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。     

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。     

石膏存在下含钡硫铝酸钙矿物水化过程的研究

本实验采用不同量的BaSO4取代C4A3￣S中的CaSO4,合成了一系列新型含钡硫铝酸盐矿物.利用XRD、IR、SEM等测试手段,研究了在外掺一定量石膏前提下的水化过程,确定了系统的水化产物主要为AFt、BaSO4和AH3凝胶,得出了含钡硫铝酸盐水泥早强快硬的本质原因.     

硫铝酸盐复合水泥体系水化特征研究

通过正交试验研究了硫铝酸盐复合水泥中不同掺量的普通硅酸盐水泥、石膏、硅灰及粉煤灰对其强度、自收缩以及水化热的影响。结果表明:普通硅酸盐水泥及石膏的掺入显著改变了硫铝酸盐复合水泥水化进程,硅灰及粉煤灰是影响后期强度的主要因素;自收缩试验结果表明普通硅酸盐水泥和石膏是影响硫铝酸盐复合水泥水化早期自收缩的主要因素;水化热测试结果表明粉煤灰和普通硅酸盐水泥在水化前6 h起到显著作用,粉煤灰降低了水化放热,而普通硅酸盐水泥增加水化放热;硅灰及石膏对6~24 h水化放热影响显著。结合XRD及SEM测试结果,表明普通硅酸盐水泥和石膏的存在加速了硫铝酸盐复合水泥水化早期钙矾石生成,随着石膏浓度的下降,发生转晶(AFm),随着后期硫铝酸盐水泥中β-C₂S的水化以及硅灰、粉煤灰的火山灰反应产生C-S-H凝胶,使得体系致密化。     

硅烷偶联剂/偏高岭土基地聚合物水化热及动力学研究

为了研究硅烷偶联剂对偏高岭土基地聚合物水化的影响,通过水化热和水化动力学分析,研究了不同种类及不同掺量的硅烷偶联剂对地聚合物水化进程的影响,并结合SEM-EDS对地聚合物早期水化微观形貌进行分析。结果表明,随着硅烷偶联剂掺量的增加,地聚合物的凝结时间延长。掺入硅烷偶联剂后地聚合物在加速期水化放热加快,进入减速期后未掺硅烷偶联剂的地聚合物的放热速率比掺入硅烷偶联剂的快,此时期硅烷偶联剂抑制地聚合物的水化进程。硅烷偶联剂的掺入对地聚合物的累积水化放热量影响不大,所有试样的累积水化放热量基本相同,相差在2%以内。结合水化动力学参数发现,水化过程大致分为加速期、减速期和稳定期。在加速期,水化反应被化学催化反应控制,掺入硅烷偶联剂的体系会发生强烈的化学反应,水化速率加快;在减速期,水化产物在颗粒表面形成薄膜,反应阻力加大,水化速率减缓;稳定期则由扩散机制控制反应过程。结合SEM-EDS图发现,硅烷偶联剂的掺入未改变地聚合物水化产物的矿物组成,但能起到桥接作用,使地聚合物结构更加致密。     

5℃养护下甲酸钙对水泥早期水化的影响

本工作在5℃低温条件下,研究了甲酸钙对砂浆1d、3d、7d、28d抗压强度的影响规律,并分别从水化放热、水化动力学过程、水化产物等角度,分析了低温下甲酸钙对水泥早期水化的影响.结果表明:甲酸钙具有低温早强作用,可促进5℃低温下砂浆早期强度的发展,其强度提高作用时间主要在前3 d,适宜掺量范围为1％～2％.甲酸钙的掺入可促进低温下水泥初期(前7 d)的水化反应,使水泥水化诱导期略有缩短,加速期提前,水化温峰出现时间提前,水化放热速率、放热量均明显增大;掺甲酸钙组分可提高水泥水化结晶成核与晶体生长(NG)、相边界反应(I)和扩散反应(D)各阶段的反应速率,并使相边界反应(I)阶段持续时间延长、水化程度提高.水泥初期(前7 d)水化产物中Ca(OH)2数量增加,但水化产物种类未发生明显变化.     

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.     

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。     

基于中心粒子水化模型的水泥水化动力学研究

在K.B.Park提出的中心粒子水化模型的基础上,考虑内、外部水化产物的具体特征以及自由水与水化产物接触相界面积的减小导致水泥水化速率减小这2个因素,建立硅酸盐水泥的微观水化模型,并用于预测水化速率随水化程度的变化关系。结果表明,在水泥的整个水化过程中,修正的微观水化模型都能够更真实地反应水泥水化速率与水化程度变化的关系。     

养护温度对矿渣硫铝酸盐水泥水化的影响机理

研究了5℃、20℃和40℃养护下矿渣硫铝酸盐水泥的强度发展、水化放热、干燥收缩、水化产物及孔结构演变。结果表明,不同于硅酸盐水泥,矿渣硫铝酸盐水泥早期水化生成较多钙矾石,但累计放热量较低。养护温度越高,矿渣硫铝酸盐水泥石的早期力学强度越高;但20℃下后期抗压强度显著提升,远超过其他温度。相应的,源自小孔内水分蒸发产生的较大孔壁压力,20℃下水泥石表现出最显著的收缩行为。     

