水化热抑制剂对复合胶凝材料体系早期水化动力学的影响

本文研究了水化热抑制剂(TRI)对水泥-粉煤灰-矿渣复合胶凝材料早期水化过程。通过改变矿物掺合料在胶凝材料中的质量占比以及TRI的掺量,研究了胶凝材料的水化特性,并基于Krstulovic-Dabic水化动力学模型计算了反应速率常数、几何晶体生长指数等动力学参数。结果表明,矿物掺合料和TRI复合使用会延缓胶凝材料水化并降低最大放热速率;复合胶凝材料的水化过程均有结晶成核与晶体生长、相边界反应以及扩散3个阶段,Krstulovic-Dabic水化动力学模型能较好地模拟各复合胶凝材料的水化过程;矿物掺合料和TRI会影响复合胶凝材料水化产物的结晶成核以及晶体生长,并降低复合胶凝材料各阶段的水化速率。     

矿渣-水泥复合胶凝体系低温水化动力学研究

研究了低温下矿渣-水泥复合胶凝体系的水化反应特性和水化反应动力学.研究表明:低温下,复合胶凝体系的水化放热速率随着矿渣掺量的增加和环境温度的降低而下降;非蒸发水含量随着矿渣掺量的增加呈现降低的趋势;对已有水泥水化动力学方程进行计算,得到了低温条件下复合胶凝体系的动力学参数以及不同阶段反应速率和水化度间的关系,通过计算获得的动力学参数,可以对低温条件下复合胶凝体系不同反应阶段水化反应程度进行预测;在水化早期,复合胶凝体系中矿渣水化程度较低,消耗少量Ca(OH)2,使生成C-S-H凝胶的Ca/Si降低较少.在水化后期,复合胶凝体系中矿渣水化消耗较多的Ca(OH)2,使生成C-S-H凝胶的Ca/Si降低较多.矿渣掺量为50％时,硬化浆体C-S-H凝胶的Ca/Si远小于纯水泥体系.     

高炉镍铁渣粉在水泥基复合胶凝材料中的水化特性研究

通过对不同高炉镍铁渣掺量的水泥-高炉镍铁渣粉复合胶凝材料水化放热速率、高炉镍铁渣粉的反应程度、硬化浆体化学结合水含量以及水化产物中C-S-H凝胶Ca/Si的测定,分别研究了水泥-高炉镍铁渣粉复合胶凝材料的早期、中长期水化进程、浆体微观形貌以及水化产物特点等水化特性.研究结果表明:高炉镍铁渣的掺入会降低水化放热速率,并推迟水化加速期放热峰的出现时间;在复合胶凝体系中,随着高炉镍铁渣粉掺量的增大,其反应程度和硬化浆体中化学结合水含量将降低.复合胶凝材料水化生成的C-S-H凝胶的Ca/Si低于水泥,且随着水化的进行呈降低趋势;高炉镍铁渣粉中的Al,在水化过程中会取代部分Si进入C-S-H凝胶中,形成C-A-S-H凝胶.     

蒸养条件下复合胶凝材料水化过程(英文)

复合胶凝材料水化性能在蒸汽养护及标准养护下有很大差异。通过水化程度、水化产物分析,研究了养护条件及胶凝材料组成对大掺量粉煤灰和磨细矿渣粉矿物掺合料复合胶凝材料体系水化性能的影响。采用化学结合水法、氢氧化钙法及X射线衍射法对复合胶凝材料的水化程度和水化产物进行了表征。结果表明:蒸汽养护条件加速了复合胶凝材料的早期水化,在蒸养阶段更为明显;化学结合水法和氢氧化钙法均能表征胶凝材料的水化程度,当采用氢氧化钙法时,应考虑掺合料火山灰反应影响;蒸汽养护条件下,复合胶凝材料的水化产物种类不变,但水化产物含量增多。     

复合矿物掺合料在水泥中水化机理的试验研究

通过比较复合矿物掺合料净浆与基准水泥净浆的SEM形貌差别来研究复合掺合料的水化机理。并采用差示扫描量热法(DSC)通过对其吸热峰的峰高和峰面积的分析进而对体系中水泥水化产物的成分进行了验证,从而揭示胶凝体系的水化反应机理。     

