波特兰水泥的水化机理

泰勒(H.F.W.Taylor)教授是英国阿伯丁(Aberdeen)大学化学系主任,国际知名化学家。他应建材部建筑材料科学研究院邀请,于一九八○年三月十七日至四月八日来我国访问和讲学。讲学内容由孙国匡同志翻译、整理,座谈内容由孙国匡同志翻译、席耀忠同志整理。由吴中伟、薛君玕同志审校。     

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。     

碱对水泥水化及性能的影响（二）——碱对水泥水化过程及水化产物的影响

综述了碱对水泥（熟料）水化过程及水化产物的影响,包括：含碱水泥的液相性质     

混合碱溶液对碱矿渣水泥水化性能影响研究

固定Na2O当量为4％,测试了不同混合碱溶液对碱矿渣水泥凝结时间的影响及抗压强度发展规律.其中,混合碱溶液由水玻璃、Na3PO4·12H2O及NaOH按规定比例两两混合而成.结合水化热分析了混合碱溶液在碱矿渣水泥中的水化过程.结果表明:Na3PO4·12H2O主要影响碱矿渣水泥凝结时间,在低掺量下,对碱矿渣水泥起缓凝作用;在高掺量下,引起碱矿渣水泥速凝,但浆体长时间不硬化.加入Na3PO4·12H2O后,水泥石早期强度低而后期强度较高.     

TiO_2对波特兰水泥熟料和波特兰水泥某些性能的影响

以标准石灰率=90,硅率=2.0,铝氧率=1.7的实验室熟料作为基准试样,在煅烧前逐级地加入TiO_2一直到3.9%作为第一组,以逐级地加到1.5%的TiO_2取代当量的SiO_2为第二组。通过TiO_2的掺入对煅烧产生有利的影响。在熟料的显微镜探针检验中,发现钛以不同的程度加入到4个主要相中,阿利特结晶为单斜晶系的变体MⅡ;贝利特是β型的;铝酸钙成为立方形变体。阿利特结晶尺寸,随着TiO_2从0提高到1.5%而成倍地大约从20微米增大到40微米。提高TiO_2的含量会成正比例地增加贝利特含量而使阿利特含量减少(TiO_2从0到1%大约引起硅酸盐含量10%的变化)。相反,铝酸盐和铁酸盐含量却基本上没有变化。硅酸钙含量的可观的变化证明加入的Ti部分取代了硅酸盐中的Si,此外作为固溶态的CaO吸收到贝利特中是可能的。也是在CaO-Al_2O_3-Fe_2O_3-SiO_2的四元系统中的变化(无变点的变化),通过Ti的存在能够阐明相含量的变化。水泥(布氏比面积3780±40厘米~2/克)由于TiO_2含量的提高而成为深灰色。强度(不是2天强度)由于大约1%的TiO_2成分而有所提高。虽然,阿利特含量减少了,并且标准石灰率下降(Ti在分母中必须考虑到),但却出现了强度的增长(<10%),这可以通过高强度发展的含钛的阿利特来说明。水化热的发展与强度发展相似,符合原来的设想。TiO_2延缓了第一天的水化作用而对于以后的令期则起加速作用。初凝时间由于TiO_2含量的提高而延迟,对于含硫酸盐水泥的抵抗能力,相反地没有明显的影响。     

碱对复合矿化的硅酸盐水泥水化性能的影响

本文着重研究掺氟、硫复合矿化剂后碱对水泥的水化过程,水化物形态、浆体微观给构的影响,并对比了不掺矿化剂的情况。结果表明,掺复合矿化剂可改善含碱水泥的物理性能——凝结时间正常,早期强度高,28d强度不倒缩。     

碱对水泥水化及性能的影响（三）——碱对水泥及混凝土性能的影响

综述了碱对水泥及混凝土性能的影响,包括：水泥凝结时间,水泥中适宜SO3含量,水泥及混凝土强度,水泥及混凝土开裂敏感性,水泥的流变性能及水泥与减水剂相容性,水泥石的孔隙率和孔结构,混凝土碳化、徐变和弹性模量,混凝土的耐久性。     

石灰与波特兰水泥水化产物对矿物棉纤维的作用

由于近年来苏联矿物棉生产的发展,已有可能着手解决用矿物棉作为水泥石的配筋材料,以及用作生产石棉水泥制品的有效的工艺掺加物等问题。 因此,首要的任务在于研究波特兰水泥水化产物对矿物棉纤维作用的影响。 利用九种不同化学成分的矿物棉来进行研究(表     

煤矸石对水泥水化性能的影响

研究了煤矸石的种类、掺量以及化学激发剂对水泥水化性能的影响.煤矸石种类对水化性能有影响.化学激发剂促进煤矸石的早期水化,提高其反应程度.并对激发剂的激发机理做了探讨.     

磨细钢渣对水泥水化性能的影响

采用XRD分析了掺入钢渣水泥的水化产物,并从标准稠度用水量、凝结时间、强度几方面论证了磨细钢渣对水泥水化性能的影响。结果表明:适度磨细的钢渣能减小水泥的标准稠度用水量,但过度磨细后会增加标准稠度用水量,凝结时间也有类似的结果;钢渣的最佳掺量为10%,此时28d强度达54.5MPa,物相主要为C2SH(C),AFt和Ca(OH)2,养护90d未见Aft向AFm转变。     

不同离子对水泥水化性能的影响

本文研究了不同离子对水泥水化历程、浆体力学性能和物理性能的影响.通过测定各拌合水成型得到的水泥硬化浆体的强度,探讨了水泥水化时不同掺杂离子对水泥浆体性能的影响规律,发现在拌合水中掺入A13+、Ba2+、Ca2+、Fe3+(以硝酸盐形式添加),水泥硬化浆体试样的抗压强度比普通拌合水成型试样的抗压强度显著提高,且呈现出一定的规律.     

pH值对水泥水化性能的影响

通过测定水泥的凝结时间、强度,并结合XRD、SEM分析,探讨了水泥水化时拌合水的pH值对水泥浆体结构和性能的影响规律.结果表明,随着拌和水pH值增加,水泥的水化速率加快,强度增加,当pH值等于12时,效果最好,通过微观分析可以看出浆体的水化产物多,晶体颗粒小,结构致密,但当pH值超过12时,变化规律相反.     

