缓凝剂对氧化钙膨胀剂效能的影响

用变形测试、热重分析和化学滴定方法,系统研究了葡萄糖酸钠和柠檬酸钠2种缓凝剂对掺有CaO膨胀剂水泥净浆不同龄期自由自生体积变形、限制自生体积变形,以及CaO膨胀熟料水化速率、水化进程等方面的影响。结果表明:缓凝剂的使用延缓了CaO膨胀剂水化进程,0.08%掺量下纯水中11h和水泥净浆中7d水化程度分别降低了15%和25%以上;增大了水泥净浆自由自生体积变形,0.08%掺量下28d较基准提高了50%以上;减小了约束状态下的限制自生体积变形,0.08%掺量下最大膨胀率降低了超过90%以上,从而抑制了CaO膨胀剂的膨胀指数和膨胀效能。绝大多数实际情况下有约束存在时,不利于对水泥基材料收缩的补偿。     

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.     

八水合氢氧化钡对水泥水化历程的影响

通过净浆凝结时间、水化热以及砂浆流动度和强度等试验,研究了八水合氢氧化钡(BHO)对水泥物理力学性能及水化热历程的影响规律以及水灰比对BHO-水泥体系强度及水化热历程的影响规律.试验结果表明:BHO使砂浆流动度下降,也对凝结时间影响较大,随掺量增加,缓凝作用增强,当BHO掺量较多(7％,质量分数)时,凝结时间反而较空白组短;BHO掺量较小时,对强度、水化热基本无影响,BHD质量分数大于3％时,强度、水化放热速率及放热量均显著降低;通过调整水灰比,可改善强度且不影响水化热历程.通过复合减水剂调整水灰比,质量分数为5％的BHO可有效降低水泥水化热且对强度无显著影响,尤其是抗折强度,可利用其进行大体积混凝土的温度控制.     

缓凝剂对氯氧镁水泥水化历程的影响

为了拓展氯氧镁水泥(MOC)的使用范围,研究了缓凝剂(柠檬酸、硼酸、葡萄糖酸钠)对氯氧镁水泥凝结时间、抗压强度、电阻率、水化热和耐水性的影响,同时采用X射线衍射仪分析了氯氧镁水泥改性后的水化产物。结果表明,掺入缓凝剂会延长氯氧镁水泥的凝结时间,当缓凝剂掺量达到0.75%(质量分数,下同)时,各组试样的28 d抗压强度较空白组分别下降了19.3%、16.7%和20.2%。缓凝剂的掺入降低了水泥浆体电阻率速率曲线和内部温度曲线的峰值,推迟了水化放热速率曲线第二峰值出现时间,即降低了氯氧镁水泥的水化速率,改善了氯氧镁水泥放热集中的现象。缓凝剂能提高氯氧镁水泥的耐水性,当硼酸掺量为0.75%时,软化系数可达到0.79。     

水泥-硅灰/粉煤灰体系强度、收缩性能与微观结构研究

为研究硅灰及粉煤灰对不同养护龄期的水泥浆体强度及收缩性能的影响,以水胶比为0.29的水泥浆体为基体,设计制备了五种硅灰及粉煤灰掺量的复合水泥浆体,借助量热仪和压汞仪测试表征了不同复合水泥浆体的水化放热特性以及孔结构组成,分析了水化放热量、孔隙率等参数随硅灰和粉煤灰掺量增加的变化规律,建立了复合浆体抗压强度与孔结构以及水化特性与收缩应变之间的量化关系。结果表明,掺入粉煤灰会大幅降低水泥净浆早期抗压强度,但对减小自收缩应变和干缩应变极为有利。掺入硅灰能明显提高净浆3 d抗压强度,但当硅灰掺量超过10%(质量分数)后,净浆3 d自收缩应变及28 d干缩应变增加极为明显。掺入硅灰会使水泥水化诱导期开始和结束的时间提前,还会增加水化反应级数和各阶段的反应速率常数值,导致水泥-硅灰复合浆体的水化放热总量和放热速率相较于水泥-粉煤灰体系大幅增加。粉煤灰和硅灰的掺入均能有效细化水泥浆体内部孔结构,提高凝胶孔比例,大幅降低大孔比例。复合浆体的72 h水化放热总量和3 d自收缩应变呈现正相关关系,而孔隙率和抗压强度呈现明显的负相关关系。     

