纳米SiO_2对水泥粉煤灰胶凝材料早期水化硬化的影响

利用纳米SiO_2对水泥-粉煤灰体系早期水化硬化促进作用,可以显著弥补大掺量粉煤灰体系凝结时间长、早期强度较低的缺陷。结果表明,掺有占胶凝材料质量5%的纳米SiO_2的水泥-粉煤灰净浆(粉煤灰取代率为40%)凝结时间与水泥净浆相当。纳米SiO_2可显著提高水泥-粉煤灰砂浆早期(3-7d)强度,且粉煤灰取代率越高,增强作用越明显,5%纳米SiO_2掺量可提高40%和60%粉煤灰取代率砂浆7d强度达到50%和68%。拌合物中纳米SiO_2促进了水泥水化硬化过程,密实了水泥石结构。结果表明,纳米SiO_2的掺入有利于大掺量粉煤灰、绿色混凝土的开发和利用。     

稻壳灰在丁苯聚合物/水泥复合胶凝材料凝结硬化过程中的作用

聚合物/水泥复合胶凝材料在解决普通水泥基材料脆性大、易开裂、抗拉抗折强度低等问题的同时还可使水泥基材料具有了更好的防水性和耐久性,但聚合物/水泥复合胶凝材料凝结硬化较为缓慢。针对此,采用稻壳灰作为调凝组分,研究稻壳灰对丁苯聚合物/水泥复合胶凝材料凝结硬化过程以及水化进程和水化产物的影响,探讨稻壳灰调节凝结硬化过程的机理。结果表明:稻壳灰能加快丁苯聚合物/水泥复合胶凝材料的水化进程,缩短水化诱导期、加速期,并提高早期水化程度,从而缩短凝结时间,提高早期强度。凝结硬化过程中,稻壳灰促进了C_3S的水化,并与部分水化产物Ca(OH)_2发生二次反应生成C–S–H凝胶。     

面层自流平材料的制备与性能研究

研究了铝酸盐水泥-硅酸盐水泥-石膏复合胶凝体系对自流平材料性能的影响以及渗透型液体硬化剂对材料表面的改性作用,采用XRD、TG-DSC和SEM分析了胶凝体系的水化产物.结果表明:在铝酸盐水泥-硅酸盐水泥二元体系中,随着硅酸盐水泥掺量的增加,砂浆流动度经时损失逐渐扩大,凝结时间缩短,干缩率增大,各龄期强度均有所降低,但1～3d和3～28 d强度增长幅度更大.在铝酸盐水泥-硅酸盐水泥-石膏三元胶凝体系中,增加α-半水石膏的掺量可促进砂浆凝结硬化,减小干燥收缩率,提高早期强度,但后期强度的增幅有所减小;增加硅酸盐水泥掺量会使砂浆流动度经时损失显著加大,凝结时间缩短,早期强度无明显变化,后期强度增幅较大.在自流平材料表面涂刷硬化剂可有效提高其耐磨性,减少干燥失水率.水化铝酸钙的微观形貌不规则,其XRD衍射峰不显著.在三元胶凝体系的水化产物中,存在着大量真棒状的钙矾石和六方片状的单硫型水化硫铝酸钙.     

纳米二氧化硅对硅酸盐水泥水化硬化的影响

利用微量热分析、X射线衍射、差热分析、扫描电镜和氮气吸附等手段研究了纳米SiO2对硅酸盐水泥水化硬化的影响.结果表明:纳米SiO2掺量为5%(质量分数)时,其高火山灰反应能大量吸收Ca(OH)2,进而促进水泥水化,提高水化开始时的放热速率,并改善水泥浆体的微观结构,使得水泥石更加均一密实.同时,纳米SiO2的掺入使得标准稠度需水量急剧上升,凝结时间缩短,促进水泥石的中后期强度增长.     

