碱-矿渣水泥水化放热行为研究

采用微量热计从水化放热速率和累积放热量两方面系统研究了碱矿渣水泥水化放热行为,分析了水泥水化放热行为与凝结性能之间的关系。研究结果表明:NaOH-矿渣水泥初始放热峰出现早,水玻璃-矿渣水泥初始放热峰出现晚,水玻璃-矿渣水泥初始放热峰值大,分别约为NaOH-矿渣水泥、硅酸盐水泥的2.3倍和3.5倍;水玻璃-矿渣水泥诱导期长,NaOH-矿渣水泥诱导期短,与硅酸盐水泥相比,碱矿渣水泥初期放热速率大,累积放热量小,NaOH、水玻璃配制的碱矿渣水泥3d累积放热量分别仅为硅酸盐水泥的67%和26%;此外,凝结时间的长短与水泥体系水化累积放热量没有直接联系,而与早期水化放热速率密切相关。     

磷酸钠水玻璃对碱矿渣水泥水化行为的影响

为了研究磷酸钠-水玻璃碱矿渣水泥的水化行为,测试了该碱矿渣水泥的凝结时间、坍落扩展度和抗压强度.采用微量热仪测试了碱矿渣水泥的水化放热行为,并分析了其水化动力学规律.采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了碱矿渣水泥早期水化产物及微观结构,探讨了磷酸钠-水玻璃对碱矿渣水泥水化行为的影响机理.结果表明:当磷酸钠掺量低于20%(质量分数)时,碱矿渣水泥表现为缓凝,其早期水化过程受致密扩散控制,反应速率随水化反应的进行而加快;当磷酸钠掺量高于80%时,碱矿渣水泥表现为促凝.磷酸钠-水玻璃碱矿渣水泥早期水化产物中无Ca_3(PO_4)_2晶体生成,Ca_3(PO_4)_2不是导致碱矿渣水泥缓凝的因素.     

中性钠盐碱矿渣水泥水化动力学研究

通过等温导热仪对中性钠盐碱矿渣水泥水化热的测定, 研究了中性钠盐碱矿渣水泥的水化历程, 探讨了其水化动力学参数, 指出水泥水化速度常数具有“即时性”, 确立了中性钠盐碱矿渣水泥不同水化阶段时活化能的计算方法, 明确了各水化阶段水化机理的特征。     

水灰比对过硫磷石膏矿渣水泥强度的影响

探究不同的水灰比对过硫磷石膏矿渣水泥(磷石膏基水泥)强度的影响,并通过XRD、SEM、DSC对不同水灰比过硫磷石膏矿渣水泥的水化产物、水化过程和机理进行了分析,结果表明:与普通硅酸盐水泥不同,过硫磷石膏矿渣水泥的强度在水灰比0.36时强度最高,继续降低水灰比,水泥强度反而下降。这是由于矿渣是在碱性的液相中溶解和形成水化产物,如果水灰比太低,水在早期形成水化产物而消耗完毕,阻碍了矿渣的后期水化,水化产物减少,从而使强度降低。     

复合外加剂对少熟料矿渣胶凝材料性能的影响

通过对硅酸盐水泥熟料矿物组成、水化特性,矿渣的化学组成和水化过程的分析,研究了普通矿渣水泥水化产物平衡体系的稳定性,并根据少熟料矿渣胶凝材料系统水化产物稳定存在的条件,研制了适用于高掺量矿渣水泥的复合外加剂,得到了性能较好的胶凝材料。     

多粉煤灰复合水泥的水化性能研究

采用X－射线衍射、扫描电镜、水化热和孔结构测定方法,研究了粉煤灰、矿渣、钢渣三掺复合水泥绵水化反应和激发剂对这种复合水泥水化性能的影响,并与硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥的水化作了比较。结果表明：粉煤灰、矿渣、钢渣复掺改善了复合水泥的孔结构,激发剂增大了粉煤灰、矿渣、钢渣的水化活性,加快了复合水泥的水化速度,从而提高了水泥的物理力学性能,但对复合水泥水化产物种类影响不大。     

