聚羧酸减水剂增强陶瓷模具石膏性能机理研究

系统研究了聚羧酸减水剂(PC)对陶瓷模具石膏工作性能、强度、吸水及耐溶蚀性能的影响,并采用电导率、水化温升、SEM形貌分析及BET孔结构测试方法进行机理研究.结果表明:陶瓷模具石膏减水率(质量分数)随PC掺量(质量分数)增加而逐渐增加,掺0.30%PC时,陶瓷模具石膏减水率高达18.7%;陶瓷模具石膏浆体流动度经时损失明显降低,有效工作时间延长4min,凝结时间稍有延缓;PC对提高陶瓷模具石膏强度及耐溶蚀效果显著,掺0.30%PC时,其抗折、抗压强度分别为4.38,15.9MPa,增幅高达22%,57%,溶蚀率(质量分数)由-0.93%降至-0.15%,降幅达16.1%;掺入PC可降低陶瓷模具石膏的吸水性能;PC在石膏颗粒表面的吸附可延缓石膏的水化进程,使二水石膏晶体细化,长径比增加,晶体搭接密实度提高,可降低硬化体孔隙率、细化孔径,有效提高石膏抵抗浆体电解侵蚀破坏的能力.     

磷建筑石膏矿渣水泥的水化过程与耐水性能

通过凝结时间、流动度、孔溶液pH值、抗折强度、抗压强度、吸水率、软化系数、水化热和水化产物分析测试,探究了磷建筑石膏（CPG）掺量对石膏矿渣水泥水化过程与耐水性能的影响.结果表明：随着CPG掺量的增加,石膏矿渣水泥的凝结时间缩短,流动度减小,吸水率与3 d水化累计放热量均增大;水泥净浆孔溶液的pH值在水化早期快速下降,56 d时保持不变;当CPG掺量从40%增加到70%时,56 d水泥净浆孔溶液的pH值从11.02减小到10.62,水泥胶砂的软化系数从0.98减小到0.91,主要水化产物均为二水石膏和钙矾石,并且钙矾石的含量随着CPG掺量的增加而减少.     

石膏基复合胶凝材料的配比优化试验

以煅烧工业副产石膏为基材,混掺矿物掺合料和改性外加剂,通过设计正交试验研究石膏基复合材料中胶凝材料各组分掺比及水胶比对其力学性能和耐水性的影响,试验结果表明,固废胶结材与活性胶结材质量比是影响石膏基复合胶凝材料吸水率最主要因素,水胶比是影响其干密度和强度的最主要因素;当脱硫石膏、粉煤灰、矿粉、水泥、生石灰的配比为1:0.53:0.13:0.5:0.05时综合性能良好;建筑脱硫石膏水化形成的二水石膏晶体结构,与水泥、粉煤灰等水化形成的钙矾石和C-S-H凝胶等水硬性产物相互搭接成密实结构,显著提升了石膏基复合胶凝材料的强度和耐水性能。     

磷石膏激发磷渣-矿渣-水泥复合胶凝材料体系的性能研究

实现高固废利用率及探明磷石膏激发的效果,主要研究了不同掺量磷石膏对磷渣-矿渣-水泥复合胶凝材料体系抗压强度的影响规律,并采用XRD、TG和SEM分析了体系的水化产物。结果表明:适量的磷石膏对磷渣-矿渣-水泥复合胶凝材料体系3 d的水化具有促进作用,当磷石膏掺量达到5%时,其含有的磷、氟等杂质会延缓胶凝材料的水化进程,导致3 d强度降低;磷石膏的掺入对体系7、28、90 d的强度都有一定激发效果,并且随着磷石膏的掺量增加,其主要水化产物C-S-H和钙矾石生成量逐渐增多,当磷石膏的掺量为5%时,水化至28 d后,体系中仍含有石膏,但当磷石膏掺量超过8%时,硬化浆体中残余大量石膏,反而会降低体系的机械强度。     

