无碱液态速凝剂的改性和速凝机理

以无碱液态速凝剂(NSA)为基础,通过对其组成进行优化,从而改善其性能.实验结果表明,改性后,当NSA速凝剂掺量为5%时可使PⅡ52.5硅酸盐水泥的初凝时间缩短至1.5 m in,终凝时间缩短至4.1 m in,1 d抗压强度达到15.9 MPa,比空白试样提高31.4%,28 d抗压强度保留率为92%.使用XRD、SEM、TG-DSC等测试手段对水化试样进行分析,结果表明,改性NSA速凝剂是通过促进形成钙矾石晶体而达到速凝效果的.     

无碱液体速凝剂与水泥的适应性及水化促凝机理分析

通过微、宏观测试分析,研究了无碱液体速凝剂与水泥基材料的适应性及其水化促凝机理.结果表明:自制无碱液体速凝剂对实验中的三种水泥初凝时间均小于3 min 31 s,终凝时间均小于7min 35 s表现出良好的适应性,与聚羧酸超塑化剂或萘系超塑化剂复掺时,降低水灰比至0.32时,水泥凝结时间均可达到JC477-2005要求;通过XRD、TG/DTA与SEM分析微观结构得出,速凝剂对1～28 d的水化产物的类型基本没有影响.在掺入速凝剂的水泥-速凝剂-水体系中,速凝剂的主要成分硫酸铝与CH生成微细针柱状AFt,其主要是通过液相反应-沉淀过程形成.结晶水化产物的生长、发展,在水泥颗粒间交叉连续生成网络型结构,而加速凝结;水泥水化早期生成的CH被速凝剂消耗,且形成钙矾石加速了硅酸二钙(C2S)、硅酸三钙(C3S)的水化进程,使水泥快速凝结硬化.     

“水泥-速凝剂-水”系统的水化反应特征及凝结硬化机理研究现状

速凝剂是喷射混凝土不可缺少的化学外加剂,但目前对速凝剂速凝及硬化作用机理方面的认识存在分歧和争议.本文从“水泥-速凝剂-水”系统的角度出发,综述分析了不同类型的速凝剂对“水泥-速凝剂-水”系统水化反应特征的影响和其快速凝结硬化的机理.明确了水化产物中的水化硫铝酸盐在充水孔隙中的快速形成是实现速凝的主要原因.高硫型水化硫铝酸钙(AFt)向低硫型水化硫铝酸钙(AFm)的晶型转化导致硬化浆体孔隙率增加,并延缓硅酸盐矿物的水化,是铝酸盐类速凝剂引起喷射混凝土后期强度降低的原因.水泥的化学组成对“水泥-速凝剂-水”系统的水化进程和凝结硬化具有重要的影响.喷射工艺的高剪切作用会加速AFm形成,抑制硅酸盐矿物的水化,对掺加碱性速凝剂的喷射混凝土强度发展有不利影响.     

不同醇胺对硫酸铝基无碱液体速凝剂性能的影响研究

首先,以聚合硫酸铝为主料,复配适量氟硅酸镁及磷酸等制备无碱液体速凝剂基液,使用基准水泥测试表明:在掺量为6％情况下,基液的初、终凝时间分别为583 s、2179 s,1d抗压强度为7.8 MPa,28 d抗压强度比为89％.然后,系统研究了三乙醇胺(TEA)、二乙醇单异丙醇胺(DEIPA)及三异丙醇胺(TIPA)掺入基液对速凝剂性能的影响,使用基准水泥测试表明:TEA和DEIPA均能显著降低速凝剂的凝结时间,在基液中掺入0.8％的醇胺配成速凝剂,在速凝剂掺量为6％的情况下,初凝和终凝时间分别小于195 s和560 s,1d抗压强度大于9.0 MPa.TEA的促凝效果及1d增强效果稍好于DEIPA的,但3d抗压强度和28 d抗压强度比,DEIPA的明显高于基液和TEA的.掺入TIPA虽能显著提升速凝剂的28 d抗压强度比,但无协同促凝作用且会降低1d抗压强度,故不适合作为硫酸铝基无碱液体速凝剂的协同增效组分.最后,通过XRD和SEM分析,进一步验证了3种醇胺的作用效果.     