亚硫酸钙对水泥水化性能的影响

采用XRD、SEM等测试方法研究了亚硫酸钙(CaSO3.1/2H2O)对水泥水化性能的影响,并与石膏(CaSO4.2H2O)进行了对比.结果表明在水泥中CaSO3.1/2H2O不具有石膏那样的调节水泥凝结时间的作用.掺CaSO3.1/2H2O的水泥试样1d强度比掺CaSO4.2H2O试样显著降低,3d后两者强度相近.60d的抗折、抗压强度与28d相比,增幅很小,有的甚至倒缩.CaSO3.1/2H3O和铝酸盐矿物反应,主要生成片状的C3A.CaSO3.     

温度对碱-磷渣水泥水化的影响

本文研究了两种碱-磷渣水泥(用NaOH作为碱性激发剂的MO及用Na_2O·SiO_2作为碱性激发剂的M_1)在不同温度下的水化放热速率及强度发展情况。实验结果表明,M1水泥对温度的敏感性高于M0水泥,原因是这两种水泥的表现水化活化能不一样,M0水泥的为38.89KJ/mol,而M1水泥的为64.62KJ/mol。     

煤矸石颗粒分布对煤矸石-水泥体系水化及性能的影响

通过筛分得到不同颗粒级配的煤矸石,将其与硅酸盐水泥进行混合,得到具有不同颗粒级配的煤矸石-水泥体系。研究了煤矸石-水泥混合体系净浆的工作性能、力学性能及水化程度。结果表明:增加煤矸石中40μm以下颗粒含量有利于提高煤矸石-水泥体系的早期强度,但过多的提高煤矸石中1μm以下颗粒含量未必对提高煤矸石-水泥体系的3d强度有利,合理的颗粒级配很重要;煤矸石中保持一定量的40￣80μm颗粒含量是有必要的,适当增加其含量,有利于减少煤矸石-水泥体系浆体的流动度损失,有利于综合发挥煤矸石在水泥体系中物理堆积作用和火山灰活性作用,提高煤矸石-水泥体系的28d强度及后期强度。     

铝酸钙水泥水化产物对铝酸钙水泥水化的影响

在铝酸钙水泥的生产、运输、储存过程中,会有部分水泥吸水而发生水化。为了研究这部分水化产物是否会对水泥的水化速度和水化产物产生影响,将Secar 71水泥经制浆、30℃养护、冷冻干燥、粉磨制成水化产物粉,再与Secar 71水泥配制成水化产物粉含量(w)分别为3%和30%的混合粉,然后以纯Secar 71水泥和纯水化产物作为参比,在30℃环境温度下测试它们的水溶解特性(以水灰质量比5 1的稀浆体的电导率-时间曲线表征)和水化特性(以水灰质量比2 5的浆体的温度-时间曲线表征);并经制浆(水灰质量比为2 5)、养护(30℃、100%相对湿度)、冷冻干燥后,分析试样的物相组成和显微结构。结果表明:在30℃环境温度下,引入铝酸钙水泥水化产物能够促进铝酸钙水泥的溶解和水化;含水化产物的混合粉水化后试样中有AH3存在,而纯Secar 71水泥水化后试样中几乎没有AH_3;含水化产物的混合粉水化后试样中C_2AH_8板片状结晶比纯Secar 71水泥试样的更加粗大。     

煅烧煤矸石粒度对水泥水化性能的影响

通过将800℃煅烧煤矸石进行分级后,研究粒度变化对水泥水化性能的影响。随煤矸石掺量的增加,水泥试块强度逐渐下降,掺加不超过40%的煤矸石水泥的28 d抗压强度可达42.5级水泥的要求。掺加单粒级煤矸石时随粒径的下降,其水化活性增强。复合掺加时,粗细适当匹配可以获得更高的强度。     

三乙醇胺对水泥流变性能和水化的影响

采用标准稠度用水量、凝结时间、流变性能、力学强度、XRD、SEM等手段,研究不同掺量的三乙醇胺对水泥流变性能和水化的影响.掺0.15％ TEA后,水泥10 min和30 min的塑性粘度、屈服应力均降低,增加了水泥浆体的流动性,延长了水泥的凝结时间.掺0.20％ TEA对水泥具有促凝作用,促进了水泥的水化,10 min和30 min的塑性粘度、屈服应力均增大,降低了水泥浆体的流动性.随TEA掺量增加,减少了水泥标准稠度用水量,促进了水化产物AFt的生成,提高了水泥净浆强度.     

有机外加剂对油井水泥水化性能的影响

油井水泥中引入外加剂通常用缓凝剂或早强剂,以便能在更高的温度和压力下的进行油井固井作业。以乙醛酸和环己酮为原料,在NaOH溶液中合成脂肪族有机物并将其引入G级HSR油井水泥中,研究添加量为0.2%,0.4%,0.6%和0.8%时对油井水泥水化性能的影响。结果表明,有机外加剂使油井水泥的拌合性提高,有机外加剂添加量为0.2%的油井水泥,水化7 d后,其抗压强度值高于未添加试样的抗压强度。