基于多相水化模型的水泥水化动力学研究

基于Ulm和Coussy提出的多相水化动力学模型,在考虑水泥的化学组成、养护温度、水灰比、最终水化程度及水泥细度等因素情况下,从理论上建立了水化动力学方程,可用于预测水化速率随水化程度的变化。结果表明:水灰比会加速相边界反应,而对早期的结晶成核与晶体生长却没有明显影响;温度的升高能够加速水化进程,却不能改变最终水化程度。     

高海拔地区水泥水化特性研究

主要以水泥为研究对象,分别放入38.7、47、57.6、70.7、101 k Pa的养护气压环境,模拟水泥浆体在高海拔地区的环境,通过观测水泥的含水率、孔隙率变化,研究水泥浆体内部孔结构发展,最后通过净浆抗压强度试验加以验证。结果表明：低压会阻碍水泥浆体内部凝胶孔的发展,低气压较常压,水泥的含水率、孔隙率变化缓慢;14 d之后,水泥的强度增长、孔径发展速度变缓;低压使净浆内部自由水减少,内部孔径发展不充分,导致低压净浆的强度增长比常压环境下的净浆缓慢,28 d时很少能达到设计强度。     

木质素磺酸钙接枝对硅酸盐水泥水化影响研究

通过对水泥净浆pH值、流变性、水化热随时间变化关系进行了研究,并用FT-IR、XRD、SEM等手段进行了表征,探讨了掺接枝木质素磺酸钙,对水化产物的组成、数量、形貌和水泥石孔结构的影响及水泥水化作用机理。结果表明:改性木质素磺酸钙成功接枝上了聚合物,当掺入水泥体系,使初始C3A(铝酸三钙)水化加快,使诱导期延长并产生缓凝,掺MC(l接枝木质素磺酸钙)的体系相对于掺C(l木质素磺酸钙)体系,缓凝程度低,加快C3A初始水化程度低,中后期的水化程度较掺Cl高,接枝后的体系早期水化的水泥石凝胶状的C-S-H(水化硅酸钙)增多,连接紧密,中后期水化产物形成结晶体更大,且与C-S-H凝胶黏结程度更大,结构更致密。     

基于各相矿物组成含量的水泥水化动力学模型

基于R.Berliner的水化动力学模型及水泥水化的化学反应方程式,提出了基于水泥矿物组分含量的水化动力学模型,可用于预测水化速率和水化程度。     

基于改进的CEMHYD3D模型模拟水泥水化微结构演变过程

将二维与三维不规则颗粒的重构方法引入到CEMHYD3D模型之中,提出了改进的CEMHYD3D水化模型.利用该模型,分别对水泥基材料的水化进程、水化放热量、C-S-H含量、CH含量、孔隙率和孔隙连通度进行了模拟与验证.通过与实测数据(各组分含量、孔隙率、水化放热信息等)进行对比,验证了改进的水化模型具有较高的精度.     

水泥水化过程的微观结构模型与数值计算

从微观角度建立了水泥水化过程的三维模型,并根据最小理论水灰比推导出了水化程度α与水化半径R之间的函数表达式。通过对不同水灰比(0.20,0.25,0.30,0.35和0.40)的算例做了水化程度α与水化半径R的数值计算,并与试验数据进行比较。结果表明,该模型能够从微观角度模拟水泥水化过程的组分变化情况。     

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。     

基于水泥水化模拟的水泥石毛细孔结构分析

通过水泥水化模拟分析了水泥石毛细孔结构。基于水化动力学原理,模拟水泥水化全过程,将模拟所得的水化度与试验结果比较,验证了模拟方法的有效性。提出了水泥石毛细孔隙率和内表面积的数值方法,数值结果表明,孔隙率随着时间不断减小,内表面积先随着时间不断增大,到达峰值后随着时间逐渐减小,水灰比越小,出现峰值的时间越短。水化28d时,水灰比为0.3的水泥石毛细孔隙率和内表面积分别比水灰比为0.5的水泥石毛细孔隙率和内表面积小61%和11%。     

