碱矿渣水泥的研究与发展

本文综述了近年来关于矿渣的结构新观点,碱激发矿渣的机理,碱矿渣水泥的水化,制备高强碱矿渣水泥及混凝土的方法与途径等方面的研究成果,指出了碱矿渣水泥的研究与应用的热点问题。     

碱矿渣胶结材低温水化行为与早期微观结构

研究了NaOH、水玻璃激发矿渣砂浆在5℃环境下抗压强度的发展,采用电阻率、选择性溶解法、压汞法（MIP）和扫描电子显微镜（SEM）分析了碱矿渣胶结材(AAS)低温水化过程及其早期微观结构.结果表明：碱矿渣胶结材在5℃环境下能持续水化,但其水化速度和抗压强度发展速度低于标准养护试件;在相同条件下,水玻璃激发AAS砂浆抗压强度较高,但其电阻率和水化程度低于NaOH激发AAS砂浆.另外,碱矿渣胶结材在5℃环境下养护1d时,硬化浆体孔隙率和大孔增加,其内部存在大量未反应微小矿渣颗粒,水化产物层薄弱、结构不密实,导致其早期强度发展缓慢.     

含矿渣水泥水化反应产物密度与强度变化特征

在P·Ⅱ52. 5级水泥中加入一定量的矿渣,并制备成水泥石样品,养护至不同的龄期,测定水泥石密度值、强度值与养护龄期的对应值,采用了XRD检测样品水化产物进行关联分析。试验结果分析表明:未加入矿渣的水泥石样品28 d前的强度持续增加,并高于含矿渣样品;养护至90 d,未加入矿渣的水泥石样品强度相对28 d发生了倒缩,而矿渣含量30%的水泥样品强度持续增长,并超过未加入矿渣的水泥石样品;XRD测试结果表明,矿渣的加入改变了水泥石的水化产物组成,且引起了水泥石水化产物的密度的变化,28 d后含矿渣水泥水化样品的密度呈不断增长的趋势。     

固态碱组分矿渣水泥水化过程研究

本研究通过矿渣玻璃体微观分相结构以及固态碱组分碱矿渣水泥水化产物、水化热和元素结合的测定，研究了固态碱组分碱矿渣水泥的水化过程，为进一步研究这种新型胶凝材料的水化机理提供了一定的理论依据。     

碱矿渣水泥的水化机制,性能和应用

一、引言碱矿渣水泥是一种新颖的胶凝材料,国内已进行了较多的研究、但对这种胶凝材料的水化机制的研究都不够深入,所研究的体系也较单一。本文在以往研究的基础上,对碱矿渣水泥的水化机制、性能与应用等作些探讨。二、碱矿渣水泥的水化硬化机制 1.水玻璃矿渣水泥该体系中的碱组分为液态水玻璃。液态水玻璃可看成是氢氧化钠与含水硅酸钠的溶     

低水灰比条件下碱矿渣水泥的水化硬化

研究了在低水灰比（W／C＝0.25)和普通成型条件下，激发剂掺入方法对碱矿渣水泥抗压强度的影响，矿渣细度对抗压强度和硬化水泥浆体孔结构的影响以及不同细度碱矿渣水泥的水化程度，并分析了激发剂的作用机理。     

MgO激发剂对碱矿渣抗压强度、水化产物及孔结构的影响

运用XRD、SEM、核磁共振等测试方法研究了MgO碱当量对碱矿渣材料的抗压强度、水化产物及孔结构的影响.结果表明,在试验给定碱当量范围内(3％～11％),碱矿渣砂浆的抗压强度与MgO碱当量近似呈现线性关系.MgO激发矿渣材料的水化产物主要是水滑石、托贝莫来石等C-S-H和方解石,随着龄期增长,水滑石、托贝莫来石型C-S-H结晶程度逐渐提高.随着MgO碱当量增大,碱矿渣砂浆28 d孔结构不断粗化,孔隙率不断降低,最小孔径均大于10 nm.研究结果可为MgO基碱矿渣材料的理论研究提供参考.     

