利用磷石膏制备低热、微膨胀复合水泥的研究

为大量利用磷石膏,本文采用在复合水泥中掺加磷石膏的方法,开展了制备低热、微膨胀复合水泥的试验研究,并采用DSC、XRD、SEM及等温水化热仪表征了该复合水泥的水化特征.研究结果表明:磷石膏具有显著的缓凝效果,通过掺加Na2SO4和提高磷石膏掺量的方法,可大幅度缩短水泥的凝结时间、提高水泥的早期强度.当磷石膏掺量超过10％时,水泥水化产物中钙矾石量显著增加,并出现二水石膏,硬化水泥浆体呈现出微膨胀性.通过调整磷石膏的掺量,可控制复合水泥的膨胀率.     

磷石膏-水泥-矿粉复合材料的性能研究

磷β半水石膏中掺入不同质量分数的水泥和矿粉,组成磷石膏-水泥-矿粉复合材料,主要研究了其耐水性能和体积稳定性,并且采用X射线衍射、扫描电子显微镜等技术分析硬化体的水化产物.结果表明:当水泥和矿粉的掺量分别为5％和25％的时候,其28d的软化系数为0.85,同时体积稳定性好.水泥和矿粉水化过程中,生成的主要产物水化硅酸钙(C-S-H)和钙矾石(AFt)会包裹磷石膏晶体,填充在硬化体的空隙之中,并且二水石膏晶体形貌由交错排列的短粗状变为板状.     

水化产物钙矾石在软土地基加固中的增强作用

通常加固软土地基是使用第一的水泥用为固化剂。研究与实践表明,由于软土中孔隙量很高,采用工业废石膏与水泥配合加固软土,其中产生的水化产物钙矾石可以高效率的填充孔隙,对固化工的强度增长有显著的增强作用,从而得固人疆土工与单纯用水泥加固相比有大幅度的提高,钙矾石形成过程中,液相ＣａＯ,ＯＨ浓度决定钙矾石的形貌和膨胀性能,不同土样对ＣａＯ,ＯＨ消耗量不同,导致固化上液相中ＣａＨ,ＯＨ,浓度不同,因而,对不     

硫酸亚铁对铝酸盐水泥浆体性能及水化产物的影响

铁相对水泥混凝土耐久性具有显著的积极作用,为拓宽铁相来源,本文研究了铁盐对铝酸盐水泥性能及水化产物的影响。通过将铝酸盐水泥和硫酸盐(二水石膏和硫酸亚铁)复合,使铝酸盐水泥水化生成以钙矾石为主的产物,在此基础上,研究了硫酸盐中硫酸亚铁比例对铝酸盐水泥浆体凝结时间、抗压强度以及体积稳定性的影响规律,并采用XRD和SEM分析水化产物类型以及微观形貌,阐明硫酸亚铁对水泥浆体性能的影响机理。结果表明：适量的硫酸盐可提升铝酸盐水泥浆体的抗压强度;硫酸亚铁对铝酸盐水泥表现出轻微的促凝作用,对膨胀率具有显著的抑制作用;硫酸亚铁对钙矾石的形成具有明显的抑制作用,适量的硫酸亚铁使得所生成的钙矾石尺寸较小,且分布均匀,有利于提升硬化浆体的抗压强度。     

石膏溶解特性对无水硫铝酸钙水化进程的影响

石膏的溶解度和溶解速率等特性对无水硫铝酸钙水化及性能有重要的影响。本文采用等温量热仪、XRD、TG-DTG等多种测试方法,研究了半水石膏、二水石膏、硬石膏溶解特性及其对无水硫铝酸钙水化进程的影响,并基于Krstulovic-Dabic和Kondo模型,计算了水化反应各阶段的动力学参数。结果表明,半水石膏、二水石膏、硬石膏在纯水中的溶解度分别为2.74、2.30、2.38 g/L,半水石膏的溶解速率最大,其次是二水石膏,硬石膏的最小(1 h的溶解度为1.19 g/L)。石膏的加入缩短了无水硫铝酸钙水化诱导期进而加快了水化进程,其中半水石膏表现最为显著,水化热曲线几乎不存在诱导期,二水石膏次之,硬石膏对诱导期的影响最小;加速期初期的水化反应速率常数从小到大为硬石膏体系、二水石膏体系、半水石膏体系。石膏溶解速率和溶解度影响钙矾石的形成过程,溶解速率大的石膏促使水化早期钙矾石沉淀出现,生成量快速达到最大值;且在相同时间内,溶解度高的石膏体系钙矾石生成量大,在水化1 h时,半水石膏体系中钙矾石生成量约占试样总量的15.77%(质量分数),二水石膏体系中钙矾石生成量占13.28%(质量分数),硬石...     