外加剂对氯氧镁水泥水化历程的影响Ⅰ:矿物掺合料

氯氧镁水泥具有放热量大、放热集中的特点.为了改善由放热量大引起的制品开裂、变形等缺点,本文采用水化热法,研究了内掺粉煤灰、硅灰和矿渣3种矿物掺合料对氯氧镁水泥水化历程的影响规律.研究结果表明,三者均能影响氯氧镁水泥的水化历程,延长水化时间,降低放热速率和总放热量,但三者影响效果不尽一致.当掺量为10％时,粉煤灰、硅灰和矿渣分别使镁水泥的诱导期延长了2％、6％和13％,第二最大放热速率分别降低了6％、16％和7％,3d水化放热量分别降低了9％、14％和6％;当掺量为30％时,粉煤灰和矿渣分别使镁水泥的诱导期延长了24％和45％,第二最大放热速率分别降低了29％和32％,3d水化放热量分别降低了27％和29％;三者对氯氧镁水泥水化历程的影响差异,与其矿物组成、比表面积、颗粒级配和形状等性质有关.实验结果为进一步寻找控制和改善氯氧镁水泥性能的合适外加剂提供了可靠的依据.     

油井水泥多功能高温缓凝剂的研究

为满足深井固井对油井水泥缓凝剂抗高温性能的需要,研制了多功能高温缓凝剂（MP）,并对MP的高温缓凝性能、降滤失性能进行了室内评价。结果表明：MP具有优良的抗温缓凝效果,稠化时间可调;稠化时间的重现性好;还能有效地降低水泥浆的失水量。此外,使用量热仪研究了MP对水泥浆水化反应速度的影响,发现MP使水泥浆的初始水化放热速率减小,水化诱导期延长,随着高温缓凝剂MP掺量的增加,水泥水化最高放热峰出现的时间按比例延长,缓凝性能线性关系良好。     

矿物掺合料和减水剂对桥梁混凝土水泥石水化热的影响

采用等温量热法研究高效减水剂对普通、中热水泥掺入不同品种及不同掺量的掺合料后水化热的耦合作用规律,分析了减水剂、矿物掺合料及两者双掺对水泥水化热及放热速率的影响.结果表明:矿物掺合料可减缓水泥水化放热的速率,推迟放热峰值的出现,粉煤灰的缓凝效果和削峰效果较矿渣要显著.外加剂对掺粉煤灰水泥的早期水化热有显著的降低作用.     

掺木钙-碳酸氢钠的粉煤灰水泥水化放热的研究

通过水化热,SEM,DTA等测试方法研究了木质素磺酸钙(CL)-碳酸氢钠(SB)复合外加剂对粉煤灰水泥水化放热的影响及机理。实验表明并非所有的掺木质素磺酸盐一碱金属碳酸盐复合外加剂的水泥水化放热曲线都出现双诱导期,双诱导期的出现与外加剂的掺量有关。     

水泥基胶凝材料水化放热行为的分析和试验研究

大体积混凝土结构中降低温度应力的关键是降低混凝土中胶凝材料水化热,所以研究掺硅灰、磨细矿渣、粉煤灰、膨胀剂胶凝材料体系的水化放热行为十分重要.首先在化学反应动力学原理基础上,采用微积分理论推导出水泥基胶凝材料恒温水化放热过程的统一表达式;然后用溶解法测试掺硅灰、矿粉、粉煤灰、膨胀剂胶凝材料体系的水化热,在试验的基础上分析加掺合料胶凝材料的水化放热行为.     

