碱矿渣胶凝体系的水化特性及机理分析

通过测定矿渣胶凝材料体系不同龄期的化学结合水含量,结合SEM分析,研究了碱矿渣胶凝材料的水化特性以及水化产物的微观形貌.结果表明:随着水化时间的增加,水化程度呈现不断增长的趋势,水化时间为1d时,水化程度为40.37％;水化初期,小颗粒形状的凝胶体在矿渣周围形成,凝胶间不断组合生长为C-S-H凝胶,随着水化时间的增加,胶凝体系逐渐致密.水化产物的Ca/Si、Ca/(Si+ Al)、Na/(Si+ Al)的质量比比值趋于稳定,表明碱矿渣-钢渣复合胶凝体系已形成稳定的水化产物.     

水热条件下陶瓷抛光砖粉的水化活性

采用水热强度法研究了陶瓷抛光砖粉作为辅助胶凝材料的水化活性,并采用XRD、SEM、EDS等测试方法研究了水热条件对水泥水化产物的物相组成和微观结构的影响,对抛光砖粉与粉煤灰和矿渣的水化活性进行了对比.结果表明:与20℃常温水养相比,50℃水热养护有利于激发抛光砖粉的火山灰活性,水泥水化产物类别及Ca/Si大小与常温水养条件下相似.50℃水热养护条件下,在水化早期,活性大小从高到低的顺序依次为:矿渣＞抛光砖粉＞粉煤灰;至水化后期,活性大小从高到低的顺序依次为:粉煤灰＞抛光砖粉＞矿渣.     

碱激发剂浓度及模数对碱矿渣胶凝材料抗压性能及水化产物的影响研究

采用水玻璃(复掺氢氧化钠调整模数)激发粒化高炉矿渣活性制备碱矿渣净浆试样.采用抗压强度测试、X-射线衍射(XRD)、综合热分析(TG-DSC)等技术手段研究了激发剂碱浓度(4%、6%、8%)及模数(0.75、1.00、1.50、2.00)对碱矿渣胶凝材料抗压性能及水化产物的影响.研究结果表明:激发剂模数较低时(0.75和1.00),碱矿渣胶凝材料抗压强度随着碱浓度的增加而呈下降趋势;激发剂模数较高时(1.50和2.00),试件强度在碱浓度为6%时达到最大值.在相同碱浓度下,激发剂模数为1.50时试件抗压强度值最大.碱矿渣胶凝材料主要水化产物为C-S-H凝胶,同时伴有C-A-S-H凝胶生成.另外观测到少量斜方钙沸石(CaAl2Si2O8· 4H2O)的生成.在部分配合比中还观测到水滑石(Mg6Al2(OH)16CO3· 4H2O)的存在.碱浓度较高的碱矿渣胶凝材料中生成了较多的C-S-H水化产物.激发剂模数较高时(1.50和2.00),更有利于碱矿渣中C-S-H水化产物的生成.碱浓度/模数较低时, C-S-H产物结晶度有所提高.相较于C-S-H凝胶结晶度,其生成量对碱矿渣胶凝材料抗压强度的影响更为显著.     

水泥–矿渣复合胶凝材料中矿渣的水化特性

通过对不同矿渣掺量时水泥–矿渣复合胶凝材料中矿渣的反应程度、硬化浆体中Ca（OH）2含量以及水化硅酸钙（C–S–H）凝胶的Ca/Si比（Ca和Si的摩尔比）的测定,研究复合胶凝材料体系中矿渣的水化特性。结果表明：在水泥–矿渣复合胶凝材料中,矿渣掺量越大,矿渣反应程度越低,但矿渣掺量≤70%时,对矿渣的反应程度影响不大。高温养护可提高早期矿渣的反应程度,但阻碍其后期的进一步水化。矿渣早期水化生成外部水化产物时消耗一定的Ca（OH）2,使硬化浆体中Ca（OH）2含量降低,矿渣水化吸收Ca（OH）2中的Ca2＋,使生成的C–S–H凝胶的Ca/Si比降低较少;在水化后期,矿渣生成内部水化产物不再消耗较多的Ca（OH）2,使C–S–H凝胶的Ca/Si比降低相对较多,硬化浆体中Ca（OH）2含量有增加的趋势,保证硬化浆体的长期稳定性。     

