水泥浆体体系ζ-电位探究

本文通过电泳法系统测定了水泥浆体体系的ζ-电位,研究了实际工程应用中,对水泥浆体性质影响较大、实际可控的五个因素对水泥浆体ζ-电位的影响规律.研究证明:水化时间,掺合料对水泥浆体的ζ-电位影响不大;低水灰比时,水泥浆体中电解质离子浓度较高;聚羧酸减水剂能有效提高水泥颗粒表面ζ-电位,但聚羧酸减水剂对ζ-电位的影响不如萘系减水剂的大;适量硫酸盐可提高掺聚羧酸减水剂的水泥浆体ζ-电位,增加水泥颗粒间静电斥力,对水泥浆体的分散性和流动性有利.实验结论对研究水泥浆体的介电性质、流变性能及水泥与减水剂的分散性具有较高的理论参考价值.     

粉煤灰对水泥水化与强度的影响

采用测定化学结合水含量的方法反映水泥浆体的水化程度,并通过对水泥硬化浆体强度的分析,评价粉煤灰对水泥水化和力学性能的影响。结果表明,粉煤灰加速了水泥熟料的水化反应,却减缓了水泥-粉煤灰体系的水化进程。掺加粉煤灰虽然降低了水泥浆体的早期强度,但对水泥浆体后期强度的发展有利。     

论温度对水泥凝结时间的影响

众所周知,水泥浆体的凝结时间对于工程的施工质量有很大的影响。在水泥水化的诱导期,水泥浆体的可塑性基本不变,然后逐渐失去流动能力,开始凝结,到达“初凝”。接着就进入凝结阶段,继续变硬,待完全失去可塑性有一定结构强度,即为“终凝”。如果初凝时间过短,往往来不及施工;如凝结时间太长,又会妨碍工程进展,造成实际工作的困难。为此水泥生产厂应对水泥凝结时间的影响因素予以研究。温度是其影响因素之一,     

煅烧时间对水泥浆体流变性的影响

采用电炉模拟预分解窑热工制度煅烧水泥熟料,并用旋转黏度计和微型坍落度仪等测定水泥浆体的流变性,又利用扫描电镜、水化热等近代测试方法,分析相关的作用机理,研究熟料煅烧时间对水泥浆体流变性的影响。研究结果表明：煅烧熟料的保温时间过短,矿物晶体来不及充分长大,颗粒细小,发育不完善,加快水泥的水化速度,使水泥浆体的流变性变差。     

纳米颗粒对新拌水泥浆体性能的影响

研究了单掺纳米SiO2、纳米粘土、纳米Al2O3、纳米CaCO3颗粒对新拌水泥浆体标准稠度用水量、凝结时间、流动性的影响。研究发现t纳米SiO2、纳米粘土、纳米Al2O3导致水泥浆体标准稠度用水量不同程度的增加,且纳米颗粒掺量越大标准稠度用水量越大;纳米颗粒使水泥浆体粘聚性增大,相同水胶比时掺入纳米颗粒使浆体流动性降低;纳米SiO2、纳米CaCO3、纳米Al2O3促进了水泥水化,使初凝和终凝时间提前,但纳米粘土表现出一定的缓凝作用。     

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.     

计算机模拟在水泥水化及微观结构演化研究的应用进展

水泥水化是十分复杂的物理与化学反应过程,这一过程直接决定了硬化水泥浆体的微观结构和宏观性能。传统的实验方法普遍存在耗时费力、成本高等不足。利用计算机模拟来阐明水泥水化和微结构演变机制已成为当前的研究热点。首先介绍了水泥水化模型的发展演变过程,并对比分析了不同模型的优缺点。然后,结合水泥水化模拟的最新研究进展,着重介绍了非球形水泥颗粒的水化模型、水化硅酸钙凝胶纳米尺度的研究现状。最后,基于相关模型的应用情况,探讨了矿物掺合料对水泥浆体水化过程和微观结构的影响,并对水泥基材料的宏观性能(如介质传输、氯离子扩散和微裂纹扩展)进行了预测。     

磷酸及磷酸盐类化合物对水泥水化动力学的影响

通过测定磷酸及磷酸盐类化合物对水泥浆体水化热、Zeta电位和液相中离子浓度的影响,研究它们对水泥水化动力学的影响。结果表明:磷酸和磷酸盐类化合物明显延长了水泥水化诱导期,并降低了水泥水化加速期水化速率。与磷酸或单磷酸盐相比,聚磷酸盐类化合物更多地延长了水化诱导期时间;磷酸比磷酸盐类化合物更为显著地降低了水化最大放热速率;磷酸和磷酸盐类化合物均可降低水泥早期的溶解速率,同时改变了水泥颗粒表面的性质;磷酸和磷酸盐类化合物对水泥水化动力学的影响,与其在水泥表面形成包覆层影响了水泥溶解速率及成核速率有关。     

