低水灰比对硅酸盐水泥水化程度的影响

研究了低水灰比硅酸盐水泥的水化程度，并利用XRD和SEM分析了其水化产物的微观结构。结果表明在低水灰比条件下，水泥的水化程度较低，其硬化水泥浆体中存在较多的未水化水泥；同时由于自身的密实性增强和体系的低孔隙率，使水泥水化产物的结晶、生长情况也受到影响。     

超低水胶比水泥浆体材料的水化进程测试

随着水泥基材料的技术进步和工程需求,混凝土强度的越来越高,水胶比越来越低。活性粉末混凝土的水胶比已降至0．16以下,水胶比0．10的浆体材料也已经可以制得。本论文用结合水量法测试了不同水胶比、不同矿物掺料与不同龄期下超低水胶比水泥石的水化进程及Ca（OH）2含量。研究表明：超低水胶比水泥浆体材料的水化程度极低。当水胶比为0．16时,180天标准养护的水泥石,其结合水量仅为13．52％,水胶比0．10时,只有12．04％;研究证实,超低水胶比下,超细矿渣和磨细石灰石粉加快了水泥石的水化进程。水胶比相对较高时,水化产物中Ca（OH）2含量相对较小,表明此时掺合料的火山灰反应更充分;矿渣和石灰石粉等量取代水泥后,更降低了Ca（OH）2的含量。     

三乙醇胺对液体无碱速凝剂“促-抑”水泥早期水化的调控机理研究

三乙醇胺(TEA)作为水泥混凝土中常用的早强组分,对早期强度发展有显著的促进作用。近年来随着喷射混凝土和液体无碱速凝剂的快速发展,三乙醇胺以其优良的早强特性逐渐得到广泛应用。然而,不同条件下由三乙醇胺制备的速凝剂性能不尽相同,甚至截然相反,其对水泥早期水化的影响规律及作用机理亟待明确。本工作制备了不同TEA比例的液体无碱速凝剂,从凝结时间、早期强度、水化放热行为、水化物相、热分析等方面详细研究了液体无碱速凝剂中TEA对水泥早期水化的影响规律。结果表明,当TEA占液体无碱速凝剂质量的0.25%时,凝结时间最短,初凝109 s,终凝324 s, 1 d强度最高,达到12.32 MPa,满足喷射混凝土用速凝剂的国标要求。TEA在低掺量时能够加速液体无碱速凝剂对水泥早期水化的促进作用,而TEA在高掺量下会对水泥早期水化有明显的削弱和抑制。此外,通过电导率、核磁氢谱等手段研究了TEA与铝相的络合机制,揭示了TEA对液体无碱速凝剂“促-抑”水泥早期水化的调控机理：(1)低TEA掺量时,TEA络合偏铝酸根离子,参与加速C₃A的早期水化;(2)高TEA掺量时,会生成大量钙矾石和T...     

低水胶比水泥基材料中的水分迁移

外界水分若进入低水胶比水泥基材料内部,并参与未水化水泥的后期水化,必然对耐久性造成影响。通过测试80℃高温水浴加速试验下不同水胶比(W/B)水泥基材料的自由水、结合水含量变化,探究低水胶比水泥基材料内的水分迁移机制。研究表明:低水胶比水泥基材料与外界水分接触时,必然存在水分自外向内的迁移过程,并参与未水化水泥的后期水化。对试验数据采用回归拟合的方式,建立了低水胶比水泥基材料中水分迁移的数学模型。     

掺石膏的低钙水泥水化过程及浆体结构研究

利用高铝粉煤灰可烧制主要矿物组成为硫铝酸钙■和硅酸二钙的低钙水泥(LCC),石膏■对■系列胶凝材料的水化性能起重要作用。为推广LCC的应用,研究了不同■掺量的LCC水化性能。通过等温量热仪、扫描电子显微镜、压汞仪等分析了LCC水化过程及浆体结构,并对LCC抗压强度进行检测。结果表明,随着■掺量增加,LCC水化反应加速,产物钙矾石(AFt)增多且由针状向柱状演变,浆体孔隙率呈现下降趋势;少量■(1%(质量分数))有利于浆体中水化钙铝黄长石的形成,28 d强度增长22.6%;■掺量为5%时,各龄期强度均显著提升;■掺量较高时(10%),浆体早期性能发展迅速而后期性能未见改善;过量■促使AFt发育成管、柱状,尽管浆体孔隙率降至8.4%,但形成了较多微米级粗孔,不利于后期性能提升;不同■掺量(1%～20%)的LCC强度均稳定发展且后期强度不倒缩,展现了LCC的广阔应用前景。     

