3℃下不同矿粉掺量对水泥水化影响的试验研究

试验采用直接法和近似矩形法研究了3℃环境下不同矿粉掺量的水泥浆体在一定龄期内的水化热以及水化程度。通过试验计算水泥水化放热量得出添加不同矿粉掺量的水泥浆体在3℃下的水化程度;比较不同配合比水泥浆体水化放热以及添加矿粉掺量的水泥水化程度得出其水化规律;同时提出水泥浆体在低温下水化热测定的改进办法。试验结果表明:10%、30%、50%的矿粉替代量在1、3、7、14、28 d龄期下水化放出的热量比不加矿粉掺合料的水泥浆体放热量低1%~8%,同时得出在一定龄期下,水泥的取代率越高水泥水化程度越低。     

恒定负温养护下复合胶凝材料的水化程度研究

为研究水泥-矿粉复合胶凝材料在恒定负温养护环境下的水化程度规律，采用10%、20%、30%的矿粉等量替代硅酸盐水泥，在-5、-10℃负温环境下恒定养护，进行复合胶凝材料在各个龄期的水化热测定、物相分析和热重分析，计算了各龄期的水化程度，并用CEMHYD 3D模型进行水化模拟用以与试验数据相互对比、验证。结果表明：在恒定负温养护条件下，掺入矿粉可以提高复合胶凝材料水化前期的水化程度，对应于不同的养护温度，矿粉掺量存在相应的最优掺量；CEMHYD 3D模型可以较好得模拟负温养护条件下复合胶凝材料的水化进程，但对矿粉水化反应的模拟有些许偏差。     

入模温度对大体积混凝土胶凝材料体系水化放热特性的影响研究

入模温度是影响大体积混凝土内部温度场变化的重要因素之一。采用水化微量热仪,研究了入模温度(15、25、35℃)对纯水泥体系、水泥-粉煤灰体系、水泥-矿粉体系及矿物掺合料双掺体系下的水化放热特性影响规律。研究结果表明,提高入模温度对于胶凝材料体系的水化放热反应促进效果明显,掺加粉煤灰和矿粉可以降低混凝土的放热量和放热速度,大体积混凝土在满足混凝土设计强度的条件下,配合比设计应当尽量降低水泥及矿粉的用量,同时降低浇筑施工时的入模温度。     

持续低温环境下的水泥水化特性试验研究

通过试验研究,完成了多年冻土区桥梁钻孔灌注桩混凝土水化放热特性的定量化分析,确定了灌注桩混凝土在不同持续低温环境下水泥水化程度随龄期变化的增长规律,进而为青藏铁路多年冻土区灌注桩混凝土施工提供理论依据。水泥水化在持续低温的环境下进行时,水泥水化特性发生了很大程度的改变,持续低温水化环境下水泥放热在不同的龄期都较水泥水化温度不受限制时有很大减少,且水化环境的温度越低,放热的减少量也越多,当持续低温环境为(3±1)℃时,水泥水化3d放出热量为初始水化温度为5℃、水化温度不受限制时的放热量的36.6%,水泥水化7d放出热量为初始水化温度为5℃、水化温度不受限制时放热量的69%。本研究也通过分析试验数据得出了水泥水化特性受持续低温环境影响下的水化热计算式,使得持续低温环境下的水泥水化特性得到了初步的数学描述,为进一步研究多年冻土灌注桩混凝土强度发展规律提供了良好的铺垫。     

两性接枝共聚物超塑化剂对水泥早期水化的影响

采用水化热测定仪及非接触式电阻率测定仪研究了两性羧酸类接枝共聚物超塑化剂(SSP)对硅酸盐水泥水化热性能及交变电场下电阻率的影响.结果表明:SSP在不延缓水泥正常凝结的前提下,能有效降低水泥早期水化放热量和水化放热速率,延缓水化放热峰值出现时间.SSP掺量为0.3%(质量分数)时,同空白水泥浆体相比,其1 d水化热降低了83%,水化热峰值出现时间延缓了20 h,最高水化放热速率降低了将近50%.SSP使水泥浆体的电阻率平衡期延长,且SSP掺量高的水泥浆体在凝结硬化阶段具有较大的电阻率增长斜率.     