粒化高炉矿渣的水化机理探讨

以上海梅山钢铁公司的矿渣为研究对象,探讨粒化高炉矿渣在无激发剂存在的条件下的水化机理,并建立矿渣水化反应过程的化学模型。为矿渣的大规模、无害化、资源化和高附加值利用奠定理论基础。研究表明:在没有化学激发剂存在的条件下,梅山矿渣的水化产物是水化硅酸钙C2SH(C)、水化硅酸钙2CaO·SiO·(2￣4)HO和钙铝黄长石22Ca2Al(Al,Si)2O7。初期的水化过程是矿渣中的Ca2 等网络改变体阳离子与水中的H之间的置换,随着这种置换反应的进 行,溶液中的pH值不断升高,当pH高到一定程度时,矿渣颗粒表面上的HSiO4的溶解度将提高,溶解了的各种形态4的硅酸离子和溶液中的Ca2 、OH反应生成水化硅酸钙凝胶。     

硫酸盐侵蚀对不同养护制度UHPC水化产物微结构的影响

采用29Si和27Al MAS NMR、XRD、SEM等测试技术研究了硫酸盐侵蚀对不同养护制度的超高性能混凝土(UHPC)水化产物微结构的影响.结果表明:标准养护和80 ℃高温蒸汽养护条件下,UHPC水化产物主要为C-S-H、Ca(OH)2、AFt、AFm和TAH;210 ℃、2 MPa蒸压养护8 h后,水化产物主要为tobermorite、Ca(OH)2和TAH.硫酸盐侵蚀对不同养护制度的UHPC抗压强度和水化产物微结构的影响微弱,但可促进210 ℃蒸压养护的UHPC胶凝浆体中TAH向AFm和AFt的转化.同时硫酸盐侵蚀180 d时,C-S-H凝胶MCL和Al[4]/Si略有降低,但降低幅度较小,UHPC具有良好的抗硫酸盐侵蚀能力.     

碱矿渣胶凝材料水化产物的试验研究

本研究旨在较为系统全面地研究分析碱矿渣胶凝材料的水化产物及特性.研究采用不同碱浓度和模数的水玻璃制备碱矿渣胶凝材料,利用X-射线衍射(XRD)、热重-差示扫描热分析(TG-DSC)、能谱仪(EDS)等技术手段研究了碱矿渣胶凝材料水化产物及特性.结果 表明,碱矿渣胶凝材料中水化产物主要为低Ca/Si的C-S-H凝胶和C-A-S-H凝胶,同时也包含了水滑石类物相,但含量所占比例较少.碱矿渣胶凝材料水化产物对碱金属离子有较强的结合能力.以上结果为进一步阐明该材料的水化机理提供了理论依据.     

NaOH激发矿渣胶凝材料的29 Si NMR研究

为研究NaOH激发矿渣胶凝材料的强度演变规律及反应机理,采用抗压强度测试、XRD和29 Si NMR等技术手段探究了NaOH用量对碱矿渣胶凝材料抗压强度、水化产物种类、矿渣水化反应程度、C-S-H凝胶的聚合程度及其Al/Si的影响.研究结果表明:当NaOH用量为6％时,碱激发矿渣胶凝材料的抗压强度达到最大值;XRD谱图显示,NaOH激发矿渣胶凝材料的主要水化产物为C-S-H凝胶;29 Si NMR分析结果表明,NaOH用量的增加促进了矿渣的水化,其最佳用量为6％左右,NaOH用量超过6％,会降低C-S-H凝胶的聚合程度及其Al/Si,对胶凝材料的强度产生不利影响.     