纳米二氧化硅改性混凝土宏观性能及微观调控机理分析

系统研究了纳米SiO2对水泥净浆流动性、水泥砂浆强度、混凝土强度和动弹性模量、混凝土渗透性能的影响,并采用X射线衍射(XRD)分析了不同掺量纳米SiO2对混凝土不同水化阶段水化产物的影响规律,同时借助电镜扫描(SEM)分析了水化产物微观结构受到的影响,从宏观性能和微观机理两方面探讨了纳米SiO2对水泥基材料的影响.结果表明,纳米SiO2会影响水泥水化尤其是早龄期水化速度,从而提高混凝土和砂浆强度,提高混凝土的抗渗性能,降低混凝土的动弹性模量.一定范围内,随着纳米SiO2掺量的增加,水泥水化产物受影响的程度逐渐增大,通过XRD和SEM分析水化产物微观结构变化规律,发现与宏观力学性能和耐久性能吻合较好.纳米SiO2本身的特性(粒径大小、表面活性、分散性能等)决定其对水泥水化过程和产物的影响程度.     

不同矿物掺合料在复合胶凝材料中水化特性的对比研究

通过强度、X射线衍射(XRD)、差热-热重(DTA-TG)及扫描电镜(SEM)测试,对比研究了玻璃粉、石灰石粉和钢渣粉在水泥基材料中的水化特性.结果表明:养护早期,钢渣粉、石灰石及玻璃粉在胶凝体系中主要作为惰性材料起到填充作用,单掺15％的石灰石粉和钢渣粉能促进胶凝体系早期强度增长.养护至90 d时,由于掺合料的二次水化作用,复合胶凝体系的强度增长率高于纯水泥样;石灰石粉能与熟料中的铝相发生水化反应生成单碳水化碳铝酸钙;钢渣粉胶凝体系内,除了水泥水化继续生成的氢氧化钙之外,钢渣粉中的活性物质如C2S和C3S后期水化也能生成氢氧化钙,使得体系内氢氧化钙含量随龄期增加而增加;玻璃粉在养护后期能与氢氧化钙发生火山灰反应,且玻璃粉火山灰反应消耗的氢氧化钙量大于水泥水化的氢氧化钙量,导致玻璃粉体系内氢氧化钙含量随龄期增加而降低.     

氢氧化钙对硫铝酸盐水泥-粉煤灰复合胶凝材料的水化影响

通过凝结时间、抗压强度和电阻率等分析手段,研究了Ca(OH)2对硫铝酸盐水泥-粉煤灰复合胶凝材料水化过程的影响.结果表明,掺入Ca(OH)2明显缩短了硫铝酸盐水泥-粉煤灰复合胶凝材料的凝结时间;当Ca(OH)2掺量为0.5%时,初凝时间最短,1 d、28 d强度均明显提高;当Ca(OH)2的掺量为2%时,28 d强度相比空白样提高了61.9%;掺入Ca(OH)2后,硫铝酸盐水泥-粉煤灰复合胶凝材料的1 d电阻率减小,随着Ca(OH)2掺量增大,电阻率逐渐减小,电阻率变化率极大值提前,说明Ca(OH)2加快了该复合胶凝材料的早期水化进程.XRD分析表明,掺入Ca(OH)2后,水化1 d时钙矾石的生成量增多,消耗无水硫铝酸钙的量增多;水化28 d时钙矾石的生成量相对变化较小,但强度明显增大,粉煤灰对硫铝酸盐水泥强度的贡献较为明显.     

C-S-H纳米晶核对矿物掺合料复合胶凝材料水化性能的影响研究

水泥中掺入大量矿物掺合料易造成其早期强度低、施工周期长等问题。本文研究了C-S-H晶核对含矿物掺合料的复合胶凝材料体系水化性能的影响规律;通过热力学计算阐述了C-S-H晶核降低水化产物成核势垒的机理,并通过离子溶出与沉积探讨大掺量矿物掺合料胶凝体系水化机理。结果表明：矿物掺合料复合胶凝材料体系水化能力较弱,这是由于Ca²⁺溶出受到制约,C₃S的水化反应缓慢;当加入晶核后,水泥中硅酸盐相溶解-结晶能力得到大幅提升,使得矿物掺合料水泥体系的水化反应活性接近纯水泥体系。研究表明,C-S-H晶核可解决大掺量矿物掺合料胶凝体系所带来的水化能力严重不足问题。     

循环流化床固硫灰复合胶凝材料的早期水化特点

研究了大掺量循环流化床固硫灰复合胶凝材料的物理力学性能,以及其早期水化放热特点和水化产物。研究结果表明:利用掺量为30%～60%固硫灰制备的复合胶凝材料满足32.5、42.5强度等级水泥标准;固硫灰复合胶凝材料的标准稠度比水泥的标准稠度大,且随着固硫灰用量的增加标准稠度增加,同时凝结时间变长;与P.O42.5水泥相比,循环流化床固硫灰复合胶凝材料水化的诱导期较长,水化放热速率明显变小,水化热较低。     

