性的硅藻土对水泥基材料性能的影响

采用溶胶凝胶法对硅藻土进行改性,然后研究改性前后的硅藻土对水泥净浆(标准稠度用水量、凝结时间)及砂浆性能(力学性能、调湿性能)的影响。研究结果表明:(1)经改性后的硅藻土比表面积由初始的2.76m~2/g增大到158.52m~2/g,平均孔径由初始的3.82nm减小到1.41nm。(2)改性前后的硅藻土水泥净浆标准稠度用水量均高于纯水泥的标准稠度用水量,且随着硅藻土掺量的增加而逐渐增大;随着改性前后硅藻土掺量的增加,水泥初凝时间延长,终凝时间缩短。另外,在硅藻土掺量相同的条件下,改性硅藻土时凝结时间较原状硅藻土水泥凝结时间短。(3)改性后硅藻土的水泥砂浆强度较原状硅藻土的水泥砂浆高;随着改性前后硅藻土掺量的增加,水泥砂浆的强度均逐渐降低,而水泥砂浆吸、放湿率逐渐增大。另外,改性前后的硅藻土掺量相同时,改性后硅藻土的水泥砂浆吸、放湿率大于改性前的硅藻土水泥砂浆的吸、放湿率。(4)X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析结果表明,改性硅藻土的水泥砂浆较原状硅藻土的水泥砂浆有更多的水化产物,且硬化体结构更加致密。     

复合调凝组分对硫铝酸盐水泥性能的影响及机理

为了有效控制硫铝酸盐水泥(SAC)的凝结时间,研究了硼砂、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠单掺和复掺对硫铝酸盐水泥凝结时间和流动性能的影响。结果表明:葡萄糖酸钠与柠檬酸钠以一定质量比复合后可以有效控制水泥浆体的凝结时间,并很好地改善其工作性能和早期强度,而且葡萄糖酸钠与柠檬酸钠复合质量比为5∶1时对硫铝酸盐水泥的缓凝效果最好。水化早期浆体的XRD和SEM分析结果表明,复合调凝组分的加入减缓了钙矾石的生成,并且使得水化产物中CSH凝结的生成数量增多,从而有效抑制了硫铝酸盐水泥的水化速度,并改善了其工作性能。     

氧化石墨烯增强增韧水泥基复合材料的研究

用Hummers法对石墨进行氧化后再用超声波进行分散制备纳米氧化石墨烯(GO)分散液。研究GO对掺有聚羧酸系减水剂(PCs)的水泥净浆流动度、粘度、凝结时间、石泥石孔结构和水泥砂石的耐折强度、抗压强度的影响。研究结果表明,纳米氧化石墨烯掺量为15mg/(100g水泥)时,使净浆流动度和凝结时间稍有降低,所得石泥石的中大孔隙率减少,结构致密,硬化水泥砂浆的耐折强度和抗压强度显著提高。硬化水泥石的XRD和SEM测试结果表明,纳米氧化石墨烯片层对水泥水化晶体产物的形成有模板效应,能够促使水泥石形成微小、形状统一的晶体结构,研究纳米氧化石墨烯增强增韧混凝土对于构建高性能、长寿命混凝土具有重要的意义。     

氟铝络合物对硫酸铝型速凝剂性能的影响

本工作研究了硫酸铝型速凝剂中氟铝络合物含量对速凝剂凝结时间和胶砂强度性能的影响。结果表明,在硫酸铝型速凝剂中,氟铝络合物增加,速凝剂促凝效果增加,但胶砂1 d抗压强度则总体降低。热分析和XRD测试结果表明,氟铝络合物能促进水泥钙矾石形成,缩短凝结时间,同时可能生成某种含氟的水化产物,抑制水泥1 d水化程度,且该产物不一定是CaF_2。     

