低碱度水泥浆体中钙矾石通过液相形成的证据

前言钙矾石是硬化水泥浆体的重要组分之一,它对水泥石的结构和性能有重要影响。从钙矾石为基础的膨胀和自应力水泥、超硫酸盐水泥、硫铝酸盐早强水泥和低碱度水泥等都有相当数量的钙矾石,并且以它作为早强组分的新品种水泥正在不断增多。钙矾石的形成不仅是上述几种水泥水化中的一个重要反应,而且也是硅酸盐水泥早期水化和含硫酸盐的环境水与硬化浆体之间的一个重要反应。如水泥浆体的缓凝,膨胀水泥混凝土中自应力的发展以及混凝土的硫酸盐侵蚀等,都与钙矾石的形成有关。     

硼砂对硫铝酸盐水泥水化行为的影响研究

研究了不同硼砂掺量对硫铝酸盐水泥(SAC)浆体凝结时间、抗压强度的影响规律,并通过XRD和TG分析等方法对3d龄期时的水化产物进行分析.结果表明,硼砂对硫铝酸盐水泥具有很明显的缓凝效果,并且在一定的掺量范围内,早期抗压强度随着硼砂掺量的增大而有明显提高,且后期强度不会有倒缩现象.硫铝酸盐水泥的主要水化产物是钙矾石,当硼砂掺量从0增大到0.30％时,钙矾石的生成量先增多后减少,使得水泥浆体的强度先增大后减小.     

AFm阴离子类型对硫铝酸盐水泥水化产物钙矾石稳定性的影响

钙矾石是硫铝酸盐水泥主要水化产物之一,其稳定性对水泥性能影响很大。将碳酸钙、硝酸钙或亚硝酸钠按不同掺量加入硫铝酸盐水泥,并研究了它们对水泥水化、线性膨胀率和抗压强度等影响。结果表明,掺入这3种物质后可生成相应的阴离子单取代水化铝酸钙(AFm);含硝酸钙或亚硝酸钠净浆线性膨胀率均高于纯硫铝酸盐水泥净浆;含有这3种物质的水泥砂浆56 d龄期抗压强度均高于纯硫铝酸盐水泥砂浆。碳酸钙、硝酸钙或亚硝酸钠可提高硫铝酸盐水泥水化产物钙矾石的稳定性,从而提升水泥性能,其中硝酸钙和亚硝酸钠效果较佳。     

硫铝酸盐基复合胶凝体系水化性能的温度敏感性

研究了5、20℃和40℃硫铝酸盐水泥熟料-硅酸盐水泥-无水石膏三元体系(简称三元体系)的初凝时间、抗压强度及水化产物组成。结果表明:源自水化产物的显著差异,所涉硫铝酸盐水泥熟料为主的复合胶凝体系的性能对养护温度的敏感程度直接取决于初始配合比。与纯硫铝酸盐水泥熟料相比,单掺硅酸盐水泥时水化产物由钙矾石变为水化钙铝黄长石,导致硬化浆体力学强度显著降低。而单掺无水石膏或复掺无水石膏和硅酸盐水泥时,石膏的掺入促进了钙矾石的生成,有效抑制了向单硫型水化硫铝酸钙的转变(尤其在高温下),使得高温下的抗压强度略有提升。此外,欲使三元体系在不同养护温度下的初凝时间变化不大,硅酸盐水泥的掺量需控制在30%以上;要使抗压强度变化不大,石膏掺量宜在25%以上。     

海水环境下矿物掺合料对硫铝酸盐水泥的水化影响

研究了海水环境下掺入硅灰、粉煤灰、矿渣对硫铝酸盐水泥抗压强度、化学收缩和水化产物的影响规律.结果表明:当硅灰的掺量为2.5%时,水泥浆体的抗压强度比空白组高.矿渣掺量为10%的水泥浆体28 d抗压强度明显超过掺入硅灰和粉煤灰时的强度,60 d强度高于空白组.掺入2.5%硅灰后,水泥浆体的化学收缩增大;在水化早期,粉煤灰和矿渣的火山灰活性很低,导致水泥浆体的化学收缩降低.掺入10%硅灰加快了硫铝酸盐水泥3 d水化反应,钙矾石生成量增多,水泥浆体早期强度比掺其它掺合料有所提高,但体积过快膨胀会破坏其内部结构,对水泥浆体的强度发展不利.     