磷建筑石膏复合胶凝材料的制备与性能研究

以磷建筑石膏为主要原材料,复掺水泥和矿渣制备磷建筑石膏复合胶凝材料,研究了缓凝剂掺量、胶凝材料比例、水胶比和减水剂掺量等4个因素对磷建筑石膏复合胶凝材料性能的影响。结果表明:4个因素对磷建筑石膏复合胶凝材料的性能均有显著影响。随着缓凝剂掺量的增加,复合胶凝材料的凝结时间延长,力学性能降低;随着矿粉掺量的减小,复合胶凝材料的凝结时间延长,强度提高;随着水胶比的减小,复合胶凝材料的表观密度和强度增大;随着减水剂掺量的增加,复合胶凝材料的表观密度、软化系数和强度逐渐增大,吸水率降低。     

减水剂对建筑石膏水化硬化的影响

研究了减水剂种类及掺量对建筑石膏工作性、水化进程及强度等的影响,从而明确不同种类减水剂对建筑石膏适应性以及减水增强效果。结果表明,萘系FDN对建筑石膏减水作用的效率较低,且加快石膏水化进程,大幅缩短凝结时间,增大浆体流动度经时损失,增强效果较一般;而聚羧酸系Point-S的减水效率较高,且延缓石膏水化进程,大幅延长凝结时间,减小浆体流动度经时损失,增强效果较好,其临界掺量仅为0.5%,此时石膏抗压强度增幅高达75%。     

矿渣-水泥复合胶凝材料体系水化反应特性的研究

研究矿渣掺量对矿渣-水泥复合胶凝材料体系水化反应动力学过程的影响.结果表明:复合胶凝材料体系的水化放热速率随矿渣掺量增加和水化温度的降低而下降;非蒸发水含量随矿渣掺量的增加呈现先增大后降低的趋势,当矿渣掺量为30％时,非蒸发水含量达到最大值;复合胶凝材料体系的抗压强度随矿渣掺量的增加而降低,且复合胶凝材料体系抗压强度在28 d前增幅较大,在28 d后增长趋于平缓.从SEM照片上可以看出,矿渣掺量不超过30％的复合胶凝材料体系中,部分凝胶与晶体紧密结合在一起,试样微观界面结构较为致密.     

关键组分对高早强自流平修补砂浆的影响

以硅酸盐-硫铝酸盐二元复合水泥为基本胶凝材料体系,通过掺入减水剂,矿粉,石膏来研究它们对自流平砂浆的流变性、小时强度以及凝结时间的影响。研究表明：聚羧酸减水剂能明显改善砂浆流变性,其最佳掺量为0．30％;硅酸盐一硫铝酸盐水泥最佳比例是1：1;矿粉因需水量低,能提高砂浆的流动度,同时会降低砂浆的强度;二水石膏能使砂浆的强度提高,同时起到了缓凝作用,但会降低砂浆的流动度;当矿粉掺量较低时,石膏延缓了硅酸盐水泥的水化,主要起缓凝作用;当矿粉掺量较高且石膏掺量大于2％时,部分石膏用于补充水泥中石膏组分的不足,所以缓凝效果不明显。     

缓凝剂对脱硫石膏水化进程和硬化体性能的影响

测定柠檬酸、SG-10、P粉等缓凝剂对脱硫石膏性能的影响,通过对不同水化时间的水化率和水化温度测定,研究了缓凝剂对脱硫石膏水化进程的影响,采用SEM形貌分析研究了缓凝剂对脱硫石膏硬化体微结构的影响。研究表明：三种缓凝剂对脱硫石膏的绝干强度影响趋势大体相同,都随掺量增大先有较小幅度上升后呈降低趋势;缓凝剂延缓了脱硫石膏水化放热峰的出现,早期水化率降低,但终期水化率不受影响：缓凝剂的选择吸附改变了二水石膏的晶体形貌和尺寸。     

硼砂对脱硫建筑石膏水化的影响及其机理分析

针对脱硫建筑石膏凝结硬化快的特点,研究了硼砂对脱硫建筑石膏水化进程与二水石膏晶体形貌的影响,以及不同pH值时硼砂的缓凝效果,结合光电子能谱技术对其缓凝机理进行了分析.结果表明,硼砂可以抑制脱硫建筑石膏早期水化,使其水化放热减缓,凝结时间延长,但石膏硬化体强度有所降低;硼砂在碱性的水化条件下对脱硫石膏缓凝效果最佳,在pH值=10时凝结时间出现峰值;硼砂的掺入会改变二水石膏的晶体形貌,使二水石膏形貌由针状变成短柱状,晶体尺寸明显粗化,晶体之间搭接不良,引起强度损失;硼砂与脱硫石膏表面钙元素发生络合作用,在其表面形成化学吸附层,抑制晶核长大,延缓石膏水化进程.     