脱硫灰/脱硫石膏作为水泥缓凝剂的水化行为

研究了脱硫灰和脱硫石膏对熟料、纯相C_3A和C_4AF水化放热特性及水化产物矿物组成的影响。结果表明:水化过程中,脱硫灰和石膏均会与水泥的矿物成分作用形成钙矾石等,对水泥起到缓凝作用;同时,由于脱硫灰中半水亚硫酸钙的溶解速率低于石膏,使得脱硫灰与纯相作用时间延缓,并生成类水化硫铝酸钙和水铝钙石等,是脱硫灰具有更强缓凝作用的原因。     

贝利特-硫铝酸钡钙水泥的煅烧及其性能

采用正交试验方法研究了贝利特-硫铝酸钡钙水泥熟料的煅烧条件.实验表明:该水泥熟料的最佳煅烧温度为1 350℃,保温时间为90min,冷却方式是急冷.同时发现,水泥中石膏的最佳掺量为5%(质量分数).所制备的贝利特-硫铝酸钡钙水泥的3 d和28 d抗压强度分别为26A MPa和80.4MPa,显示有良好的早期力学性能;石膏能促进该水泥的水化硬化,增加钙矾石在水化早期的形成数量,这是水泥早期强度提高的主要原因.对水泥熟料及其水化产物的组成、结构和形貌进行了分析.该水泥熟料的主要矿物组成为贝利特、阿利特和硫铝酸钡钙,主要水化产物有水化硅酸钙凝胶、钙矾石和氢氧化钙等.     

高水速凝固化材料的性能及其水化硬化机理研究

本文研究了一种新型胶凝材料──以ＣＡＳ水泥熟料为基料的高水速凝固化材料的水化硬化机理和水化产物组成以及水化温度、石膏掺量对其凝结、强度性能的影响。同时还初步探讨了这种材料在土壤固化中的应用。研究结果表明，含Ｃ＿４Ａ＿３Ｓ的ＣＡＳ的水泥熟料浆体与另一种含有石膏、Ｃａ（ＯＨ）＿２、石灰石、悬浮剂和某种碱金属盐的浆体能在较短时间内发生化合作用并形成大量的钙矾石等水化产物，导致该材料在水固比高达２．０～３．０时迅速胶凝、硬化并产生一定的强度；这种材料的石膏掺量有一较佳范围，其性能在环境温度低于３０℃时发挥较佳；同时发现这种材料对含水率很高的泥浆固化效果明显优于Ａｕｇｈｔ—Ｓｅｔ固化剂。     

一种新形态钙矾石—管状钙矾石

用扫描电镜、Ｘ射线能谱仪观测和分析了硫铝酸盐水泥系列的水化产物钙矾石的一种特殊显微形貌－管状钙矾石。在水泥净浆试体中、界面上、不同石膏掺量的水泥浆试体、砂浆试体、水化的熟料颗粒中均可观测到管状钙矾石。它的形成可能与非平衡状态生产的熟料中Ｃ４Ａ３Ｓ矿相的某种晶体结构有关。     

碱渣-石膏-水泥联合固化粉土的力学特性及微观机理研究

本文通过采用无侧限抗压强度试验、扫描电镜、低场核磁共振试验方法,研究了龄期、碱渣、石膏等工业固废综合掺配作用下对水泥土强度的影响规律和固化机理。结果表明：单掺碱渣+水泥时,碱渣改良水泥土强度随水泥与碱渣掺量的增加而增加;单掺石膏+水泥时,石膏改良水泥土强度随着石膏掺量的增加先大幅上升,随后会有下降趋势,最优石膏掺量比为水泥∶石膏=10∶3。通过多组正交试验得到,水泥∶碱渣∶石膏=10∶5∶3时为最优复合配比。通过扫描电镜和低场核磁共振试验发现,碱渣提供的碱性环境使水化反应更为充分,而石膏会在固化土中形成了钙矾石以填充孔隙,使大孔隙比例明显下降,且中孔隙比例明显提高。     

