磷酸钙骨水泥的水化放热行为

深入研究了由磷酸四钙（tetracalcium phosphate,TECP)和无水磷酸氢钙（dicalcium phosphate anhydrous,DCPA)组成的磷酸钙骨水泥（calcium phosphate cement,CPC)水化反应过程的放热行为及其影响因素。CPC的水化反应是放热反应,整个反应经历初始期、诱导期、加速反应期、减速反应期及终止期5个时期。引入羟基磷灰石（hydroxyapatite,HAP)晶种可使诱导期缩短,反应峰前移,且在25℃时引入晶种的影响较37℃时更为明显,这是由于晶种的引入降低了异相成核的活化位能的缘故。提高温度不仅使反应峰前移,而且使反应峰明显增大,由此计算出反应活化能为176kJ/mol。原料颗粒大小及钙磷比对水化反应影响很大,降低TECP的粒径及样品的钙磷比会使反应速度明显加快,且使反应峰大大提前,由25℃时n(Ca)/n(P)为1．5和1．67时的水化反应热可以计算出磷酸四钙和缺钙羟基磷灰石（calcium-deficient hydroxyapatite,CDHA)的标准摩尔生成焓分别为－5908kJ/mol和－11119kJ/mol。     

硅酸盐水泥水化电阻率法和热量法的相关性EI北大核心CSCD

电阻率法和热量法是研究水泥水化过程2种常用的方法,但是由于温度条件的不同,这2种方法无法进行合理的比较。考虑温度对电阻率和水化速率的双重影响,基于等效时间原理探讨了温度对电阻率变化率的放大效应、温度变化效应和加速效应,建立了电阻率法和热量法的关系。理论分析与试验研究表明,电阻率法和热量法所确定的水化过程溶解期、加速期和减速期在时间上具有一致性。在温度的多种影响因素中,加速效应是引起电阻率变化率主峰出现的最主要原因。     

电阻率法测定硅酸盐水泥水化活化能

研究了温度对水泥水化时电阻率的影响情况,建立了用于估算电阻率极大值的双曲线方程,提出根据不同温度时的电阻率可以计算孔隙液相活化能(Eas)和水化反应的活化能(Ear).试验所用水泥浆体试样的水灰比分别为0.30、0.35、0.40、0.45和0.55,养护温度分别为15、20℃和30℃,测试时间均为72h.为消除温度对...     

采用电阻率法研究水泥水化过程

用无接触电阻率测定仪测定了不同水灰比水泥浆基体的电阻率随时间变化的特征曲线ρ(t)-t,研究了普通硅酸盐水泥的水化特性。研究表明：基体电阻率ρ(t)是液相电阻率ρ0(t)和孔隙率φ的函数。实验结果说明：根据基体电阻率曲线的特征点将水泥水化过程划分为溶解期、诱导形成期和诱导期、凝结硬化期3个阶段。钙矾石包裹层的形成导致水化进入诱导期,渗透压导致包裹层的破裂,使水化进入凝结硬化期。溶解期电阻率的下降主要与水泥浆体中液相离子浓度的增加相关。诱导形成期和诱导期电阻率变化小,此时液相离子浓度和孔隙率的变化都较小,凝结硬化期电阻率的上升主要与水泥浆体孔隙率的下降相关。     

水化放热曲线在研究铝酸钙水泥和浇注料中的应用

为了预测水泥或浇注料的凝结性和强度发展趋势,取1500g按一定程序搅拌好的水泥胶砂或浇注料,迅速倒入模具中,振动10s后置入j-型热电偶,由计算机绘制出其水化放热曲线。浇注料的水化放热曲线形貌不仅能反映水泥的矿物组成和反应活性,而且能反映浇注料中其他原材料(如骨料、氧化铝或二氧化硅微粉和外加剂等)和作业环境对水泥及浇注料的影响,为此可用于水泥与浇注料流变特性的研究和控制,同时也为浇注料用原材料的甄选提供了一种有用的工具。     

固硫灰对水泥早期水化行为的影响

为了探讨固硫灰作水泥掺和料的水化行为,研究了不同细度固硫灰替代部分水泥时胶凝体系1d水化电阻率和水化放热的变化,分析了不同细度固硫灰对水泥早期水化行为的影响.结果显示:掺入30%的固硫灰后胶凝体系1d水化电阻率增大,并且增大幅度与固硫灰的细度呈正比;掺加固硫灰能够影响水泥的凝结时间,具体表现为掺加原灰延长了水泥的初凝时间,而掺加磨细灰缩短了水泥的初凝时间;掺加固硫灰增大了水泥1d内水化放热量,且掺加磨细灰的早期水化放热量要高于掺加原灰的试样.结果证明磨细灰前期水化速度加快,有利于降低后期膨胀性.     