柠檬酸对建筑石膏水化的影响及其机理研究

系统研究了柠檬酸对建筑石膏凝结硬化过程及二水石膏晶体形貌的影响,以及不同pH值下的柠檬酸缓凝效果,并结合光电子能谱分析技术对其作用机理进行了分析．结果表明：柠檬酸使建筑石膏的水化放热变缓,液相过饱和度和早期水化率降低;柠檬酸与二水石膏表面的钙离子产生化学结合,其结合层覆盖在二水石膏晶胚表面,降低了晶核的表面活性,增加了成核势垒,使二水石膏晶体成核数目减少,速率减慢,诱导期延长;柠檬酸对二水石膏[111]面钙离子的选择性吸附,抑制了二水石膏在C轴上的生长,改变了二水石膏的晶体形貌,使其由针状转化为短柱状;由于二水石膏晶胚减少,晶体生长时间较充分,导致晶体尺寸明显粗化,且柠檬酸掺量越大,晶体粗化现象越严重．     

石膏基复合材料性能影响因素的研究

从材料组分、缓凝剂掺量和水灰比,采用正交实验方法研究各因素对石膏基复合材料性能影响的规律。结果表明,石膏基复合材料的强度和软化系数均明显高于纯石膏;硅酸盐水泥对复合材料具有明显的促凝作用,当掺量在10%～15%时,水泥能提高石膏基复合材料的强度和软化系数,掺量过大,则会导致材料强度和软化系数下降;磷酸盐缓凝剂改变了二水石膏晶体生长习性和材料内的孔径分布,使得晶体粗化,孔结构劣化,最终导致强度下降。     

脱硫石膏基材料的水泥改性研究

脱硫石膏是常见的工业副产物,主要作为胶凝材料应用于石膏基自流平砂浆。研究了硅酸盐水泥对石膏基材料物理力学性能和水化特性的影响,结果表明,水泥的掺入减小了新拌石膏浆体的流动度:当水泥掺量大于5%时,会降低石膏的1 d强度;当水泥掺量大于2.5%时,会提高石膏的28 d绝干强度;满足规范JC/T 1023-2021《石膏基自流平砂浆》中G20的性能指标要求。水泥的掺入会延迟石膏水化的第一放热峰,使第二放热峰提前,缩短石膏水化的诱导期,提高石膏水化累计放热量.     

液态无碱速凝剂的性能及其作用机理

介绍了一种新型无碱液态速凝剂的合成方法,并采用宏微观试验对其性能及作用机理进行研究。结果表明:当速凝剂掺量为8%时,可使P·O 42.5级水泥的初凝时间和终凝时间缩短至180、410 s,1 d抗压强度达到23.4 MPa,比空白样提高了36.2%,28 d抗压强度保有率达到了110%;速凝剂对材料温度变化不敏感,其在低温下仍具有良好的促凝效果;但增大了水泥砂浆的收缩,需对其合理养护;通过SEM测试手段分析了其促凝机理:在早期水泥浆体水化过程中,形成大量的钙矾石晶体,晶体间相互搭接,形成空间骨架结构,导致水泥浆体迅速凝结。     

全尾砂新型胶凝材料的胶结作用

以水淬高炉矿渣为主要材料,石灰加脱硫石膏为复合激发剂,添加少量外加剂,制备了全尾砂新型胶凝材料.探讨了不同掺量复合激发剂对全尾砂新型胶凝材料充填体抗压强度的影响;通过X射线衍射分析和扫描电镜分析研究了全尾砂新型胶凝材料水化产物的组成和微观形貌.结果表明：当全尾砂新型胶凝材料中石灰、脱硫石膏、外加剂、水淬高炉矿渣的掺量（质量分数）分别为40%,17.5%,0.5%,78.0%,胶砂比（质量比）为1∶8,充填料浆浓度（质量分数）为68%时,全尾砂新型胶凝材料充填体28d抗压强度可达到3.09MPa,是充填料浆浓度、胶砂比和外加剂掺量相同条件下42.5R水泥充填体28d抗压强度的7.2倍.在全尾砂胶结充填中全尾砂新型胶凝材料能完全取代水泥作为胶凝材料.全尾砂新型胶凝材料的主导水化产物为AFt晶体和无定形C S H凝胶.     