-3℃下水灰比对水泥水化放热影响的试验研究

硅酸盐水泥在凝结硬化过程中会释放大量的热量。为了探究持续负温养护下水灰比对水泥水化放热、水化度程、水化放热规律的影响并与低温养护下水泥水化放热特性进行对比分析,试验利用直接法测试了-3、3℃养护温度下龄期1、3、7、14、28、56 d水灰比为0.24、0.31、0.38的硅酸盐水泥净浆水化放热量,计算其水化程度、分析水化规律、得出结果。试验结果表明:-3℃养护温度下,水灰比越大,同一龄期的水泥水化程度越高。与3℃养护温度下水泥水化相比,相同龄期持续负温养护下水泥水化程度减小、速度变缓;持续负温养护下,低水灰比增大一个水灰比梯度(0.24~0.31)对水泥水化程度影响很小;中等水灰比增大一个水灰比梯度(0.31~0.38)对提高后期水泥水化程度效果明显。而3℃养护温度下增大水灰比水泥水化程度就会显著提高。     

考虑持续低温影响的水泥水化放热计算模型

为完成青藏铁路多年冻土区桥梁钻孔灌注桩混凝土水化放热量的定量分析以及进一步确定持续低温环境下的混凝土水化放热计算模型,需要探究在持续低温环境下的混凝土水化放热情况.依照试验测定的数据计算出持续低温环境((3±1)℃,(8±1)℃,(13±1)℃)下水泥净浆的水化放热量随龄期增长的变化规律,结果发现:持续低温环境下水泥水化在各个龄期放出的热量以及水化程度都较水泥水化温度不受限制时有所减少,且持续低温环境的温度越低时,这一趋势越是明显;通过对试验数据的分析和拟合,得出了考虑不同持续低温环境对水泥水化放热计算模型影响的水化热计算模型,模型的计算结果不仅与实测数据吻合得较好,而且能较准确地预测在不同持续低温环境下水泥水化放热量随龄期的变化规律.该模型中各项参数物理意义明确,计算结果可靠实用,具有一定的推广应用价值.     

不同温度下矿渣对硫铝酸盐水泥水化的影响

研究了温度分别为30℃和50℃时,掺入矿渣对硫铝酸盐水泥凝结时间、抗压强度、化学收缩、电阻率和水化产物的影响规律。结果表明,当温度为30℃时,掺入矿渣后水泥浆体的凝结时间明显缩短,化学收缩和电阻率均明显减小,当矿渣掺量为10%时,水泥浆体的3 d和28 d抗压强度基本没有降低;当温度为50℃时,水泥浆体的凝结时间比30℃时显著缩短,化学收缩减小,矿渣掺量为10%的水泥浆体和空白组的28 d抗压强度均明显降低,其28 d龄期时的钙矾石生成量比3 d龄期时明显减少。     

粉煤灰掺量对混凝土绝热温升的影响研究

文中主要研究了粉煤灰掺量对胶凝材料水化热放热规律及混凝土绝热温升的影响规律,结果表明:掺加粉煤灰可显著降低胶凝材料浆体各龄期的水化热,1d龄期时,随着粉煤灰掺量的提高,各胶凝材料水化热较纯水泥分别降低29.1%、30.4%、32.0%、33.5%、33.6%和36.2%,但随着龄期的延长,水化热降低幅度逐渐减小;混凝土的最高温度和最高温升均均随粉煤灰掺量的提高而逐渐降低,且达到最高温度的龄期延长,当粉煤灰掺量为31.0%时,混凝土最高温度可较基准混凝土降低20.7℃,最高温升可降低23.5℃。     

