高掺量矿物掺合料对水泥基材料固化氯离子能力的影响

本文研究了高掺量矿物掺合料对水泥基材料固化氯离子能力的影响,并借助XRD、DTG等进行了分析,研究结果表明:在水泥掺量为20％情况下,随着矿粉和NaCl的掺量的增加,提高了水泥基材料的强度.高掺量的矿粉促进了水泥基材料中的F盐和镁铝水滑石的生成提高了其对氯离子的固化能力,增加浆体的水灰比对氯离子的固化也起到了促进作用.     

矿渣微粉对水泥净浆性能及氯离子固化作用的影响

为解决钢筋混凝土氯离子侵蚀难题，研究了不同掺量矿渣微粉对水泥净浆工作性能、力学性能和氯离子固化性能的影响，并通过物相分析、热重分析、孔结构分布和热力学模拟等方法对氯离子固化机理进行表征分析。结果表明：矿渣微粉能够改善水泥基材料的工作性能，有效提升水泥净浆后期抗压强度和氯离子固化能力，掺量为30%(质量分数)时综合性能最佳；矿渣微粉能够化学结合氯离子，促进体系生成Friedel盐和Kuzel盐，并且能够发生火山灰效应提升C-S-H凝胶含量，细化硬化浆体孔隙结构，提升密实度；水泥净浆氯离子固化能力受氯离子化学结合、物理吸附和阻迁能力共同作用，随着矿渣微粉掺量增加，水泥净浆氯离子化学结合和物理吸附能力逐渐增强，而阻迁能力存在最优掺量。本研究为矿渣微粉水泥基材料在远海岛礁工程建设中的应用提供技术支持和理论支撑。     

水泥-石灰石粉浆体氯离子浓聚性能研究

通过测定水泥-石灰石粉浆体孔溶液中自由氯离子含量以及XRD物相分析,研究其氯离子浓聚性能.结果表明,水泥-石灰石粉浆体氯离子浓聚系数随氯离子浓度的增加逐渐降低.氯离子浓度为0.1mol/L时,浓聚系数随石灰石粉掺量的增加先增后减,掺10％、20％、30％石灰石粉的浆体氯离子浓聚系数比未掺石灰石粉的浆体分别增加9.1％、98.2％、94.2％;浓聚系数随石灰石粉细度的增加先减后增,石灰石粉比表面积为608m2·kg-1、807m2·kg-1的浆体氯离子浓聚系数比掺412m2·kg-1石灰石粉的浆体分别降低45.3％、29.9％.水泥-石灰石粉浆体Zeta电位随氯离子浓度增加逐渐降低,随石灰石粉掺量增加先增后降,随石灰石粉细度的增加先减后增.Mg2+作用下,水泥-石灰石粉浆体氯离子浓聚系数明显升高,Friedel盐含量增多,氯离子固化能力增强,固化能力随石灰石粉掺量增加逐渐增强,随石灰石粉细度增加先增后降.     

苯丙乳液对水泥基材料氯离子固化能力的影响

研究了不同掺量苯丙乳液对水泥基材料氯离子固化能力的影响.将苯丙乳液分别以水泥质量的1％和3％掺入到水泥净浆中,分别研究7 d和28 d不同龄期和不同苯丙乳液掺量条件下的水泥基材料氯离子固化能力.研究发现1％苯丙乳液掺量下,7 d和28 d氯离子固化率对空白组提高率分别为11.69％和12.06％,而3％掺量下,7 d和28 d的氯离子固化率提高率分别为12.59％和13.39％.通过XRD、TG、SEM等测试方法研究表明苯丙乳液会促进水泥水化生成更多的C-S-H凝胶吸附水泥中的自由氯离子,提高氯离子物理吸附率;并且能够促进水泥基材料中F盐和K盐的生成,使氯离子参与形成稳定的水化产物,提高了氯离子化学固化率;以上两方面综合作用使得苯丙乳液加入水泥中之后能够提高水泥对氯离子的固化率.     