石墨烯表面性质对水泥砂浆复合材料力学性能和微观结构的影响

近年来,利用石墨烯及其衍生物改善水泥基复合材料性能受到了广泛关注。但是,关于石墨烯表面性质对水泥基材料的性能影响却鲜有报道。为此,采用不同浓度的L-抗坏血酸(10wt%、20wt%、30wt%、50wt%和70wt%)和还原时间(15 min、30 min、45 min和60 min)将氧化石墨烯(GO)转化为还原氧化石墨烯(rGO),然后以相同剂量(水泥质量的0.05%)加入到水泥砂浆复合材料中,研究了不同还原程度的rGO对水泥砂浆力学性能的影响。测试结果表明,通过50wt%L-抗坏血酸还原30 min制备的rGO的加入使水泥砂浆28天抗压强度和抗折强度相比于普通试样分别提高了36.84%和43.24%。SEM等分析表明,GO和不同还原程度的rGO均可促进Ca(OH)₂的结晶和水化硅酸钙凝胶(C-S-H)中二氧化硅四面体的形成,形成致密的微观结构。但存在一个最佳阈值(即通过50wt%的L-抗坏血酸还原30 min),在该阈值下,有利于rGO表面官能团与水化产物的结合。      

微波活化粉煤灰的微观结构及粉煤灰-水泥浆体的早期性能

微波辐照是激发粉煤灰活性的一种高效低碳的活化方式,高活性粉煤灰有利于早强混凝土的制备。本工作首先研究了微波辐照温度（600℃、700℃、800℃）对粉煤灰物理化学性能的影响,采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对其物相组成和微观形貌进行表征,然后研究了活性粉煤灰-水泥浆体的早期性能。研究结果表明：微波辐照促使粉煤灰中的石英相和莫来石相向非晶相转化,极大地提高了粉煤灰的活性。当微波辐照温度为800℃时,与未活化粉煤灰相比,活性粉煤灰非晶相含量从49.13%增加到了58.71%,且28 d活性指数高达94.13%,提高了33.06%。与未活化粉煤灰-水泥浆体相比,800℃微波辐照的粉煤灰-水泥浆体的早期力学性能提升非常显著,其中1 d的抗压强度增加了41.36%。因此,微波辐照活化粉煤灰的合适温度为800℃。     

甲酸钙对硫铝酸盐水泥早期水化过程的影响

利用维卡仪、水化放热速率、XRD、TG-DSC和SEM等测试手段,研究了甲酸钙(Ca(HCOO)2)对硫铝酸盐水泥凝结时间、水化历程和水化产物及微观形貌的影响。结果表明,Ca(HCOO)2可明显促进硫铝酸盐水泥的凝结,并缩短初凝和终凝时间间隔;显著缩短了硫铝酸盐水泥的水化诱导期,且使水化加速期提前,使第一水化热峰值提高32%,但对水化稳定期的水化放热速率无明显影响;Ca(HCOO)2可以提高硫铝酸盐水泥水化环境的碱度,在早期提高了水化产物钙矾石(AFt)的结晶度,水化早期生成的水化产物结构致密,但并不改变水化稳定期的水化产物和微观形貌。     

聚乙二醇改性对水化硅酸钙的微观结构及溶解性能的影响

为了增强水化硅酸钙的溶解性能,以聚乙二醇(PEG)作为造孔剂,对水化硅酸钙进行改性。重点关注聚乙二醇的分子量对水化硅酸钙的微观结构及溶解性能的影响。研究发现,PEG分子插入了水化硅酸钙的硅氧四面体链的缺陷部位或者进入层间,阻止了水化硅酸钙颗粒间的范德华力的缔合。PEG经过煅烧过程后留下的空隙使得水化硅酸钙的孔容积和比表面积增大。当PEG的分子量为2 000时,改性后的水化硅酸钙的比表面积和孔容积均分别为87.48 m2/g与0.33 cm3/g,溶出的Ca2+浓度达到6.75 mg/L,回收磷后沉积物中的磷含量可达到19.05%。     