硫铝酸盐水泥和丁苯乳液对水泥基修补材料性能的影响

将硫铝酸盐水泥与硅酸盐水泥复合,并引入丁苯乳液作为聚合物改性剂制备高性能修补材料,研究硫铝酸盐水泥和丁苯乳液对修补材料的强度、凝结时间和黏度的影响和作用机制。结果表明:硫铝酸盐水泥明显提高复合水泥的早期强度,缩短初凝和终凝时间,增大黏度;适量丁苯乳液能在复合水泥浆体中形成网状结构,提高力学强度;丁苯乳液中的羧基能够减小熟料矿物铝酸钙、硅酸三钙和硅酸二钙的水化速率,复合水泥净浆的初凝和终凝时间均明显延长,黏度减小。     

锂渣粉的组成及在水泥浆体中的物理与化学反应特性

利用XRF、ICP、XRD、TG/DTG、FTIR、SEM-EDS和氮气吸附等手段,分析了典型锂渣粉的组成及锂渣粉在水泥浆体中的物理与化学反应特性。结果表明:锂渣中含有层块状锂辉石、棒状石膏、多孔状硅藻土、球形锂辉石与饼状碳酸钙等;锂渣属于多孔材料,其孔主要为2～50 nm的中孔,主要由锂辉石、炭黑、硅藻土等引起;锂渣的BET比表面积为P·II52.5水泥的5倍,总孔体积为水泥的4倍,但平均孔径小于水泥;锂辉石、石膏、硅藻土与炭黑等的存在是导致锂渣含水率较高的主要原因;此外,锂渣混凝土需水量大,还与石膏、硫酸钠、碳酸钠和碳酸锂等可与水泥中的铝酸盐矿物反应形成较多钙矾石等有关。锂渣属于酸性渣,掺加到水泥中会降低水泥浆体的碱度;锂渣中影响水泥水化的元素主要为S、Ca、Si、Al和K等,而Li的影响较小;锂渣具有较高活性,不仅与其中的石膏有关,还与硫酸钠、碳酸钠和碳酸锂有关。     

纳米二氧化硅对苯丙共聚物/水泥复合胶凝材料凝结硬化的影响

采用纳米二氧化硅作为调凝物质以期解决苯丙共聚物/水泥复合胶凝材料凝结硬化慢的问题。通过测定纳米二氧化硅改性苯丙共聚物/水泥复合胶凝材料的凝结时间及早期强度,分析纳米二氧化硅对复合胶凝材料凝结硬化过程的影响;采用等温量热法测定纳米二氧化硅改性苯丙共聚物/水泥的水化热,并采用X射线衍射仪对其水化产物进行表征;综合以上分析结果探讨纳米二氧化硅的作用机制。结果表明:掺入二氧化硅能有效促进复合胶凝材料的凝结硬化,二氧化硅掺量为1. 25%时促进作用最为显著;掺入纳米二氧化硅可促进铝酸三钙和硅酸三钙的水化,加快钙钒石和氢氧化钙的生成,缩短复合胶凝材料的水化诱导期和加速期,加快水泥水化进程,从而缩短凝结时间,提高早期强度。     

纳米CaCO_3对硫铝酸盐水泥水化硬化特性的影响

研究了纳米CaCO_3(NC)对硫铝酸盐水泥(SAC)凝结时间、抗压强度、水化热、水化产物和微观形貌的影响。结果表明,NC可促进SAC的凝结,缩短初凝和终凝时间间隔;显著提高SAC各龄期的抗压强度;缩短SAC的水化诱导期,使水化第一、第二放热峰值分别提高了15.4%和18.9%,并增加了水化放热量;NC在SAC结构中起微集料成核效应和填充效应,提高了水化产物钙矾石(AFt)的结晶度,从而促进SAC的凝结和水化,并使硬化浆体呈整体化的均匀致密结构,提高了SAC净浆的强度。     

环境条件对混凝土拌和物性能的影响

水泥混凝土是集料与水泥浆的混合物,当水泥和水之间发生化学反应并凝结硬化后,把集料粘结成坚如磐石的材料,在高温下水份损失速度和水泥水化速度加快,温度升高会导致坍落度的损失、水泥混凝土凝结时间缩短,早期强度升高而后期强度降低,易产生塑性收缩开裂,对混凝土养护及保护提了更高的要求。本文将论述炎热的气候条件下,混凝土各项指标的影响因素及施工中作业注意要点。     

