甲酸钙对硫铝酸盐水泥早期水化过程的影响

利用维卡仪、水化放热速率、XRD、TG-DSC和SEM等测试手段,研究了甲酸钙(Ca(HCOO)2)对硫铝酸盐水泥凝结时间、水化历程和水化产物及微观形貌的影响。结果表明,Ca(HCOO)2可明显促进硫铝酸盐水泥的凝结,并缩短初凝和终凝时间间隔;显著缩短了硫铝酸盐水泥的水化诱导期,且使水化加速期提前,使第一水化热峰值提高32%,但对水化稳定期的水化放热速率无明显影响;Ca(HCOO)2可以提高硫铝酸盐水泥水化环境的碱度,在早期提高了水化产物钙矾石(AFt)的结晶度,水化早期生成的水化产物结构致密,但并不改变水化稳定期的水化产物和微观形貌。     

含钡硫铝酸盐水泥的水化动力学与热力学研究

采用XRD和等温微量热法测试计算含钡硫铝酸盐水泥的水化动力学和热力学过程。结果表明,含钡硫铝酸盐水泥的水化过程主要受扩散过程控制,水化速率变化模式与铝酸钙、硅酸盐水泥类似。水化过程分为加速期、减速期和衰减期:在加速期,水化反应受成核反应控制,属自催化反应;从减速期开始,水化物在颗粒表面形成水化物薄膜,水化反应阻力加大,速率减缓;进入衰减期,水化反应完全受扩散过程控制。     

低能耗硫铝酸盐水泥的合成及其特性

利用分析纯试剂材料、工业原料及其工业废渣，例如：磷石膏、粉煤灰、高炉矿渣和矾土作为生料组生，合成出含有Ｃ４Ａ３Ｓ、β－Ｃ２Ｓ及ＣＳ的早强快硬低能耗水泥。所研制的物既可单独制备，也可以用Ｃ４Ａ３Ｓ－βＣ２Ｓ－ＣＳ按重量比为１．５：１：！来合成，后者指的是二元和三元体系。研究发现，工业原料中杂质能够降低烧成温度。同时，硫铝酸盐水泥中加入粉煤灰或高炉矿渣渣虽会降低１ｄ强度，却显著地增加了２８ｄ抗压强度。     

硫铝酸盐水泥混凝土流变性与微观结构分析

本文研究了工程上常用的聚羧酸、氨基磺酸盐、萘系高效减水剂(FDN)与硫铝酸盐水泥(SAC)的浆体流变性以及改善方法,即利用某无机缓凝剂有效控制硫铝酸盐水泥的凝结时间,增粘剂解决浆体流动度较大时造成的板结、泌水问题。同时用SEM和压汞法对硫铝酸盐混凝土和普通硅酸盐混凝土的微观结构进行了分析,总结了硫铝酸盐水泥混凝土的部分特点。     

碳纤维硫铝酸盐水泥基机敏复合材料

采用压制成型方法制备了碳纤维硫铝酸盐水泥基复合材料 ( Carbon Fiber Reinforced Sulphoaluminate Cement,简称CFRS ) 。用XRD和孔结构分析仪对复合材料的物相和孔径与孔体积的关系进行了分析,研究了不同碳纤维掺量对复合材料在单调压应力和循环压应力下的机敏性能的影响。XRD和孔结构分析研究结果表明,压制成形的试样水化14天硫铝酸盐水泥水化仍不完全,试样结构致密,孔隙率较小,孔径基本小于0.9μm;单调压应力下机敏测试性能表明,碳纤维掺量为0.3％和0.5％的CFRS试样电容变化率与压应力近似成线性关系,机敏性能较好;循环压应力下碳纤维掺量为0.7％的CFRS试样电容变化率与循环压应力成一一对应关系,表现出较好的机敏特性。      

复合调凝组分对硫铝酸盐水泥性能的影响及机理

为了有效控制硫铝酸盐水泥(SAC)的凝结时间,研究了硼砂、葡萄糖酸钠、柠檬酸钠单掺和复掺对硫铝酸盐水泥凝结时间和流动性能的影响。结果表明:葡萄糖酸钠与柠檬酸钠以一定质量比复合后可以有效控制水泥浆体的凝结时间,并很好地改善其工作性能和早期强度,而且葡萄糖酸钠与柠檬酸钠复合质量比为5∶1时对硫铝酸盐水泥的缓凝效果最好。水化早期浆体的XRD和SEM分析结果表明,复合调凝组分的加入减缓了钙矾石的生成,并且使得水化产物中CSH凝结的生成数量增多,从而有效抑制了硫铝酸盐水泥的水化速度,并改善了其工作性能。     

