碱活性磷渣掺量对水泥浆体性能和结构的影响

本文研究了经混合碱激发活性的磷渣,以不同比例取代水泥制得碱激发矿渣水泥浆体的凝结性能和抗压强度,并用扫描电子显微镜观察其硬化浆体的微观结构。研究表明:随着碱活性磷渣掺量的增加,浆体的凝结时间延长,各龄期抗压强度均下降,其中早期强度降低幅度较大,后期强度降低不明显。当碱活性磷渣掺量为30%时,浆体28d强度和纯水泥浆体的最接近。碱活性磷渣的掺入能有效地改善硬化浆体水化后期的微观结构,主要起到活化作用。     

沸石粉对硫铝酸盐水泥水化行为的影响机理研究

研究了沸石粉对硫铝酸盐水泥浆体流动度、凝结时间和抗压强度的影响规律,并通过自收缩、电阻率和XRD测试分析了沸石粉在硫铝酸盐水泥水化行为中的作用机理。结果表明,掺入沸石粉后水泥浆体的流动度明显降低,凝结时间显著延长,且延长时间随掺量的增大呈先增大后减小的趋势。当沸石粉掺量为5%~15%(质量分数)时,硬化水泥浆体的1 d、3 d、7 d抗压强度均有显著提高;沸石粉掺量为10%时,水泥浆体3 d、7 d、28 d的强度增长幅度最大,和空白组相比,分别增长了21.6%、13.9%和5.4%。掺入沸石粉后水泥浆体的24 h电阻率显著增大,硬化浆体的7 d自收缩减小,且在相同龄期时,硬化浆体的自收缩随沸石粉掺量的增大而减小。XRD分析显示沸石粉的掺入能有效促进硫铝酸盐水泥的水化,有利于1 d、3 d和28 d龄期内钙矾石的形成。     

掺聚丙烯纤维的碱矿渣粉煤灰混凝土抗碳化性能及微结构

本文研究了聚丙烯纤维对碱矿渣混凝土抗碳化性能及碱矿渣硬化水泥浆体微观孔结构的影响,对硬化碱矿渣浆体的孔隙率、碱矿渣混凝土水化产物以及碳化深度进行了测试.结果表明,聚丙烯纤维能改善碱矿渣混凝土的微孔结构与抗碳化性能.当聚丙烯纤维掺量为0.9 kg/m3时,碱矿渣混凝土28 d龄期的孔隙率降低1％o,碳化深度降低25.9％,且随纤维掺率的提高,其抗碳化性能提高更加明显.SEM分析结果表明,纤维与硬化浆体紧密结合并有效改善硬化浆体的孔结构,而粉煤灰的掺入使硬化浆体的结构变得较为疏松.     

钢渣粉对硫铝酸盐水泥水化过程的影响及热力学模拟

通过测试水泥浆体的凝结时间、抗压强度、电阻率,同时结合水化产物分析及热力学模拟,研究了不同掺量钢渣粉对硫铝酸盐水泥水化行为的影响规律。结果表明,随着钢渣粉质量掺量的增大,初凝时间呈先延长后缩短的趋势,且在掺量为20%时达到最大值。在28 d龄期内,掺入钢渣粉的水泥硬化浆体抗压强度均小于未掺入钢渣粉的硬化浆体,但在龄期达到60 d和90 d时,掺入40%钢渣粉试样的抗压强度均大于未掺入钢渣粉的试样。钢渣粉与硫铝酸盐水泥复合浆体的电阻率在水化初始阶段随着钢渣粉掺量的增大而增大,在水化后期(约3 h后)则随钢渣粉掺量的增大而减小。在1 d龄期内,钢渣粉掺量为40%的试样中的钢渣粉发生了水化反应,使得水泥浆体在减速期的水化速率最大。由热力学模拟结果可知：在钢渣粉掺量为40%的试样中,C₂S在10 h后开始进行水化反应,C₂ASH₈则在168 h后开始生成;当钢渣掺量大于15%时,随着钢渣粉掺量的增大,钙矾石和铝胶的生成量逐渐减少,C₂ASH₈的生成量逐渐增多。     

硅酸盐水泥对钢渣活性激发的性能研究

试验研究了在硅酸盐水泥体系中通过碱性激发提高钢渣水化活性的方法.研究表明,钢渣掺入量<30%时,硅酸盐水泥对钢渣的活性激发效果最好;复掺矿渣对钢渣活性的激发效果优于粉煤灰,即使掺量为30%时,其早期强度也与相应龄期普通硅酸盐水泥强度持平,而后期强度逐渐超过纯水泥的强度;在普通硅酸盐水泥体系中掺入钢渣可以改善其硬化浆体的性能.     