温度匹配养护对大掺量矿物掺合料混凝土抗压强度及早期水化性能的影响

大体积混凝土由于胶凝材料水化放热,其内部温升对混凝土强度发展规律有很大影响.采用温度匹配养护和标准养护两种不同的养护方式,研究了单掺40％粉煤灰、单掺50％矿粉以及复掺30％粉煤灰和20％矿粉三种大掺量矿物掺合料混凝土与纯水泥、单掺20％粉煤灰两种普通混凝土在不同温度养护条件下的抗压强度差异,并对胶凝材料水化早期的浆体进行了扫描电镜和化学结合水测试.结果 表明:与纯水泥混凝土相比,温度匹配养护对大掺量矿物掺合料混凝土早期强度发展的促进作用要显著得多,且大掺量矿物掺合料混凝土温度匹配养护方式下的各龄期强度均比标准养护方式下的要高,然而纯水泥混凝土温度匹配养护条件下的后期强度却要低于标准养护条件下的后期强度.温度匹配养护方式下较高的早期水化温度显著加速了大掺量矿物掺合料混凝土的水化反应进程,从而使大掺量矿物掺合料混凝土的早期强度提高.     

水泥-矿渣复合胶凝材料硬化浆体的微观结构

利用压汞法、扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了两种不同养护条件下水泥-矿渣复合胶凝材料硬化浆体的微观结构.结果表明:常温养护3d龄期时,随着矿渣的掺入和掺量的增加,硬化浆体的孔隙率越大,大孔含量越多;硬化浆体微观形貌显示,掺矿渣试样的反应程度比纯水泥试样更低,密实程度较差.水化后期,复合胶凝材料的水化程度虽然比纯水泥试样低,但复合试样的孔隙率更低,孔径细化.纯水泥试样中水化硅酸钙(C-S-H)凝胶的微观形貌呈单向分布的纤维状,而复合胶凝材料试样中矿渣反应生成的C-S-H凝胶呈三维分布的箔片状,能更有效的隔断和填充连通的孔隙.在高温养护条件下,掺矿渣复合胶凝材料硬化浆体早期和后期孔隙率均较低,高温激发了矿渣早期的活性.     

矿物掺合料对蒸养水泥净浆性能的影响

研究了蒸养条件下粉煤灰、矿渣的掺量对水泥净浆化学结合水量和抗压强度的影响,揭示了矿物掺合料对蒸养水泥净浆水化性能和力学性能的影响。试验结果表明,与标准养护相比,蒸汽养护更有利于激发粉煤灰和矿渣的火山灰活性,促进水泥的早期水化,提高水泥浆体的早期强度;但无论是蒸汽养护还是标准养护,随着矿物掺合料掺量的增加,复合胶凝材料的水化性能和力学性能明显减弱,因此矿物掺合料掺量不宜太大。     

矿物掺合料对蒸养水泥净浆性能的影响研究

试验研究了蒸养条件下粉煤灰、矿渣的掺量对水泥净浆化学结合水量和抗压强度的影响,揭示了矿物掺合料对蒸养水泥净浆水化性能和力学性能的影响。试验结果表明,与标准养护相比,蒸汽养护更有利于激发粉煤灰和矿渣的火山灰活性,促进水泥的早期水化,提高水泥浆体的早期强度;但无论是蒸汽养护还是标准养护,随着矿物掺合料掺量的增加,复合胶凝材料的水化性能和力学性能明显减弱,因此矿物掺合料掺量不宜太大。     

3℃下不同矿物掺合料的水泥水化程度试验研究

通过试验,研究3 ℃下水灰比为0.31的水泥净浆水化程度以及添加不同矿物掺合料的水泥水化程度,研究矿物掺合料对水泥水化的影响和添加了不同矿物掺合料的水泥水化规律,为定量化研究水泥水化提供参考依据.对试验原材料性能进行了测试,分别进行了不同矿物掺合料以及不同配合比的水泥浆体水化热测定和水化程度计算.试验结果表明:在3 ℃下用粉煤灰、矿粉等量取代部分水泥,胶凝材料的水化程度比普通硅酸盐水泥的水化程度低,但降低的幅度不完全与掺量成比例关系,粉煤灰降低水化程度的值比矿粉要高.同时拟合出了3 ℃下添加矿物掺合料的水泥水化规律曲线函数,通过对比试验数据,函数曲线与3 ℃下添加矿物掺合料的水泥水化规律有较高的相符程度.     

