变温下 Ba2＋对水泥浆体C－S－H微结构的影响

为从分子尺度优化C－S－H微结构提供理论依据,采用模拟大体积混凝土内部变温历程的养护制度,运用29 Si魔角旋转核磁共振（29 Si MAS NMR）结合去卷积技术,研究了变温条件下Ba（OH）2掺量为1.0％时对水泥浆体C－S－H微结构的影响规律。结果表明：在变温条件下掺加Ba（OH）2提高了水泥浆体中硅酸盐矿物水化程度,尤其在水化早期（3 d）时硅酸盐矿物水化程度增幅较大,进而使C－S－H结构中硅氧四面体二聚体数量增加,导致其C－S－H平均分子链长（MCL）显著低于纯水泥浆体,避免了纯水泥浆体在降温阶段出现C－S－H的MCL降低的现象。同时,掺加Ba（OH）2进一步降低了水泥浆体在变温过程下C－S－H中Al3＋取代Si4＋的程度。     

干湿循环MgCl_2侵蚀对硅酸盐水泥浆体相组成和演变的影响

研究了质量分数10%的MgCl_2溶液和干湿循环耦合侵蚀对硅酸盐水泥浆体的水化进程、C-(A-)S-H凝胶微结构和水化产物相转变的影响规律。XRD、NMR和SEM-EDS测试分析的结果表明:MgCl_2侵蚀水泥水化浆体的主要产物为Mg(OH)_2和Friedel盐,高浓度时Cl~-会与Ca~(2+)结合形成3CaO·CaCl_2·15H_2O结晶,造成浆体破坏。此外MgCl_2侵蚀还会导致浆体中C-(A-)S-H凝胶产生脱铝脱钙,其MCL增加、Al[4]/Si降低,降低C-(A-)S-H凝胶的胶凝能力。干湿循环耦合MgCl_2侵蚀可以加速水泥浆体与外界的离子交换,促进了硅酸盐水泥的水化,也加剧了MgCl_2对水泥浆体的侵蚀,造成以上侵蚀现象更加严重。     

MgCl_2侵蚀对水泥-矿渣硬化浆体相组成与演变的影响

研究了10%质量浓度的MgCl_2侵蚀溶液下,不同矿渣掺量(0%、20%、40%、60%)水泥-矿渣硬化浆体在不同侵蚀龄期的水化程度、水化产物相组成、C-S-H凝胶的平均分子链长(MCL)、含铝相产物迁移与转变规律。XRD、29SiNMR、27AlNMR和SEM-EDS测试结果可知:随着矿渣掺量的增加,硬化浆体固化Cl-能力增加。同时,矿渣中的Al[4]-S水解可进入C-S-H凝胶硅氧链,C-S-H凝胶Al[4]/Si增加,进而提高硬化浆体的抗MgCl_2侵蚀溶液的脱铝作用;且矿渣的掺入降低了C-S-H凝胶Ca/Si,提高了C-S-H凝胶稳定性。随着MgCl_2侵蚀龄期的延长,纯水泥硬化浆体中含铝相水化产物向Al[6]-E转化,水泥-矿渣硬化浆体含铝相水化产物向Al[6]-M/F转化。     

混凝土防腐剂对卤水侵蚀水泥-矿渣浆体微结构的影响

采用水化热分析、XRD、29Si和27 Al NMR、BET氮吸附等现代分析测试技术,研究了卤水侵蚀环境下混凝土防腐剂对水泥-矿渣浆体的微结构的影响。结果表明:混凝土防腐剂能够提高复合浆体的早期水化放热量,促进其早期水化,使其平均孔径降低,结构更加致密,阻碍了侵蚀性离子的扩散,因而抑制了卤水侵蚀产物Friedel盐和钙矾石的形成,提高了胶凝浆体的抗卤水侵蚀能力;同时防腐剂使得复合浆体的后期水化程度降低,导致矿渣水解产生的Al3+减少,从而使得进入水化硅酸钙凝胶的Al3+减少,导致MCL和Al[4]/Si降低,但是适当掺量的防腐剂能抑制卤水对C-S-H凝胶的脱铝作用。     