电石渣激发矿渣-粉煤灰复合胶凝材料的作用机制

为探究矿渣、粉煤灰及电石渣的资源化利用,以电石渣作为碱激发剂,研究了矿渣-粉煤灰复合胶凝材料的水化产物组成及强度特征。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重-差示扫描热(TG-DSC)、扫描电子显微镜及能谱(SEM-EDS)等微观测试技术,分析了复合胶凝材料的晶体结构、热化学性质以及微观形貌等特性,研究了电石渣激发矿渣-粉煤灰复合胶凝材料的作用机制。结果表明：电石渣作为碱激发剂时能为矿渣-粉煤灰复合胶凝材料提供初始水化所需要的强碱环境,驱动矿渣和粉煤灰发生水化反应。随着矿渣掺量的增加,复合胶凝材料的强度发展呈先增加后减小的变化趋势,在粉煤灰与矿渣掺量质量配比为4∶6、外掺电石渣质量分数为4%时,复合材料浆体经4 d常温养护+32 h高温蒸汽养护后抗压强度达到25.9 MPa;矿渣-粉煤灰复合胶凝体系中水化产物分布不均,主要组成为水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硅铝酸钙等凝胶。电石渣作为矿渣-粉煤灰体系的碱激发剂使用时效果良好。     

矿渣-水泥复合胶凝体系低温水化动力学研究

研究了低温下矿渣-水泥复合胶凝体系的水化反应特性和水化反应动力学.研究表明:低温下,复合胶凝体系的水化放热速率随着矿渣掺量的增加和环境温度的降低而下降;非蒸发水含量随着矿渣掺量的增加呈现降低的趋势;对已有水泥水化动力学方程进行计算,得到了低温条件下复合胶凝体系的动力学参数以及不同阶段反应速率和水化度间的关系,通过计算获得的动力学参数,可以对低温条件下复合胶凝体系不同反应阶段水化反应程度进行预测;在水化早期,复合胶凝体系中矿渣水化程度较低,消耗少量Ca(OH)2,使生成C-S-H凝胶的Ca/Si降低较少.在水化后期,复合胶凝体系中矿渣水化消耗较多的Ca(OH)2,使生成C-S-H凝胶的Ca/Si降低较多.矿渣掺量为50％时,硬化浆体C-S-H凝胶的Ca/Si远小于纯水泥体系.     

MgO-Al-C质材料的水化机理及抗水化性能

采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、Fourier变换红外光谱仪等研究了MgO-Al-C质材料水化前后的物相组成、微观结构及O-H键强弱的变化,探讨了MgO-Al-C质材料的水化机理.在此基础上,以板状刚玉取代部分电熔镁砂颗粒,以改善MgO-Al-C质材料的抗水化性能.结果表明:MgO-Al-C质材料除因加热过程中Al粉...     

CaO熟料的早期水化放热过程及水化程度

研究了用于膨胀剂的CaO熟料早期水化放热过程及其在水泥浆体中的水化程度.结果表明,在CaO熟料-水体系中,CaO熟料水化放热过程与水泥熟料类似,分为表面水化加速期、诱导期、内部水化加速期和衰退期四个阶段.量化了该过程的时间节点.在水固比为0.35的CaO熟料-硅酸盐水泥浆体体系中,CaO熟料掺量4％ ～8％时,CaO熟料在水泥浆体中水化24 h时的反应度约85.5％.这是氧化钙膨胀剂在混凝土中水化2 d后膨胀效能增加缓慢的主要原因.     