一种无碱液体速凝剂的适应性研究

本文介绍了一种无碱液体速凝剂的性能特点,通过凝结时间和强度测试,重点研究了该速凝剂对不同种类的适应性问题,以及环境温度对速凝剂性能的影响,并且结合化学分析的方法分析了速凝剂的促凝机理.研究表明:该速凝剂对水泥具有良好的适应性,在合适掺量下,水泥初凝时间不超过5 min,终凝时间不超过10 min,并且对水泥后期强度发展无不利影响,28 d强度比均大于95％.环境温度对速凝剂的效果影响显著,温度提高有利于缩短凝结时间,提高强度.化学分析表明,速凝剂的加入促进了钙矾石等矿物的形成,使得液相中钙离子的浓度降低,结合水和氢氧化钙含量增多.     

多组分液体无碱速凝剂的性能研究

传统有碱速凝剂对人员的健康与混凝土后期强度会造成较大损害。本研究使用二乙醇单异丙醇胺、聚丙烯酰胺等原材料制备出一种新型液体速凝剂,通过系统性地探究不同组分对体系性能的影响,优化出一种性能优越的无碱液体速凝剂。根据结果表明,速凝剂的最佳配比为硫酸铝:氟化钠:磷酸:二乙醇单异丙醇胺:聚丙烯酰胺为45︰3︰3︰0.8︰0.5。制备得到的速凝剂在6%掺量下初凝时间为162 s,终凝时间为331 s,1 d与28 d抗压强度分别为8.31 MPa与31.56 MPa。     

一种新型无碱液态速凝剂的研究

试验采用硫酸铝(Al2(SO4)3)、多聚磷酸钠(STPP)、乙二胺四乙酸二钠(EDTA)、二乙醇胺(DEA)和甘油(GL)等药品,通过有机-无机复合的方法合成了一种硫酸铝型无碱液体速凝剂,并研究了其对水泥凝结时间和胶砂抗压强度的影响,此外,还通过综合热分析等微观检测手段研究了掺加速凝剂之后水泥的水化过程.结果表明:当速凝剂掺量为8％时,可使基准水泥的初凝时间缩短至2 min 40 s,终凝时间6 min 20 s;1d抗压强度达到16.16MPa,28 d抗压强度保留率为109.9％;速凝剂能有效地加快水泥水化,但对水化产物的类型基本没有影响;水泥在短时间内能够迅速凝结的主要原因是速凝剂对于初始水化期的促进作用;而提高胶砂抗压强度的主要原因是速凝剂缩短了水泥水化的诱导期,使水化加速期被提前.     

微集料对超速凝超早强水泥凝结硬化的作用

本实验研制的超速凝结早强水泥中的微集料掺加量高达１３％。实验表明，在该掺量下微集料有助于凝结时间的缩短，但使强度略有降低，本文讨论了其作用。微集料的细度是影响水泥性能的关键。     

粉煤灰地质聚合物凝结时间的研究

本文研究了水量、碱量、水玻璃量和矿渣对粉煤灰(FA)地质聚合物凝结时间的影响.用扫描电子显微镜(SEM)对样品微观形貌进行了表征,用核磁共震(~(29)SiNMR)对激发剂的结构进行了表征.结果表明:H_2O/FA比对凝结时间影响较大,当H_2O/FA比从0.29增加到0.36,终凝时间由120 min增加到280 min;NaOH/FA比对凝结时间和抗压强度的影响一致,它们均随NaOH/FA比的增加而提高,当NaOH/FA比为0.1时,终凝时间最长为200 min,抗压强度最高为70 MPa;Na_2SiO_3/FA比对地质聚合物凝结时间影响不大;加入矿渣使凝结时间明显缩短.粉煤灰地质聚合物的凝结时间可以通过H_2O/FA质量比、NaOH/FA质量比和加入矿渣进行调节.     

矿渣种类对新型石膏矿渣硫铝酸盐水泥水化硬化的影响

矿渣的理化特性差异对新型石膏矿渣硫铝酸盐水泥(SAC-GS)各方面性能均有很大影响,因此本文选取3种生产用的典型矿渣,尝试多维度构建矿渣组成结构与SAC-GS宏观性能方面的联系。采用X射线衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)等方法对各矿渣的矿物组成、元素组成及其存在状态进行对比分析。通过扫描电镜(SEM)、XRD等方法分析各水泥硬化浆体试样的水化过程,并测试各试样不同水化龄期的抗压、抗折强度,对比其早期水化放热速率、孔径分布等,结果表明铝含量更高且活性更高的矿渣,其水泥试样强度发展更快、水化程度更高、孔结构更加致密。基于以上分析,SAC-GS应选用高铝含量的矿渣原料。     