MgSO_4拌合对水泥粉煤灰浆体水化及微结构的影响

通过XRD、水化微量热仪、~(29)Si和~(27)Al NMR、化学结合水法等测试技术,研究了MgSO_4溶液拌合浓度对FA-C胶凝浆体水化动力学及其微结构的影响机理,结果表明:水化早期,胶凝浆体中形成的Mg(OH)2附着于水泥颗粒表面,降低其水化速率,随着水化龄期增加,Mg~(2+)进入C-S-H凝胶,形成C-M-S-H和M-S-H凝胶,水泥水化速率加快;拌合浓度为0.34%(海水)时,SO_4~(2-)主要促进Alite、Belite水化,对粉煤灰几乎无激发作用,拌合浓度为10%时,SO_4~(2-)对粉煤灰的激发作用最为明显。模拟海水拌合时,SO_4~(2-)促进Alite、Belite中的Al进入C-S-H凝胶,其Al[4]/Si、MCL均增加;5%MgSO4拌合时,SO_4~(2-)主要脱去C-(A)-S-H凝胶中的Al,转化为AFt;10%MgSO4拌合时,随着水化龄期的增加,SO_4~(2-)对C-(A)-S-H凝胶的脱Al作用增强,Al[4]/Si降低,MCL增加。     

单环芳烃型高效减水剂对水泥水化浆体微观影响

从水化热、水化产物、水泥浆体孔隙结构、微观结构变化4个方面,研究了单环芳烃型高效减水剂对水泥水化反应的影响.使用TAM Ai进行水化热测定表明,掺加单环芳烃型高效减水剂可延缓水泥初期水化和明显降低水化热,MRI分析表明同龄期的掺单环芳烃型高效减水剂水泥浆体与空白样相比孔隙总体积与总孔隙率都有增加的趋势,水泥浆体孔径分布变化不大.XRD、TG-DTA、SEM分析表明掺加单环芳烃型高效减水剂抑制水泥水化过程中水化产物Ca(OH)<,2>和水化硅酸钙产生,不影响水化产物与水化过程最终结果,掺加单环芳烃型高效减水剂使氢氧化钙、钙矾石与C-S-H等水泥水化产物细化.     

大理石粉对水泥水化性能的影响研究

为研究大理石粉对水泥浆体水化性能的影响，采用X射线衍射仪、热重分析仪和核磁共振分析仪分析不同大理石粉掺量下水泥浆体的水化产物以及早期水化程度。结果表明：大理石粉的掺入会降低水泥浆体的抗压强度，并且下降幅度随掺量的增加而增大；掺入大理石粉的X射线衍射图没有新的物质生成，大理石粉掺量越高，水化产物Ca(OH)₂的衍射峰强度越小；大理石粉作为矿物掺合料可以提高水泥浆体中CaCO₃的含量；随着大理石粉掺量的增加，水泥浆体中胶空比逐渐增大，抗压强度也随之增大。     

激发剂对高掺量粉煤灰早期水化的作用机理

结合力学性能研究和微观测试技术(XRD、SEM、EDS和NMR),考察了化学激发剂对高掺量粉煤灰水泥浆体早期水化的作用和机理。结果显示:激发剂促进了浆体中粉煤灰活性的早期释放,提高了浆体早期强度;粉煤灰被激发后所生成的活性成分显著影响了粉煤灰水泥体系的水化,降低了水泥水化产物C-S-H的n(Ca)/n(Si)值,同时,在激发剂作用下粉煤灰颗粒周围生成有外形不完整、n(Ca)/n(Si)值低、类似C-S-H的产物及水化铝酸钙。     

快速失水条件下纤维素醚改性水泥浆体水化规律

以泡沫混凝土为高吸水性基体,研究了薄层纤维素醚改性水泥浆体在快速失水条件下的水化规律.从水泥浆体表面至与基体界面处,将水泥浆体平均分为3层,利用失水速度、含水率、XRD、FTIR和TG-DSC-DTG等测试方法对每层6h、12 h、1d和3d的试样进行分析.结果表明:水化时间小于6h时,各层水泥浆体快速失水,只在第2和第3层中检测到Ca(OH)2的特征衍射峰.当水化时间大于12 h时,失水速度显著降低,在3层水泥浆体中均可检测到Ca(OH)2的特征衍射峰,且从浆体表层至与基层界面处,水化产物衍射峰的强度不断增大,水化产物C-S-H凝胶中硅氧四面体的聚合态发生变化.随着水化时间延长,水化产物Ca(OH)2的衍射峰和振动峰不断增强.     

