基于不同粒径分布的低熟料矿渣水泥水化特征和孔结构特性

低熟料矿渣水泥(LSC)是一种水泥熟料用量低,主要由粒化高炉矿渣和石膏组成的水硬性胶凝材料.本文研究水泥不同粒径分布(对应比表面积分别为358 m2/kg、450 m2/kg和516 m2/kg)对低熟料矿渣水泥的抗压强度、电阻率和水化热、水化产物、孔结构的影响.结果表明,当比表面积从358 m2/kg增加到450 m2/kg可以提高低熟料矿渣水泥浆体的抗压强度,当从450 m2/kg增加至516 m2/kg时,强度提高甚微.低熟料矿渣水泥主要的水化产物是钙矾石和水化硅酸钙,增加水泥细度导致放热速率明显加快,电阻率变化曲线的下降段持续时间明显缩短,因而会产生更多的钙矾石.水泥细度增加,浆体的凝胶孔的体积分数增大,大孔减少,进一步提高浆体的密实度.     

低品位粉煤灰的改性及其对水泥浆体强度和自收缩的影响

采用石灰石粉对低品位粉煤灰进行煅烧改性,利用X射线衍射、扫描电镜和能谱分析等方法对改性粉煤灰的矿物组成和化学组成进行表征.同时测定了掺改性粉煤灰的水泥浆体的抗压强度和自收缩,并采用背散射扫描电镜和压汞测孔仪研究了掺改性粉煤灰水泥浆体的微观结构.结果表明,粉煤灰经煅烧改性生成了水硬性矿物β-C2S,水化可生成CSH凝胶,改善了等外粉煤灰颗粒与水泥基体的界面粘接,降低了复合水泥浆体的孔隙率和自收缩,提高了复合水泥浆体的强度.     

水泥-硅灰/粉煤灰体系强度、收缩性能与微观结构研究

为研究硅灰及粉煤灰对不同养护龄期的水泥浆体强度及收缩性能的影响,以水胶比为0.29的水泥浆体为基体,设计制备了五种硅灰及粉煤灰掺量的复合水泥浆体,借助量热仪和压汞仪测试表征了不同复合水泥浆体的水化放热特性以及孔结构组成,分析了水化放热量、孔隙率等参数随硅灰和粉煤灰掺量增加的变化规律,建立了复合浆体抗压强度与孔结构以及水化特性与收缩应变之间的量化关系。结果表明,掺入粉煤灰会大幅降低水泥净浆早期抗压强度,但对减小自收缩应变和干缩应变极为有利。掺入硅灰能明显提高净浆3 d抗压强度,但当硅灰掺量超过10%(质量分数)后,净浆3 d自收缩应变及28 d干缩应变增加极为明显。掺入硅灰会使水泥水化诱导期开始和结束的时间提前,还会增加水化反应级数和各阶段的反应速率常数值,导致水泥-硅灰复合浆体的水化放热总量和放热速率相较于水泥-粉煤灰体系大幅增加。粉煤灰和硅灰的掺入均能有效细化水泥浆体内部孔结构,提高凝胶孔比例,大幅降低大孔比例。复合浆体的72 h水化放热总量和3 d自收缩应变呈现正相关关系,而孔隙率和抗压强度呈现明显的负相关关系。     

粉煤灰对水泥浆体早期水化和孔结构的影响

通过硬化水泥浆体力学性能、交流阻抗和孔结构等性能的测试,以及扫描电镜分析,研究了不同掺量的粉煤灰对硬化水泥浆体早期水化和孔结构的影响。结果表明：随着粉煤灰掺量的增加,水泥的凝结时间增加,抗压强度降低,熟料矿物的水化速率提高,但水泥-粉煤灰体系的水化速率降低,水泥浆体中孔溶液电阻和阻抗相应降低,硬化水泥浆体中大孔数量减少,微孔数量增加。     

C_3S含量变化对浆体强度及体积收缩的影响

为了研究硅酸三钙（C3S）含量对水泥浆体的抗压强度及线性收缩的影响,制备了不同C3S含量的水泥,并通过热质量损失法（TG）、扫描电镜（SEM）等方法分析了浆体中Ca（OH）2含量的变化规律和水化产物形貌,讨论了C3S含量对浆体基本性能的影响.结果表明：C3S质量分数为78.79%的水泥浆体水化过程中产生较多且晶粒尺寸较小的Ca（OH）2,其后期抗压强度出现倒缩.水化7 d时,C3S质量分数为67.33%的波特兰水泥抗压强度最大,28 d后C3S含量低的水泥的抗压强度可超过高C3S水泥浆体;加入质量分数为50%的粉煤灰后,熟料中C3S质量分数为67.33%的水泥浆体始终具有最高的强度.水泥浆体的线性收缩随着熟料中的C3S含量的增加而变大.从水泥硬化浆体的性能和节能方面考虑,熟料中C3S质量分数为67.33%较优.     

