用电阻率法研究氯氧镁水泥早期水化行为

本文采用无电极电阻率测量仪系统研究了氯氧镁水泥早期水化行为,测定了不同原料以及掺合料氯氧镁水泥水化电阻率-时间曲线,测试了1d抗弯拉与抗压强度.试验结果表明:电阻率曲线发展特性能够表征氯氧镁水泥早期水化行为;根据电阻率曲线规律及其微分曲线特征点,氯氧镁水泥早期水化过程分为四个阶段:溶解期,诱导期,加速期,减速期;采用轻烧白云石粉作为氯氧镁水泥主要原料会大幅度降低氯氧镁水泥水化速度和早期强度;粉煤灰掺入延缓了氯氧镁水泥水化各阶段的反应速率,延长了氯氧镁水泥的诱导期和加速期,降低了氯氧镁水泥早期强度.     

氯氧镁水泥水化机理与水化动力学研究

本文时按５·１·８和３·１·８摩尔比配制的Ｍｇ（ＯＨ）２［及ＭｇＯ］与ＭｇＣＩｌ２水溶液反应的水化动力学作了较为详细的讨论。通过测定系统中固相结合氯离子的含量作为水化动力学的指标─—水化程度，同时测定水化后试件强度，结果表明，固相结合氯离子的含量与强度发展有较好的相关性。水化程度实质上反映了氯氧镁水泥的结构形成过程．通过Ｘ－ｒａｙ快速分析水化反应，追踪５·１·８相（特征峰值０．７５６ｎｍ）、Ｍｇ（ＯＨ）２晶相（特征峰值０．４７７ｎｍ）和ＭｇＯ晶相（特征峰值０．２１１ｎｍ）的变化，阐明了氯氧镁水泥水化反应初期，在结构形成过程中存在着一个凝胶阶段，随后水化相在凝胶表面析晶，并联接凝胶形成结晶结构网，凝胶的主要组成是Ｍｇ２＋、Ｃｌ－、ＯＨ－并以５·１·８相形成存在。     

镁氧类油井水泥膨胀剂膨胀机理的研究

基于膨胀剂原地反应模型和化学热力学原理,讨论了晶体生长压的源动力及水泥浆体体积膨胀与结晶压的关系。经过分析得知：膨胀驱动力来自于水化体系化学势的降低而产生的结晶膨胀压,即化学能被转化成机械功。采用镁氧油井水泥膨胀剂和高抗硫Ｇ级油井水泥,考察了油井水泥浆塑性体的塑性强度和膨胀的关系以及硬化体的膨胀性能,为理论分析提供了有力的实验证据。结果表明：水泥浆体产生膨胀的充要条件是①浆体的塑性强度足够大（受限的晶体生长）;②在水泥浆体中反应物的局部浓度过饱和（反应产物的溶度积比标准状态下大）。     

氯氧镁水泥热分解过程的研究

为探究氯氧镁水泥的热稳定性和循环利用的可能性,首先合成了纯的3·1·8和5·1·8相;然后用IR、XRD对其形成过程进行了表征;最后使用TG、DTA分别研究了两种相态的热分解过程,使用XRD表征了各阶段热分解产物的组成及相态.通过本论文的研究可以确定在150℃时3·1·8和5·1·8相失去结晶水而完全失去强度,进一步升高温度到400℃时,氢氧化镁失水,此时热分解产物可重新用做原料生产氯氧镁水泥.     

3CaO·3Al_2O_3·SrSO_4浆体结构与强度的关系

本文研究了在外掺不同硫酸盐的情况下，新水泥熟料矿物３ＣａＯ·３Ａｌ２Ｏ３·ＳｒＳＯ４的水化过程，浆体结构及其对浆体抗压强度的影响。ＳｒＳＯ４难于形成水化物。但ＳｒＳＯ４微晶沉淀对浆体结构有很强的弥散相增强作用，使浆体具有很高的强度。石膏导致在浆体中生成大量膨胀性的钙矾石相，使浆体孔隙率上升，强度下降。     