硫铝酸盐基复合胶凝体系水化性能的温度敏感性

研究了5、20℃和40℃硫铝酸盐水泥熟料-硅酸盐水泥-无水石膏三元体系(简称三元体系)的初凝时间、抗压强度及水化产物组成。结果表明:源自水化产物的显著差异,所涉硫铝酸盐水泥熟料为主的复合胶凝体系的性能对养护温度的敏感程度直接取决于初始配合比。与纯硫铝酸盐水泥熟料相比,单掺硅酸盐水泥时水化产物由钙矾石变为水化钙铝黄长石,导致硬化浆体力学强度显著降低。而单掺无水石膏或复掺无水石膏和硅酸盐水泥时,石膏的掺入促进了钙矾石的生成,有效抑制了向单硫型水化硫铝酸钙的转变(尤其在高温下),使得高温下的抗压强度略有提升。此外,欲使三元体系在不同养护温度下的初凝时间变化不大,硅酸盐水泥的掺量需控制在30%以上;要使抗压强度变化不大,石膏掺量宜在25%以上。     

石膏对水泥熟料的缓凝促强作用

从理论上说，石膏对硅酸盐水泥熟料的缓凝促强作用是由于熟料与石膏一起磨细加水后，熟料中各矿物与石膏一起迅速溶解于水，并开始水化，形成石膏、石灰饱和溶液。而在熟料各矿物中，Ｃ３Ａ的水化速度最快，Ｃ３Ａ在石膏、石灰的饱和溶液中生成钙矾石，在熟料颗粒表面形成钙矾石保护膜，封闭熟料组分的表面，阻滞水分子以及离子的扩散，从而延缓了熟料颗粒特别是Ｃ３Ａ的继续水化，也就是延长了熟料的凝结时间。随着扩散作用的进展，生成钙矾石的量不断增加，在尚未硬化的浆体中生成钙矾石，有助于强度、尤其是早期强度的发挥，从而提高了熟…     

新型废渣软土固化剂的试验研究

通过配合比正交试验和优化,将脱硫石膏、钢渣、矿渣复合形成固化剂(简称GSC);采用扫描电镜对其水化产物进行微观分析;并通过无侧限抗压试验对GSC固化土与水泥土作了强度对比分析.研究结果表明,钢渣作为胶凝材料对GSC固化剂强度影响最大;发现GSC固化剂安定性、凝结时间可以满足使用要求,其水化产物和水泥相似;GSC固化土无侧限抗压强度随龄期的增长规律与水泥土一致,但早期强度比水泥土低;调节GSC的用量和水灰比大小可以实现与水泥相同的固化效果.     

半水磷石膏参与固化原状磷石膏制备复合胶凝材料

利用半水磷石膏（HPG）协同灰钙粉和水泥固化原状磷石膏（RPG）制备磷石膏基复合胶凝材料（PBCM）。采用单因素实验探究了HPG掺量对PBCM浆体性能的影响,并通过正交实验进一步探究各掺合料对PBCM强度及耐水性的影响。结果表明：HPG可作为RPG的固化材料,既高效又环保,掺量在20%（质量分数,下同）以上的HPG可彻底解决PBCM浆体的泌水问题,显著缩短浆体凝结时间,掺量在40%以上的HPG可有效改善浆体流动性;HPG、灰钙粉和水泥可有效提高PBCM强度,其中水泥对耐水性影响显著。微观形貌分析显示,PBCM的主要水化物二水硫酸钙和钙矾石晶体交织生长于RPG晶体之间,从而实现了对RPG的有效固化。     

SO42-对复合水泥固化处理Cr(Ⅵ)的影响

由于CrO4^2-和SO4^2-的化学性质很相近,在利用含石膏的水泥固化处理Cr（Ⅵ）时．SO4^2-会极大地干扰水泥水化物与Cr（Ⅵ）之间的化学作用,进而影响到水泥对Cr（Ⅵ）的固化效果。合成含铬钙矾石的实验表明：在SO4^2-充足的情况下,CrO4^2-无法进入钙矾石晶格。用合成的水化硅酸钙（C-S-H）对CrO4^2-进行吸附的实验表明：混凝土中的C-S-H对CrO4^2-的吸附量不大,说明在水泥固化Cr（Ⅵ）时,C-S-H对Cr（Ⅵ）的同化不起主要作用。用毒性浸提程序和固化体无侧限抗压实验检测复合型水泥对Cr（Ⅵ）的固化效果。结果发现：在搅拌水中Cr（Ⅵ）的掺入浓度高达4.000g／L,不含石膏复合水泥的胶砂试件28d龄期的粉碎样浸提出的Cr（Ⅵ）的浓度已低达0．2mg／L,在添加Na2CrO4后,胶砂的抗压强度明显提高。掺10％石膏的复合水泥对Cr（Ⅵ）的固化效果不如未掺石膏的复合水泥。     