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。     

促凝组分对掺葡萄糖酸钠水泥浆体的缓凝消除作用及其机理EI北大核心CSCD

研究了葡萄糖酸钠（SG）的缓凝机理以及在掺葡萄糖酸钠（SG）的缓凝水泥浆体中加入氢氧化钙（CH）、硫酸锥;（AS）或硝酸钙（CN）等促凝组分,对水泥凝结时间、水化热、抗压强度的影响,并结合X射线衍射分析水泥水化产物,探讨了促凝组分对掺葡萄糖酸钠水泥浆体水化的影响及其消除葡萄糖酸钠的缓凝作用机理,提出了葡萄糖酸钠-硫酸铝和葡萄糖酸钠·硝酸钙“缓凝-促凝”水泥水化速率控制体系。结果表明：葡萄糖酸钠加速了铝酸三钙（C3A）的溶解和钙矾石（AFt）的生成,同时抑制硅酸三钙（C3S）的水化和CH的生成,总体上表现出延缓水泥水化。促凝组分的加入,抑制了掺葡萄糖酸钠水泥浆体中C3S周围形成的较致密的保护膜层,为CH的结晶析出提供了晶核,促进了水泥水化。     

复合水泥对生活污泥固化效果的研究

以硅酸盐水泥为机体,利用铝酸盐水泥水化速度快和二水石膏促进生成钙矾石的特点,组成三元复合水泥固化剂固化城市污泥。研究复合水泥对固化体力学性能、矿物组成和水化速率的影响。分析结果表明:固化剂的掺量不应低于20%,铝酸盐水泥和二水石膏会促进固化体水化,产物钙矾石和C-S-H凝胶起到骨架作用,保证了固化体的强度。     

促凝组分对掺葡萄糖酸钠水泥浆体的缓凝消除作用及其机理

研究了葡萄糖酸钠(SG)的缓凝机理以及在掺葡萄糖酸钠(SG)的缓凝水泥浆体中加入氢氧化钙(CH)、硫酸铝(AS)或硝酸钙(CN)等促凝组分,对水泥凝结时间、水化热、抗压强度的影响,并结合X射线衍射分析水泥水化产物,探讨了促凝组分对掺葡萄糖酸钠水泥浆体水化的影响及其消除葡萄糖酸钠的缓凝作用机理,提出了葡萄糖酸钠-硫酸铝和葡萄糖酸钠-硝酸钙"缓凝-促凝"水泥水化速率控制体系。结果表明:葡萄糖酸钠加速了铝酸三钙(C_3A)的溶解和钙矾石(AFt)的生成,同时抑制硅酸三钙(C_3S)的水化和CH的生成,总体上表现出延缓水泥水化。促凝组分的加入,抑制了掺葡萄糖酸钠水泥浆体中C_3S周围形成的较致密的保护膜层,为CH的结晶析出提供了晶核,促进了水泥水化。     

高水灰比条件下pH值对硫铝酸盐水泥水化的影响

研究了高水灰比(1.0)与常规水灰比(0.5)条件下pH值对硫铝酸盐水泥凝结时间和抗压强度的影响,并对其水化产物,孔结构和微观形貌进行了分析.结果 表明:pH值大于13时硫铝酸盐水泥凝结时间大幅缩短;pH值提升到13.5时硫铝酸盐水泥超高水灰比条件下抗压强度大幅提升.高pH值条件下钙矾石产物长径比增大,微观结构更加致密,硬化浆体的总孔隙率和最可几孔径减小.     

钙矾石的形成与作用

钙矾石是常用硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的重要水化产物。系统总结和分析国内外较长时期以来有关钙矾石基本性质、形成条件、稳定性影响因素与作用发挥等方面的研究结果,讨论了钙矾石研究今后的热点和难点。认为钙矾石形成、稳定以及作用发挥与多种组分的供给平衡有关,即使与外界无组分交换,都难以长期控制钙矾石的形成或稳定;对于硅酸盐水泥,控制硫酸盐的供给可降低钙矾石的不利影响,而对于硫铝酸盐水泥,长期保持硫酸盐的供给则更为有利。     

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.     

一种新形态钙矾石—管状钙矾石

用扫描电镜、Ｘ射线能谱仪观测和分析了硫铝酸盐水泥系列的水化产物钙矾石的一种特殊显微形貌－管状钙矾石。在水泥净浆试体中、界面上、不同石膏掺量的水泥浆试体、砂浆试体、水化的熟料颗粒中均可观测到管状钙矾石。它的形成可能与非平衡状态生产的熟料中Ｃ４Ａ３Ｓ矿相的某种晶体结构有关。     

水泥增效剂对普通硅酸盐水泥性能的影响

本文研究水泥增效剂对硅酸盐水泥凝结时间、胶砂强度以及水化程度的影响,并利用XRD和SEM测试手段对水泥增效剂改性水泥的水化产物及硬化浆体的形貌进行了分析.实验结果表明:水泥增效剂的掺入,缩短了水泥浆体的凝结时间,提高了水泥胶砂的抗压强度及抗折强度,促进了硅酸盐水泥早期水化.XRD与SEM分析表明:水泥增效剂的掺入不仅提高了水泥的水化程度,增加了钙矾石的生成量,而且改善了水泥浆体的微观结构.     