碳化对碱矿渣水泥浆体微观结构的影响

针对碱-矿渣水泥水化产物中不存在Ca(OH2)且碳化比较严重的现象,选择水玻璃作为碱组分,采用X-射线衍射(XRD)和可变真空扫描电子电镜(SEM)研究了碱-矿渣水泥浆体的碳化产物和微观形貌,结合氮吸附方法分析了碳化对碱-矿渣水泥浆体孔结构的影响.结果表明:碱-矿渣水泥浆体碳化导致的孔隙溶液Ca2+浓度降低由水化硅酸钙(C-S-H)凝胶脱钙补偿,碳化生成的碳酸钙主要以方解石的形式存在;碳化后,C-S-H凝胶的钙硅比降低,浆体的比表面积增大,平均孔径降低,而累积孔体积的变化与水玻璃的模数有关.     

碳酸钙晶须对碱矿渣胶凝材料的减缩增强作用

针对碱矿渣胶凝材料易收缩开裂等问题,采用一种新型微米级纤维——碳酸钙晶须对碱矿渣胶凝材料进行减缩增强,研究了碳酸钙晶须掺量对碱矿渣胶凝材料流变性能、抗压强度和干燥收缩的影响,并探究其显微增强机理.结果表明：微米级碳酸钙晶须的掺入对碱矿渣胶凝材料流动性影响较小,当碳酸钙晶须掺量为3%时,其新拌浆体塑性黏度为12.33 Pa·s,较未掺碳酸钙晶须的对照组仅增长14.48%,其硬化浆体28 d抗压强度可达105.8 MPa;碱矿渣胶凝材料的干燥收缩率随着碳酸钙晶须掺量的增加而降低,当碳酸钙晶须掺量为5%时,其28 d干燥收缩率仅有0.87%,较未掺碳酸钙晶须的对照组降低32.56%;碳酸钙晶须与基体紧密结合,在基体受力破坏时分散其所受应力,提升了碱矿渣胶凝材料的力学性能;碳酸钙晶须在体系内部的桥接作用能够有效延缓碱矿渣胶凝材料微裂纹的形成与扩展,在一定程度上遏制了宏观裂纹的发展.     

盐耦合侵蚀下碱矿渣水泥相演变的热力学模拟

推导了分别含氯离子和硫酸根的水滑石热力学参数,并采用热力学模拟研究了单一氯化钠或单一硫酸镁侵蚀,以及二者耦合侵蚀下碱矿渣水泥的相演变过程.结果表明：碱矿渣水泥在单一氯化钠侵蚀下生成Friedel盐,在单一硫酸镁侵蚀下生成单硫型水化硫铝酸钙（AFm）、钙矾石（AFt）、石膏、水化硅酸镁和含硫酸根水滑石;氯化钠与硫酸镁耦合侵蚀不仅具有单一氯化钠或单一硫酸镁侵蚀的特点,还显示出耦合效应,促使含氯离子水滑石生成,抑制Friedel盐和水化硅酸镁的生成;提高硫酸镁耦合比例会降低碱矿渣水泥固化氯离子的能力.     

矿化微生物对赤泥基碱激发胶凝材料性能的增强研究

通过微生物矿化技术提升赤泥的碱激发反应,研究了矿化微生物用量、Ca(OH)₂用量和尿素浓度对赤泥基碱激发胶凝材料强度的影响;通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等分析了矿化微生物作用下碱激发胶凝材料的物相变化与微观形貌,并对矿化微生物改性赤泥基碱激发胶凝材料机理进行分析.结果表明：微生物矿化作用可以促进赤泥的碱激发反应,生成更多的胶凝物质,增加体系密实度,从而提高赤泥基碱激发胶凝材料的强度;赤泥基碱激发胶凝材料的强度随矿化微生物用量、尿素浓度及养护龄期的增加而增大;当加入1.5 mol/L尿素和75 mL矿化微生物时,赤泥强度增加最为显著,相较仅加入等量Ca(OH)₂的工况,提升幅度可达85.7%;与此同时,微生物矿化作用还显著加快了胶凝材料强度的增长速率,有利于胶凝材料早期强度的形成.     