C-S-H/PCE凝胶对掺磷渣水泥的低温促凝早强性能研究

探讨C-S-H/PCE凝胶对掺磷渣硅酸盐水泥的低温促凝早强性能的影响,并通过上清液pH值、Ca²⁺浓度和化学结合水量分析其对水化的影响机理。低温下(8℃) C-S-H/PCE凝胶能有效缩短混凝土终凝时间,并提高早期强度,当掺量5%时,混凝土终凝时间缩短近6 h,16 h、24 h和3 d抗压强度比分别为160%、150%和110%,且不影响2.5 h混凝土工作性能。C-S-H/PCE凝胶能使低温下掺磷渣硅酸盐水泥浆体处于高pH状态,加速早期水泥矿相离子溶解,提高Ca²⁺过饱和度,加速后期析晶过程,提高化学结合水量,从而促进掺磷渣硅酸盐水泥的水化,实现低温促凝早强。     

水泥-粉煤灰-矿粉-偏高岭土四元胶凝材料氯离子固化机理研究

本文在水泥、粉煤灰和矿粉组成的三元胶凝材料基础上掺入第四元矿物掺合料偏高岭土,利用X射线衍射(XRD)和热重分析(TGA/DTG)定性分析了四元胶凝材料水化产物与氯离子固化能力的关系,并在此基础上利用TGA/DTG和Rietveld外标法定量分析不同形态氯离子固化量。研究表明,掺入偏高岭土能够增加体系早期水化反应速率,促进粉煤灰和矿粉早龄期水化,增加了四元胶凝材料水化AFm相(单硫型水化硫铝酸钙)和C-S-H凝胶含量。同时也增加了体系中铝钙摩尔比,使得单硫型硫铝酸钙(Ms)在碳酸盐存在的条件下更加倾向于转化为半碳型碳铝酸钙(Hc)。氯离子等温吸附结果表明,AFm相含量与氯离子固化能力呈正相关。Rietveld外标法结果表明,掺入偏高岭土后四元体系的氯离子化学固化能力提高,物理吸附能力降低,与三元体系相比,氯离子化学固化量提高了94.16%,物理吸附量降低了7.62%,TGA/DTG定量结果表明Rietveld定量分析具有可行性。     

Ⅱ型无水磷石膏凝结硬化过程调控技术

为改善Ⅱ型无水磷石膏水化活性低、凝结硬化缓慢的问题,研制了一种复合助剂(β-半水石膏6%、改性钢渣3%、K₂SO₄ 2%、铝酸钙水泥0.5%)。研究表明,掺入复合助剂后Ⅱ型无水磷石膏初凝时间由744min (空白样)缩短至76min (改性样)。在此基础上添加25%的高炉矿渣微粉改善力学性能和耐水性,改性后的胶凝材料绝干抗压强度达到15.4MPa,软化系数达到0.83。研究了胶凝体系的水化率、液相离子浓度随时间的变化规律,结合X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对水化产物和水化硬化机理进行了分析。复合助剂加速了Ⅱ型无水磷石膏的溶解及二水石膏晶核的生成和长大,提高了Ⅱ型无水磷石膏的水化率,与矿渣协同作用促进生成3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O、3CaO·Fe₂O₃·3CaSO₄·32H₂O等多种低溶度积复盐,改善了胶凝材料的凝结硬化性能和耐水性。     

纳米SiO2对钢渣水泥基胶凝材料的影响

钢渣和水泥具有相似的矿物组成,可以作为一种潜在的胶凝材料,然而钢渣掺量较高时并不利于混凝土早期性能的发展.以钢渣质量分数为30％的钢渣水泥基胶凝材料为研究对象,探讨纳米SiO2对其早期性能的影响.主要通过测量流动度、凝结时间和抗压强度评估物理力学性能,并利用微量热分析、X射线衍射(XRD)、差热分析(DSC-TG)等方...     