凹凸棒土与纳米二氧化硅对高强石膏浆体3D可打印性的影响

本文研究了凹凸棒土(ATP)和纳米二氧化硅(NS)对3D打印用α半水石膏浆体泵送性、流变性、支撑性等可打印性及固化体力学强度的影响。结果表明,掺入ATP后,泵送力维持在(0.57±0.02) kN,浆体剪切应力与剪切应变曲线不随掺量增加而发生明显变化,0 h、4 h打印体坍塌角分别从空白组的24°、32°降至掺量为2.8%(质量分数,下同)时的8°、11°。与ATP相比,打印浆体掺加NS后泵送力明显增加,掺加2.8%NS浆体的泵送力是同掺量ATP浆体的近2倍,浆体剪切初始应力随NS掺量增加而增大。虽然掺加NS使浆体泵送阻力增大,NS较ATP对打印体的支撑性却明显提升,掺加2.8%NS打印体0 h、4 h均无明显坍塌。ATP和NS在1%~2%掺量时浆体均可打印,且固化打印体抗压强度均有所增加,但层间粘结强度均削弱约2/3。     

不同龄期和硫酸盐作用下大理石粉对水泥固化氯离子性能影响研究

研究了硫酸盐作用下大理石粉对水泥固化氯离子性能的影响规律及作用机理.试验结果表明:水泥-大理石粉硬化浆体氯离子固化率,1d龄期之前快速增长,1～3d龄期增长变缓,3～7d龄期进一步减缓,7～28 d龄期时增加缓慢,1d、3d和7d龄期的分别达到28 d的50％、70％和95％.随着大理石粉掺量的增加,水泥浆体的氯离子固化率,6h、12 h、1d龄期增大,3d、7d、28 d龄期降低;随着硫酸盐浓度增加,其氯离子固化率降低.XRD分析表明大理石粉对水泥浆体28 d龄期的Freidel's盐生成量影响不大,硫酸盐抑制水泥-大理石粉浆体Freidel's盐生成.     

水泥-粉煤灰-矿粉-偏高岭土四元胶凝材料氯离子固化机理研究

本文在水泥、粉煤灰和矿粉组成的三元胶凝材料基础上掺入第四元矿物掺合料偏高岭土,利用X射线衍射(XRD)和热重分析(TGA/DTG)定性分析了四元胶凝材料水化产物与氯离子固化能力的关系,并在此基础上利用TGA/DTG和Rietveld外标法定量分析不同形态氯离子固化量。研究表明,掺入偏高岭土能够增加体系早期水化反应速率,促进粉煤灰和矿粉早龄期水化,增加了四元胶凝材料水化AFm相(单硫型水化硫铝酸钙)和C-S-H凝胶含量。同时也增加了体系中铝钙摩尔比,使得单硫型硫铝酸钙(Ms)在碳酸盐存在的条件下更加倾向于转化为半碳型碳铝酸钙(Hc)。氯离子等温吸附结果表明,AFm相含量与氯离子固化能力呈正相关。Rietveld外标法结果表明,掺入偏高岭土后四元体系的氯离子化学固化能力提高,物理吸附能力降低,与三元体系相比,氯离子化学固化量提高了94.16%,物理吸附量降低了7.62%,TGA/DTG定量结果表明Rietveld定量分析具有可行性。     

掺磷石膏的无水泥墙体砖的制备研究

用粉煤灰为原料,研究了磷石膏、氧化钙和河砂的加入对墙体砖强度的影响。研究发现,磷石膏掺量增加,试样的强度下降;氧化钙的加入量增加,试样强度先上升后下降;在试样中加入100%的河砂,对试样的强度影响较小。无水泥墙体砖的最佳配比为:磷石膏掺量为30%、氧化钙掺量为20%、河砂掺量为100%。     

海水和矿物掺合料对硫铝酸盐水泥砂浆性能的影响

本文研究了不同拌和水以及海水拌和时粉煤灰和硅灰掺量对硫铝酸盐水泥(SAC)砂浆力学性能和表观孔隙率以及净浆凝结时间、化学收缩、孔溶液pH值和氯离子结合能力等的影响,并通过XRD、SEM和EDS分析水泥水化产物和微观结构。结果表明,海水能加快SAC早期水化并提高其早期强度,但后期强度和淡水拌和时无明显差别。粉煤灰和硅灰均会延长SAC凝结时间,对早期抗压强度不利,而掺加质量分数为5.0%和7.5%的硅灰能提高SAC砂浆28 d抗压强度。硅灰掺量增加时会提高用水量和表观孔隙率,降低流动性,使水泥化学收缩增大,降低净浆pH值且减少氯离子结合量;粉煤灰能够提高砂浆流动性,减少水泥化学收缩,但掺量越大对SAC砂浆抗压强度和抗折强度越不利,掺质量分数为10%的粉煤灰可小幅提高氯离子结合量且减小表观孔隙率。     