少熟料矿渣水泥的理论与实践

分析矿渣和硅酸盐水泥熟料矿物的化学组成、水化过程和水化产物，估算出矿渣水泥中矿渣的最大掺量，并通过实验进行验证。     

氧化石墨烯对碱矿渣水泥增韧效果研究

作为环保胶凝材料,碱矿渣水泥的低韧性限制了其大规模应用。采用改进Hummers法制备氧化石墨烯,研究不同掺量的氧化石墨烯对碱矿渣水泥水化放热、抗折强度、抗压强度和韧性的影响。结果表明:氧化石墨烯能够提高碱矿渣水泥后期水化放热,增大碱矿渣水泥后期水化程度;氧化石墨烯的掺入提高了碱矿渣水泥砂浆的抗折强度,略微降低其抗压强度,显著增加了碱矿渣水泥的韧性,当氧化石墨烯掺量为0.03%,碱矿渣水泥的韧性大幅提高,60 d折压比较空白组提高了51.9%。     

矿渣对水泥-聚羧酸减水剂体系早期Zeta电位和电导率的影响研究北大核心

矿渣作为常用的活性矿物掺合料,在当前配制绿色高性能混凝土中得到了广泛的应用。采用电声法测定了不同掺量的矿渣与不同掺量的聚羧酸减水剂对水泥早期水化Zeta电位的影响,并同时测定水泥水化溶液体系的电导率,以此来判定矿渣按照一定比例替代水泥后对水泥-减水剂体系水化早期Zeta电位的影响情况。结果表明,自身Zeta电位呈负电的矿渣提高了水泥水化早期的Zeta电位值;在对聚羧酸-水泥水化体系的影响中主要表现为降低该溶液体系的Zeta电位值和电导率。     

矿渣对水泥-聚羧酸减水剂体系早期Zeta电位和电导率的影响研究

矿渣作为常用的活性矿物掺合料,在当前配制绿色高性能混凝土中得到了广泛的应用。采用电声法测定了不同掺量的矿渣与不同掺量的聚羧酸减水剂对水泥早期水化Zeta电位的影响,并同时测定水泥水化溶液体系的电导率,以此来判定矿渣按照一定比例替代水泥后对水泥-减水剂体系水化早期Zeta电位的影响情况。结果表明,自身Zeta电位呈负电的矿渣提高了水泥水化早期的Zeta电位值;在对聚羧酸-水泥水化体系的影响中主要表现为降低该溶液体系的Zeta电位值和电导率。     

石灰石对矿渣水泥水化反应的作用及特性

为节约水泥熟料,对在矿渣水泥(简称P·S)中掺用石灰石的方法进行了试验.结果表明,P·S 中C3S的早期水化反应率随石灰石粉的取代率和粉末度的增加而增加,龄期28 d的水化反应率则与P·S基本持平;C3A的水化反应率在龄期1 d内明显下降,但此后的水化反应率与P·S 中C3A的水化反应率大致相同;石灰石主要在龄期7 d内参与水化反应,且与C3A的水化反应密切相关.     

含超细矿渣水泥的水化研究

用ＴＧ－ＤＴＡ，ＸＲＤ，ＳＥＭ研究了超细矿渣水泥的水化反应，并与硅酸盐水泥、含普通细度矿渣水泥的水化作了比较。结果表明：超细矿渣的水化程度较快、活性较高、可大量消耗水泥浆体中的Ｃａ（ＯＨ）２，生成更多的凝胶产物，因而改善了水泥石的微观结构，提高了水泥的物理力学性能。     