掺木钙-碳酸氢钠的粉煤灰水泥水化放热的研究

通过水化热,SEM,DTA等测试方法研究了木质素磺酸钙(CL)-碳酸氢钠(SB)复合外加剂对粉煤灰水泥水化放热的影响及机理。实验表明并非所有的掺木质素磺酸盐一碱金属碳酸盐复合外加剂的水泥水化放热曲线都出现双诱导期,双诱导期的出现与外加剂的掺量有关。     

粉煤灰-矿粉-水泥三元体系水化放热模型研究

通过直接法研究了在水泥中掺入不同掺量的粉煤灰和矿粉时样品的水化放热速率曲线,通过各样品的水化放热曲线研究粉煤灰-矿粉-水泥三元体系水化放热模型.通过试验实测结果与模型计算结果相比,两者最大误差为8.1％,最小误差仅为3.4％,发现胶凝材料的水化过程符合根据水泥水化建立的水化动力学模型.     

新型超硫酸盐水泥水化硬化机理

研究了硫铝酸盐激发的超硫酸盐水泥(CSA-SSC)的水化硬化机理.采用微量热仪、TGA和SEM-SE方法对CSA-SSC的水化放热过程、水化产物和微观结构进行了分析.研究表明:CSA-SSC早期的强度略低,后期CSA-SSC的强度快速增长;该材料表现出超低水化热特性;CSA-SSC水化早期产物主要是钙矾石,在水化后期,主要产物是C-S-H凝胶;CSA-SSC硬化体中的针状钙矾石相互交错形成骨架,C-S-H凝胶则填充于骨架之间,使整个水泥浆体形成致密的结构,从而CSA-SSC的强度逐渐提高.     

掺石灰石粉水泥的水化过程及微观结构

用微量热仪测定了含石灰石粉水泥浆体的水化放热。用扫描电镜观察了掺石灰石粉水泥硬化浆体的微观结构。试验结果表明:一定细度的石灰石粉可加速水泥的水化,掺石灰石粉水泥的水化放热量低于不掺石灰石粉水泥的水化放热量。水泥硬化浆体中沿着石灰石粉片状方解石晶体的边缘容易形成平整断面。     

复合使用高效减水剂与缓凝剂对水泥水化历程的影响

用直接测温法及X射线衍射技术,系统研究了萘系、氨基磺酸盐系及聚羧酸盐系3种高效减水剂,三聚磷酸钠及糖钙2种缓凝剂及复合使用高效减水剂与缓凝剂对水泥水化热、水化温峰、温峰出现时间及不同水化龄期Ca(OH)2和钙矾石(ettringaite,AFt)生成量等方面的影响.结果表明:单掺高效减水剂使水化温峰升高,温峰出现时间延迟,水化热及温峰时的Ca(OH)2生成量增加.单掺缓凝剂使水化温峰降低,温峰出现时间大幅度延迟,水化热及温峰时的Ca(OH)2生成量明显减少.复合使用高效减水剂与缓凝剂时,由于协同效应,使高效减水剂的分散作用及缓凝剂的缓凝作用同时得到加强.与单掺缓凝剂相比,复掺后水泥水化温峰出现的时间进一步延迟,水化温峰进一步降低,水化热及水化温峰时Ca(OH)2生成量进一步减少;但是,外加剂对AFt生成量影响不大.     

硅酸盐熟料-煤矸石/粉煤灰混合水泥水化模型研究

对两种不同3CaO·SiO_2(C_3S)含量的硅酸盐水泥和分别掺有30%(质量分数,下同)煤矸石和30%粉煤灰的混合水泥中水化产物含量变化和形态进行了研究,建立了水化产物量变模型和水化产物形态模型,分析了模型的主要特征和意义。相同龄期,高C_3S硅酸盐水泥比低C_3S硅酸盐水泥生成更多的水化硅酸钙(calcium silicate hydrate,CSH)凝胶和氢氧化钙。含混合材的水泥水化时,CSH凝胶在水化早期和后期有两个增长幅度较大的阶段,并且1年后形成的CSH凝胶量与纯硅酸盐水泥的相当。水泥水化产物与混合材的二次水化反应较慢,研究掺有混合材水泥更长龄期的水化产物含量及结构变化,将有助于理解混合材对水泥性能的作用机理。     

碱对硅酸盐水泥水化硬化性能的影响

系统地研究了以碱含量不同、存在形式各异的熟料所制水泥的水化液相成分、水化程度、水化产物和硬化浆体微观结构,揭示了碱对硅酸盐水泥水化硬化性能影响的机理。水泥水化时,熟料中的碱迅速溶入水化液相,使液相中[OH-]升高、[Ca~(2+)]降低。由此促进水泥早期水化,并阻滞了后期水化的发展。所以,高碱水泥凝结快,1～3d硬化浆体的孔隙少、强度高;7～28d硬化浆体的孔隙多、强度低。     

