C-S-H 凝胶及其研究方法

在分析C-S-H凝胶的复杂性和特征的基础上,就测定它的化学组成、C-S-H凝胶中[SiO4]4-四面体的聚合度及其结构的化学和物理的方法作了简要介绍.现代各种测试方法的出现和使用,对C-S-H凝胶的组成和集中[SiO4]4-四面体的聚合结构有了较为完整的概念.     

C-S-H凝胶结构模型研究新进展

对水泥水化生成最主要的水化产物———ＣＳＨ凝胶的结构模型,特别是对９０年代以来的研究报道作了综述介绍,对两种结构模型假设———单相模型和多相模型作了分析,并介绍了纳米结构模型和中介结构模型的概念。     

C-S-H凝胶产物的Ca/Si比对碱-骨料反应的影响

采用混凝土加速实验,对添加不同混合材试样的膨胀率和试样中生成的C-S-H凝胶产物进行了研究,测定了不同混合材对试样膨胀率的影响以及所生成的C-S-H凝胶的化学组成,进一步验证C-S-H凝胶的Ca/S i比对碱骨料反应(AAR)的影响。     

C-S-H凝胶对Pb(Ⅱ)的吸附固化作用

以分析纯Ca(NO3)2·4H2O、Na2SiO3·9H2O、Pb(NO3)2为原料,通过溶液反应法,制备纯净的C-S-H凝胶和掺杂Pb的C-S-H凝胶,研究了C-S-H凝胶在形成过程中对Pb的吸附固化作用及掺杂Pb后C-S-H凝胶的结构变化.结果表明,可溶铅盐由2％增至6％时,C-S-H凝胶对Pb均有良好的吸附固化作用,俘获Pb总量增大.XRD图谱发现掺杂Pb的C-S-H凝胶,其主峰位置发生偏移,出现明显的Ca(OH)2衍射峰.红外测试表明含Pb C-S-H凝胶硅氧四面体的链接方式发生变化,Q2伸缩振动峰向低波数方向偏移,Q1伸缩振动峰吸收强度增加.     

C-S-H凝胶分子结构研究进展

水化硅酸钙(C-S-H)凝胶是硅酸盐水泥的主要水化产物,是水泥胶凝能力的主要来源。C-S-H凝胶的纳米结构由长程无序、短程有序的类Tobermorite纳米晶组成。明确类Tobermorite相纳米晶的分子结构、氢键等分子间作用力组成及性质、H2O和羟基基团与硅氧主链的相互作用机理对理解C-S-H凝胶的胶凝能力形成机理、调控水化产物的胶凝能力具有重要意义。本文在总结固体核磁共振分析技术研究C-S-H凝胶硅氧主链结构研究进展的基础上,提出其钙硅比对硅氧主链聚合度和平均链长的影响规律,并运用固体核磁测试与第一性原理计算核磁结果相结合的研究方法,揭示了C-S-H凝胶分子结构中氢键的组成及性质,明确了水分子及羟基基团与硅氧主链的相互作用机理。     

Ⅰ型缺陷C-S-H凝胶相热稳定性的反应分子动力学研究

在高温条件下,C-S-H凝胶中缺陷和受限水的存在显著影响其强度和耐久性。本研究采用反应分子动力学方法,研究了Ⅰ型缺陷C-S-H凝胶在高温环境下的分子结构特征和反应性。研究发现：温度和Ca/Si比升高导致水分子流动性增强,加速其渗入层状结构,降低结构有序性和连通性,引起Q¹和Q⁰增加,削弱C-S-H凝胶的热稳定性;Ⅰ型缺陷使C-S-H凝胶沿层间方向膨胀,且随温度和Ca/Si比升高,膨胀率增大;在高温、高Ca/Si比条件下,水分子反应性增强,促进水解反应和羟基形成,Ⅰ型缺陷快速扩展,显著影响凝胶结构稳定性。本研究成果可为改善混凝土在火灾等极端环境下的性能提供理论支持。     

硅酸盐水泥混凝土的碳化分析

介绍了硅酸盐水泥混凝土的碳化反应和碳化过程,分析了Ca(OH)_2与水化硅酸钙(C-S-H)的碳化作用.Ca(OH)_2发生碳化反应的同时,C-S-H也会发生碳化反应;Ca(OH)_2的碳化产物是方解石,而C-S-H碳化后会转变成无定形硅胶,可能形成稳定性差、结晶度差的球霰石、文石,其分解温度低于方解石的分解温度;C/S低、结晶度差的C-S-H凝胶易于碳化;水泥浆体孔隙溶液中的碱含量越高,碳化速度越快,深度越大.     

基于不同理论的C-S-H凝胶模型及结构参数表征研究进展

硅酸钙凝胶(C-S-H凝胶)是硅酸盐水泥主要水化产物,也是硬化水泥石强度重要来源。本文系统阐释了基于不同理论所得出的C-S-H凝胶结构模型,包括泰勒模型(Taylor模型)、固溶模型、瑞迟德森-格夫斯模型(R-G模型)、纳米结构模型(CM模型)、固相-液相-凝胶体系模型(SLGS模型)、三维介观结构模型,重点介绍了SLGS模型和三维介观结构模模型。并结合现有的研究进展对C-S-H凝胶的钙硅摩尔比、含水量、聚合度、硬度等的结构参数及其表征方法进行了介绍。     

水化硅酸钙纳米结构研究进展

介绍了水化硅酸钙凝胶(C-S-H)的几种主要结构模型,重点阐述了纳米尺度的凝胶模型及其发展。在纳米凝胶模型中C-S-H是由最小结构单元近似为直径小于5nm的胶束堆积而成。根据胶束堆积密度的差异,C-S-H分为高密度和低密度2种不同的凝胶相。总结了现代微观测试手段对C-S-H纳米模型的验证结果,分析了当前研究存在的问题并对今后研究提出了建议。     

低Ca/Si比的C-S-H凝胶产物在抑制AAR中的作用

碱是混凝土发生碱-集料(AAR)反应的重要因素之一。许多资料报道低Ca/Si比的C-S-H凝胶对碱有强烈的吸附作用。从C-S-H凝胶的组成出发,指出低Ca/Si比的C-S-H凝胶在抑制AAR中的作用,解释了低Ca/Si的C-S-H凝胶对碱的吸附能力强的原因及其影响因素。为在实际工程应用中掺加混合材来抑制AAR反应,提高混凝土耐久性有重大指导意义。