水化热调控剂对水泥水化作用的影响研究

添加水化热调控材料可以有效控制混凝土的水化温峰,进而降低混凝土温度裂缝的生成,提高混凝土的耐久性、延长服役寿命。通过水泥净浆微量热、砂浆水化热、混凝土抗压强度、TG、XRD、SEM等手段研究了新型复合水化热调控剂对水泥混凝土力学性能、体积稳定性、水化作用等的影响规律。结果表明,水化热调控剂可以在不影响后期强度的情况下,有效降低水泥早期水化速率,水泥砂浆水化温峰值较基准样下降了18.52%～44.89%,减少水泥水化产物（CH、C-S-H、AFm、AFt）生成;在与膨胀剂配伍使用时,可以提升膨胀效果。     

水化热抑制剂和抗裂剂对混凝土基本性能的影响

研究了水化热抑制剂(0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)、抗裂剂(0、3%、5%、8%、10%)及其复合(水化热抑制剂1%+抗裂剂5%)对混凝土新拌性能、力学性能、温升特性及体积稳定性的影响规律。结果表明:水化热抑制剂会明显降低混凝土的出机坍落度和扩展度,缩短混凝土的坍落度保持时间,抗裂剂掺量在5%以内对新拌混凝土性能无明显影响;水化热抑制剂会显著降低混凝土1 d强度,其它龄期强度均有不同程度降低,抗裂剂对混凝土力学性能影响不明显;水化热抑制剂单掺会大幅度降低混凝土温升,复掺的降温效果不理想,抗裂剂会提高混凝土的温峰,但可以减少混凝土的收缩,水化热抑制剂会在一定程度上增加混凝土的收缩。     

水化龄期对喷射混凝土微观结构和力学性能影响研究

喷射混凝土因其水化过程与普通混凝土不同,故其终凝时间极短,早龄期强度高。为了研究喷射混凝土水化过程,采用X-射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、热重-差热扫描分析(TG-DSC)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)对不同水化龄期普通水泥净浆及掺4%速凝剂水泥净浆微观结构进行观察;同时对喷射混凝土立方体抗压强度及劈裂抗拉强度经时变化和关系进行试验研究。结果表明:速凝剂的掺入显著影响水泥水化进程。在水泥-速凝剂-水体系中,NaAlO_2及Na_2CO_3令石膏缓凝作用失效,C_3A快速水化生成板条状水化铝酸钙晶体,并与针状钙矾石及棒状钠长石晶体形成网络结构对水泥颗粒产生"桥连"作用而实现速凝。同时,大量水化热促进水泥熟料矿物水化速率加快,净浆密实度快速增加,使喷射混凝土具有高早龄期强度。     

水化温升抑制剂对混凝土性能的影响

水泥水化温升产生的温度应力是混凝土出现裂缝的主要原因，研究了不同掺量水化温升抑制剂对C50混凝土拌合物性能、混凝土绝热温升、抗压强度和抗氯离子渗透性能的影响规律。结果表明：水化温升抑制剂对混凝土拌合物流动性有一定影响，凝结时间大幅度延长，绝热温升可降低8%～29%；水化温升抑制剂延缓了胶凝材料的水化进程，使得混凝土的7 d抗压强度大幅降低，但不影响水泥和矿物掺合料的最终水化程度，56 d抗压强度较不掺时的降幅不大于10%；掺加水化温升抑制剂降低了混凝土的28 d抗氯离子渗透性能，但随着龄期的延长，对56 d抗氯离子渗透性能的降低幅度显著减小。     

掺超细灰混凝土早龄期体积稳定性研究

利用超细粉磨设备将粉煤灰原灰进行超细磨后,进行了混凝土轴心抗压强度试验、混凝土半绝热温升试验和净浆干燥收缩试验研究。试验结果表明,与普通粉煤灰不同,超细粉煤灰对于混凝土早龄期7d抗压强度也有所提高,随着超细粉煤灰掺量的提高,混凝土28d和60d抗压强度提高更多;掺超细粉煤灰对降低混凝土温升的效果不明显,其降低水化热效果不如普通粉煤灰;随着超细粉煤灰掺量提高,水泥净浆试件的干燥收缩有减小的趋势,对体积稳定性是有利的。     

水化热抑制剂与缓凝剂对水泥单矿及水泥水化历程的影响

研究了水化热抑制剂与不同缓凝剂对水泥凝结时间、砂浆强度的影响,及水化热抑制剂与柠檬酸缓凝剂对水泥单矿(C3A、C3S、C2S)与水泥体系水化历程的影响.结果表明:水化热抑制剂与缓凝剂对水泥的凝结时间均有一定的延缓,并使砂浆强度有所提高,其中柠檬酸与水化热抑制剂使28 d抗压强度分别提高了15.4％、12.9％;水化热抑...     