钢渣微粉水化性能研究

将钢渣微粉以不同的掺量掺入水泥中进行砂浆实验与水化热实验,研究钢渣微粉潜在胶凝性的发展。结果表明:钢渣微粉的掺入会降低水泥的胶凝性能,但钢渣微粉水化后期的潜在胶凝性比水泥高。钢渣微粉可以提高砂浆的流动度、折压比,大幅降低水泥的水化热。     

含矿渣水泥水化反应产物密度与强度变化特征

在P·Ⅱ52. 5级水泥中加入一定量的矿渣,并制备成水泥石样品,养护至不同的龄期,测定水泥石密度值、强度值与养护龄期的对应值,采用了XRD检测样品水化产物进行关联分析。试验结果分析表明:未加入矿渣的水泥石样品28 d前的强度持续增加,并高于含矿渣样品;养护至90 d,未加入矿渣的水泥石样品强度相对28 d发生了倒缩,而矿渣含量30%的水泥样品强度持续增长,并超过未加入矿渣的水泥石样品;XRD测试结果表明,矿渣的加入改变了水泥石的水化产物组成,且引起了水泥石水化产物的密度的变化,28 d后含矿渣水泥水化样品的密度呈不断增长的趋势。     

磷渣粉水泥基复合胶凝体系的水化特性

结合扫描电镜(SEM),X射线衍射(XRD),差热-热重分析(DSC-TG)以及微量热仪等微观测试手段,研究了磷渣粉水泥基复合胶凝体系的水化特性.结果表明:磷渣粉的掺入只会影响水泥基材料的水化产物类型和数量,但不会改变水化产物的种类,水化产物中没有观察到羟基磷灰石的存在.磷渣粉的掺入不会影响C3A的水化,但会延缓水泥熟料中C3S和C2S的水化,磷渣粉主要通过延缓水化诱导期来实现水泥胶凝体系的缓凝.掺磷渣粉复合胶凝体系诱导期后各阶段的水化反应阻力减小、水化反应速率增加,但整个复合胶凝体系的总体水化程度降低,降低幅度随着龄期增长不断减小.     

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.     

Modeling of hydration kinetics in cement based materials considering the effects of curing temperature and applied pressure

Portland cement is the most widely used cement in the world. In the industrial by-products suitable for use as mineral admixtures in Portland concrete are ashes produced from the combustion of coal and granulated slag in metal industries. However, comparing such ashes with Portland cement, determining the hydration of this concrete is much more complex because of the reaction between calcium hydroxide and fly ash or slag. In this paper, the production of calcium hydroxide in cement hydration and its consumption in the reaction of mineral admixtures are considered in order to develop a numerical model for simulating the hydration of concrete, which contains fly ash or slag. The proposed numerical model includes the effects of water to binder ratios, slag or fly ash replacement ratios, curing temperature, and applied pressure. The heat evolution rate of fly ash- or slag-blended concrete is determined by the contribution of both cement hydration and the reaction of mineral admixtures. Furthermore, an adiabatic temperature rise in hardened blended concrete is evaluated based on the degree of hydration of the cement and mineral admixtures. The proposed model is verified through experimental data obtained from the concrete with different water-to-cement ratios and mineral admixture substitution ratios at elevated temperature and high pressure.     

碱激发磷矿渣复合胶凝材料的水化特性

为研究碱激发磷矿渣复合胶凝材料的水化特性,采用X射线衍射（XRD）、热重差示扫描量热分析(TG DTA）和扫描电子显微镜（SEM）等对磷矿渣被Ca(OH)2、石膏激发后的水化产物以及磷矿渣复合胶凝材料的组成与微结构特征进行了研究.结果表明：在Ca(OH)2激发作用下磷矿渣能较好地发挥潜在活性,且其活性随着比表面积的增大和龄期的延长而逐渐增大;在Ca(OH)2和石膏的共同激发作用下磷矿渣能提前发挥潜在活性,提高其水化程度;磷矿渣可提高水泥的水化程度,且比表面积越大、龄期越长,对水泥水化程度的促进越显著.