矿渣对阿利特-硫铝酸钡钙水泥硬化浆体结构和性能的影响

通过对水泥浆体凝结性能、力学性能和孔结构的测定,结合扫描电镜分析和差热-热重分析,研究了矿渣掺量对阿利特-硫铝酸钡钙水泥浆体硬化浆体结构和性能的影响.结果表明:随着矿渣掺量的增加,水泥的凝结时间延长,水化热减少,早期抗压强度下降.但其后期抗压强度已接近或超过了纯水泥的抗压强度,掺入矿渣对水泥的后期抗压强度影响不大.硬化水泥浆体中的Ca(OH)2含量随水化龄期的延长而增加,并随矿渣掺量的增加而降低.矿渣的活性效应和填充效应有效地改善了硬化水泥浆体的微观结构和孔结构,从而使水泥的力学性能有所提高.     

CoFeMgAl-LDHs/CNTs复合材料对水泥水化及微观结构的影响

通过进行水化热测试、非蒸发水含量测试、X射线衍射分析、扫描电镜分析、压汞测试及强度试验,研究了钴铁镁铝水滑石-碳纳米管复合材料(CoFeMgAl-LDHs/CNTs)对水泥水化过程、硬化水泥净浆孔结构及强度的影响。结果表明,CoFeMgAl- LDHs/CNTs复合材料通过成核作用显著提升了水泥3 d内的水化程度,从而显著提高了水泥净浆3 d内的抗压强度,3 d后强度提高效果逐渐减小,7 d后复合材料对硬化水泥浆体强度没有明显的提高作用。掺入CoFeMgAl-LDHs/CNTs复合材料的水泥净浆与空白净浆相比,胶凝孔和毛细孔含量明显增多,大孔含量有所降低,同时复合材料的桥联作用进一步优化了水泥净浆的微观结构,从而提高了水泥基体薄弱部位的应力承载能力。因此在同一龄期,复合材料掺入后硬化水泥净浆的强度有所增大。由于复合材料掺量的变化对孔径分布没有明显的影响,改变复合材料的掺量对同龄期硬化水泥净浆强度提升影响较小。     

养护龄期对大掺量粉煤灰UHTCC力学性能和变形能力影响试验研究

通过测定7 d、28 d、56 d和90 d四个龄期的立方体抗压性能、薄板四点弯曲性能、直接拉伸性能,对大掺量粉煤灰超高韧性纤维增强水泥基复合材料(UHTCC)的力学性能和变形能力随龄期的变化进行了实验研究.结果表明:在UHTCC基体中掺入大量粉煤灰能增加材料的变形能力,但由于火山灰效应发挥滞后,使得材料前期强度较低;随着养护龄期的增长,UHTCC的抗压强度、薄板四点弯曲强度和抗拉强度基本呈增长趋势,56 d后各强度趋于稳定;随着养护龄期的增长,纤维与基体的粘接强度增大,纤维对材料变形能力的贡献减小,UHTCC弯曲挠度和拉伸应变降低.     

碳纳米管对硅酸盐水泥力学性能的影响研究

研究了用超声分散的碳纳米管对硅酸盐水泥物理力学性能的影响,并利用XRD和SEM等测试手段对碳纳米管改性水泥的水化产物及硬化浆体的形貌进行了分析.结果表明:碳纳米管的掺入改变了水泥净浆的标准稠度用水量和凝结时间,提高了其抗压和劈裂抗拉强度,但并未造成安定性不良.随碳纳米管掺量的增加,水泥净浆的标准稠度用水量逐渐增加,凝结时间不断缩短,标养28天的抗压和疲劳抗拉强度较未掺碳纳米管的硬化浆体分别提高了15.34％和18.44％.XRD分析表明碳纳米管的掺入不仅提高了水泥净浆的水化程度,增加了C-S-H的生成量,而且降低CH的结晶度.SEM证明碳纳米管的掺入较未掺的水泥净浆硬化浆体结构趋于优化,更致密.     

聚合物改性硫铝酸盐水泥防腐抗渗性能的研究

将苯丙乳液聚合物与硫铝酸盐水泥复合,制备了聚合物硫铝酸盐水泥,研究了该水泥的防腐抗渗性能和力学性能.结果表明:随着苯丙乳液掺入量的增加,聚合物硫铝酸盐水泥的抗渗性能逐渐增强.当聚灰比由0%提高到15%时,水泥试样的渗透高度下降了70%;随着苯丙乳液掺入量的增加,聚合物硫铝酸盐水泥的抗侵蚀系数增大,其抗硫酸盐侵蚀性能逐渐增强;苯丙乳液聚合物对硫铝酸盐水泥的抗折强度影响不大,当聚灰比小于15%时,聚合物硫铝酸盐水泥在28 d龄期的抗折强度均在7.1 MPa以上.借助于SEM初步分析了聚合物硫铝酸盐水泥硬化浆体的微观结构.     