膨润土对硅酸盐水泥水化硬化的影响

研究了膨润土的种类和掺量对水泥硬化浆体抗压强度、Ca(OH)2含量、微观孔结构分布和对硬化浆体的水化形貌的影响。结果表明:掺钠基膨润土的水泥浆体抗压强度高于掺钙基膨润土的水泥浆体抗压强度。提高膨润土掺量,抗压强度和Ca(OH)2含量均降低;膨润土的种类和掺量对硬化水泥浆体的孔结构分布和形貌也有明显的影响。     

甲酸钙对水泥浆体抗压强度、水化及孔结构的影响

研究了甲酸钙对普通硅酸盐水泥浆体和硅酸盐水泥浆体抗压强度的影响,采用XRD、压汞法和灼烧法,测试了甲酸钙对水泥浆体水化产物组成、孔结构及化学结合水的影响。结果表明：甲酸钙能加速水泥的水化,促进Ca（OH）2的生成,提高水泥浆体的水化程度;甲酸钙能明显改善水泥浆体的孔结构,减少孔隙率和细化孔径;甲酸钙对P·O42．5普通硅酸盐水泥浆体早期强度的提升要比对P·152．5硅酸盐水泥的效果好。     

β-Ca2 SiO4在不同水热条件下的水化作用

首先通过固相反应合成了β-Ca2SiO4并在具有搅拌装置且自动产生蒸汽压的不锈钢反应釜中，在高温混合法和低温混合法两种条件下进行了水化反应。反应温度从150℃到400℃，反应时间从数小时到5天。XRD和SEM结果表明有7种不同的钙硅酸盐水合物(C-S-H)能在此不同的水热条件下形成，其中与前驱物β-Ca2SiO4具有相同C／S摩尔比的化合物是(硅酸二钙水合物(Ca2(SiO3OH)(OH))和羟硅钙石(Ca6(SiO4)(Si2O7)(OH)2)，大于前驱物中C／S摩尔比的化合物是佳羟硅钙石(Ca6(Si2O7)(OH)6)和莱粒硅钙石(Ca5(SiO4)2(OH)2)，小于前驱物中C／S摩尔比的化合物是钙硅酸盐(Ca8(SiO4)2(Si3O10))、斜方硅钙石(Ca6(SiO4)(Si3O10))和变针硅钙石(Ca4(Si3O9)(OH))。作者讨论了不同水热条件对钙硅酸盐水合物形成的影响、不同钙硅酸盐水合物的结构与形成条件之间的关系以及水合物的稳定性和合成机理。     

粉煤灰水泥在高温下的水化

本文研究了养护温度对粉煤灰水泥及纯水泥的强度,CH含量及C_3S水化程度的作用。用扫锚电镜观察了粉煤灰水泥浆体的微观结构。作者发现在粉煤灰水泥中掺入适量石膏,在蒸汽养护过程中能加速CH及粉煤灰的反应和提高C_3S的水化程度。观察了由于掺加石膏引起的微结构的变化。     

低水胶比条件下水泥基复合材料的微结构形成机理

超高性能水泥基复合材料(UHPCC)由于其水胶比极低,水化进程明显与普通混凝土不同,故采用多种分析测试手段以期揭示其水化过程及微结构形成机理。结果表明,低水胶比条件下的UHPCC材料水化反应一直持续进行,随着养护龄期的延长,火山灰反应消耗了Ca(OH)2,孔隙率得以进一步降低(4%以下),界面得到强化。纳米力学性能测试分析表明,UHPCC材料存在大量未水化的水泥颗粒,且绝大部分水化产物为UHD C-S-H凝胶,未发现类似普通混凝土材料中的LD C-S-H凝胶,存在少量的HD C-S-H凝胶,且未水化水泥颗粒被水化产物UHD C-S-H凝胶紧密包围,不会对后期的耐久性能产生过多影响,因此UHPCC才显示出优异的力学性能和耐久性能。     

单掺活性MgO水泥膨胀性能与微观结构表征

胶凝材料水化反应过程中收缩或膨胀体积变化是由其水化产物性质决定。水泥的收缩值随水化龄期的变化规律反应了水泥水化特点。研究活性MgO水泥浆体水化过程及水化产物,探索单掺MgO对水泥体系膨胀特性的影响。活性MgO由菱镁矿经700℃保温2.5h煅烧制备。单掺8%活性MgO水泥净浆的安定性合格,单掺质量分数12%活性MgO水泥净浆的安定性不合格。MgO掺量由4%增长到20%时,20℃水浸泡膨胀率由1.88‰增加到10.05‰。纯水泥浆体20℃水浸泡90d后的孔容为0.018cm3/g,活性MgO增大了水泥浆体的孔容。MgO质量掺量由8%增加至12%时,水化产物Mg(OH)2堵塞了孔径,浆体20℃水浸泡90d的孔容从0.079cm3/g减小到0.030cm3/g。12%MgO水泥浆体孔径分布范围比8%MgO水泥浆体广,主要分布在2～100nm之间,且孔径微分分布增大。根据MgO水化反应产物、形貌表征以及孔径分析、体积膨胀率的实验结果,解释单掺活性MgO导致水泥浆体安定性问题的原因。     