工业废渣在硫铝酸盐水泥生产中的应用现状

硫铝酸盐水泥具有高早强、低碱度、耐侵蚀等特性,与传统硅酸盐水泥相比具有显著的低碳优势。本文对目前利用含铝、含硫废渣代替天然材料制备硫铝酸盐水泥熟料的矿物形成、水泥性能等作了归纳总结。结果表明,利用这些工业废渣制备硫铝酸盐水泥具有一定可行性,不仅可以降低水泥生产成本,而且有利于水泥的低碳生产。同时也指出,在水泥中引入硫硅酸钙矿物,可以促进废渣利用和水泥性能提高,对于新型低碳水泥的开发具有重要的现实意义。     

硫铝酸盐水泥基胶凝材料的改性研究

根据结晶诱导、超细粉体、化学激发等效应,通过抗压强度测试、XRD、热重、SEM等分析手段对大掺量粉煤灰的硫铝酸盐水泥进行了研究。实验结果表明,引入增强组分M后,试块2h、3,7,28d最高抗压强度分别提高了140%,116%,80%和60%;钙矾石及铝胶生成量增多,体系变的更致密,2h就能达很高强度;M的引入,可能使钙矾石初始结晶度变差;随养护龄期的延长,钙矾石结晶度逐渐变好,M促使粉煤灰参与后续水化反应,使粉煤灰颗粒被水化物紧密包裹,体系变得更致密,试块后期强度变大。     

含钡硫铝酸盐水泥基高水材料的制备

利用含钡废渣烧制出性能优异的含钡硫铝酸盐水泥,其成本更低、强度更高。以该水泥为基础配制出凝结硬化速度更快、成本更低的新型高水充填材料,利用ＸＲＤ、ＤＳＣ－ＴＧ、ＳＥＭ等测试手段对其特性及水化硬化机理进行了初步研究。     

砒砂岩对硅酸盐和硫铝酸盐水泥性能的影响

为了研究砒砂岩对硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥物理性能的影响,采用单因素多水平梯度实验,通过不同砒砂岩掺量的对比,测定硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的凝结时间、标准稠度用水量和胶砂强度等性能。结果表明:砒砂岩对硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥皆有促凝作用,当砒砂岩掺量质量分数为5%时硅酸盐水泥的初凝时间会缩短30%,硫铝酸盐水泥初凝时间缩短47%,硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的标准稠度用水量分别增加6.6%和21.7%;砒砂岩掺量质量分数为10%时,硅酸盐水泥的3 d和28 d的强度分别增加7.2%和6%,对其力学性能有较大影响;掺入砒砂岩后,硫铝酸盐水泥强度降低,且随掺量增加,抗压强度降幅增大。     

硫铝酸盐水泥和丁苯乳液对水泥基修补材料性能的影响

将硫铝酸盐水泥与硅酸盐水泥复合,并引入丁苯乳液作为聚合物改性剂制备高性能修补材料,研究硫铝酸盐水泥和丁苯乳液对修补材料的强度、凝结时间和黏度的影响和作用机制。结果表明:硫铝酸盐水泥明显提高复合水泥的早期强度,缩短初凝和终凝时间,增大黏度;适量丁苯乳液能在复合水泥浆体中形成网状结构,提高力学强度;丁苯乳液中的羧基能够减小熟料矿物铝酸钙、硅酸三钙和硅酸二钙的水化速率,复合水泥净浆的初凝和终凝时间均明显延长,黏度减小。     

养护温度对矿渣硫铝酸盐水泥水化的影响机理

研究了5℃、20℃和40℃养护下矿渣硫铝酸盐水泥的强度发展、水化放热、干燥收缩、水化产物及孔结构演变。结果表明,不同于硅酸盐水泥,矿渣硫铝酸盐水泥早期水化生成较多钙矾石,但累计放热量较低。养护温度越高,矿渣硫铝酸盐水泥石的早期力学强度越高;但20℃下后期抗压强度显著提升,远超过其他温度。相应的,源自小孔内水分蒸发产生的较大孔壁压力,20℃下水泥石表现出最显著的收缩行为。     

硫铝酸盐水泥增强陶瓷模具石膏性能研究

研究了硫铝酸盐水泥(SAC)对陶瓷模具石膏凝结时间、抗折强度、溶蚀率、吸水率的影响,并采用SEMEDS及MIP测试技术对SAC作用机理进行分析。结果表明:SAC对石膏具有促凝作用;SAC增强效果非常显著,随着SAC掺量增加模具石膏抗折强度呈抛物线变化,最佳掺量为8%。SAC显著改善了石膏抵抗泥浆电解质溶蚀的性能。而吸水率则随着SAC掺量增加有小幅度降低。因此,为满足模具石膏综合性能,SAC最佳掺量为8%。此时硫铝酸盐水泥与石膏共同水化生成的针棒状DH与细针状AFt相互搭接交织生长形成网状结构,AH3凝胶及C-SH凝胶则紧密填充于网络结构晶隙间,进一步增加硬化体稳定性及密实性,改变硬化体孔径结构使孔径细化,降低其孔隙率,显著提高模具石膏强度、耐水性及耐溶蚀性。     