煤气化渣溶出特性及对水泥基材料的影响

我国洁净煤技术不断发展,带来大量的工业副产品气化渣.从气化渣用作水泥矿物掺合料的角度,使用电感耦合等离子发射光谱法(ICP)测定其在不同环境的溶出特性,观察其水化活性,研究气化渣对二元复合体系工作性与力学性能的影响.结果表明:气化渣Ca2+溶出率较低,缺乏自硬性;Si4+、Al3+随时间溶出率增大,气化渣存在水化活性....     

Alteration of fractured cementitious materials

The alteration of cement materials in a fractured repository was investigated by experimental and modelling techniques to predict the long-term evolution of a cementitious repository for the safety assessment of radioactive waste disposal. A flow-through experiment with an artificially fractured cement column sample was carried out, and the evolution of a chemical composition in discharged water and the distribution of mineral components in a solid matrix, which was dominated by the dissolution of portlandite and calcium-silicate hydrate (C-S-H), were observed. A coupling transport and chemical equilibrium calculation code, which includes a thermodynamic incongruent dissolution model of C-S-H, was developed to predict the alteration of the fractured cement materials. The advection transport of a component in a solution within a crack and the diffusion of a component in a solid matrix were modelled in the calculations. With the proposed model, the possible alteration of cement materials along a crack was described.     

Mineral admixtures in mortars: Effect of inert materials on short-term hydration

This work is the first part of an overall project the aim of which is the development of general mix design rules for concrete containing different kinds of mineral admixtures. The separation of the different physical effects responsible for the modification of cement hydration, when chemically inert quartz powders are used in mortars, is presented. The phenomenological approach, based on semi-adiabatic calorimetry, is only associated with first-order phenomena, and the study excludes the complex physicochemical details involved in the chemistry of cement. The results, obtained for a wide range of fineness (between 180 and 2000 m²/kg) and replacement rates (up to 75%), show that short-term degrees of hydration in mortars containing a chemically inert mineral admixture (quartz) are always higher than for a reference mortar. This study confirms that cement hydration is enhanced by inert mineral admixtures. The two main physical effects responsible for the modification of the hydration of cement are identified as the dilution effect and heterogeneous nucleation. The dilution effect of the cement is highlighted with a coarse mineral admixture. The heterogeneous nucleation effect, although it increases with fineness of mineral admixtures, presents an optimum depending on the replacement rate. In the following part of this work, these results will be used for the development of an empirical model allowing us to quantify both physical effects.     

激发条件对脱硫石膏-矿渣体系水硬强度的影响

利用正交实验研究了硅酸盐水泥和其他两种矿物组分复合激发对脱硫石膏-矿渣体系强度的影响,用SEM、XRD分析了水化样品的微观结构.研究结果表明:硅酸盐水泥等多组分复合激发下,脱硫石膏-矿渣体系在水中标准条件养护,3 d抗压强度达17 MPa以上,28 d抗压强度达58 MPa以上.复合激发剂3种组分的优化组合为6:6:5,复合激发剂的用量为脱硫石膏-矿渣体系质量的17%左右.脱硫石膏-矿渣体系在复合激发条件下的水化产物主要是钙矾石和C-S-H.大量钙矾石、石膏晶体相互交叉连生,未水化石膏、矿渣颗粒所填充其间,在C-S-H凝胶的胶结下,形成了较为致密的晶胶搭配构成的微观结构.     

胶凝组分粒度特性对水泥性能影响的研究评述

介绍了具有胶凝活性的粉煤灰、矿渣、纳米材料的颗粒特性对水泥性能影响的研究,包括颗粒级配区间的优化、颗粒尺寸分布模型以及矿物掺合料的作用机理.细度对水泥强度的贡献很大,特别是在水化初期;目前大多研究中的紧密堆积模型采用fuller分布,可改善浆体的结构;高活性胶凝颗粒、水泥颗粒和低活性胶凝颗粒分别取代细、中和粗颗粒区间,可优化区间提高整体性能.最后对目前国内外研究成果的总结分析,展望了胶凝组分粒度特性的未来研究方向.