粉煤灰水泥体系中粉煤灰活性的化学激发

本文借助于水泥物理性能试验和XRD测试手段就NaOH、Na2SO4和Na3PO4·12H2O三种不同阴离子钠盐的添加对粉煤灰水泥中粉煤灰活性的激发作用进行了比较性研究.结果表明,粉煤灰水泥中添加适量NaOH,Na2SO4和Na3PO4·12H2O均能有效地激发粉煤灰的活性,这个适宜掺量分别为NaOH:0.5%,Na2SO4:3.0%和Na3PO4·12H2O:2.0%.在适宜掺量下,NaOH添加可使水泥3 d和28 d抗压强度分别提高6.8%和7.7%;添加Na2SO4则对早期强度激发效果显著,3 d抗压强度可提高18.2%;Na3PO4·12H2O则对后期强度激发效果显著,28 d抗压强度可提高17.7%.XRD分析表明,上述三种化学物质的添加均引起了粉煤灰中石英衍射峰和水泥硬化体中Ca(OH)2衍射峰的降低,说明它们都在不同程度上促进了水泥水化放出的Ca(OH)2与粉煤灰中的酸性氧化物的反应,从而加剧粉煤灰潜在活性的释放.     

混合碱溶液对碱矿渣水泥水化性能影响研究

固定Na2O当量为4％,测试了不同混合碱溶液对碱矿渣水泥凝结时间的影响及抗压强度发展规律.其中,混合碱溶液由水玻璃、Na3PO4·12H2O及NaOH按规定比例两两混合而成.结合水化热分析了混合碱溶液在碱矿渣水泥中的水化过程.结果表明:Na3PO4·12H2O主要影响碱矿渣水泥凝结时间,在低掺量下,对碱矿渣水泥起缓凝作用;在高掺量下,引起碱矿渣水泥速凝,但浆体长时间不硬化.加入Na3PO4·12H2O后,水泥石早期强度低而后期强度较高.     

油井水泥的粒度区间与其组成及性能的关系

从定量角度研究G级油井水泥不同粒度区间对其组成及性能的影响规律.对油井水泥进行精确分级后,测定不同粒度区间油井水泥的矿物、化学组成、微观结构和强度性能.油井水泥在分级过程中出现分相现象,细颗粒中C3S含量较高,粗颗粒中C2S含量较高.不同粒度油井水泥微观结构和强度性能差别大,细颗粒水化速度快,水泥石早期强度高,但后期发展不足;中颗粒水化速度适中,早期和后期强度均很高,G3水泥石比G级水泥3d抗压强度和抗折强度分别提高39.4％和25.7％;粗颗粒的水化程度低,强度发展慢.5～30 μm粒度区间对油井水泥的水化及强度的贡献较大,为指导G级油井水泥的生产和高性能复合固井水泥浆的制备提供理论依据.     

碱对水泥水化及性能的影响（三）——碱对水泥及混凝土性能的影响

综述了碱对水泥及混凝土性能的影响,包括：水泥凝结时间,水泥中适宜SO3含量,水泥及混凝土强度,水泥及混凝土开裂敏感性,水泥的流变性能及水泥与减水剂相容性,水泥石的孔隙率和孔结构,混凝土碳化、徐变和弹性模量,混凝土的耐久性。     

几种外加剂对硫铝酸盐水泥性能的影响

研究了高浓高效减水剂FDN、缓凝剂H3803和四种早强促凝组分(Li2CO3，NaNO2，Al2SO4和Na2SO4)对硫铝酸盐水泥标准稠度、凝结时间以及抗压强度的影响。结果表明，高效减水剂FDN与硫铝酸盐水泥相容性很好，减水效果明显；硼酸对硫铝酸盐水泥的缓凝效果不稳定，但通过复掺早强促凝组分能改善其缓凝效果和早期强度，且适量的硼酸能提高水泥浆的后期强度。碳酸锂对硫铝酸盐水泥有显著的促凝作用，但对后期强度不利。     

CaO和Na2SO4活化高P钢渣微粉—水泥胶凝材料的研究

高P钢渣含P量偏高,掺入高P钢渣微粉的钢渣—水泥胶凝材料凝结时间偏长,且早期强度过低,使其使用受到很大的限制。试验采用Ca O和Na2SO4作为高P钢渣的活化剂,并进行了一系列的试验研究。结果表明:(1)适量的Ca O可以缩短高P钢渣微粉—水泥胶凝材料凝结时间,提高其各龄期强度;(2)Na2SO4对高P钢渣微粉—水泥胶凝材料凝结时间无显著影响,适量Na2SO4可以提高高P钢渣微粉—水泥胶凝材料的1d、3d强度,过量Na2SO4会降低高P钢渣微粉—水泥胶凝材料28d强度;(3)作为高P钢渣的活化剂,Ca O的适宜掺量为4%,Na2SO4的适宜掺量1%。     

无机盐对水泥石水化程度和孔结构的影响

采用压汞法研究了水灰比为0.3和0.5的掺加无机盐外加剂[CaCl2,Na2SO4,NaNO2和Ca(NO3)2]水泥石在3 d和28d时的孔结构,并测试化学结合水含量.结果表明:CaCl2,Na2SO4 NaNO2能促进水泥水化:CaCl2促进水泥水化作用最为明显,并可降低水泥石大孔和毛细孔孔隙率;Na2SO4增大了大孔孔隙率;NaNO2能显著减小28d时毛细孔连通孔径和毛细孔孔隙率;Ca(NO3)2在前3d对水泥水化没有明显的作用,在3d时水泥石中大孔和毛细孔孔隙率以及毛细孔连通孔径增大.     