利用工业废渣制备复合水泥的研究

采用分别粉磨再混合的方式,利用正交试验方法,研究了熟料、矿渣及粉煤灰的不同细度组合对复合硅酸盐水泥物理性能的影响。结果表明,熟料细度是影响复合水泥3d强度的决定因素;影响水泥28d强度的主次因素依次为:矿渣细度、熟料细度、粉煤灰细度。得到了复合水泥3种主要组分的细度最佳控制参数为:熟料420m2/kg,矿渣500m2/kg,粉煤灰400m2/kg。并对复合水泥水化各龄期的试样进行了SEM分析。     

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。     

聚合硫酸铝改性矿渣硅酸盐水泥水化及其抗氯离子渗透性能研究

通过RCM法研究不同掺量聚合硫酸铝(0wt％、1wt％、2wt％、3wt％)加入后对矿粉掺量60wt％的矿渣硅酸盐水泥浆体水化及其抗氯离子渗透能力的影响.研究了抗压强度、孔隙率的变化并对水化产物的组成、含量、微观形貌进行了XRD、TG-DSC及SEM分析.实验结果表明,掺入聚合硫酸铝后可以提高矿渣硅酸盐水泥抗氯离子渗透性能,可以显著提高硬化浆体28 d龄期抗压强度,降低孔隙率,促进矿渣颗粒水化,提高水化产物生成量,使微观结构更密实.     

粉煤灰掺量及颗粒群分布与水泥浆体流变性的关系研究

研究了原状粉煤灰与磨细粉煤灰不同掺量和不同颗粒群分布与水泥浆流变性能的相互关系。结果发现:原状粉煤灰加入水泥后具有降低水泥浆的粘度与屈服值的作用,且随粉煤灰细度及掺量的增加而更明显;磨细粉煤灰加入水泥后具有提高水泥浆的粘度与屈服值的效应,且随粉煤灰细度及掺量的增加而更突出。用灰色关联分析原理证实了原状灰<10μm的颗粒含量与水泥浆的流变性呈负关联,即对改善水泥的流动性是有益的;而磨细灰<10μm的颗粒含量与水泥浆的流变性呈正关联,即对提高水泥的流动性是不利的。     

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.     

不同C_3S含量阿利特-硫铝酸盐水泥熟料与粉煤灰混合材的适应性研究

研究了不同C3S含量的阿利特-硫铝酸盐水泥熟料与粉煤灰混合材的适应性。结果表明：C3S含量一定时,随粉煤灰掺量增加,水泥的凝结时间延长,抗压强度降低;粉煤灰掺量一定时,随C3S含量的增加,水泥的凝结时间延长,抗压强度增大;C3S含量增大时,随着粉煤灰掺量增多,水泥各龄期抗压强度降幅减小;掺加粉煤灰后水泥的早期抗压强度降低幅度较大,后期抗压强度降幅较小。熟料中C3S含量低时,对高粉煤灰掺量的适应性差;C3S含量高时,其适应性好。     

海工水泥原料组成的优化试验研究*

根据国家标准对海工水泥原材料组成的要求,本文以粉煤灰、矿粉、硅灰为混合材与硅酸盐水泥熟料、石膏复合,通过水泥砂浆物理性能试验、抗渗性能试验、抗硫酸盐侵蚀试验和混凝土氯离子扩散系数试验,优化、确定了海工水泥合理的原材料组成范围。试验结果表明,当熟料掺量≥33%,硅灰掺量≤3%时,所制备的海工水泥的力学性能满足国家标准42.5级海工水泥的要求;以33%的熟料、7%的石膏、17%的粉煤灰、40%的矿粉和3%的硅灰制备的海工水泥具有较好的早期、后期强度和良好的耐久性能。XRD和SEM分析结果表明,与普通硅酸盐水泥相比,海工水泥水化体系中AFt含量多,可提高水泥石的致密度,减小孔隙率,使水泥硬化体具有优异的力学性能和耐久性能。     

Mechanical behaviour of various mortars made by combined fly ash and limestone in Moroccan Portland cement

Physico-chemical properties and mechanical behaviour of ternary cements made by Portland cement, fly ash and limestone are studied. The mixtures at various compositions of clinker, gypsum fly ash and limestone are intimately ground and compared to other compositions without fly ash. Blended fly ash cements are also studied. The results show that fly ash acts as grinding agent by reducing the required time to obtain the same percentage of particles retained on a 80-μm sieve as the standard cement. Fly ash cements lead to an important extension of setting time than limestone cements. The replacement of clinker by limestone gives better mechanical strengths than the mixtures containing fly ash at early days; after 28 days, the cements prepared by incorporation of fly ash gain an important strength. From mechanical point of view, an optima dosage was obtained at 77% clinker, 2% gypsum, 7.5% fly ash and 13% limestone composition.     