具有大规模规整致密花状微观结构形貌高/超高性能氧化石墨烯/水泥基复合材料

通过掺入氧化石墨烯(GO)及调控水灰比制备了高性能及超高性能水泥基复合材料,当水灰比为0.26及GO掺量为0.03%和0.05%时,水泥基复合材料的抗压强度和抗折强度分别为125.6 MPa、146.7 MPa和15.6 MPa、18.3 MPa。当水灰比为0.18及GO掺量为0.03%和0.05%时,水泥基复合材料的抗压强度和抗折强度分别为168.6 MPa、181.3 MPa和26.9 MPa、29.4MPa。水泥基复合材料的抗渗透、抗冻融、抗碳化等性能得到了显著提高。通过SEM观察水泥基体的微观形貌,发现水泥水化产物成为了形状规整的水化晶体,并且交织交联成为规整致密的花状微观形貌。XRD结果表明,规整形状水化晶体是由多种水泥水化晶体复合杂化形成的复合晶体。     

微观组织对电解电容器铝箔比电容的影响

主要探讨了微观组织结构对电解电容器用铝箔比电容的影响。分析表明，高压阳极铝箔需要具有95％以上的立方织构以及一定的晶粒度；软各中低压阳极铝箔需要有75％～85％的立方织构，防止粗大的第二相产生，正品粒要求细小；硬念中低压阳极铝箔需要有高的位错密度和85％以上的(110)织构。硬态负极铝箔要求全属间化合物粒子细小弥散分布在Al基体中，均匀的位错分布和柯氏气团，从而获得均匀的海绵孔腐蚀。     

水胶比对超高性能混凝土强度的影响

利用紧密堆积理论设计胶凝材料和细骨料的配合比,研究不同水胶比(0.135～0.165,质量分数,下同)对超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)施工性能、抗压强度的影响;对不同水胶比的UHPC拌合物进行含气量(体积分数,下同)测试;并利用低场磁共振分析和扫描电镜分析,研究UHPC试件的孔结构和微观形貌。结果表明：随着水胶比的增大,UHPC拌合物的扩展度增大并呈现线性关系;UHPC的抗压强度随着水胶比的增大呈现先增大后减小的趋势,在水胶比为0.15时抗压强度达到最大;水胶比为0.15时含气量最小,并且抗压强度与含气量之间存在良好的线性关系;水胶比为0.15时的孔结构最优,基体最密实。     

缓凝剂对C3A石膏体系水化历程的影响

利用多种缓凝剂对C3A-石膏体系水化历程进行调控,研究缓凝剂对其水化历程的影响,采用了水化热、XRD和拉曼光谱等测试手段分别表征了水化放热规律及水化历程变化规律。结果表明,三聚磷酸钠对于C3A-石膏体系水化历程的延缓作用最强,而硼酸则能更好地抑制水化放热总量。三聚磷酸钠可抑制石膏的溶出速率,延缓早期水化反应,且难溶性磷酸钙盐的吸附及包裹作用会抑制C3A的溶解水化作用;而葡萄糖酸钠的静电吸附、不溶性钙盐包裹作用以及硼酸的沉淀作用会隔离C3A颗粒与水接触,阻碍了C3A的水化反应。     

聚丙烯薄膜形变对微观结构的影响

用X射线衍射的方法分析了聚丙烯流延薄膜受单向拉仲作用后形变的微观结构,得到了形变后微晶尺寸和点阵畸变的数值,找出了聚集态精细结构随形变而变化的微观规律。     

长侧链两性聚羧酸系减水剂对水泥早期水化的影响

考察了不同阳离子含量的长侧链两性聚羧酸系减水剂(APCs)对水泥早期水化的影响。结果表明,相较于纯阴离子型的普通聚羧酸系减水剂PCs,含阳离子的APCs能够加速水泥的水化,促进早期水化产物生成,从而提高水泥早期强度。当共聚物中阳离子的含量为10%时(APC-10),水泥浆体最快进入水化加速反应阶段。热重与扫描电镜的结果也证实,在相同的龄期内,掺APC-10的样品中生成更多的羟钙石和簇状水化产物。但随着阳离子含量的进一步增加,长侧链两性聚羧酸减水剂对水化的促进作用减弱甚至消失,试件的早期强度反而有所降低。     

氧化石墨烯对水泥水化晶体形貌的调控作用及对力学性能的影响

用Hummers法制备了氧化石墨烯(GO)并用超声波将其分散制备了纳米片层分散液,用XRD和AFM表征了分散的效果。研究了不同含氧量GO对水泥水化晶体微观形貌及胶砂耐折强度和抗压强度的影响,结果表明含氧量为18.65%和25.53%的GO可使水泥水化产物成为花朵状微晶体,而且形状统一、分布均匀,具有显著的增韧增强效果。研究结果也说明了GO能够调控水泥水化晶体产物的形状和尺寸,GO对于水泥水化反应产物具有促进作用和模板效应。研究结果对于提高混凝土建筑的抗裂缝和耐久性具有积极的意义。