球磨条件对钛渣-水泥凝胶体系的水化影响

钛渣是一种常见的利用率较低的废渣,为了进一步开发新资源,实现钛渣在水泥混合材中的合理利用,对钛渣-水泥凝胶体系的微观水化情况进行了分析。通过球磨30min,球磨40min,加助磨剂A球磨40min和加助磨剂B球磨40min的4种钛渣-水泥凝胶体系实验,对其各龄期净浆试样进行了XRD、TG-DSC和SEM的测试,发现球磨时间较助磨剂对此体系的水化影响更大,这4种钛渣的水化程度由好到次依次为加助磨剂A球磨40min,球磨40min,加助磨剂B球磨40min和球磨30min的钛渣,同时,即使钛渣体系也存在二次水化反应,但由于钛渣中的活性Al2O3和活性SiO2的含量很少,其二次水化反应较弱。     

缓凝剂对磷酸镁水泥性能及其水化机制影响研究进展

磷酸镁水泥(MPC)作为一种新型无机胶凝材料,具有早期强度高、干缩小、耐久性好等优良性能,在土木结构工程的快速修补和危废快速固化处理等领域有着极大优势.但磷酸镁水泥因强烈的放热反应,凝结速度过快,可施工操作性较低,所以其缓凝技术研究成为了该类材料规模化应用需解决的关键技术之一.缓凝剂的添加,可有效延缓磷酸镁水泥的凝结速度,改善其可施工操作性.本文基于国内外磷酸镁水泥缓凝剂研究,综述了几种常用的缓凝剂(硼砂(B)、硼酸(BA)和三聚磷酸钠(STP))对磷酸镁水泥性能(水化热、抗压强度、凝结特性)及其水化机制的影响,对其缓凝机理进行了分析讨论.就当前缓凝剂改性MPC研究中的优势及不足,并结合实际应用需求展望其今后研究和发展方向,为MPC后续缓凝研究提供文献支撑.     

调凝剂对物理发泡水泥性能的影响

采用物理发泡制备泡沫混凝土,以普通硅酸盐水泥为基材,为了让其凝结时间与泡沫的稳定时间相匹配,研究采用硫酸铝与快硬硫铝酸盐水泥作为调凝剂以调整普通硅酸盐水泥凝结时间。研究发现:随着调凝剂(Al2(SO4)3·18H2O和快硬硫铝酸盐水泥)掺量的逐渐增加,普通硅酸盐水泥净浆凝结时间逐渐缩短,泡沫混凝土容重呈降低趋势,并且气孔尺寸逐渐减小;调凝剂的掺加会提高低容重(425Kg/m3)泡沫混凝土的早期强度,而使其后期(28d)强度有所降低;但是,随着调凝剂掺量的逐渐增加,高容重(725Kg/m3)泡沫混凝土的抗压强度逐渐降低;并用XRD方法对其水化产物进行表征,并分析了调凝剂促凝和后期强度降低的原因。结果表明:在低容重泡沫混凝土的制备过程中可以适当掺加调凝剂,而在高容重泡沫混凝土的制备过程中应避免调凝剂的使用。     

纳米TiO_2对硫铝酸盐水泥早期水化的影响

通过维卡仪、等温量热仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等测试手段,研究了纳米TiO_2对硫铝酸盐水泥凝结时间、早期水化过程和水化产物的影响。结果表明,加入纳米TiO_2可以显著改善硫铝酸盐水泥早期凝结硬化过程,缩短水化诱导期,提前进入加速期和减速期,但是对稳定期的水化速率无明显影响。加入纳米TiO_2影响了晶体的形成速率和结晶度,但是不改变水化过程的类型,加入纳米TiO_2使水化产物结构密实,并导致其含量和微观结构发生一定程度的变化。     