水灰比以及水化程度对水泥水化计算模型的影响

为研究水化程度和水灰比对水泥水化放热模型的影响,对试验原材料性能进行了测试,同时分别进行了初始水化温度为25、35、45℃及水灰比为0.24、0.42、0.6等条件下的水泥水化绝热温升模型试验研究。通过试验测定水泥在不同温度、不同水灰比情况下的绝热温升,绘制水泥绝热温度变化曲线,依据已绘制出的水泥绝热温度变化曲线,确定相关参数,进而确定水泥的绝热温升计算模型,然后将几种不同计算模型算出的温度与实测温度进行比较,通过对比得出各个公式的准确性,并在对公式进行校核改进后考虑了水化程度对水化热模型的影响,最后利用综合考虑了龄期、温度、水化程度等因素的水化热公式预测得出了不同初始温度的水泥水化放热情况。试验结果表明:水泥水化绝热温升不但与水泥水化龄期、初始温度有关,还与水泥水化反应程度有很大的关系,考虑水化程度对水化放热影响的水泥绝热温升公式有更好的拟合精度。     

百米基坑巨型柱不同配合比水泥水化热研究

通过对不同生产工艺的水泥水化放热量进行试验,得到各水泥的水化放热曲线和拟合公式,可以用于预测不同时间段内水化放热量,并结合各工艺水泥的抗压强度对水泥进行了选择。对基准C60P10和C40P10进行优化,同时,通过四种配合比胶材的水化热量化试验,发现降低水泥用量,增加粉煤灰和矿粉用量可以有效降低混凝土水化热,其中,优化后C60P10的7d水化热降低10.4%,优化后C40P10的7d水化热降低25.4%。     

纤维素醚改性水泥浆体性能研究

通过测定不同黏度的纤维素醚在不同掺量下水泥浆体力学性能、保水率、凝结时间和水化热,同时采用SEM对水化产物进行分析,研究了纤维素醚对水泥浆体性能的影响规律。结果表明:纤维素醚的加入会延缓水泥水化,推迟水泥硬化凝结,降低水化放热,延长水化温峰出现时间,随掺量和黏度的增加,缓凝效果增加。纤维素醚可提高砂浆保水率,可改善薄层结构等砂浆的保水性,但当掺量超过0.6%时,保水效果增加并不显著;掺量和黏度是决定纤维素改性水泥浆体的重要参数,在纤维素醚改性砂浆的应用中应重点考虑掺量及黏度。     

不同温度下水泥、粉煤灰再生微粉体系反应程度与抗压强度关系

根据共存于体系中水泥、活性物质水化反应中间物Ca(OH)2产生和消耗,研究其水化反应动力学特征,以此为基础计算在不同养护温度、养护时间及体系中粉煤灰量对水泥、活性物质的水化程度大小,并以此配比进行抗压强度试验。研究结果发现当养护温度低于40℃时,体系的水化程度与抗压强度均随着温度升高、龄期延长、粉煤灰量增加而提高;养护温度高于40℃时,体系水化程度随着温度升高,龄期延长而升高,尤其是15%粉煤灰掺量时水泥能够完全水化。高于40℃体系抗压强度随着温度升高而降低,随着龄期延长而增大,高温时体系水化程度和抗压强度变化趋势不同。     

负温下水泥水化放热规律研究

为探讨冻土地层现浇混凝土的水化放热规律,试验研究了两种水胶比水泥浆体在负温(-1℃)环境下的水化放热情况。结果表明,负温下水泥浆体前14d内的水化速率较快,14d之后水化速率显著降低,而正温下水泥浆体在前7d内水化速率较快;高水胶比水泥浆体的水化放热量比低水胶比的放热量大;负温环境不仅严重抑制了水泥浆体的水化速率,而且还降低了水化放热量。     