纤维素基减水剂对水泥水化的影响

本文研究了水溶性丁基磺酸纤维素(SBC)在水泥净浆中应用,测定了SBC对水泥净浆流动度、凝结时间的影响,测定不同龄期水泥浆体水化热及采用差示扫描量热仪(DSC)分析水泥净浆水化性能。研究结果显示,SBC是一种具有缓凝特性的减水剂,而缓凝特性仅表现在水泥水化初期,水化龄期超过3d,水泥净浆的水化更加充分,后期强度明显增加。     

基于水化进程的硬化水泥浆体电导率动态计算模型

基于水泥水化进程,考虑水泥水化进程中孔隙率和孔隙溶液离子浓度的动态演变规律,建立水胶比、水泥组分与硬化水泥浆体电导率间的关系,提出一种硬化水泥浆体电导率的动态计算模型.结果 表明:所提模型可以计算不同龄期及水胶比硬化水泥浆体的电导率,整体计算误差在10％以内,尤其28 d硬化水泥浆体电导率的计算误差小于5％;随着水化龄...     

铜渣粉-水泥复合胶凝体系的水化热及动力学研究

采用等温量热法,分别测定了铜渣粉磨时间为30、60min,掺量为0%、20%、30%和40%的铜渣粉水泥复合胶凝体系的水化放热速率和放热量,分析了铜渣粉细度和掺量对复合胶凝体系水化反应历程的影响,并且基于Kstulovic Dabic模型计算得到了水化动力学参数.结果表明：铜渣粉推迟了复合胶凝体系的诱导期结束时间、加速期开始时间以及第2放热峰出现时间,降低了复合胶凝体系水化放热量及水化速率;水化12h前,铜渣粉对复合胶凝体系水化热呈抑制作用;水化12h后,铜渣粉活性逐渐被激发,水化速率加快;铜渣粉水泥复合胶凝体系的水化反应经历结晶成核与晶体生长相边界反应扩散作用（NG I D）过程,由Kstulovic Dabic水化动力学模型计算得到的铜渣粉水泥复合胶凝体系水化反应速率曲线,能够较好地分段模拟由量热试验得到的水化速率曲线;复合胶凝体系的结晶成核与晶体生长（NG）过程随铜渣粉掺量的增加和细度的降低而延长,相边界反应（I）过程随铜渣粉掺量的增加而缩短.     

掺玻璃粉水泥净浆水化性能

以废弃啤酒瓶制成玻璃粉,配制掺玻璃粉水泥净浆.测试掺玻璃粉水泥净浆抗压强度;采用X射线衍射分析、热重-差热分析、扫描电子显微镜分析及能谱分析技术研究掺玻璃粉水泥净浆水化产物的种类、含量、微观形貌及元素组成.结果表明:随着玻璃粉掺量(质量分数)的增加,水泥净浆抗压强度减小.掺玻璃粉水泥净浆水化产物主要有C-S-H凝胶、Ca(OH)2及少量钙矾石、水化铝酸钙等.由于玻璃粉的火山灰反应消耗Ca(OH)2,随着玻璃粉掺量的增加和龄期的延长,水泥净浆水化产物中Ca(OH)2含量(质量分数)逐渐减少.掺玻璃粉水泥净浆微观结构较为致密,其水化产物C-S-H凝胶形态与纯水泥净浆有所不同,多由不规则的短柱状及薄片状凝胶粒子交叉结合在一起形成网络结构,为低钙硅比(质量比)C-S-H凝胶.玻璃粉具有火山灰活性.     

基于阻抗测量的水泥浆体早期水化过程特征研究

采用非接触式阻抗测量法(NCIM),研究了水泥浆体的早期水化过程及其在不同阶段的水化行为,并通过Kramers-Kronig变换验证了阻抗数据的可靠性.结果表明:在溶解阶段及动态平衡阶段水泥浆体的阻抗近似为纯电阻;在加速阶段水泥浆体中的阻抗虚部值随着频率的增加而增加;水泥浆体早期抗压强度与其阻抗模数有很好的线性关系.     