在不同条件养护的氟石膏粉煤灰胶结材的水化硬化性能

研究了在不同条件养护的氟石膏粉煤灰胶结材的水化硬化过程及对其力学性能的影响. 室温空气中养护试样的主要水化产物是二水石膏和CSH凝胶. 试样脱模后在60 ℃蒸养6 h将阻碍无水石膏向二水石膏转化,但促进粉煤灰的火山灰反应,此时主要水化产物是CSH凝胶;继续水养护进一步促进胶结材的水化,除生成较多CSH凝胶外,还有部分钙矾石生成. 氟石膏粉煤灰胶结材凝结慢,早期强度低,但后期强度持续增长至较高程度. 由于水硬性水化产物包裹石膏晶体,形成致密浆体结构,使氟石膏粉煤灰胶结材具有优良的耐水性.     

低碱度水泥浆体中钙矾石通过液相形成的证据

前言钙矾石是硬化水泥浆体的重要组分之一,它对水泥石的结构和性能有重要影响。从钙矾石为基础的膨胀和自应力水泥、超硫酸盐水泥、硫铝酸盐早强水泥和低碱度水泥等都有相当数量的钙矾石,并且以它作为早强组分的新品种水泥正在不断增多。钙矾石的形成不仅是上述几种水泥水化中的一个重要反应,而且也是硅酸盐水泥早期水化和含硫酸盐的环境水与硬化浆体之间的一个重要反应。如水泥浆体的缓凝,膨胀水泥混凝土中自应力的发展以及混凝土的硫酸盐侵蚀等,都与钙矾石的形成有关。     

硫铝酸盐水泥基复合体系的胶凝膨胀性能

研究了硫铝酸盐水泥熟料、二水石膏和氢氧化钙的不同复合胶凝体系水化产物与其膨胀性能及抗压强度的关系,利用XRD及Rietveld全谱拟合法和TG/DTG技术,对水化产物进行定性定量分析,得出硫铝酸盐水泥熟料-二水石膏体系（简称CG体系）和硫铝酸盐水泥熟料-二水石膏-氢氧化钙体系（简称CGL体系）水化产物中钙矾石（AFt）、单硫型水化硫铝酸钙（AFm）、铝凝胶（AH3）等物相含量的变化规律,并进行比较。结果表明,CGL体系水化产物中AH3和AFm生成量多于CG体系,而AFt生成量在二水石膏与硫铝酸钙摩尔比为0.5和1.0时少于CG体系,达到1.5摩尔比时两个体系相差不大;CGL体系中,掺加氢氧化钙会降低试件早期抗压强度,后期其抗压强度赶上甚至超过未掺加氢氧化钙的试件;随着二水石膏掺量增加,CG体系中AFt早期生成速率和试件膨胀率均呈增大趋势,而CGL体系中AFt早期生成速率和试件膨胀率均呈减小趋势。     

激发条件对脱硫石膏-矿渣体系水硬强度的影响

利用正交实验研究了硅酸盐水泥和其他两种矿物组分复合激发对脱硫石膏-矿渣体系强度的影响,用SEM、XRD分析了水化样品的微观结构.研究结果表明:硅酸盐水泥等多组分复合激发下,脱硫石膏-矿渣体系在水中标准条件养护,3 d抗压强度达17 MPa以上,28 d抗压强度达58 MPa以上.复合激发剂3种组分的优化组合为6:6:5,复合激发剂的用量为脱硫石膏-矿渣体系质量的17%左右.脱硫石膏-矿渣体系在复合激发条件下的水化产物主要是钙矾石和C-S-H.大量钙矾石、石膏晶体相互交叉连生,未水化石膏、矿渣颗粒所填充其间,在C-S-H凝胶的胶结下,形成了较为致密的晶胶搭配构成的微观结构.     

石膏矿渣水泥早期水化机理的研究

通过正交试验确定了石膏矿渣水泥的最佳配比,测定了石膏矿渣水泥的3d水化热及水化液相中离子的浓度,并对各龄期水化样进行XRD分析和SEM分析。结果表明：1）石膏矿渣水泥的最佳配比为：石膏14%,熟料3%,矿渣粉83%;2）由于石膏和熟料的共同激发,石膏矿渣水泥的早期水化速度和强度较对比样显著提高;3）石膏矿渣水泥的水化可分为四个时期,其早期水化产物主要为钙矾石和水化硅酸钙,浆体中还存在未反应完的无水石膏。