低钙粉煤灰粒度对水泥-粉煤灰复合胶凝材料力学性能与水化性能的影响

为了实现粉煤灰的高效利用,通过旋风分级机将原状粉煤灰分成D_(50)=5.06μm、15.63μm、35.01μm三个不同的粒度区间。不同粒度粉煤灰按照0、10%、20%和30%替代硅酸盐水泥。研究了粉煤灰粒度对水泥胶砂强度和水化性能的影响。结果表明,随着粉煤灰粒径的减小,粉煤灰水泥的各龄期强度都逐渐增加,掺入适量细粒度粉煤灰,水泥各龄期胶砂强度超过了硅酸盐水泥;粉煤灰水泥的水化放热速率和累积放热量都低于硅酸盐水泥,随着粉煤灰粒径的减小,粉煤灰水泥的水化放热速率和累积放热量增加。3d龄期时,粉煤灰水泥浆体Ca(OH)_2峰强度与硅酸盐水泥几乎相同;60d龄期时,随着粉煤灰颗粒粒径的减小,粉煤灰水泥浆体Ca(OH)_2峰的强度明显减小;SEMEDS分析表明,细粒度区间的粉煤灰水泥浆体比粗粒度区间的粉煤灰水泥浆体具有更致密的浆体结构且粉煤灰颗粒水化生成的是一种低Ca/Si的C-S-H凝胶。     

高掺量粉煤灰水泥浆体长期水化碱环境的变化

通过测试2组水胶比和5种粉煤灰掺量水泥浆体不同龄期的粉煤灰水化反应程度、Ca(OH)2含量、孔隙液的pH值和碱金属离子的变化,探讨了高掺量粉煤灰水泥浆体长期水化碱环境的稳定性.结果显示:粉煤灰长龄期的水化反应程度较低,其掺量(质量分数)小于60%时,不能完全消耗水泥水化所产生的Ca(OH)2,而Ca(OH)2对水泥浆体孔隙液碱度起维持作用,在整个碱环境稳定时,水泥浆体中未溶解的Ca(OH)2对碱环境无直接影响.     

高掺量超细矿粉低熟料水泥性能研究

利用超细矿粉取代70%以上水泥熟料,制备了低熟料水泥,并研究了其力学强度、水化特性与微观结构。结果表明:超细矿粉掺量为70%的低熟料水泥性能优越,与纯水泥相比,其28d抗压和抗折强度分别提高了18.05%和58.88%;超细矿粉低熟料水泥的水化放热显著减少,水化产物主要包括氢氧化钙与C-S-H凝胶;超细矿粉有利于细化硬化水泥浆体的孔结构。     

矿渣掺量对水泥浆体水化放热性能及微观形貌的影响研究

采用等温微量热技术和场发射扫描电子显微镜(FESEM),研究了矿渣掺量对水泥浆体水化放热性能及微观形貌的影响规律。以直观的数据反映了矿渣-水泥浆体随矿渣掺量变化,水化放热速率以及放热量变化规律,以直观的图形描述了矿渣-水泥浆体水化产物C-S-H凝聚形态的多样化,以及随着矿渣掺量变化C-S-H凝胶含量的变化规律。     

多外加剂对硬化水泥浆体强度及水化特征的影响

从微观孔结构角度探究以偏铝酸钠(SA)速凝剂、聚羧酸减水剂(Sp)、高吸水性树脂(SAP)保水剂为组分的外加剂体系对硬化水泥浆体强度及水化特征的影响机理,揭示其宏观性能与微观结构间的本质关联.结果表明:SA的溶解-沉淀、Sp的分散效应以及SAP的"水库"作用分别提高了水泥的早期水化速率、后期水化面积与水化程度;水泥水化加速期内最大放热峰峰值显著提高;28d龄期时改性水泥浆体抗压强度较7d时增长78%,多外加剂的协调效应改善了因单掺速凝剂所导致的水泥基注浆材料后期力学性能发展缓慢的缺陷;复合掺用SA,Sp及适量SAP可显著降低水泥浆体孔径尺寸,使其孔径分布趋于细化;SAP存在阈值掺量,其释水后大尺寸空孔的堆积导致水泥浆体孔结构及力学性能劣化;28d龄期时各体系平均孔径差异与强度试验结果一致,孔径分布规律可有效反映硬化水泥浆体力学性能的变化特征.     

掺盐水泥浆体在负温下水化作用

通过烧失量的试验方法,测定掺与未掺盐类水泥浆试样征负温下各龄期的水化程度,从而证明了水泥在负温下仍保持其化学反应能力。