氯氧镁水泥胶凝材料的研究进展

氯氧镁水泥是由轻烧菱镁石粉和氯化镁水溶液按一定比例混合而成的一种新型镁质气硬性胶凝材料。它有很多优于普通硅酸盐水泥的性能,但其耐水性差等缺点也很突出。为了使氯氧镁水泥得到更好的应用,总结和分析了氯氧镁水泥的研究进展,包括水化行为、水化产物组成和结构、耐水性以及生产应用方面。指出了氯氧镁水泥在当前的发展过程中存在的不足和问题,以期为后续氯氧镁水泥的进一步研究提供参考。     

水泥水化过程计算机模拟研究——CEMHYD3D系统分析与模拟实现

分析了水泥水化过程计算机模拟这一领域最有代表性的模拟系统--CEMHYD3D的建模过程,以CCRL Cement 133水泥为例,对不同水灰比条件下的水泥水化过程进行了实际模拟计算,对水化热、水化程度、水化过程中主要反应物和产物的变化情况进行了预测.研究表明,CEMHYD3D的模拟结果与实验所揭示的规律一致性较好,尤其是该软件在物相成分变化规律方面的预测对于水化机理的研究很有意义.     

新型超缓凝剂对混凝土早期热裂缝影响研究

本文研究了以氟硅酸盐、铝硅酸盐、过渡元素改性化合物为主要成分的新型超缓凝剂。采用绝对升温法测定了新型超缓凝剂对大体积砼水化热放热过程，并讨论了水化动力学以及对早期热裂缝影响     

A comparison study of Portland cement hydration kinetics as measured by chemical shrinkage and isothermal calorimetry

Two different methods of evaluating cement hydration kinetics, namely chemical shrinkage and isothermal calorimetry tests, are used to investigate the early stage hydration of different classes of oilwell cement at various temperatures. For a given cement paste, the hydration kinetics curves measured by the two methods are proportional to each other at the same curing temperature. The ratio of heat of hydration to chemical shrinkage for different cements used in this study ranges from 7500 J/mL to 8000 J/mL at 25 °C and increases almost linearly with increasing curing temperature at a rate that varies only slightly with cement composition (approximately 58 J/mL per °C). A previously proposed scale factor model for simulating the effect of curing temperature and pressure on cement hydration kinetics is further validated in this study for its temperature aspect. The model is shown to be particularly helpful in correcting for slight temperature errors in the experiments.     

新型骨水泥 CMCS的研制

研制了一种新型的磷酸钙骨水泥产品(CMCS),研究了CMCS制备的各种工艺条件(如组分配比、液固比等)对产品性能的影响,分析讨论了CMCS水化机理。     

超长侧链型聚羧酸梳形共聚物对水泥早期水化的影响

选用了一组超长侧链型聚羧酸梳形共聚物作为水泥体系的分散剂,通过水化热测定、强度试验和扫描电镜等表征手段,研究了超长侧链型聚羧酸梳形共聚物分散剂对水泥早期水化的影响.研究发现,超长侧链型聚羧酸梳形共聚物比普通聚羧酸梳形共聚物具有加速水泥水化、提高水泥基材料强度的作用.扫描电镜得到的形貌结果发现,超长侧链型聚羧酸梳形共聚物的掺入改变了水化产物的形貌,并且侧链越长,呈絮状的C-S-H凝胶和呈针状的钙矾石晶体明显增加.这说明超长侧链型聚羧酸加速了C-S-H凝胶和钙矾石晶体的形成,促进了水泥混凝土体系早期强度的形成.     

提高钢液过滤用氧化钙耐火材料抗水化性的途径

本文从提高钢液冶金质量的角度讨论了钢液过滤用ＣａＯ耐火材料的冶金特性及其存在的问题，评述了改善ＣａＯ耐火材料抗水化性的各种途径；指出，用化学添加剂方法提高ＣａＯ的水化性是可行而又经济的。     

The effect of synthesis conditions on the efficiency of C-S-H seeds to accelerate cement hydration

C-S-H seeding is a promising approach to accelerate cement hydration in a very effective way. Until now little is known about the way the C-S-H seeds work and how they affect the properties of the hydrated cement paste. To be able to analyse this in detail it is necessary to have a preparation method for the C-S-H seeds, which is reproducible and able to prepare seeds with defined properties. The present work describes two methods for the synthesis of C-S-H seeds, a mechanochemical approach and a sol-gel synthesis. A factorial design of experiments setup was used to find those parameters, which affect the efficiency of the C-S-H seeds to accelerate cement hydration and to adjust these parameters in order to achieve the optimized seeds, which are very effective accelerators. Heat flow calorimetry shows that the dormant period of cement hydration can be eliminated by the use of the optimized C-S-H seeds and compressive strength tests show a multiplication of early compressive strength even at very low concentrations of seeds, indicating that an optimization of the synthesis by factorial design of experiments is a promising way for further studies on the mode of action of C-S-H seeds.     

Influence of the water to cement ratio W/C on the compressive strength of concrete — An application of the cement hydration equation to concrete

The cement hydration equation was used to determine the influence of the water to cement ratio, W/C, on the compressive strength of concrete up to the end of the hydration age. Using the hydration equation, the equations of the compressive strength of concrete were derived for five values of the ratio W/C equal to 0.50, 0.55, 0.60, 0.65, and 0.70. The curves of variation of the compressive strength versus the W/C ratio for the hydration age of 7, 28, 90 and 5475 days were drawn. Based on these curves a thorough study of the influence of the W/C ratio on the compressive strength of concrete was undertaken.