粉煤灰硅灰改善GRC加速老化条件下力学性能的研究

采用 5 0℃和 80℃热水加速老化试验方法 ,研究了粉煤灰、硅灰对耐碱玻璃纤维增强普通硅酸盐水泥(GRC)强度的影响 ,探讨了提高大掺量粉煤灰GRC早期强度的措施。研究结果表明 ,粉煤灰和硅灰能显著改善GRC加速老化后期强度 ,硅灰、Na2 SO4可提高GRC的早期强度     

掺煅烧石膏提高水泥强度

通过扫描电子显微镜、Ｘ射线衍射、化学结合水分析，溶解量分析，材料性能测定等实验方法，研究了煅烧石膏的形貌特征及其对水泥物理力学性能与水化过程的影响。实验结果表明，煅烧石膏代替二水石膏掺到水泥中，可使水泥的各种性能得到改善与增强，有效地提高水泥石的抗折和抗压强度，使水泥的早期强度明显提高，后期强度稳定增长，其增强机理是由于煅烧石膏可加速硅酸盐水泥和活性混合材的水化速度，促进了水泥石强度的发展。     

微晶对油井水泥性能的影响

室内试验对比了掺入微晶的油井水泥和油井水泥原浆的常规性能、流变性、渗透率、水化热、水泥石强度及显微结构等.微晶水泥具有低成本、高性能的特点.微晶水泥石气体渗透率低于1×10-3μm2,水泥石的抗压强度最高可达60MPa.     

石膏品种对低热硅酸盐水泥性能的影响及机理研究

检测了掺入不同石膏的低热硅酸盐水泥的物理性能及水化率,并采用XRD、离子色谱法分析了不同石膏品种对低热水泥性能的影响机理。结果表明:硬石膏作缓凝剂时,低热水泥的强度随着石膏掺量的增加而逐步提高,掺量越大,对水泥的增强作用越明显。二水石膏对低热水泥强度的影响曲线呈波浪形。掺入硬石膏可提高水泥石液相中SO42-离子浓度,从而加快水泥中硅酸盐矿物的水化速度,显著提高低热水泥的强度。     

Na2SO4对煅烧煤矸石的激发效应

利用TG-DSC、XRD、等温量热计、SEM、Ca(OH)2含量测定等方法,比较研究了掺与不掺Na2SO4时煅烧煤矸石水泥早期水化过程中的Ca(OH)2含量、水化放热速率、水化产物及其形貌、浆体力学强度的差别,分析了Na2SO4对水泥早期水化过程中煅烧煤矸石的激发作用.结果表明,掺入Na2SO4后,水泥试样在水化减速期早期阶段的水化放热速率高,二次水化产物形成的时间早.这反映出Na2SO4对水泥中煅烧煤矸石有明显的激发效应.其外,水泥浆体试样中Ca(OH)2含量明显降低,水泥水化加速期延续的时间短,水化放热速率高;结果还表明,在水化早期,掺Na2SO4的煅烧煤矸石水泥有较多的CSH凝胶和AFt,较少的Ca(OH)2.     

珍珠岩掺合料水泥浆体的微孔结构

为探讨珍珠岩掺合料对水泥基材料性能影响的机理,用压汞法测试掺加质量分数为0～40%珍珠岩掺合料水泥石的微孔结构参数,分析珍珠岩掺合料对3,28,60d龄期水泥石孔结构参数:孔隙率、中值孔径、孔比表面积和孔级配的影响.结果表明:随着养护龄期延长和二次水化反应的进行,珍珠岩掺合料对水泥石起到了降低孔隙率、减小孔径和孔表面积的作用,可改善和优化后期水泥石的孔结构,使这些微孔从早期的少害孔(孔径20～50nm)细化为后期的无害孔(孔径＜20nm),甚至消失,有助于提高水泥基材料的力学强度和耐久性.     