-3℃下矿粉和粉煤灰掺合料对水泥水化程度的影响

本文以水灰比为0.31的水泥和添加不同矿物掺合料的水泥为研究对象,采用人工气候模拟试验箱,使其水化环境维持在-3℃,测定其水泥净浆和添加不同矿物掺合料的水泥水化程度.通过试验,研究了掺合料对水泥水化程度的影响和水泥水化的规律.对试验原材料性能进行了测试,分别进行了不同矿物掺合料以及不同配合比的水泥浆体水化热测定和水化程度计算.试验结果表明:在-3℃的养护环境下,混合水泥比纯水泥的水化程度低,但是降低的幅度不完全与掺量成比例关系.通过试验同时拟合出了-3℃下添加矿物掺合料的水泥水化规律曲线函数,为定量化研究水泥水化提供参考依据.通过对比试验数据,函数曲线与-3℃下添加矿物掺合料的水泥水化规律有较高的相符程度.     

掺玄武岩粉水泥浆体自由液相量的影响因素正交分析

通过测定掺玄武岩粉的新拌水泥浆体的自由液相量,研究了水灰比、减水剂掺量、玄武岩粉掺量及水泥细度对水泥浆体自由液相量的影响.结果表明,水灰比和水泥细度对水泥浆体自由液相量影响显著,增加水灰比能明显增加自由液相量,浆体的自由液相量随着水泥细度的增大而显著减少,随着玄武岩粉和减水剂掺量的增加,水泥浆体的自由液相量减小幅度不大.     

A model investigation of the influence of particle shape on portland cement hydration

The NIST Virtual Cement and Concrete Testing Laboratory (VCCTL) is used to simulate the influence of particle shape on the hydration kinetics and setting of portland cement. Building on previous work in reconstructing particle shapes from real cements, real-shape particles are used to produce three-dimensional digitized cement paste microstructures, and the hydration of these microstructures is tracked using VCCTL. The degree of hydration and percolation of solids is monitored and compared to experimental data at several water-cement ratios. The simulations predict that shapes of particles influence cement hydration in two ways: the additional surface / volume ratio relative to spherical particles results in greater rates of hydration, and the anisometry in shape influences the degree of hydration at which the particles and hydration products percolate to form a stiff three-dimensional network.     

灌浆水泥膨胀性能的研究

研究了灌浆水泥在采用掺加减水剂、调节W/C及压力灌浆三种增加流动度方法时,其硬化浆体的膨胀性能;探讨了灌浆硬化水泥浆体的膨胀机理,提出硬化水泥浆体的膨胀是由于钙矾石结晶压力、凝胶粒子间的静电斥力和凝胶的溶账现象共同作用的结果,三种作用的相对大小随水化硬化进程而变化。     

预湿水泥浆颗粒内养护材料对混凝土早期自收缩及抗压强度的影响

制备不同粒径和水灰比的水泥浆颗粒作为低水灰比混凝土内养护材料.以最佳内养护水灰比原则,设计了使用三种水灰比分别为0.6、0.7和0.8的同粒径水泥浆颗粒等体积取代砂子的混凝土.研究了不同水灰比水泥浆颗粒对混凝土早期自收缩、抗压强度和内部微结构的影响.结果表明:颗粒吸水率与其水灰比正相关、与其粒径负相关;预湿水泥浆颗粒可显著降低混凝土早期的自收缩,颗粒水灰比越大,自收缩降低效果越明显;但是掺入水泥浆颗粒也会降低混凝土的抗压强度,颗粒水灰比越高抗压强度降低越多,应用中应优化选择预湿颗粒的水灰比;水泥浆颗粒作为高性能混凝土内养护材料,可改善微观界面的孔隙结构,提高界面的密实性,减少混凝土早期的收缩和开裂.     

Prediction of the degree of hydration at initial setting time of cement paste with particle agglomeration

This paper presents a computer simulation method for predicting the degree of hydration at the initial setting time of cement paste with particle agglomeration. Agglomeration is controlled by using a square-well potential for the interaction between two cement particles, and the degree of hydration at the initial setting time is determined using the burning algorithm. It is verified that, when the critical surface-to-surface distance for attachment is taken as 0.05 μm, the simulation predictions are in good agreement with experimental results. For cement particles in water at the initial stage of hydration, the number of clusters obeys the power law with an average Fisher exponent of 1.9. Finally, the effects of key factors affecting the degree of hydration at the initial setting time are quantitatively evaluated.     