新型磷渣硅酸盐水泥的水化特性

新型磷渣硅酸盐水泥作为一种新型结构材料,巳投入批量生产和应用。考虑到达种水泥系采用含有Na_2SO_4的矿物CNS代替石膏作水泥调凝剂,并且磷渣带入的少量P_2O_5将对水泥的水化过程产生一定影响,作者采用XRD,SEM及反应过程分析等手段对新型磷渣水泥的水化恃性进行了研究,发现其水化过程与普通矿渣水泥有些不同,主要表现在:(1)CNS加速了AFt的形成及水泥矿物的水化;(2)CNS促进了AFt的分散及磷渣的溶解反应;(3)磷渣玻璃体的结构特征决定了新型磷渣水泥中的AFt能够长期稳定存在。因此使其具有正常的初凝时间和较高的早期强度。     

高温地热井水泥水化硬化的研究

研究了由不同配比的高抗硫Ｇ级水泥与石英砂粉组成的高温地热井水泥在不同水热条件下的强度性能及其水化硬化过程，阐明了高温下硬化浆体水化产物的组成，形态，再结晶和水泥石显微结构及孔径分布是制约水泥石强度行为的有重要因素，为进一步改善和提高我国地热井水泥产品质量和耐热性能提供了理论依据。     

木质素磺酸钙对水泥水化的影响

研究了掺加木质素磺酸钙(calcium lignosulfonate,CLS)后水泥净浆体系的水化速度、水化产物生成量,以及硬化水泥石的微观结构及孔隙结构的变化。CLS大幅度延缓了水泥水化放热,降低了水化速度,使3～10h内水泥的水化程度减少,但对1d后的水化程度影响不大且能促进水泥的后期水化。X射线衍射分析表明高掺量CLS促进硬化水泥中生成钙矾石,抑制水化硅酸钙(CSH)的早期生成,但对CSH的后期生成无影响。扫描电镜观察发现：CLS的掺加抑制了水化产物晶体的生长,使CSH凝胶难以形成空间网架,钙矾石晶体变得纤细。随CLS掺量的增加,硬化水泥中总孔隙容积增加,30nm以上的孔隙显著减少,10nm以下的微孔数量大幅度增加,平均孔径减小。掺加CLS的水泥浆体水化产物晶体发育不完全,硬化水泥的孔隙容积明显增加,是硬化水泥28d龄期内抗压强度显著下降的主要原因。     

粉煤灰水泥的水化动力学

研究了粉煤灰水泥中粉灰和水泥熟料的水化过程动力学；讨论了这两种反应的动力学常数对系统性质的影响。提出了为改善粉煤灰水泥的性质，必须同时促进粉煤灰的火山灰反庆和水泥熟料的水化反应。     

减水剂对水泥水化行为的影响

研究了木素磺酸钙(calcium lignosulfonate,CLS)、氨基磺酸高效减水剂(amino-sulfonic based superplasticizer,ASP)、萘磺酸甲醛缩合物(sulfonated naphthaleneformaldehyde,FDN)和三聚氰胺脲醛树脂(sulfonated melamine urea formaldehyde resin,SMUF)4种减水剂对水泥水化行为的影响.结果表明:随着CLS和ASP掺量(质量分数)的增加,水泥水化温峰出现的时间延迟,温峰值降低,达到稳定水化程度所需的时间增加.FDN和SMUF则对水化温峰值、温峰出现和达到稳定水化程度所需的时间影响不大.4种减水剂均可提高水泥水化初始期的水化速率和延长诱导期.FDN对初始期水化速率的提高作用最强,当FDN的掺量为0.6%时,第一水化速率峰为60 kJ/(kg·h),而空白样仅为12 kJ/(kg·h).水化初始期后,CLS可以显著延长水化诱导期和降低其第二水化速率峰值,当CLS的掺量从0增加到0.6%时,水泥水化诱导期由¨h延长到40h,第二水化速率峰由49.8 kJ/(kg·h)降低到29.5 kJ/(kg·h).而ASP的掺量为0.6%时,则水泥水化诱导期由7 h延长到29 h,但不降低第二水化速率峰值.FDN对第二水化速率峰的出现有轻微的延迟作用,SMUF也可延迟第二水化速率峰的出现,却一定程度提高了第二水化速率峰值.减水剂对水泥颗粒的分散作用和对水化产物生成的影响是其对水化行为影响的主要原因.