复合使用高效减水剂与缓凝剂对水泥水化历程的影响

用直接测温法及X射线衍射技术,系统研究了萘系、氨基磺酸盐系及聚羧酸盐系3种高效减水剂,三聚磷酸钠及糖钙2种缓凝剂及复合使用高效减水剂与缓凝剂对水泥水化热、水化温峰、温峰出现时间及不同水化龄期Ca(OH)2和钙矾石(ettringaite,AFt)生成量等方面的影响.结果表明:单掺高效减水剂使水化温峰升高,温峰出现时间延迟,水化热及温峰时的Ca(OH)2生成量增加.单掺缓凝剂使水化温峰降低,温峰出现时间大幅度延迟,水化热及温峰时的Ca(OH)2生成量明显减少.复合使用高效减水剂与缓凝剂时,由于协同效应,使高效减水剂的分散作用及缓凝剂的缓凝作用同时得到加强.与单掺缓凝剂相比,复掺后水泥水化温峰出现的时间进一步延迟,水化温峰进一步降低,水化热及水化温峰时Ca(OH)2生成量进一步减少;但是,外加剂对AFt生成量影响不大.     

磷渣对水泥浆体水化性能和孔结构的影响

通过对水泥浆体凝结性能、水化放热、力学性能和孔结构的测定,以及扫描电镜分析和差热-热重分析,研究了不同掺量磷渣对水泥浆体水化性能和微观结构的影响.结果表明:随着磷渣掺量的增加,浆体的凝结时间延长,水化热减少,早期抗压强度下降.但掺磷渣水泥浆体的后期抗压强度已接近或超过了纯水泥浆体的,磷渣掺量的增加对水泥浆体的后期抗压强度影响不显著.浆体中的Ca(OH)2量随龄期的延长而增加并随磷渣掺量的增加而降低.磷渣的活性效应和填充效应的发挥有效地改善了浆体水化后期的微观结构和孔结构,从而使浆体的力学性能有所提高.     

己二酸对掺石灰石粉水泥浆性能的影响

为探究掺加石灰石粉的水泥浆中加入己二酸的作用效果,对添加己二酸的掺石灰石粉水泥浆体流动性、强度、水化热及化学结合水的影响规律进行了研究.利用X射线衍射和扫描电镜技术手段对其机理进行分析.结果表明:己二酸的加入提高了掺石灰石粉水泥浆体的流动度、3 d强度、早期水化温升值和早期水化结合水量,掺入己二酸在3d时生成更多的水化碳铝酸钙,水化产物结构更加致密.     

蒸养条件下两性聚羧酸减水剂对胶砂及混凝土强度的影响

合成了阴离子型和两性型聚羧酸减水剂,研究了两类聚羧酸减水剂对水泥水化热、蒸养胶砂和蒸养混凝土强度的影响.结果表明:在蒸养条件下,与阴离子型聚羧酸减水剂相比,掺两性型聚羧酸减水剂的水泥水化温峰更高;在相同水灰比时,掺两性聚羧酸减水剂的蒸养胶砂和蒸养混凝土的强度也更高.XRD分析可知,掺入两性聚羧酸减水剂在蒸养条件下生成更多的AFm和氢氧化钙,促进了C3S和C2S的水化.     

锂渣和钢渣对水泥浆体力学性能与微观结构的影响

利用锂渣粉和钢渣粉替代部分P·O 42.5水泥制备了复合水泥净浆试样。通过SEM、XRD、FT-IR等测试方法分析了二者对试样的影响及作用机制。结果表明,锂渣替代部分水泥会降低浆体的流动性,钢渣替代部分水泥有利于提高浆体流动性。锂渣具有促凝效果,而钢渣在浆体中可发挥缓凝作用。锂渣、钢渣复合掺入时可调控浆体的流动性和凝结时间。锂渣对浆体力学性能的提高相比钢渣具有更明显的优势,当水胶比为0.4时,掺入20%(质量分数)锂渣的试样28 d抗压强度可达62.3 MPa,相比空白样可提高23%左右。SEM结果显示掺20%锂渣可使试样28 d微观结构更致密。XRD结果显示试样的水化产物主要为C-S-H凝胶和Ca(OH)₂。FT-IR结果显示Si—O键峰位发生了一定的红移,H—O—H键发生了蓝移。     