环氧乙烷非催化水合反应最佳水合比的确定

在选择环氧乙烷非催化水合反应的水合比时,仅从降低乙烯单耗的角度考虑是不完善的。更要从增效的角度,根据乙二醇和二乙二醇的市场价格及装置设计所允许的水合比变化区间,确定最适宜的水合比。利用Aspen Plus软件对一个非催化水合反应分离的流程进行了模拟,给出了确定最佳水合比的方法和示例。     

丙烯醛水合工艺

本文对以丙烯醛为原料,通过水合反应合成3-羟基丙醛的工艺进行了介绍。     

Hydration of Tricalcium Silicate

The kinetics of paste, bottle, and ball-mill hydration of 3CaO SiO₂ and the effects of additions of electrolytes and alcohols were studied. Paste and bottle hydrations proceed through periods of induction, acceleration, and decay. If 3CaO SiO₂ is hydrated in an excess of H₂O, as in bottle hydration, the reaction rate is lower than that for paste hydration. The ball-mill hydration rate is much the highest and is controlled by the removal of the hydrate layer coating the 3CaO SiO₂ particles. Electrolytes always accelerate and alcohols retard the reaction rate. Experimental results are discussed with reference to modern theories of the 3CaO SiO₂ hydration mechanism.     

Hydration of tricalcium silicate

Results of following the quantities of free Ca(OH)₂ and of tricalcium silicate (C₃S) during the hydration of C₃S, and also the influence of the presence of free CaO on this reaction are in accordance with the hypothesis of Stein & Stevels with regard to the hydration of C₃S. at the first contact between C₃S and water, a surface hydrate, invisible by electron microscope methods, is considered to be formed and to retard the reaction strongly. This hydrate is thought to change into one which retards the hydration reaction less and changes later into a third hydrate, tobermorite gel.     

氯氧镁水泥水化历程的影响因素及水化动力学

为了深入研究氯氧镁水泥的水化机理,进而对其性能进行预测和改进,采用美国TAM Air热导式等温量热仪研究了氯氧镁水泥的水化动力学。测定了不同条件下氯氧镁水泥体系的水化放热过程,根据水化放热曲线,研究了该体系水化各阶段的动力学过程,探讨了实验因素对该体系水化过程的影响,并通过实验数据拟合得到了氯氧镁水泥水化过程的动力学方程。结果表明:氯氧镁水泥水化过程的不同阶段受不同作用机理控制,加速期是受成核控制的自动催化反应时期,衰减期受扩散作用控制,而减速期受自动催化反应和扩散作用双重控制。同时,原料MgO的活性、反应温度及矿物外加剂的种类和数量都不同程度地影响了该体系的水化过程。     

Hydration of Germanium Oxide Carnotite

The quaternary invariant point was reached in the CaO–GeO₂–P₂O₅–H₂O system by the hydration of germanium oxide carnotite. Complete reaction was achieved although the kinetics were very slow. Three products were identified by X-ray diffraction: calcium germanate hydrate, hydroxyapatite, and calcium hydroxide. Energy dispersive X-ray analyses established the compositions of the three phases present in the heterogeneous microstructure. Calcium germanate hydrate exhibited a fibrous habit and was present as large individual fibers as well as small thin fibers. The small fibers were intermixed with hydroxyapatite. The latter was observed to form feltlike assemblages. Stacked calcium hydroxide plates were unequivocally observed.     

Hydration of fly ash cement

It is necessary to establish the material design system for the utilization of large amounts of fly ash as blended cement instead of disposing of it as a waste. Cement blended with fly ash is also required as a countermeasure to reduce the amount of CO₂ generation. In this study, the influences of the glass content and the basicity of glass phase on the hydration of fly ash cement were clarified and hydration over a long curing time was characterized. Two kinds of fly ash with different glass content, one with 38.2% and another with 76.6%, were used. The hydration ratio of fly ash was increased by increasing the glass content in fly ash in the specimens cured for 270 days. When the glass content of fly ash is low, the basicity of glass phase tends to decrease. Reactivity of fly ash is controlled by the basicity of the glass phase in fly ash during a period from 28 to 270 days. However, at an age of 360 days, the reaction ratios of fly ash show almost identical values with different glass contents. Fly ash also affected the hydration of cement clinker minerals in fly ash cement. While the hydration of alite was accelerated, that of belite was retarded at a late stage.