矿渣微粉活性预测及水化模拟技术

提出了根据矿渣成分和激发环境碱度预测磨细粒化高炉矿渣微粉活性的方法,并且建立了三维矿渣硅酸盐水泥水化过程及微结构发展计算机模型.模型重建含磨细矿渣微粉的水泥浆体的三维微观结构,并且提出模拟矿渣微粉和硅酸盐水泥熟料各矿物组分之间相互作用的算法.模拟结果和实际实验结果的比较表明,新建的三维计算机模型能够成功地模拟矿渣硅酸盐水泥的水化过程及其微结构发展.     

高温煅烧石膏硅酸盐水泥早期水化产物的研究

利用DTA、XRD、IR、化学结合水和Ca（OH）2生成量测定等方法,研究了煅烧石膏、二水石膏对硅酸盐水泥早期水化过程的影响。结果表明：在水化龄期相同时,掺煅烧石膏水泥浆体中水化产物同掺二水石膏相比,Ca（OH）2生成量大;在一天前无AFt生成;结合水量在一天前前者高于后者,而一天后则相反。指出了煅烧石膏提高水泥强度的机理在于：由于煅烧石膏的溶解速度较低,在水泥水化初期（1d前）,存在于水泥中的铝酸盐相不能形成AFt,从而减缓了AFt对水泥水化的延缓作用,加速了整个熟料矿物相的水化,提高了水泥的强度。     

温度对大掺量粉煤灰水泥水化C-S-H聚合度的影响

采用固体29Si核磁共振、FTIR、XRD测试方法研究了养护温度、温度变化对大掺量粉煤灰水泥基材料水化C-S-H凝胶硅氧四面体聚合程度的影响规律。结果表明:粉煤灰掺量为50%时,C-S-H凝胶硅氧四面体的聚合程度和C-S-H凝胶中铝氧四面体的比例随着养护温度的升高而呈现先增加后稳定的趋势。在7d至28d龄期阶段,常温养护更加有利于C-S-H凝胶硅氧四面体聚合程度的增加,也更有利于Al原子取代Si原子。     

侵蚀性离子抑制剂对复合胶凝浆体抗侵蚀能力的影响机理

针对虎门二桥承台混凝土服役于南海环境中容易出现的耐久性问题,研究了侵蚀性离子传输抑制剂对复合胶凝浆体微结构的调控作用。结果表明:侵蚀性离子传输抑制剂会延缓复合胶凝浆体的水化进程,具有缓凝作用;适宜掺量的侵蚀性离子传输抑制剂可改善复合胶凝浆体的孔结构分布,降低有害孔比例,同时提升浆体密实程度。干湿循环MgSO_4侵蚀条件下,掺入侵蚀性离子传输抑制剂可以抑制侵蚀对浆体中C-S-H凝胶的脱铝脱钙作用,以及C-S-H中Al[4]和AFm中Al[6]向AFt中Al[6]转化,提升复合胶凝浆体的微结构稳定性,试验确定的最佳掺量为胶材质量分数的6%。     

硫酸盐环境混凝土动弹性模量及微观研究

针对西部重盐渍土地区混凝土的耐久性问题,以内掺复合掺合料制成的高性能细石混凝土和普通硅酸盐水泥以及抗硫酸盐水泥制成的高性能细石混凝土作为研究对象,在硫酸钠溶液中进行干湿循环后,通过对动弹性模量的测量以及对混凝土SEM形貌分析,结果表明,在干湿交替的恶劣环境中,抗硫酸盐水泥混凝土的抗侵蚀性能并不比普通水泥混凝土好;掺加复合掺和料的高性能细石混凝土对硫酸盐侵蚀有较好的抵抗性能;掺加矿物掺合料能够与混凝土内部的不利成分Ca(OH)2发生二次水化反应,生成有利的C-S-H凝胶,有效改善混凝土的微观结构;并给出了在盐渍土地区拌制混凝土的建议.