硅溶胶对水泥基材料微观结构和力学性能的影响

用在水泥基材料试件中插入玻璃板的方法进行黏结强度实验,结合 X射线衍射和扫描电子显微镜分析了硅溶胶对水泥基材料微观结构和力学性能的影响.结果表明:随着硅溶胶掺量的增加,水泥硬化浆体强度、水泥硬化浆体与玻璃板界面黏结强度和混凝土强度均随之增加;但当硅溶胶掺量(质量分数)大于1.50%时,各项强度值不再增加.在1.5%硅溶胶掺量和28 d龄期时,掺矿渣的水泥硬化浆体与玻璃板界面黏结强度比不掺硅溶胶时提高了40%;掺矿渣的水泥混凝土抗折强度和抗压强度分别提高了20%和15%.硅溶胶的掺入能有效地降低水泥硬化浆体与玻璃板界面中氢氧化钙晶体的取向程度,可明显减少界面中氢氧化钙晶体的数量并细化其尺寸,减小界面过渡区的厚度.     

不同龄期和硫酸盐作用下大理石粉对水泥固化氯离子性能影响研究

研究了硫酸盐作用下大理石粉对水泥固化氯离子性能的影响规律及作用机理.试验结果表明:水泥-大理石粉硬化浆体氯离子固化率,1d龄期之前快速增长,1～3d龄期增长变缓,3～7d龄期进一步减缓,7～28 d龄期时增加缓慢,1d、3d和7d龄期的分别达到28 d的50％、70％和95％.随着大理石粉掺量的增加,水泥浆体的氯离子固化率,6h、12 h、1d龄期增大,3d、7d、28 d龄期降低;随着硫酸盐浓度增加,其氯离子固化率降低.XRD分析表明大理石粉对水泥浆体28 d龄期的Freidel's盐生成量影响不大,硫酸盐抑制水泥-大理石粉浆体Freidel's盐生成.     

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.     

赤泥和磷渣调控水泥混凝土界面过渡区微结构的研究

混凝土是由硬化浆体、骨料和界面过渡区组成的多相复合材料,以贵州典型赤泥、磷渣为原料,采用微机控制抗压抗折试验机、全自动压汞仪和扫描电子显微镜研究赤泥、磷渣对水泥混凝土力学性能及微观结构的影响.结果 表明:赤泥和磷渣均能导致28 d养护龄期的水泥净浆硬化体力学性能下降,20％ ～ 30％用量的磷渣或10％用量的赤泥对水泥混凝土过渡区具有一定优化作用;纯水泥混凝土、掺赤泥或磷渣水泥混凝土微孔直径均主要分布在20 ～ 100 nm区间,在养护龄期28 d时混凝土过渡区均发生了不同程度的收缩,不利于混凝土力学性能的提高;赤泥的高碱性导致过渡区及基体内微孔数量增多,晶体较大,而磷渣粉的微集料效应、火山灰活性效应导致浆体中孔数量减少和晶体较小.     

钢渣-水泥硬化浆体体积稳定性的改性研究

在研究钢渣-硅酸盐水泥硬化浆体体积稳定性的基础上,研究了矿渣、粉煤灰等辅助性胶凝材料及不同化学激发剂对钢渣-水泥硬化浆体的体积稳定性的影响。试验表明,单掺钢渣的硬化水泥浆体膨胀较大,复合掺入矿渣后,可以抑制硬化水泥浆体14d以后的膨胀。在钢渣-水泥体系中加入一定量的低钙粉煤灰,可以很好地抑制硬化水泥浆体的膨胀。Na2S2O3对钢渣-水泥硬化浆体的体积膨胀有良好的抑制作用。     

矿物掺合料对碱式硫酸镁水泥耐硫酸盐腐蚀性能的影响

为了研究粉碱式硫酸镁水泥耐硫酸盐腐蚀性能,对不同材料组成的碱式硫酸镁水泥浸入水和硫酸钠溶液中各龄期抗折强度、抗压强度、质量变化及水化产物进行了分析.结果表明,在0.3 mol/L的硫酸钠溶液试验环境下,掺入粉煤灰对水泥抗折抗蚀性能改善较为显著,而掺入矿渣对水泥抗压抗蚀性能改善较为显著.掺入粉煤灰和矿渣的碱式硫酸镁水泥180 d的抗折抗蚀系数和抗压抗蚀系数与未掺加矿物掺和料的碱式硫酸镁水泥相比分别提高了0.61和0.15;掺入粉煤灰和矿渣的碱式硫酸镁水泥各龄期的吸水率均低于未加外掺料的碱式硫酸镁水泥的吸水率,同时粉煤灰和矿渣的掺入能有效抑制Mg(OH)2晶相的产生.     