水泥中粉煤灰激发剂的研究

利用HY-ZFS型高分子助磨剂母液和盐类激发剂,对临沂地区的粉煤灰进行激发试验。研究结果表明,HY-ZFS型高分子助磨剂母液对粉煤灰水泥强度的提高具有决定性作用,单独少量掺加盐类激发剂CaCl2和Na2SO4对粉煤灰水泥强度的提高效果很弱,将HY-ZFS母液与各种盐类激发剂复合,对粉煤灰水泥才有激发作用。     

高分散性丁苯胶乳的制备及其对水泥的改性

添加传统丁苯胶乳进行改性,大大提高了水泥的力学性能,但是改性后的水泥材料流动性能差,抗压性能损失较多。为了提高添加丁苯胶乳后水泥的流动性及降低抗压性能损失,本文对丁苯胶乳进行改性,以苯乙烯与聚丁二烯作为核层、带有苯环的对苯乙烯磺酸钠作为壳层,制备出核壳型丁苯（SSBR）胶乳。把新合成的SSBR胶乳加入水泥后,对水泥力学性能进行表征,由于SSBR胶乳中与磺酸根相连的是苯环刚性链,空间位阻效应明显,添加8% SSBR胶乳水泥浆的流变指数增大为0.898,分子链强度大,水泥石的7天抗压强度损失量为2.31%,损失不明显,同时抗折强度提高17%。对SSBR胶乳改性水泥石材料力学性能的作用机理进行探究,结果表明,SSBR胶乳填充作用明显,吸附作用较强,增大水泥浆流动性能,且胶乳粒子可以与Ca²⁺络合,形成三维网状空间立体结构,从而达到增强水泥石力学性能强度,提高水泥石韧性的目的。     

提高525号普通水泥质量的研究

研究了用烧石膏代替二水石膏并掺入少量石灰石对水泥物理性能的影响.实验结果表明,该措施可有效地提高水泥的早期和后期强度.通过水泥石孔结构的测定,证实了水泥石总孔体积减少,其中小于50nm的孔体积百分数增加.     

SO3含量对含三异丙醇胺水泥水化的影响

通过水泥胶砂强度试验、水化热(hydration heat)测量、硬化水泥浆体的热分析(TGA)、X射线衍射分析(XRD)及定量X射线衍射分析(QXRD)、微观形貌扫描电镜(BSE)观察,研究了不同SO3含量对含三异丙醇胺(triisopropanolamine,TIPA)硅酸盐水泥胶砂强度、水化进程和水泥浆体微观结构的影响.结果表明:SO3含量提高有助于提高含三异丙醇胺水泥的早期强度;水化热分析结果表明在含TIPA水泥中额外加入SO3后,水泥水化反应速率增大,水化3 d累积放热量增加,水化程度更大,且AFt-AFm的转化过程受到抑制;与含TIPA水泥水化相比,额外SO3掺量为0.6％时,硫酸盐促进整个硅酸盐相(C3S+C2S)的早期水化生成更多的Ca(OH)2(CH)参与C4AF的水化,在一定程度上促进其反应生成更多的AFt;外掺SO3生成的水泥石更致密.     

C3S型硫铝酸盐水泥熟料的研制及制成水泥性能初探

本文采用复合矿化剂技术以及采用高碱度系数和高铁配料,研究制备了C3S型硫铝酸盐水泥熟料,并对制成水泥的性能进行了初步的研究。研究结果表明：通过复合矿化剂技术、采用高碱度系数和高铁配料,能够实现低温、高SO3条件下C3S与C4A3S的共存以制备C3S型硫铝酸盐水泥熟料;不同于传统的C2S型硫铝酸盐水泥,C3S型硫铝酸盐水泥除了具有快凝、快硬、早强的特点外,还具有强劲的后期强度增长特点,为低品位铝矾土或高铝工业废渣的利用奠定了基础。     

热力采油条件下粉煤灰改善铝酸盐水泥石耐高温性能及作用机理研究

硅酸盐类水泥石经热力采油后耐高温性能变差是诱导套管损坏和水泥环层间封隔失效的关键原因.和普通硅酸盐水泥相比,铝酸盐水泥具备更好的耐高温特性,但却存在温度敏感性强、高温养护后强度不高的缺点.实验通过在铝酸盐水泥中掺入粉煤灰并采用高能球磨方法重新制备水泥材料,采用XRD和SEM等测试方法,对粉煤灰材料改善铝酸盐水泥石耐高温特性和作用机理进行分析.结果表明:通过球磨方式加入粉煤灰材料不仅有利于水泥石低温强度的发展,而且能够明显改善铝酸盐水泥石的长期耐高温特性;其组分SiO2和铝酸盐水泥水化产物C3AH6发生反应,并生成C3ASH4等稳定相,使水泥石晶体结构排列致密,在高温下能够保持稳定,从而使得水泥石能够保持良好的力学性能,进而有利于保护套管和改善水泥环层间封隔性能,延长稠油热采井的生产寿命.     

水泥粒径分布对水泥石孔结构与强度的影响

通过计算不同粒径分布水泥样品的堆积密度和测定水泥石强度和孔结构,探讨水泥粒径分布对水泥石强度和结构的影响。研究表明：适当的水泥粒径分布可以使水泥具有最佳的堆积密度,并使水泥水化物的生成量与水泥浆初始孔隙量相匹配,从而得到孔隙率较小的密实而均匀的水泥石,使水泥石的性能提高。