钢渣对硬化水泥浆体结构形成的影响研究

研究了钢渣对水泥强度及体积膨胀率的影响,采用SEM和EDXA分析了水化产物的形貌和微区化学成分,并用XRD对水化产物的矿物组成进行了分析研究。研究结果表明,钢渣的掺入会降低水泥净浆的早期抗压强度,但随钢渣水化的进行,掺钢渣的水泥浆体7d以后的强度增长较快,至120d时净浆抗压强度已与纯硅酸盐水泥相近。掺钢渣的水泥的体积膨胀率比纯硅酸盐水泥的体积膨胀率大,钢渣水泥的体积膨胀率主要取决于钢渣中的fCaO含量。掺钢渣水泥的主要水化产物组成和形貌与纯硅酸盐水泥无明显差别,所不同的是C-S-H凝胶中有较多的铁相。掺钢渣水泥的水化产物主要有C2SH(C)、AFt和Ca(OH)2。     

EVA对硫铝酸盐水泥净浆微观结构和力学性能的影响

研究了乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)对硫铝酸盐水泥(CSA)净浆抗压强度、凝结时间、干燥收缩、质量损失及浆体内部温度的影响规律,并通过XRD、FTIR、SEM及EDS等测试手段对6 h、28 d龄期时的水化产物及微观结构进行分析。结果表明：掺入EVA后CSA净浆的凝结时间显著缩短,6 h的抗压强度升高,而1 d、3 d、28 d的抗压强度降低;CSA净浆的干燥收缩和质量损失率随着EVA掺量的增加逐渐减小;EVA的掺入提高了CSA净浆内部温度曲线的峰值,加快了峰值出现的时间。微观分析表明：EVA对CSA净浆6 h的水化具有促进作用,使其生成了更多的钙矾石,而对其28 d的水化具有抑制作用,水化产物有所减少。     

缓凝剂对高贝利特硫铝酸盐水泥水化和性能的影响

高贝利特硫铝酸盐(HB-CSA)水泥是一种具有低收缩特性的新型低碳水泥。针对该种水泥凝结硬化不易控制的问题,系统研究了氨基三亚甲基膦酸(ATMP)和葡萄糖酸钠(SG)对HB-CSA水泥水化和凝结硬化的影响。采用等温量热仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了缓凝剂在HB-CSA水泥中的作用机理。结果表明:ATMP可以显著延缓HB-CSA水泥水化进程,延长凝结时间,提高HB-CSA水泥的中后期强度;而SG仅表现出有限的作用。两种缓凝剂与聚羧酸减水剂(PCE)复配可以延迟HB-CSA水泥水化放热速率,抑制钙矾石等早期水化产物的形成,且不同种缓凝剂会使钙矾石呈现出不同的形貌。     

纳米氧化铝对硅酸盐水泥浆体流变、水化和硬化强度的影响

本文研究了纳米氧化铝(NA)对硅酸盐水泥浆体的早期流变性、中期水化特性和后期力学性能的影响,并且分析了三个阶段之间参数的相关性。结果表明,NA的掺入增大了新拌水泥浆体的屈服应力和塑性黏度,且当NA掺量范围为3%~5%时,屈服应力和塑性黏度最大增幅均超过110%。在水泥浆体中掺入NA明显改变了硅酸盐水泥早期的水化放热速率和放热量,并且使得浆体在各龄期的抗压强度和抗折强度有所增长。对于该复合胶凝体系,早期的水化放热量与流变参数呈指数增长的变化趋势,而放热峰值速率与抗压强度则存在近似线性的函数关系。