熟料和粉煤灰的颗粒尺寸分布与水泥性能的灰色关联分析

将不同比表面积的熟料和粉煤灰分别混合制得不同比表面积的粉煤灰水泥,分别测定粉煤灰水泥胶砂强度和熟料、粉煤灰的颗粒尺寸分布.运用灰色系统原理分别就熟料和粉煤灰的颗粒尺寸分布对水泥强度的影响进行数学分析.研究表明:熟料颗粒粒径在0～30 μm为正关联,>30 μm为负关联,其中10～20 μm颗粒对水泥强度的影响最大;粉煤灰颗粒粒径在0～40 μm为正关联,且其活性较高,>40 μm颗粒为负关联,其活性没有得到充分发挥.     

Hydration of fly ash cement

It is necessary to establish the material design system for the utilization of large amounts of fly ash as blended cement instead of disposing of it as a waste. Cement blended with fly ash is also required as a countermeasure to reduce the amount of CO₂ generation. In this study, the influences of the glass content and the basicity of glass phase on the hydration of fly ash cement were clarified and hydration over a long curing time was characterized. Two kinds of fly ash with different glass content, one with 38.2% and another with 76.6%, were used. The hydration ratio of fly ash was increased by increasing the glass content in fly ash in the specimens cured for 270 days. When the glass content of fly ash is low, the basicity of glass phase tends to decrease. Reactivity of fly ash is controlled by the basicity of the glass phase in fly ash during a period from 28 to 270 days. However, at an age of 360 days, the reaction ratios of fly ash show almost identical values with different glass contents. Fly ash also affected the hydration of cement clinker minerals in fly ash cement. While the hydration of alite was accelerated, that of belite was retarded at a late stage.     

Studies on blended cement with a large amount of fly ash

The influence of the contents of the clinker, activators and fly ash on the properties of blended cement with high fly ash content was studied. Experimental data from X-ray diffraction and pore size distribution indicated that the main hydration product of the fly ash blended cement was C-S-H gel, ettringite and a small amount of Ca(OH)₂. The volume porosity of the pores with diameter bigger than 0.1 μm was lower than that of the micro pores and gel pores with diameter lower than 0.05 μm. The amount of chemical combined water has increased with the curing age duration, while the content of Ca(OH)₂ has reduced after 7 days.     

无机盐类早强剂对水泥性能影响的研究

以熟石灰和硫酸钠为主要原料,经配料、均化制备出早强剂。在粉煤灰水泥和普通水泥中分别加入等量早强剂制成试样,测试其不同龄期的抗压和抗折强度,并进行热重分析和红外光谱分析。通过宏观与微观分析比较了早强剂对粉煤灰水泥和普通水泥性能的影响。实验结果表明,相同早强剂掺量情况下,普通水泥的早期强度明显高于粉煤灰水泥。早强剂促进了粉煤灰水泥中熟料矿物的水化,对粉煤灰组分没有明显作用。     

粉煤灰掺量对氯氧镁水泥混凝土物理力学性能的影响

为了拓展氯氧镁水泥(MOC)材料的应用领域,以盐湖提钾肥副产物水氯镁石、轻烧氧化镁和粉煤灰为胶凝材料,制备了不同粉煤灰掺量的氯氧镁水泥混凝土(MOCC)。研究了粉煤灰掺量对MOCC抗压强度、物相组成、微观形貌和孔结构的影响。结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,MOCC的抗压强度逐渐降低,当粉煤灰掺量为40%(质量分数)时,其300 d抗压强度降低至39.99 MPa,降低了22.52%。MOCC的主要水化产物为5Mg(OH)₂·MgCl₂·8H₂O(5·1·8)和Mg(OH)₂,掺加粉煤灰并没有产生新的晶相。掺入粉煤灰增加了MOCC的孔隙率和有害孔体积,从而降低了其抗压强度。采用相同水灰比制备了普通硅酸盐水泥混凝土,抗压强度对比测试结果表明:掺40%的粉煤灰MOCC的抗压强度虽然比未掺粉煤灰MOCC抗压强度低,但仍比普通硅酸盐水泥混凝土300 d龄期的抗压强度(33.42 MPa)高出19.66%,说明MOCC比普通硅酸盐水泥混凝土具有较高的抗压强度。     

固硫灰制备贝利特-硫铝酸钙水泥熟料的研究

利用循环流化床固硫灰替代石膏及部分石灰石和铝矾土作为原料制备贝利特-硫铝酸钙水泥熟料,并对此进行了探索研究。运用TG-DTA和XRD等分析方法分别确定了生料的煅烧温度和熟料的矿物组成,并对熟料的物理力学性能进行了检测。试验表明,当固硫灰掺量在30％左右时,制备的熟料3d抗压强度达到34MPa以上,28d抗压强度达到80MPa以上,因此利用固硫灰替代部分原料烧制贝利特一硫铝酸钙水泥熟料是可行的。