放射性废液盐分对硅酸盐水泥水化的影响

为了评价放射性废物化学组分对水泥固化的影响,利用凝结时间、水化热、XRD和水泥固化体抗压强度的表征,本文研究了不同掺量硝酸钠、亚硝酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠和尿素对硅酸盐水泥水化的影响。结果表明：(1)低掺量硝酸钠(≤2.0%)对水泥具有一定的促凝效果,随着掺量的提高,会明显延缓体系的水化速率,同时对固化体强度产生破坏作用;高掺量硝酸钠—水泥水化体系中检测到硝酸盐类钙钒石生成;(2)碳酸钠、碳酸氢钠(0%～2%)对固化体有明显的促凝效果;(3)亚硝酸钠、尿素(0%～2%)对固化体凝结时间影响不大。研究结果将为放射性废液水泥固化配方的研发提供数据基础和理论参考。     

活性MgO含量对碱式硫酸镁水泥强度及水化产物的影响

为了研究活性MgO含量对碱式硫酸镁水泥强度及水化产物的影响,采用不同活性MgO含量的轻烧氧化镁制备水泥试样,进行抗压强度和抗折强度试验,并对水泥水化产物进行X射线衍射分析.结果表明,当改性剂掺量为活性MgO质量的1％时,活性MgO含量为60％的轻烧氧化镁制备的水泥试样在室温条件下养护28 d的抗压强度最高,水化产物的主要物相为5·1·7相和少量Mg(OH)2相;活性MgO含量为70％的轻烧氧化镁配制的水泥试样在同等条件下的抗压强度仅为活性MgO含量为60％时的60％,水化产物的主要物相为Mg(OH)2相和少量5·1·7相;活性MgO含量为43.2％的轻烧氧化镁制备的水泥试样强度最低,水化产物中以Mg(OH)2相为主,5·1·7相含量较少,以及剩余MgO相和未分解的MgCO3相.采用活性MgO含量为70％的轻烧氧化镁制备水泥试样时,增加改性剂掺量为活性MgO质量的2％时,试样各龄期强度有较大提高.     

沸石粉对硫铝酸盐水泥水化行为的影响机理研究

研究了沸石粉对硫铝酸盐水泥浆体流动度、凝结时间和抗压强度的影响规律,并通过自收缩、电阻率和XRD测试分析了沸石粉在硫铝酸盐水泥水化行为中的作用机理。结果表明,掺入沸石粉后水泥浆体的流动度明显降低,凝结时间显著延长,且延长时间随掺量的增大呈先增大后减小的趋势。当沸石粉掺量为5%~15%(质量分数)时,硬化水泥浆体的1 d、3 d、7 d抗压强度均有显著提高;沸石粉掺量为10%时,水泥浆体3 d、7 d、28 d的强度增长幅度最大,和空白组相比,分别增长了21.6%、13.9%和5.4%。掺入沸石粉后水泥浆体的24 h电阻率显著增大,硬化浆体的7 d自收缩减小,且在相同龄期时,硬化浆体的自收缩随沸石粉掺量的增大而减小。XRD分析显示沸石粉的掺入能有效促进硫铝酸盐水泥的水化,有利于1 d、3 d和28 d龄期内钙矾石的形成。     

Effect of alcohol leachable chloride on strength of magnesium oxychloride cement

The major crystalline phases in magnesium oxychloride cement (MOC) have been extensively studied, but the other phases have not been studied due to the difficulty in identifying them. In the current study, we focused on the effect of chlorine-containing phases other than crystalline oxychlorides on the strength of cured MOC materials. The alcohol leachable chloride (ALC) was proposed to characterize the other phases containing chlorine, and the absolute ethanol leaching test was developed to determine ACL content in a cured MOC paste. The results showed that either decreasing MgO/MgCl₂ molar ratio or increasing H₂O/MgCl₂ molar ratio led to an increase in ALC content in cured MOC slurry, but adding a small amount of phosphoric acid resulted in very little or almost no ALC in the modified MOC slurry. In addition, increasing ALC content has been shown to significantly reduce the compressive strength of hardened MOC pastes. Thus, the modified MOC pastes had high strength, compared with the corresponding common MOC pastes. According to the experimental results, the relationship between the ALC content and the compressive strength of cured MOC materials was established. Therefore, a low ALC content was proposed as a characteristic index of high-quality MOC materials.     