超高延性氯氧镁水泥基复合材料力学性能试验研究

为研发基于氯氧镁水泥的超高延性水泥基复合材料(MOC-UHTC),采用超高分子量聚乙烯短切纤维作为增强材料,并使用粉煤灰替代部分氯氧镁水泥以改善其耐水性能。进行了5种粉煤灰替代率(0%、20%、30%、40%、60%)下MOC-UHTC材料的拉伸、压缩和弯曲试验,分析了粉煤灰掺量对材料基本力学性能的影响规律,采用X射线衍射分析了不同粉煤灰替代率下水化产物的物相组成。结果表明,基于氯氧镁水泥制备的MOC-UHTC具有优异的应变硬化和多重裂缝开裂性能,其峰值应力处的拉伸应变在5%~7%之间;同时MOC-UHTC具有较高的受压变形能力。三点弯曲梁试验表明,MOC-UHTC梁具有明显的弯曲硬化特性,最大弯曲强度对应的挠跨比达到1/50~1/29,具有优异的变形能力和强度保持能力。     

氯氧镁水泥相稳定性的研究

为在生产和广泛使用氯氧镁水泥时提高氯氧镁水泥相稳定性,运用热力学方法对MgO-MgCl_2-H_2O体系水化产物的生成、溶解和相转化进行分析,并对不同MgO/MgCl_2摩尔比的氯氧镁水泥的耐水性和相变规律进行试验研究.结果表明,水泥石所处的溶液pH值对水化产物相稳定有较大影响,pH升高水化产物的溶解度减小,相稳定性提高;当pH值大于10.37时,溶液析出大量Mg(OH)_2使水化产物相稳定性变差.当摩尔比小于6时,随着摩尔比的增大,水化产物内部过量MgO增多使体系碱度提高,水化产物稳定性改善;当摩尔比大于6 时,水化产物中含过量MgO,由于较多Mg(OH)_2生成产生过大的结晶应力,引起水泥石结构破坏.     

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。     

单掺活性MgO水泥膨胀性能与微观结构表征

胶凝材料水化反应过程中收缩或膨胀体积变化是由其水化产物性质决定。水泥的收缩值随水化龄期的变化规律反应了水泥水化特点。研究活性MgO水泥浆体水化过程及水化产物,探索单掺MgO对水泥体系膨胀特性的影响。活性MgO由菱镁矿经700℃保温2.5h煅烧制备。单掺8%活性MgO水泥净浆的安定性合格,单掺质量分数12%活性MgO水泥净浆的安定性不合格。MgO掺量由4%增长到20%时,20℃水浸泡膨胀率由1.88‰增加到10.05‰。纯水泥浆体20℃水浸泡90d后的孔容为0.018cm3/g,活性MgO增大了水泥浆体的孔容。MgO质量掺量由8%增加至12%时,水化产物Mg(OH)2堵塞了孔径,浆体20℃水浸泡90d的孔容从0.079cm3/g减小到0.030cm3/g。12%MgO水泥浆体孔径分布范围比8%MgO水泥浆体广,主要分布在2～100nm之间,且孔径微分分布增大。根据MgO水化反应产物、形貌表征以及孔径分析、体积膨胀率的实验结果,解释单掺活性MgO导致水泥浆体安定性问题的原因。     

氯氧镁水泥研究新进展

本文详细综述了氯氧镁水泥的水化理论发展、氯氧镁水泥的组成与性能的主要影响因素、氯氧镁水泥制品改性进展、氯氧镁水泥制品的应用进展;探讨了MgO/MgCl2摩尔比、MgCl2溶液浓度、养护条件对氯氧镁水泥制备的影响;总结了无机物类改性、有机物类改性、活性矿物掺合料改性、纤维类改性、复掺改性对氯氧镁水泥各项性能的改性效果;分...     

早龄期水泥基材收缩与电学性能相关性

为了探索水灰比变化对水泥基材料收缩性能和电学性能的影响,采用电阻率测试方法,分别测试了水灰比为0.3、0.35、0.4、0.45的水泥浆体在3 d内的自收缩和电阻率变化.结果表明:水泥浆体3 d龄期总自收缩随着水灰比的增大而减小;水灰比0.3和0.35的试件在3 d龄期内体积呈现收缩一致性,水灰比0.4和0.45的试件分别在7.7 h和16.8 h内呈现膨胀趋势;浆体早期体积变化主要由自收缩发展、强度发展(抑制收缩)和水化升温导致热胀三者耦合作用控制.水泥浆体3 d龄期电阻率随水灰比的增大而减小,对于同一试件,电阻率呈现先减小后增大的发展趋势.结合电阻率变化和电阻率微分曲线可以将水泥水化过程分为溶解期、诱导期、水化加速期和水化减速期4个阶段.不同水灰比水泥浆体自收缩均随电阻率呈现出良好的指数变化,根据浆体电阻率的变化可以预测自收缩的发展趋势.     