基于水化热调控的大体积混凝土裂缝控制技术在某水利工程中的应用

水化热是影响大体积混凝土结构开裂的关键因素之一,结合某水利工程暗涵大体积混凝土工程实例,提出以水化热抑制剂调控水化温升为核心的大体积混凝土裂缝控制技术。研究结果表明,掺水化热抑制剂后混凝土结构温峰值降低6. 1℃,温峰出现时间延迟11h。结合有限元模拟分析结果可知,混凝土中掺水化热抑制剂后可减小开裂风险,保证结构安全。     

凝结时间调控对大体积混凝土温度历程的影响试验研究

大体积混凝土的温度裂缝控制是保障工程质量的重要环节。采用水泥水化热测定直接法与混凝土绝热温升法,试验研究了掺用葡萄糖酸钠和柠檬酸钠调控凝结时间对水泥和混凝土水化温度历程的影响。试验结果表明,缓凝剂主要延长了水泥的水化诱导期,而对随后的水泥和混凝土水化温度上升速率和温度峰值影响十分有限。因此,采用缓凝剂抑制大体积混凝土温度裂缝的效果很小,主要用于控制施工冷缝。     

氨基三亚甲基膦酸对水泥水化的影响

测试了掺氨基三亚甲基膦酸(ATMP)水泥净浆的凝结时间及抗压强度.利用水化热测试、X射线衍射分析、热重分析、扫描电镜分析、Zeta电位测试等手段研究了ATMP对水泥水化的影响,探讨了ATMP对水泥净浆的缓凝机理.结果表明:随着ATMP掺量(以占水泥质量分数计)的增加,水泥净浆凝结时间逐渐延长;掺ATMP水泥净浆3d抗压强度仅在ATMP掺量大于等于0.08%时低于空白样,而28d抗压强度在ATMP掺量0.10%范围内均高于空白样;在水化初期,ATMP促进了水泥中C_3A矿物的水化.ATMP与水泥净浆中的Ca~(2+)结合形成微溶性的Ca3.5(C_3H_7O_(10)NP_3)螯合物并包裹在未水化的水泥颗粒表面,抑制了C_3S矿物的水化和Ca(OH)_2的形成,导致水泥水化放热量和水化放热速率随ATMP的掺入而明显降低.     

用于高性能混凝土的胶结材浆体水化热研究

研究了水胶比、高效减水剂、矿物掺合料对高性能混凝土中胶结材浆体水化热的影响。结果表明：当水胶比降低时,胶结材浆体的水化热也随之下降;缓凝高效减水剂并不降低总水化热,但它推迟水化放热进程,加快后期的水化放热速率;矿物掺合料的加入可明显降低水化热、水化放热速率,推迟达到最高温度的时间,尤其是双掺、三掺时降低效果更为显著,利用这三个因素的作用－减小水化热或延迟水化放热进程,可以降低因高性能混凝土水泥用量     

缓凝型聚羧酸减水剂的研究

本文通过合成一系列不同侧链结构的缓凝型聚羧酸减水剂(KH),并测试了掺KH水泥浆体的凝结时间、化学收缩值、电阻率、水化热,研究TKH侧链结构对水泥水化缓凝作用的影响规律.结果表明:侧链聚氧乙烯基分子量为400时,水泥净浆终凝时间比空白样延长近7 h,24 h化学收缩值比空白样小近1倍,水化第二温峰出现的时间推迟了近20h.     

水化龄期对掺速凝剂水泥-粉煤灰净浆微观结构影响

采用X-射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、热重-差热扫描分析(TG-DSC)、扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)等方法对不同水化龄期掺4%速凝剂水泥净浆微观结构进行分析。结果表明:速凝剂的掺入显著影响水泥水化进程。在水泥-速凝剂-水体系中,Na Al O2及Na2CO3令石膏缓凝作用失效,铝酸三钙快速水化生成水化铝酸钙晶体,并与钙矾石及钠长石晶体形成相互攀附的网络结构对水泥颗粒产生"桥连"作用而实现速凝。同时,大量水化热促进水泥熟料矿物水化速率加快,净浆密实度快速增加。同时,随着水化龄期延长,净浆物相组成、钙矾石及氢氧化钙含量发生显著变化。     

水化热抑制剂和氧化镁对水工自密实混凝土性能的影响

研究了掺加水化热抑制剂和(或)氧化镁的水工自密实混凝土工作性能、抗压强度、绝热温升、自生体积变形等性能发展规律。结果表明,外掺5%氧化镁对水工自密实混凝土抗压强度影响不大,掺有1%水化热抑制剂的水工自密实混凝土早期成熟度低,后期抗压强度与空白样相差无几。氧化镁的掺入使得水工自密实混凝土的最终绝热温升值略有增加,单掺水化热抑制剂混凝土早期绝热温升值较不掺抑制剂的水工自密实混凝土低约(10～20)℃,10 d后与空白样相差不大。外掺氧化镁的水工自密实混凝土360 d自生体积变形值可达147×10~(-6)且依旧保持继续膨胀趋势,相比于单掺氧化镁混凝土,复掺氧化镁和水化热抑制剂混凝土的自生体积变形值约有15%的下降。     