可溶性碱对掺不同类型聚羧酸系减水剂水泥水化进程的影响

研究了可溶性碱(K2CO3)对掺聚醚型聚羧酸减水剂(PC-1)和聚酯型聚羧酸减水剂(PC-2)的水泥水化热、凝结时间的影响,并对水化产物进行了X-射线衍射分析。结果表明,在掺PC-1或PC-2的水泥中,适当增加可溶性碱含量能降低水化放热速率以及放热量,能明显缩短单硫型水化硫铝酸钙(AFm相)的形成时间,加快水泥的水化进程。当PC-1掺量较低时,少量的可溶性碱对浆体有缓凝效应,过量(大于0.12%)则表现为促凝效应。当PC-1掺量较高(大于0.30%)时,可溶性碱对浆体表现出促凝效应;而对掺PC-2的浆体而言,增加可溶性碱含量能很大程度缩短浆体凝结时间。掺PC-1能使Ca(OH)2(CH相)含量明显增多,可溶性碱则能进一步促进C3S和C2S的深度水化;而在掺PC-2的水泥中,增加可溶性碱含量则会减缓水泥后期水化。     

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.     

石膏模型材料的制备与性能研究

通过在不同煅烧制度下对建筑石膏进行煅烧，研究了煅烧温度、煅烧时间、料层厚度及陈化时间对熟石膏物理力学性能的影响。实验结果表明，在低温煅烧时由于二水石膏不完全脱水而形成快凝性的熟石膏，而在高温煅烧时形成部分Ⅲ型无水石膏，不同的料层厚度和陈化处理能够使熟石膏的品质均一化，晶体转向完整，而使水膏比下降、凝结时间加快、强度增强。     

石膏和聚丙烯纤维对超早强灌浆料性能影响研究

介绍了石膏、聚丙烯纤维对超早强灌浆料流动度、终凝时间、抗压和抗折强度等性能指标的影响。结果表明:石膏的掺入可以改善超早强灌浆料的力学强度性能,在石膏掺量为5%时,超早强灌浆料的水化速度较快,硬化浆体微膨胀,结构致密,力学强度等综合指标最好;聚丙烯纤维掺量在0.1%以内时,其力学强度和抗裂性随其掺量的增加而提高,掺量0.15%时,力学强度开始降低。聚丙烯纤维长度在9mm以内,其抗折强度与纤维长度呈正相关;长度超过12mm,增强效果略有下降。     

蔗糖对水泥水化过程影响机理研究

研究了不同掺量蔗糖对水泥凝结时间、水泥砂浆强度发展、化学结合水量、液相离子浓度、AFt含量以及浆体矿物组成的影响.结果表明,蔗糖能促进AFt的生成,当蔗糖掺量较小(0.045%,质量分数,下同)时,对Ca(OH)2和C-S-H的抑制作用较弱,液相中Ca2 ,OH-浓度的降低不明显,AFt的溶度积大,AFt以细小的凝胶状存在,在水泥颗粒的表面形成不易被打破的保护膜,延缓了水泥凝结,但当保护膜被打破,水泥的水化进程会得以恢复,强度继续发展;当蔗糖掺量较大(0.48%)时,液相中Ca2 ,OH-浓度降低,AFt的溶度积小,AFt以结晶完好的针棒状出现,并在水化产物间穿插和搭接,起到了明显的促凝作用,使得C2S,C3S难以正常水化并提供C-S-H,因而阻碍了水泥砂浆的强度发展.提出了2个阈值的假说,蔗糖掺量在0.01%时即可促进AFt的生成,蔗糖掺量在0.20%时明显抑制硅酸钙的水化.