氯氧镁水泥基材料体积稳定性研究

采用不同掺合料与骨料配制氯氧镁水泥基材料,分别在干燥和潮湿环境下,对氯氧镁水泥基材料的干燥收缩和潮湿膨胀变形进行实验研究与变形机理分析.结果表明,在干燥状态下,氯氧镁水泥净浆42 d的收缩率达到1400×10-6,单掺稻壳粉后收缩率明显提高,单掺粉煤灰后收缩率提高不多.单掺砂和复掺硅灰及粉煤灰后收缩率明显降低;在潮湿状态下,氯氧镁水泥净浆42 d的膨胀率为6898×10-6,单掺稻壳粉水泥的膨胀率比氯氧镁水泥净浆略有提高,单掺粉煤灰、砂和复掺硅灰及粉煤灰的水泥膨胀率均明显降低.     

复合型镁质胶凝材料的水化相及其硬化体显微结构

将菱苦土与苛性白云石按一定比例混合构成复合型镁质胶凝材料,将其与氯化镁水溶液按n（MgO）/n（MgCl2）=5拌和后形成氯氧镁水泥硬化体,研究了该复合型镁质胶凝材料的水化相及其硬化体显微结构。该硬化体的强度随着菱苦土在苛性白云石中含量的增加,其不同养护时间的抗折和抗压强度均随之增加,24 h的最高抗折强度为9.07 MPa,28 d的最高抗压强度为183.50 MPa,说明将复合型镁质胶凝材料与氯化镁溶液拌和后,形成了具有一定强度的水泥石或氯氧镁水泥硬化体。XRD和IR测试结果证明形成的硬化体为5型相结晶体,其显微特征主要是大量的凝胶体形貌而非针（棒）状结晶结构,呈放射状的针（棒）状晶体仅在孔洞中存在。认为凝胶体是复合型镁质胶凝材料硬化体具有很高强度的来源。     

干湿循环MgCl_2侵蚀对硅酸盐水泥浆体相组成和演变的影响

研究了质量分数10%的MgCl_2溶液和干湿循环耦合侵蚀对硅酸盐水泥浆体的水化进程、C-(A-)S-H凝胶微结构和水化产物相转变的影响规律。XRD、NMR和SEM-EDS测试分析的结果表明:MgCl_2侵蚀水泥水化浆体的主要产物为Mg(OH)_2和Friedel盐,高浓度时Cl~-会与Ca~(2+)结合形成3CaO·CaCl_2·15H_2O结晶,造成浆体破坏。此外MgCl_2侵蚀还会导致浆体中C-(A-)S-H凝胶产生脱铝脱钙,其MCL增加、Al[4]/Si降低,降低C-(A-)S-H凝胶的胶凝能力。干湿循环耦合MgCl_2侵蚀可以加速水泥浆体与外界的离子交换,促进了硅酸盐水泥的水化,也加剧了MgCl_2对水泥浆体的侵蚀,造成以上侵蚀现象更加严重。     

硼掺合料对水泥浆体性能的影响

研究了不同含硼添加剂对水泥浆体凝结时间、抗压强度、抗折强度、结合水含量及碱度的影响,并采用XRD和SEM测试手段分析了硬化浆体微观结构,着重考察了硼元素的引入方式对水泥水化性能的影响。研究表明:硼砂、硼酐及硼玻璃粉对水泥浆体性能的影响存在很大差异。硼砂具有明显的缓凝作用;硼酐稍延缓了水泥的凝结时间,但严重影响了水泥石的力学性能,主要可能是硼酐中可溶性硼与水泥水化后的钙离子形成致密的水化硼酸钙膜,覆盖在水泥颗粒表面,阻止了水泥颗粒与外部溶液的接触,使水泥水化反应无法正常进行;而硼玻璃粉对水泥的凝结时间和力学性能均不存在不良影响。     