磷渣对水泥浆体水化性能和孔结构的影响

通过对水泥浆体凝结性能、水化放热、力学性能和孔结构的测定,以及扫描电镜分析和差热-热重分析,研究了不同掺量磷渣对水泥浆体水化性能和微观结构的影响.结果表明:随着磷渣掺量的增加,浆体的凝结时间延长,水化热减少,早期抗压强度下降.但掺磷渣水泥浆体的后期抗压强度已接近或超过了纯水泥浆体的,磷渣掺量的增加对水泥浆体的后期抗压强度影响不显著.浆体中的Ca(OH)2量随龄期的延长而增加并随磷渣掺量的增加而降低.磷渣的活性效应和填充效应的发挥有效地改善了浆体水化后期的微观结构和孔结构,从而使浆体的力学性能有所提高.     

钢渣粉对硫铝酸盐水泥水化过程的影响及热力学模拟

通过测试水泥浆体的凝结时间、抗压强度、电阻率,同时结合水化产物分析及热力学模拟,研究了不同掺量钢渣粉对硫铝酸盐水泥水化行为的影响规律。结果表明,随着钢渣粉质量掺量的增大,初凝时间呈先延长后缩短的趋势,且在掺量为20%时达到最大值。在28 d龄期内,掺入钢渣粉的水泥硬化浆体抗压强度均小于未掺入钢渣粉的硬化浆体,但在龄期达到60 d和90 d时,掺入40%钢渣粉试样的抗压强度均大于未掺入钢渣粉的试样。钢渣粉与硫铝酸盐水泥复合浆体的电阻率在水化初始阶段随着钢渣粉掺量的增大而增大,在水化后期(约3 h后)则随钢渣粉掺量的增大而减小。在1 d龄期内,钢渣粉掺量为40%的试样中的钢渣粉发生了水化反应,使得水泥浆体在减速期的水化速率最大。由热力学模拟结果可知：在钢渣粉掺量为40%的试样中,C₂S在10 h后开始进行水化反应,C₂ASH₈则在168 h后开始生成;当钢渣掺量大于15%时,随着钢渣粉掺量的增大,钙矾石和铝胶的生成量逐渐减少,C₂ASH₈的生成量逐渐增多。     

水泥熟料与辅助性胶凝材料优化匹配的基础研究进展(Ⅰ)——物理效应

本文分析了复合水泥性能较差的本质原因,并指出优化水泥浆的初始堆积状态和水化进程是改善复合水泥性能的根本途径。在分析经典颗粒堆积模型和水泥颗粒级配模型优缺点的基础上,提出了复合水泥的颗粒级配模型,显著提高了新拌水泥浆体的初始堆积密度(最大固含量提高10%),以改善复合水泥的性能。     

Rehydration activity of hydrated cement paste exposed to high temperature

Subjected to the wet surrounding, hydrated cement paste (HCP) exposed to high temperature may exhibit rehydration behavior. This paper presents the influence of the dehydration temperature and the initial water/cement ratio on the rehydration activity of dehydrated cement paste (DCP). Original HCPs were prepared with two water/cement ratios of 0.3 and 0.5, respectively, and cured under the fog‐spraying standard condition for 30thinspacedays. The DCP powders used were obtained by grinding dry HCP less than 75µm and then subjecting to different temperatures, up to 900^°C. The rehydration properties of DCP were evaluated by the required water for standard consistency, the setting time, the rehydrated compressive strength and the microstructure evolution. X‐ray diffraction (XRD) was employed to identify the crystalline phases before and after rehydration. Experimental results showed that the coupled rehydration effect from the dehydrated hydration products and the initially unhydrated cement determined the rehydration behavior of DCP. The rehydration of DCP strongly depended on the dehydration temperature and the water/cement ratio of the original HCP. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

减水剂对硫铝酸盐水泥早期水化影响

研究了聚羧酸系高效减水剂(PCE)和萘系减水剂(FDN)对硫铝酸盐水泥净浆工作性能及力学性能影响,通过XRD和SEM检测手段对水化产物进行表征.结果表明:两种减水剂对硫铝酸盐水泥净浆流动度的影响存在饱和点;相比于FDN型减水剂,PCE型减水剂对硫铝酸盐水泥净浆具有更好的减水效率及分散能力.PCE型减水剂阻碍硫铝酸盐水泥净浆早期水化,并降低硫铝酸盐水泥净浆1 d抗压强度;FDN型减水剂能够加速硫铝酸盐水泥净浆早期水化,缩短初凝和终凝时间,提高硫铝酸盐水泥净浆1d抗压强度.两种减水剂对硫铝酸盐水泥净浆3d后抗压强度及水化产物种类均没有影响.     

磷酸钙骨水泥的制备条件对物性的影响

研究了原料颗粒大小、Ca与P摩尔比、调和液组成等制备条件对由磷酸四钙(TTCP)和无水磷酸氢钙(DCPA)组成的磷酸钙骨水泥(CPC)体系的凝结时间和抗压强度的影响，分析了CPC固化过程中涉及的物理化学变化、浆体微观结构的变化与力学性能的关系，为选择与优化工艺和性能提供了依据。