磷建筑石膏对超硫酸盐水泥水化的影响

本文采用不同掺量的磷建筑石膏(CPG)、粒化高炉矿渣和熟石灰制备超硫酸盐水泥(SSC),通过测试水泥浆体的水化热、电阻率、化学收缩、水化产物、孔溶液pH值和抗压强度的变化规律,研究了CPG掺量对SSC水化性能的影响规律。结果表明：当CPG掺量从0%(质量分数,下同)增大到20%时,水泥浆体的第三放热峰出现时间延迟,3 d放热量与14 d化学收缩均增大,3 d电阻率减小,28 d孔溶液pH值从11.95减小到10.80;掺入CPG会促进钙矾石的生成;当CPG掺量为10%时,试件的28 d抗压强度最大,达到23.8 MPa。     

复合活化剂对高掺量矿渣胶凝材料性能及其作用机理的影响

针对水泥-高掺量矿渣胶凝材料早期强度发展缓慢的现象,自行设计开发了一种用于激发矿渣早期水化活性的复合活化剂,对比研究了复合活化剂与纯硫酸盐对水泥-矿渣胶凝材料性能以及水化机理的影响。结果表明:复合活化剂与纯硫酸盐均能在水化1 d内提高水泥熟料和矿渣的反应程度,促进矿渣产物形态提前由外部水化产物向内部水化产物过渡,提升胶凝材料早期宏观性能;然而使用纯硫酸盐激发的胶凝材料后期性能下降,可能是由于生成过量钙矾石所造成;复合活化剂则通过促进水泥熟料水化、加速矿渣溶解、反应以及改善微观结构性能等提高胶凝材料早期强度提升,对后期性能无副作用。     

聚合硫酸铝调控硫酸盐激发尾砂充填材料工作性能与微观结构的研究

目前细粒级尾砂充填体存在充填浓度低、凝结时间长、力学性能差等问题.研究采用大掺量矿渣水泥作为细粒级尾砂的胶结剂,硫酸钠为激发剂,通过聚合硫酸铝调节改善新拌砂浆的工作性能和硬化体的力学性能,对充填体水化反应、物相组成以及微观形貌进行分析.结果 表明,适量聚合硫酸铝的掺入能够显著缩短硫酸盐激发矿渣水泥基充填材料的凝结时间,提高其力学性能.聚合硫酸铝掺量超过5％时会导致充填体凝结时间大幅延长,7d后仍不能硬化形成强度.研究表明聚合硫酸铝促进了硫酸盐激发矿渣水泥的水化产物AFm相向针棒状钙矾石相转变,钙矾石晶体相互搭接,形成空间三维网络,立体编织效果,提高充填体密实度,提升了细粒级尾砂充填材料的性能.     

硫酸盐对萘系减水剂与水泥相容性的影响

通过改变水泥浆体中的硫酸盐含量,以及调整萘系减水剂的掺量,观察水泥浆体的流动性和流动性经时损失的变化,由此确定萘系减水剂的饱和点。同时测定水泥浆体的水化放热,确定水泥浆体中硫酸盐含量对水泥和萘系减水剂相容性的影响。结果表明:减水剂掺量和水泥中硫酸盐的含量共同影响水泥浆体的流动度。掺加适量的硫酸盐可降低水泥的水化热,延缓水泥的水化反应,提高萘系减水剂与水泥的相容性,减少流动性经时损失。当水泥浆体中有适量萘系减水剂存在时,硫酸盐的作用更明显。     

葡萄糖酸钠对萘系高效减水剂塑化水泥浆体流动性的影响(英文)

研究了掺萘系高效减水剂浆体中同时掺入葡萄糖酸钠时,对水泥浆体流动性和流动性损失的影响。适量的葡萄糖酸钠可显著提高浆体初始流动度,并降低流动度损失。采用紫外分光光度计、zeta电位仪、X衍射仪和扫描电子显微镜测试了浆体对萘系高效减水剂的吸附量、水泥颗粒表面电位、水化产物钙矾石X衍射峰值强度和微观形貌。结果表明:在同等萘系高效减水剂掺量下,葡萄糖酸钠延缓了钙矾石的生成,并与萘系减水剂在水泥颗粒表面形成竞争吸附,导致了水化过程中萘系高效减水剂消耗量的降低,增加了高效减水剂在水泥颗粒表面的有效吸附量。     

脱硫石膏的热处理对超硫酸盐水泥性能的影响

研究了45、105、165、500 ℃热处理脱硫石膏对超硫酸盐水泥性能的影响。对所制备的超硫酸盐水泥的基本物理性能做了表征。结果表明：掺入45、500 ℃热处理后脱硫石膏的超硫酸盐水泥凝结时间较长,而105、165 ℃热处理后的脱硫石膏使得水泥的标稠需水量升高,凝结时间缩短,同一水胶比下新拌胶砂的和易性显著降低;掺入500 ℃热处理脱硫石膏的水泥较45、105、165 ℃热处理石膏水泥的力学性能优异。微观分析发现,掺入不同温度热处理后脱硫石膏的超硫酸盐水泥主要水化产物为水化硅酸钙、钙矾石、石膏,其中500 ℃热处理脱硫石膏的超硫酸盐水泥在水化后期生成了大量钙矾石,而45、105、165 ℃热处理后脱硫石膏的超硫酸盐水泥水化产物中钙矾石矿物相较少;105、165 ℃热处理后的脱硫石膏更易吸附拌合水,降低了试样的均一性,使得其力学性能较低。