水化热抑制剂对混凝土结构温度场的尺寸效应分析

水化热抑制剂通过改变水泥等胶凝材料的水化历程有利于减小结构的开裂风险,借助midas Civil有限元软件分析了不同截面尺寸的混凝土结构掺水化热抑制剂前后的温度场,通过比对温峰、降温速率、里表温差等指数的差异,发现水化热抑制剂具有很好的延迟温峰时间、降低温峰的效果,可以将降温速率和里表温差控制在标准范围内,有效控制结构的开裂风险。     

水化温升抑制技术在地下车站结构混凝土中的应用研究

为降低地下车站结构混凝土温度收缩开裂风险,试验研究了基准与掺加水化温升抑制剂C35P8混凝土的水化放热、强度、凝结时间等性能变化规律,结果表明,水化温升抑制剂明显降低早期水化放热,掺量增加,抑制效果越显著.当掺量0.2％时,1d绝热温升降低率57.1％,7d绝热温升接近基准,终凝时间推迟2.49h,3d强度降低17.7％,28d达到基准的100.4％,构件试验最高温升降低5.9℃,4d均降温速率减小24.9％,控温效果良好,为该产品在实体结构规模化应用提供参考.     

矿渣硫铝酸盐水泥混凝土热学与力学性能研究

通过等温量热、绝热温升和抗压强度试验对比分析了矿渣硫铝酸盐水泥(S-SAC)与普通硅酸盐水泥(OPC)的热学和力学性能差异。结果表明：7 d时S-SAC水泥水化热总量比OPC水泥的低33.5%,其28 d混凝土抗压强度比OPC混凝土的高36.4%;不同水胶比下,S-SAC混凝土比OPC混凝土后期强度增幅高50%;同一配比下S-SAC混凝土绝热温升是OPC混凝土的49%;双掺粉煤灰和粒化高炉矿渣粉可在保持S-SAC混凝土早期强度的同时,提高后期强度增长率;粉煤灰掺量越高,S-SAC混凝土放热速度越慢,绝热温升越低。与OPC混凝土相比,S-SAC混凝土具有低热高后期强度增长率的优点。     

粉煤灰、矿渣对水泥水化热的影响

研究了不同水灰比硅酸盐水泥净浆的水化放热过程,以及用粉煤灰、矿渣粉配制成的混合水泥的水化放热过程,并研究了硅酸盐水泥和混合水泥的强度发展规律.试验结果表明:用粉煤灰、矿渣粉等量取代部分水泥,胶凝材料的水化热比硅酸盐水泥的水化热要低,但降低的幅度不完全与粉煤灰、矿渣粉的掺量成比例.单从降低胶凝材料水化热的角度看.掺粉煤灰的效果最好,掺矿渣粉的效果次之.强度试验结果表明,用粉煤灰和矿渣取代部分水泥的试件比同水灰比的水泥净浆试件的早期抗压强度小,但是后期强度增加快,从28 d强度看还是不及纯水泥净浆的强度.     

水化热抑制剂对大体积混凝土性能的影响研究

将两种不同品种水化热抑制剂用于大体积混凝土中,模拟研究实际生产中不同掺量的水化热抑制剂对大体积混凝土绝热温升、最高温度、力学性能及工作性能的影响,结果表明与空白试件对比,两种水化热抑制剂不同掺量条件下都能在一定程度上降低混凝土的绝热温升,对大体积混凝土的内部最高温度及裂缝控制起积极作用;随水化热抑制剂掺量增加,早期强度对比空白样品偏低,但28d及60d强度稍有增长。     

隧洞衬砌混凝土工程温控应用研究

本文通过对隧洞衬砌混凝土裂缝产生的原因分析及研究,提出了在高温季节,以降低水化温升及加强养护的施工方案。在混凝土配合比设计、试配、水化热抑制剂HHC-S的掺入、现场数据监测及其他相关技术措施的共同实施下,混凝土最高温升较空白混凝土降低10.4~11.5℃,温峰出现时间延迟了2.4~7.2h,降低了混凝土表里温差、温升速率。此外,混凝土的抗压强度发展、施工性能与空白混凝土近似,现场混凝土施工进度正常,有效地提高了隧洞衬砌混凝土结构的抗裂性能。     

高性能混凝土水化热试验研究

高性能混凝土各组分性能的叠加效应十分明显。通过配制C65混凝土的试验,分析了所用各项材料对水化热的影响因素与机理,结果如下:低水胶比明显降低混凝土的总水化热。水泥用量不再是影响混凝土温升的单一因素,为降低温升,应尽量减小水泥用量,以矿物掺料取代。单纯掺加硅粉,可使混凝土的总水化热有所降低。粉煤灰掺量越大,混凝土早期的水化热和温升就越小,掺量超过25%(以水泥用量计)时,效果趋于明显。掺高效减水剂不影响混凝土的总水化热,但可明显改变混凝土的早期放热速度,与硅粉共同作用,能抑制混凝土总水化热,掺量>1%时效果十分明显。