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。     

磷酸钾镁水泥基材料与硅酸盐水泥混凝土的粘结性能研究

为了研究磷酸钾镁水泥基材料与硅酸盐水泥混凝土的粘结性能,测试了磷酸钾镁水泥基材料浆体的抗压强度,同时测试了磷酸钾镁水泥基材料浆体与不同状态的硅酸盐水泥砂浆的粘结抗折强度和收缩变形,分析了磷酸钾镁水泥基材料硬化体的物相组成、微观形貌以及与硅酸盐水泥砂浆基体的粘结界面结构.结果表明:双掺粉煤灰和石灰石粉,使磷酸钾镁水泥基材料硬化体的结构更完善,抗压强度、粘结抗折强度和体积稳定性均明显提高.保持硅酸盐水泥砂浆基体的龄期大于7d和气干含水状态,磷酸钾镁水泥基材料与硅酸盐水泥砂浆界面的结合力加强,粘结抗折强度明显提高.     

粉煤灰-脱硫石膏-矿渣复合胶凝材料性能初步研究

以脱硫石膏和粉煤灰作为矿渣粉的激发剂和填料,制备成复合胶凝材料。研究了脱硫石膏和粉煤灰的掺加量对复合胶凝材料的浆体流动性能和硬化体力学强度进行了研究,发现流动性能随着粉煤灰掺加量的降低而下降,3d强度随着脱硫石膏的掺加量的增大而下降,7d强度则当脱硫石膏掺加量为20%时强度最高。同时还研究了3种常用碱激发剂NaOH、KOH和Na2SiO3对其流动性能和力学强度的影响。NaOH、KOH对流动性能的作用相似,随着加入量的增大而增大,而Na2SiO3则相反。3d强度随NaOH和KOH的掺量增大而增大,14d强度相反;Na2SiO3的3d激发作用不明显,14d强度则低于不掺入任何其他激发剂时的强度。     

复合磷铝酸盐-硅酸盐水泥的早期水化行为

主要研究了复合磷铝酸盐-硅酸盐熟水泥新拌和硬化浆体早期水化行为以及外加剂(NB)掺量对相应参数的影响,并与52.5级硅酸盐水泥浆体的相应行为进行了比较.测定了外加剂(NB)掺量对净浆和砂浆1d和3d强度,分析了新拌和硬化磨细浆体悬浮溶液的pH值、ζ电位和离子电导(K);并运用分光光度法和比尔定律研究了浆体中[Ca2+]和[AlO4]5-溶出浓度的规律同时用XRD半定量分析了浆体早期的水化程度.硬化浆体粉末悬浮液的ζ电位、离子电导(K),[Ca2+]和[AlO4]5-离子的溶出浓度的研究结果综合表明:外加剂掺量为水泥的0.15%～0.21%范围内时各早期水化行为呈现出最佳值:复合水泥浆体1d,3d和7d中Alite的水化程度较硅酸盐水泥浆体相应龄期分别提高了35%,33%和49%;净浆和砂浆1d抗压强度较同龄期硅酸盐水泥浆体分别增长了3%～15%和10%～17%;3天净浆强度增长了9%～19%;与此同时,浆体溶液的pH值维持在11.6～11.75;与此同时,复合浆体的凝结时间随外加剂掺量有所增长,但仍在国标范围内,而且终凝时间较PC短.复合水泥新拌浆体悬浮液的[Ca2+]的比浓度和溶液离子电导分析表明:复合水泥诱导期出现的时间较PC的缩短了1倍,并且加速期较PC约提早2h出现;而且诱导期和加速期之间,溶液中[Ca2+]浓度差明显小于PC的.这意味复合水泥加速期到来所需要的活化能比PC低;同时比PC较低的离子电导表明更多的大尺寸基团[AlO4]5-和[PO4]3-的存在,减缓了Ca2+的过度快速迁移,使其有充足的时间与OH-,[AlO4]5-和[PO4]3-结合生成水化产物.