葡萄糖酸钠与聚羧酸减水剂的复合效应研究

研究了聚羧酸减水剂与葡萄糖酸钠的复合使用对水泥浆体的凝结时间、净浆流动性、强度、水化热的影响,并采用XRD分析水泥水化产物的变化。结果表明:适量的葡萄糖酸钠能显著提高聚羧酸减水剂的分散性和分散保持性,改善水泥与聚羧酸减水剂的适应性,延长凝结时间,并使3 d7、d强度有所提高;单掺葡萄糖酸钠使水泥水化第2放热峰出现时间延迟2 h,但温峰值及水化热与空白样基本持平,1 d、7 d CH的生成量减少。复合使用葡萄糖酸钠与聚羧酸减水剂时,水泥净浆水化温峰出现时间延迟15 h,水化温峰提高,1 d、7 d CH的生成量较单掺葡萄糖酸钠时有所增大。     

氯氧镁水泥的制备及其热分解机理

用XRD测试合成氯氧镁水泥试样的组成,利用DSC、TG测试手段研究了它的热分解过程,应用Kinssinger法和Dolye-Ozawa法处理了不同升温速率下氯氧镁水泥的DSC曲线,得到的各阶段的平均表观活化能分别为125.5 kJ/mol,113.61 kJ/mol,116.26 kJ/mol;反应级数分别为2.11,2.04,0.98.推断了氯氧镁水泥的阻燃机理,研究表明,氯氧镁水泥可以通过气相、凝聚相阻燃及中断热交换阻燃机理来实现对聚合物的阻燃作用,是一种新型的无机阻燃剂.     

镁基泡沫混凝土配合比试验

分别以配制的氯氧镁水泥、硫氧镁水泥、磷酸镁水泥为胶凝材料,采用化学发泡制备干密度等级为A05的三种镁基泡沫混凝土。通过设计正交试验,确定了水胶比、镁水泥组分配比、缓凝剂掺量、粉煤灰掺量和聚丙烯纤维掺量对三种镁基泡沫混凝土抗压强度的影响程度,对比分析了重要影响因素的作用机理,建立了镁基泡沫混凝土比强度与镁水泥组分配比的函数关系式。研究结果表明,氯氧镁泡沫混凝土抗压强度影响因素的主次关系为：镁水泥组分配比>水胶比>粉煤灰掺量>聚丙烯纤维掺量>缓凝剂掺量,各因素对硫氧镁泡沫混凝土抗压强度影响显著性与氯氧镁泡沫混凝土相同,磷酸镁泡沫混凝土抗压强度影响因素的主次关系为：镁水泥组分配比>缓凝剂掺量>水胶比>粉煤灰掺量>聚丙烯纤维掺量,与氯氧镁泡沫混凝土和硫氧镁泡沫混凝土略有不同,缓凝剂掺量影响程度较高;镁水泥的组分配比是影响镁基泡沫混凝土强度的重要指标,氯氧镁泡沫混凝土与硫氧镁泡沫混凝土的抗压强度随镁水泥组分配比增加的变化趋势相同,均先减小后增大,而磷酸镁泡沫混凝土随镁水泥组分配比增加呈现先增大后减小的趋势;三种镁基泡沫混凝土的比强度与镁水泥组分配比之间存在幂函数关系。     

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。     

镁渣硅酸盐水泥的性能

用2种不同来源的镁渣作为水泥混合材配制镁渣硅酸盐水泥。研究了其标准稠度用水量、凝结时间、强度等基本性能,考察了镁渣对水泥干燥收缩的影响,并通过XRD、DSC/TG、SEM等微观手段研究了镁渣在水泥中的作用效应。结果表明：镁渣作为水泥的混合材具有一定的减水缓凝效果;镁渣掺量在10%～30%范围内时,水泥样品符合通用硅酸盐水泥42.5R级的标准,掺量为35%～40%符合32.5R型复合硅酸盐水泥的要求;镁渣掺量为30%～40%时对水泥砂浆的干燥收缩有抑制作用;镁渣与水泥熟料水化产物发生反应,使水泥浆体结构更加致密。