硅酸盐与磷铝酸盐复合水泥水化动力学的研究

研究了石膏掺量为3.5%(以SO3计,质量分数,下同)、磷铝酸盐水泥熟料掺量为10%的硅酸盐与磷铝酸盐复合水泥的力学性能和水化动力学,测定了该复合水泥在不同水化时间下的Ca2 和[SiO4]4-溶出浓度、相应的电导率及pH值.研究结果表明,磷铝酸盐水泥的掺入不仅可以提高硅酸盐水泥的水化硬化速率,而且能使硅酸盐水泥的早期以及后期强度有不同程度的提高.该复合水泥水化硬化浆体的Ca2 和[SiO4]4-的相对溶出浓度、电导率及pH值均较同龄期的硅酸盐水泥低,说明该复合水泥的水化产物较为稳定,不易溶解,而且碱性较低.硅酸盐与磷铝酸盐复合水泥的水化历程与硅酸盐水泥相同,经历5个阶段,即初始期或预诱导期、诱导期、加速反应期、减速反应期和稳定期.加速反应期的水化主要由成核反应控制,而稳定期的水化主要由扩散过程控制.     

考虑持续低温影响的水泥水化放热计算模型

为完成青藏铁路多年冻土区桥梁钻孔灌注桩混凝土水化放热量的定量分析以及进一步确定持续低温环境下的混凝土水化放热计算模型,需要探究在持续低温环境下的混凝土水化放热情况.依照试验测定的数据计算出持续低温环境((3±1)℃,(8±1)℃,(13±1)℃)下水泥净浆的水化放热量随龄期增长的变化规律,结果发现:持续低温环境下水泥水化在各个龄期放出的热量以及水化程度都较水泥水化温度不受限制时有所减少,且持续低温环境的温度越低时,这一趋势越是明显;通过对试验数据的分析和拟合,得出了考虑不同持续低温环境对水泥水化放热计算模型影响的水化热计算模型,模型的计算结果不仅与实测数据吻合得较好,而且能较准确地预测在不同持续低温环境下水泥水化放热量随龄期的变化规律.该模型中各项参数物理意义明确,计算结果可靠实用,具有一定的推广应用价值.     

碱对低热水泥早期水化进程和微结构的影响

通过外掺Na_2SO_4的方式,将低热水泥中的碱含量(质量分数,下同)提高至0.80%,1.20%和1.60%.利用微量热仪研究了以硫酸盐形式存在的碱对低热水泥早期水化进程的影响,并通过水化动力学模型具体分析了碱对低热水泥各水化阶段的影响,最后利用29Si和27Al固体魔角核磁共振技术,研究了碱对低热水泥水化产物中含Al相和含Si相组成结构的影响.结果表明:碱能促进低热水泥的水化,但在一定碱含量范围内,低热水泥的水化并不随着碱含量的增加而显著增加,这种促进作用主要是由于碱提高了水泥结晶成核和晶体生长速率,并延长了相边界反应阶段;此外,碱在一定程度上促进了低热水泥中的Al向C-S-H链中转移,但随着碱含量的增加,Al在C-S-H链中的相对含量降低,更倾向于向六配位的AFt中转移.     

含羟乙基纤维素醚对CSA水泥早期水化的影响

研究了羟乙基纤维素（HEC）和高低取代度羟乙基甲基纤维素（H-HMEC、L-HEMC）对硫铝酸盐（CSA）水泥早期水化进程和水化产物的影响.结果表明：不同掺量L-HEMC均可促进CSA水泥在45.0 min~10.0 h内的水化;3种纤维素醚均先延缓CSA水泥溶解及其转化阶段的水化,后促进2.0~10.0 h内的水化;甲基的引入增强了含羟乙基纤维素醚对CSA水泥水化的促进作用,L-HEMC的促进作用最强;不同取代基和取代度的纤维素醚对水化前12.0 h内水化产物生成量的影响存在显著差异,HEMC对水化产物的促进作用强于HEC,L-HEMC改性CSA水泥浆体在水化2.0、4.0 h时生成钙钒石和铝胶的量最多.     

水泥水化过程的电化学研究（Ⅱ）：硬化水泥浆体在直流极化下的交 …

应用在直流极化下的交流阻抗谱方法测定了水泥水化过程的复平面图,在此基础上上计算了各电路参数和水化过程的动力学常数,通过电路参数随水化时间的变化对水化机理进行了探讨。