MgO和CaO对碱矿渣混凝土抗碳化性能的影响

与普通硅酸盐水泥(OPC)混凝土相比,碱矿渣混凝土(AASC)的抗碳化性能较差。为了提高AASC的抗碳化性能,本文采用MgO和CaO代替部分矿渣制备AASC,研究了加速碳化环境下掺MgO和CaO的AASC在不同碳化龄期的抗压强度和碳化深度,并结合 X 射线衍射(XRD)、同步热分析(TG-DTG)和扫描电镜-能谱(SEM-EDS)等技术分析了MgO和CaO对AASC抗碳化性能的改性机理。结果表明,MgO和CaO分别促进了AASC中Mg-Al水滑石和Ca-Al层状结构的生成,这两种水化产物在碳化过程中会吸收和消耗CO₂,缓解C-S-H的碳化分解。此外,加速碳化后,掺入MgO的AASC中有碳酸钙镁和碳酸镁生成,掺入CaO的AASC中碳酸钙的量明显增多,这些碳化产物可有效填充孔隙,阻碍CO₂向内部进一步的扩散。因此,在碳化环境下,掺MgO和CaO的AASC抗压强度保留率更高,碳化深度更低,表现出更好的抗碳化性能。     

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.     

The effect of magnesium on bioactivity,rheology and biology behaviors of injectable bioactive glass-gelatin-3-glycidyloxypropyl trimethoxysilane nanocomposite-paste for small bone defects repair

Injectable bioactive glass-based pastes represent promising biomaterials to fill small bone defects thus improving and speed up the self-healing process. Accordingly, injectable nanocomposite pastes based on bioactive glass-gelatin-3-glycidyloxypropyl trimethoxysilane (GPTMS) were here synthesized via two different glasses 64SiO₂. 27CaO. 4MgO. 5P₂O₅ (mol.%) and 64SiO₂.31CaO. 5P₂O₅ (mol.%). In particular, the effects of MgO on bioactivity, rheology, injectability, disintegration resistance, compressive strength and cellular behaviors were investigated. The results showed that the disintegration resistance and compressive strength of the composite were improved by the replacement of MgO; thus, leading to an increase in the amount of storage modulus (G′) from 26800 to 43400 Pa, equal to an increase in the viscosity of the paste from 136 × 10³ to 219 × 10³ Pa s. Since the release rate of ions became more controllable, the formation of calcite was decreased after immersion of the Mg bearing samples in the SBF solution. Specimens’ cytocompatibility was firstly verified towards human osteoblasts by metabolic assay as well as visually confirmed by the fluorescent live/dead staining; finally, the ability of human fibroblasts to penetrate within the pores of 3D composites was verified by a migration assay simulating the devices repopulation upon injection in the injured site.     

复杂环境下粉煤灰水泥石的离子浓度分布与维氏硬度劣化规律

地铁工程混凝土结构处于硫酸盐、氯盐及杂散电流共存的复杂环境。本文针对地铁工程环境下混凝土的耐久性问题,研究了硫酸盐、氯盐及电场共同作用下,粉煤灰掺量对水泥石内硫酸根离子浓度分布、氯离子浓度分布和维氏硬度分布的影响,并基于Logistic函数建立维氏硬度预测模型,最后采用XRD分析了水泥石劣化的机理。结果表明:随侵蚀深度的增加,水泥石内硫酸根离子浓度不断降低,氯离子浓度呈现先增后降的趋势;侵入水泥石的氯离子和硫酸根离子的含量都随粉煤灰掺量的增加而先减后增,当粉煤灰掺量为10%(质量分数)时,侵入水泥石的氯离子与硫酸根离子的含量最低;被侵蚀后的水泥石内维氏硬度分布分为劣化区、增强区和完好区三个区域;预测模型可以准确表征水泥石内维氏硬度分布规律;适量粉煤灰的掺入可以减少受侵蚀后试件内的钙矾石(AFt)和石膏含量。     

Characterization of fly ash-pastes synthesized at different activator conditions

Compressive strength and mineralogical and microstructural characterization of the pastes prepared from alkali-activation of low calcium fly ash were investigated. XRD and FTIR were used to observe the mineralogical characterization; SEM, MIP, and NMR were used to observe the microstructural characterization of the pastes. The higher strength of paste was attributed to a more compact and continuous gelatinous matrix due to restructuring of reaction product. The lower values of both porosity (31.0%) and mean pore diameter (9.7 nm) of fly ash-pastes alkali-activated at 85 °C for 24 hr indicate higher reactivity of these pastes compared with other pastes, and result in the higher compressive strength.