蒸养条件下锂渣复合水泥的水化产物与力学性能

利用电感耦合等离子体发射光谱(ICP)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜与能谱分析(SEM-EDS)及同步热分析(TG-DTG)等手段研究了掺20%锂渣复合水泥在80℃蒸养7 h、7 d和标养28 d条件下的水化产物与力学性能。结果表明:锂渣中SiO_2和Al_2O_3大部分存在于锂辉石中,而少量存在于玻璃体中,且锂渣中存在少量的碳酸盐。与纯水泥不同,锂渣复合水泥在以上三种养护条件下形成的C-S-H凝胶均主要为网状;此外,蒸养7 d时还有水化硫铝酸钙(AFt)和立方体CaCO_3生成,但无水化石榴石形成;蒸养28 d时,还有球形等大颗粒状C-S-H凝胶和立方体CaCO_3生成。蒸养可以促进锂渣和水泥的反应,尤其是锂辉石与水泥水化产物氢氧化钙的反应。在蒸养7 h和7 d条件下,锂渣复合水泥胶砂的抗折强度、抗压强度均明显高于纯水泥胶砂的抗折强度、抗压强度。     

高性能低密度加气混凝土的研究

研究了高性能低密度加气混凝土的凝结时间、抗压强度、干密度、吸水率、导热系数。实验结果表明,掺入7.5%的硫铝酸盐水泥和0.03%的碳酸锂,可以显著缩短加气混凝土料浆的凝结时间,水温也可调节料浆凝结时间;高锰酸钾可以提高双氧水发泡量;同密度等级的加气混凝土,在低水灰比条件下抗压强度明显较高,导热系数和吸水率较低。     

有机膦酸类化合物在混凝土工程中的应用及缓凝机理研究进展

通过掺加具有水化热抑制作用的外加剂来降低胶凝体系的水化放热量及放热速率是减少混凝土中温度裂缝的重要措施。相对于葡萄糖酸钠和糖钠等常用缓凝材料,有机膦酸类化合物对硅酸盐水泥具有更为有效的水化热抑制作用和缓凝作用。过去几十年,有机膦酸类化合物在国外常被作为缓凝材料应用于工民建、油田固井和一些有特殊要求的混凝土工程中。在我国,有机膦酸类化合物主要应用在油田固井混凝土工程中,近年来在越来越多的工民建混凝土工程中也有所应用,但是其应用范围仍然十分有限。有机膦酸类化合物具有以下特征:(1)在一定掺量范围内可大幅降低硅酸盐水泥的水化放热速率和放热量,改善硅酸盐水泥水化放热过程;(2)有机膦酸类化合物对水泥熟料含量的变化不敏感,与硅酸盐水泥、聚羧酸减水剂和萘系减水剂均具有较好的适应性;(3)在一定掺量范围内,有机膦酸类化合物可改善混凝土拌合物性能,提高混凝土长期力学性能;(4)有机膦酸类化合物的主链结构具有高温稳定性,适用温度达200℃以上,在高温环境下其对硅酸盐水泥仍具有较强的缓凝作用。有机膦酸类化合物对硅酸盐水泥水化的影响较复杂,目前硅酸盐水泥缓凝机理尚不十分明确。不同学者对此持有不同的观点。其中一种观点认为:有机膦酸类化合物首先促进水泥中Ca~(2+)溶解,在富铝层表面促进水泥矿物水化,进而促进铝酸三钙(C_3A)的水化;接着与水泥中Ca~(2+)结合,在硅酸三钙(C_3S)表面形成半透水的稳定螯合物,抑制C_3S的水化,从而抑制水泥的进一步水化。而另一种观点认为:有机膦酸类化合物有效抑制了钙矾石凝胶向晶体转变的成核和生长过程,并认为延缓钙矾石晶体的生长是导致硅酸盐水泥缓凝的主要原因。本文从有机膦酸类化合物在混凝土工程中的应用着手,总结了有机膦酸类化合物对硅酸盐水泥水化动力学的影响以及缓凝机理的研究进展。基于此,为进一步扩大有机膦酸类化合物在混凝土工程中的应用范围,提出了应进一步研究有机膦酸化合物对混凝土力学性能、体积稳定性、热力学性能和耐久性能的影响,同时应进一步研究有机膦酸类化合物对硅酸盐水泥水化动力学的影响及缓凝机理。