阿利尼特水泥早期水化产物的研究

利用DTA,XRD,SEM等方法,研究了一种以Alinite C11A7·CaCl2为矿物组成的新型的阿利尼特水泥的早期水化产物.结果表明,该水泥的主要早期水化产物为C S H凝胶和Ca(OH)2,另外还有少量的C3A·CaCl2·H10和C3AH6.在水化早期(7d前),有较多的C S H凝胶和Ca(OH)2生成,从而使该水泥具有凝结快、早期强度高的特点.     

钠盐激发钢渣水泥的早期水化特性及动力学

采用钠盐作为激发剂,通过水化热测定、扫描电镜(SEM)分析和水化动力学模拟,研究了不同钠盐激发钢渣水泥的早期水化进程、水化特性及其水化动力学.结果 表明:钠盐掺入不影响钢渣水泥的水化进程,掺与不掺钠盐的钢渣水泥水化进程均分为起始快速放热期、诱导期、加速期、减速期和衰减期5个阶段;加速期水化反应由成核反应控制,属自催化反...     

海洋环境碱激发矿渣-石灰石粉净浆的微结构特性

采用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、热重分析（TG-DTG）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）,研究了不同石灰石粉掺量碱激发矿渣-石灰石粉（AAS-LS）低碳胶凝复合体系在海洋环境大气区与水下区的水化产物相组成、官能团以及微结构特性.结果表明：在海洋大气区自然碳化过程中,AAS-LS净浆新增的碳化产物主要为CaCO₃的多晶型物相——亚稳态球霰石和文石;在持续的海水浸泡环境中,有Mg（OH）₂和微量Ca（OH）₂生成,且在浸泡12个月后,类水滑石相显著出现;石灰石粉在碱激发体系中具有潜在的化学效应.     

提高矿渣水泥早期强度的研究

研究了如何激发水淬矿渣的活性以提高矿渣水泥的早期强度。将矿渣用机械活化和化学活化的方法处理 ,可提高矿渣水泥的早期强度。采用适宜的熟料 ,通过调整矿渣粉的细度和矿渣掺量 ,可生产所有强度等级的矿渣水泥。     

氯化钡对高延性碱矿渣复合材料力学性能的影响

通过开展单轴拉伸与抗压力学性能试验,系统探究了BaCl₂对高延性碱矿渣复合材料（HDASC）力学性能的影响.结果表明：当BaCl₂掺量为3.0%时,HDASC的凝结时间延长至109 min;HDASC的初裂强度、抗拉强度及抗压强度随着BaCl₂掺量的增加逐渐降低,尤其是BaCl₂掺量为3.0%时,HDASC强度的下降率高达50.0%,但其拉伸应变基本维持在6.24%~9.66%的高延性区间;BaCl₂的掺入使得HDASC的水化程度逐渐降低、孔隙数目增多,降低了基体的密实度,削弱了纤维与基体的黏结.     

掺磷铝酸盐水泥的矿渣硅酸盐水泥水化行为

主要研究了掺放磷铝酸盐特种水泥（PALC）后矿渣硅酸盐水泥（SC）的水化行为;通过混凝土实验,探讨了在磷铝酸盐水泥作用下混凝土的力学性能变化,掺磷铝酸盐水泥后的矿渣硅酸盐水泥28d胶砂抗压强度可提高8～14MPa,利用DSC,XRD,SEM,IR等分析手段,对该复合水泥水化浆体的结构、形貌进行研究,IR分析表明,复合水泥浆体水化产物相晶体结构的对称性较SC的高,由此可推测其稳定性增强,浆体耐久性好,SEM表明,水化浆体中的C-S-H凝胶交织成网络状,结构致密。