非晶态C12A7矿物对水泥早期凝结硬化的影响及作用机理

非晶态C12A7具有更高的、亚稳态化学能,具有较快的水化速率,少量的存在能够加速水泥的凝结硬化.本试验研究非晶态C12A7矿物对普通硅酸盐水泥(OPC)的性能影响,重点探究了C12A7与OPC中SO3的比例在0~2.0时,对OPC的凝结时间、流动度、早期抗压强度等性能的影响,并通过灰色关联度法进行C12A7/SO3优选,对最优比例试样采用水化放热、XRD、SEM等表征手段分析其微观机理.结果表明:非晶态C12A7的掺入能够加速OPC的凝结硬化并降低其流动度;不同的C12A7/SO3对OPC胶砂早期强度的贡献程度分别不同,C12A7/SO3为0.4时能够显著优化OPC的早期性能;C12A7的掺入能够加速OPC中C3S、C2S的水解,反应生成的钙矾石、C-S-H凝胶及氢氧化钙等水化产物胶结在一起,从而起到早强作用.     

不同减水剂对高强石膏浆体工作性的影响与作用机理

采用旋转流变仪、微量热仪、环境扫描电子显微镜(ESEM)和X射线衍射仪(XRD)等分析测试方法,系统研究了萘甲醛磺酸盐(NFS)、磺化三聚氰胺甲醛(SMF)和聚羧酸(PC)三种减水剂对高强石膏浆体流变和凝结性能的影响规律和作用机理。结果表明,三种减水剂对高强石膏浆体流动度提升的大小顺序为PC＞SMF＞NFS。减水剂的分散作用促进了半水石膏的溶解,但延缓了二水石膏的析晶成核,同时会使浆体产生分层离析和剪切增稠现象。在饱和掺量下,NFS延缓了二水石膏的析晶成核,但促进了二水石膏晶体生长发育和网络结构的形成,因此对浆体早期水化和凝结时间影响不大;SMF不影响二水石膏的析晶成核,但可以促进二水石膏晶体生长发育和网络结构的形成,从而加速浆体早期水化进程并使凝结时间显著缩短;PC会同时阻碍二水石膏晶体的成核和生长发育,因而会大幅延缓浆体早期水化进程,使凝结时间线性增加。     

添加两种不同工艺合成的HAP对磷酸钙骨水泥胶凝性能的影响

在α-TCP/TTCP系磷酸钙骨水泥中分别添加化学沉淀反应合成的低结晶度羟基磷灰石(HAP)及采用高温固相反应法制备的高结晶度HAP,探讨这两种晶体对磷酸钙骨水泥胶凝性能的影响.结果表明:低结晶度的HAP粉末可以起到晶核作用,降低核化势垒使水化反应速度加快,凝结时间缩短,但由于水化产物从饱和溶液中析出太快、太细,晶体发育不完整,易通过溶解再结晶使抗压强度有所下降.高结晶度的HAP会使水化反应速度减慢,凝固时间延长,相当于"骨料"存在于水泥基体中而使抗压强度有所提高.     

早强型聚羧酸系减水剂对基准水泥早期水化的影响研究

探究早强型聚羧酸系减水剂(ES-PCE)对水泥水化的作用机制,有助于ES-PCE的研发设计与推广应用。本文通过对水泥水化进程、溶解速率、水化产物生长、凝结时间与抗压强度进行表征,分析了ES-PCE与普通聚羧酸系减水剂(PCE)对基准水泥早期水化的影响机理。结果表明:PCE与ES-PCE均会降低水泥悬浮液的溶解速率;PCE的掺入延缓了水泥水化的诱导期与加速期,降低了水化放热量;而ES-PCE仅略微延迟了水泥水化的诱导期,但缩短了加速期,水化放热量基本不变。与基准水泥相比,ES-PCE分别提早了水泥初凝时间10 min和终凝时间85 min。ES-PCE的掺入提高了水泥早期和后期强度,掺0.2%(质量分数)ES-PCE的水泥7 d抗压强度较基准组提高了14%,而同掺量的PCE强度提高仅为前者的一半。PCE与ES-PCE的掺入释放了水泥颗粒团状絮凝结构中的水分,有利于水泥水化,但二者对水化的影响截然相反;PCE分子结构中大量的羧基络合了溶液中的Ca²⁺,抑制了水泥颗粒表面晶核的形成,起到了一定的缓凝作用;然而,ES-PCE分子结构中羧基含量较低,Ca²⁺的络合作用较弱,缓凝效果并不明显,在体系中有效水分增多的情况下,反而促进水泥的水化,起到了早强效果。水灰比为0.4的水泥砂浆中,ES-PCE的掺量适宜控制在0.3%以下,在保证减水率的同时,对水泥早期和后期强度均起到一定的增强作用。