普通硅酸盐-硫铝酸盐复合胶凝体系水化性能和机理研究

对普通硅酸盐(P·O)-硫铝酸盐(R·SAC)复合胶凝体系的凝结时间、胶砂强度进行了分析,利用等温量热仪、综合热分析仪(TG-DSC)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等从水化速率及水化产物微观形貌等方面分析了复合胶凝体系的水化机理。结果表明:当R·SAC掺量约为10%时,复合胶凝体系的凝结时间相比P·O明显缩短,早期强度提高幅度较大,同时也能获得较大幅度的后期强度增长,力学性能较纯组分水泥性能优越。复合胶凝体系的早期水化速率和放热量高于单组分水泥。随着R·SAC的掺入,复合胶凝体系的水化产物中钙矾石(AFt)增多,Ca(OH)₂晶体减少,且AFt的生成量越多,越有利于早期强度的发展,当R·SAC掺量超过30%时,Ca(OH)₂消失。     

硫铝酸盐水泥增强建筑石膏的力学性能与耐水性能机理

石膏基胶凝材料的力学性能低、耐水性能差是限制其应用的主要原因.本工作通过复掺硫铝酸盐水泥,研究其对建筑石膏水化硬化进程及石膏硬化体力学性能与耐水性能的影响.结果表明,随着硫铝酸盐水泥掺量的增加,建筑石膏标准稠度需水量小幅降低,水化进程加速;10％水泥掺量时,石膏硬化体2 h与3 d的绝干抗折、抗压强度均大幅提升,2 h增幅高达34.8％、29.0％,3 d增幅高达28.8％、34.7％;同时饱水抗折强度由2.35 MPa提升至3.38 MPa,增幅高达43.8％,吸水率相应降低.XRD、SEM、MIP微观结构分析表明:硫铝酸盐水泥与建筑石膏复掺,水化生成针尖状的钙矾石(AFt)与无定形铝凝胶(AH3),AFt与针棒状二水石膏(DH)交织、穿插生长,在晶体之间发挥架桥、连接作用,同时AH3紧密填充在孔隙之间形成致密的晶胶结构中,石膏硬化体孔隙率降低,孔径明显细化,力学性能与耐水性能得到显著改善.     

硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的制备及性能研究

采用硫铝酸盐水泥,根据设计配比,配制了硫铝酸盐水泥基高性能混凝土,探究了硫铝酸盐水泥不同掺量(0,3%,6%和9%(质量分数))对高性能混凝土力学性能(抗压强度)和耐久性能(侵蚀性)的影响。通过XRD、SEM、热分析和力学性能分析等对硫铝酸盐水泥基高性能混凝土进行了表征。结果表明,随着硫铝酸盐水泥掺量的增加,钙矾石(AFt)的衍射峰逐渐增强,水化反应加快,高性能混凝土的结构变得更加致密;所有试样中的六方板状的Ca(OH)_2均比较厚,且呈现出片层状,整体结构的致密性比较接近,而随着硫铝酸盐水泥掺量的增加,整体的密度有变得蓬松的趋势;随着硫铝酸盐水泥掺量的增加,CH的含量增加,前期的水化放热能力得到提高,所有试样在3和28 d时的抗压强度均呈现出逐渐增大的趋势,当硫铝酸盐水泥的掺量为9%时,试样的抗压强度在28 d达到了最大值41.1 MPa,相比3 d增加了19.83%;随着硫铝酸盐水泥掺量的增加,高性能混凝土试样的强度损失逐渐增加,耐久性变差,当硫铝酸盐水泥的掺量为9%时,腐蚀90 d的强度损失率达到了最大值10.3%。     

纳米二氧化硅对丁苯共聚物/硫铝酸盐水泥复合砂浆物理力学性能的影响

为厘清纳米二氧化硅(NS)和丁苯共聚物乳液(SB)在硫铝酸盐(CSA)水泥中的协同作用,同时解决SB/CSA水泥复合砂浆凝结时间长、抗压强度低的问题,采用NS和SB对CSA水泥砂浆进行复合改性,研究改性复合砂浆物理力学性能随NS掺量的变化,并通过测定水化放热及水化产物分析NS在SB/CSA水泥复合砂浆中的作用机制。结果表明：NS可有效缩短SB/CSA水泥复合砂浆的凝结时间,提高其抗压强度,并与SB对CSA水泥砂浆抗折强度提升具有协同作用;NS最佳掺量为1.5%,此时与不加NS的纯SB改性砂浆相比,28 d抗压和抗折强度分别提高了28%、30%。同时,掺入NS会降低复合砂浆的流动度,提高表观体积密度,降低含气量和干燥收缩率,并略微降低毛细孔吸水率。NS可通过促进无水硫铝酸钙和硫酸钙反应,进一步加快SB/CSA水泥复合浆体的水化进程,提高钙矾石的含量,从而缩短凝结时间并提高力学强度。     

硅酸盐水泥与铝酸盐水泥的性能对比分析

对硅酸盐水泥和铝酸盐水泥的组成、性能指标和水化机理进行了分析,对比二者性能差异对其应用范围进行了区别。