纳米SiO2-x水泥基复合材料的水化行为

探讨了纳米SiO2-x对水泥水化的影响。结果表明：纳米SiO2-x加快了水泥早期水化的放热速率，提前了水化诱导期、加速期和减速期，缩短了水泥的凝结时间；纳米SiO2-x复合水泥试样的早期累计水化放热量要低于硅灰试样；此外，纳为SiO2-x大大增加了水泥浆体标准稠度需水量。     

MXene和纳米SiO2对粉煤灰水泥水化性能的影响

本文利用差热分析、X射线衍射、扫描电镜等手段研究了纳米Si O_2和MXene对粉煤灰水泥水化性能的影响。结果表明,单掺纳米Si O_2能够促进粉煤灰水泥早期水化,提高水化开始时的放热速率,并使粉煤灰水泥浆体更加密实;而单掺MXene、复掺纳米Si O_2和MXene对粉煤灰水泥后期水化的促进作用比较明显,能够促进水泥中期强度增长。     

纳米SiO_2和ZrO_2共同作用硅酸盐水泥水化机理

利用XRD和SEM表征了纳米S iO2和ZrO2对硅酸盐水泥砂浆改性后的试样。研究发现,在固定水灰比为0.5时,复掺2%纳米S iO2和0.25%ZrO2共同发挥纳米诱导水化作用,生成更多的C—S—H凝胶并向着针柱状形貌生长,细化了Ca(OH)2,使其镶嵌在C—S—H凝胶和钙钒石中,使得C—S—H与凝胶与钙矾石紧密交织,减少水泥石中总孔隙率,水泥石的结构更加细化密实,使抗压强度明显高于同龄期标准试样。     

纳米SiO2对钢渣水泥基胶凝材料的影响

钢渣和水泥具有相似的矿物组成,可以作为一种潜在的胶凝材料,然而钢渣掺量较高时并不利于混凝土早期性能的发展。以钢渣质量分数为30%的钢渣水泥基胶凝材料为研究对象,探讨纳米SiO₂对其早期性能的影响。主要通过测量流动度、凝结时间和抗压强度评估物理力学性能,并利用微量热分析、X射线衍射(XRD)、差热分析(DSC-TG)等方法对掺有纳米SiO₂的钢渣水泥基胶凝材料的水化过程和水化产物进行分析。结果表明,当纳米SiO₂掺入的质量分数为3%时,纳米SiO₂可充分发挥火山灰活性,消耗大量Ca(OH)₂,同时由于纳米SiO₂颗粒的结晶成核作用和微集料填充作用,促进了钢渣和水泥的水化,水化初期的放热速率有所提高,从而提高钢渣水泥基胶凝材料的力学性能,28 d的抗压强度提高了14.0%。     

Influence of a fine glass powder on cement hydration: Comparison to fly ash and modeling the degree of hydration

This paper reports the results of an investigation carried out to understand the influence of a fine glass powder on cement hydration. The pozzolanicity of the glass powder and a Class F fly ash for comparison was evaluated using strength activity index over a period of time, and a rapid electrical conductivity based method. Flame emission spectroscopy and electrical conductivity tests were used to quantify the alkali release from glass powder, and gain information on the rate of alkali release. It was found that the glass powder releases only a very small fraction of sodium ions into the solution. It was observed that the glass powder modified pastes show higher non-evaporable water contents than the plain paste and fly ash modified pastes, indicating that glass powder facilitates enhancement in cement hydration. An expression has been developed for the change in non-evaporable water content as a result of enhancement in cement hydration and the hydration of the cement replacement material. The efficiency of any cement replacement material with age in the paste system can be quantified using this parameter. Based on this parameter, a 5% cement replacement with glass powder was found to be effective at the chosen water-to-cementing materials ratio (w/cm), whereas at higher replacement levels, the dilution effect dominates. A model to predict the combined degree of hydration of cement pastes incorporating more than one cementing material is outlined. The measured and predicted combined degrees of hydration agree well.     

混凝土化学组成对其抗折性能试验研究

混凝土化学组成的研究,对提升水泥混凝土强度有着十分重要的作用。主要研究了胶凝材料体系的硅酸盐水泥的化学组分与其相对掺量、还有配合比对混凝土强度的影响。综述了不同胶凝材料的化学组成与其反应机理,要特别说明的是C_3S和4CaO·Al_2O_3·Fe_2O_3的含量对强度的影响最大。水泥熟料发生的水化反应得到的水化产物,也对其产生了一定影响。通过优化胶凝材料不同的化学组分掺量,可以有效提高水泥混凝土强度。     

多元胶凝粉体复合效应的研究

在水泥中掺人具有不同颗粒分布和活性的细掺合料可以获得多元胶凝粉体材料。采用标准稠度用水量法和环境扫描电镜研究了多元粉体体系的紧密堆积效应。提出用标准稠度需水量比作为确定紧密堆积效应的实验方法。用水化热和抗压强度实验研究了多元胶凝粉体材料各组分的水化进程匹配和复合胶凝效应,测定了多元胶凝粉体大体积混凝土的强度和绝热温升过程。实验结果表明：改变胶凝组分的品种、含量和细度可以调控多元胶凝粉体的绝热温升和强度发展过程。以满足配置高性能混凝土的特殊技术需求。     

EVA/Nano-SiO_2隔热复合材料的制备及性能研究

通过挤出共混法将低导热系数的纳米二氧化硅(nano-SiO2)添加到乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)中,制备了用于透明隔热型夹层玻璃中间膜的EVA/nano-SiO2隔热复合材料。系统地研究了nano-SiO2的含量和比表面积对EVA/nano-SiO2复合材料的隔热性能、拉伸性能、可见光透过率以及热稳定性的影响,并考察了复合材料与玻璃之间的黏合强度。结果表明,nano-SiO2作为隔热添加剂,其含量和比表面积的增加均会使EVA/nano-SiO2复合材料的导热系数下降,隔热性能得到改善。与未改性EVA相比,含9.0%nano-SiO2(比表面积为300 m2/g)的EVA/nano-SiO2复合材料的导热系数最低,为0.219 9 W/(m.K);用其胶膜夹在两块玻璃中间制作的盖板能使隔热箱内的温度降低4.1℃。nano-SiO2的质量分数在3.8%～9.0%范围内,EVA/nano-SiO2复合材料与玻璃的黏合强度均大于30 N/cm;nano-SiO2质量分数为5.6%左右,复合材料的黏合强度、拉伸强度和断裂伸长率均出现最大值,可见光透过率约为80%。     

石灰石粉-粉煤灰细度变化对水泥基胶凝材料体系水化动力学的影响

为研究混磨不同细度石灰石粉-粉煤灰对水泥基胶凝材料水化进程和早期力学性能的影响规律,本文采用等温量热法测定了不同细度复合胶凝体系在水化温度为20 ℃时的水化放热速率和放热量,根据Krstulovic-Dabic提出的水化动力学模型计算了复合胶凝体系水化反应各阶段的动力学参数。结果表明:增加石灰石粉和粉煤灰的细度可促进复合胶凝体系水化产物的结晶成核与晶体生长,缩短水化诱导期结束时间和达到最大放热速率时间,加速水泥的水化反应速率。石灰石粉和粉煤灰细化会缩短相边界反应过程时间,使复合胶凝体系在水化程度更高时发生反应控制机制转变。抗压强度试验表明增加细度可明显提高胶砂试件的早期强度,其后期强度保持稳定。     

玻璃粉水泥浆的初期水化产物和浆体结构

采用SEM、XRD研究了玻璃粉水泥浆的初期水化产物、浆体结构.并用化学结合水量和有效结合水法来定性和定量分析玻璃粉对水化初期复合体系及水泥的促进或抑制作用以及作用程度.研究表明:在水化反应初期(1d内),因为玻璃粉的掺入既由此而产生的稀释作用使有效水灰比增加而产生的对水泥熟料水化的促进作用,因此,硅酸盐水泥熟料的水化程度较高,但从整体来看,大掺量(50%)的玻璃粉延缓了复合胶凝材料总水化程度;水化开始(6 h~1 d)时,水化反应开始加速进行,水化产物的数量迅速增加,主要为纤维状CSH凝胶、针棒状钙矾石晶体和Ca(OH)2,这些水化产物彼此间相互搭接、交错生长,部分未水化的水泥颗粒镶嵌其中,并将玻璃粉粘结成整体,构成体系骨架.