掺杂硅酸二钙对硫铝酸钙矿物形成的影响

借助化学分析方法、X射线衍射、差示扫描量热仪、扫描电子显微镜研究了硅酸二钙(C2S)对高温物相硫铝酸钙矿物形成过程的影响。结果表明:C2S的掺杂可提高各温度下的固硫率,促进熟料中游离氧化钙(f-CaO)的吸收,增加硫铝酸钙的生成量,降低硫铝酸钙的形成温度,从而改善生料的易烧性;同时可大大降低硫铝酸钙在高温下(≥1350℃)的分解。增大C2S掺量,硫铝酸钙晶粒变小且多,晶体完整且密实。     

低钙水泥熟料矿物水化活性、性能及其制备熟料的发展

与硅酸三钙相比,硫铝酸钙、硅酸二钙和硫硅酸钙等具有钙含量低、烧成温度低和CO₂排放量少的特点,属于低钙水泥熟料矿物。发展以低钙矿物为主要组成的水泥熟料是水泥低碳发展的重要方向。本文在分析硫铝酸钙、硅酸二钙和硫硅酸钙3种低钙矿物的活性、水化和性能发展的基础上,分别对以低钙矿物为主要矿物的硫铝酸盐水泥熟料、高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的水化和性能发展,硅酸二钙–硫铝酸钙–硫硅酸钙水泥熟料的制备、水化和性能优化进行了综合评述。同时,鉴于石膏在低钙水泥熟料水化方面具有重要影响,综述了石膏在几种低钙水泥中的作用。文章以期为运用硫铝酸钙、硅酸二钙和硫硅酸钙等矿物制备低钙水泥熟料提供参考。     

含氟硅酸三钙的水化

用化学分析、XRD、传导量热仪和测定抗压强度等手段研究了含氟C_3S的水化。结果表明,随着(?)含量的增加,1d龄期的水化程度、化学结合水、水化放热速率和抗压强度均降低,而3d后均提高。随(?)含量增加,液相中Ca~(2+)和OH~-离子浓度达最大值的时间推迟,(?)固溶量越大,时间推迟越明显。在1d特别是3d后,所有试样的Ca~(2+)和OH~-离子浓度均趋于相同。在C_3S水化时,外掺的CaF_2对液相中的Ca~(2+)和OH~-离子浓度和浆体抗压强度的影响均很小。     

磷硫复合掺杂对硅酸二钙晶型结构的影响

通过XRD、FT-IR测试方法,并结合Rietveld理论,深入分析了磷单掺及磷硫复掺对硅酸二钙(C2 S)晶型结构的影响规律.结果表明,磷单掺条件下,有效稳定硅酸二钙的最佳掺量为1.64％左右.当样品中含有1.88％左右SO3时,P2 O5最佳掺量为0.83％,说明SO3可以促进P2 O5的稳定活化效果.且与未掺杂样品相比,元素掺杂有效提高了[SiO4]的对称性.     

碱金属掺杂对硫硅酸钙水化性能的影响机理

碱金属离子作为水泥原料中常见的杂质离子,其存在会影响熟料矿物结构与性能。采用分析纯试剂合成碱金属掺杂的硫硅酸钙单矿物,借助等温量热仪、综合热分析、扫描电镜和²⁹Si核磁共振等手段,研究了碱金属离子对硫硅酸钙水化活性及力学性能的影响。结果表明：碱金属离子在硫硅酸钙晶体结构中的固溶,能够降低晶体结晶度,形成晶体缺陷,有效提升硫硅酸钙早期水化活性,促进其早期力学性能快速发展。同时,碱金属的掺杂能够改变水化硅酸钙(C–S–H)凝胶等产物的微观形貌及结构。其中,Li₂O掺杂能够稳定絮状形态的C–S–H凝胶,而Na₂O和K₂O掺杂能够诱导C–S–H凝胶纤维状生长。经碱金属掺杂影响,C–S–H凝胶聚合度有所增加,平均硅链长增长。     

硅酸二钙的结构与活性

硅酸二钙既是硅酸盐水泥熟料的主要矿物,也是硫铝酸盐水泥熟料的主要矿物,并且有可能成为吸收捕集二氧化碳材料的重要矿物。发展以硅酸二钙为主要矿物组成的低钙、低碳排放胶凝材料正在成为研究热点。本文在简述硅酸二钙结构及其晶型转变的基础上,综述分析了硅酸二钙在高温合成过程中外来离子对其结构与活性的影响;硅酸二钙在水化阶段液相中外来离子对其活性发挥的影响,以及利用硅酸二钙在结构上易发生碳化反应的特点,制备可吸收二氧化碳材料的现状。在此基础上,展望了硅酸二钙结构与活性研究及其应用的发展趋势。     

钙硅比对水化硅酸钙加速碳化的影响

废弃水泥石、钢渣等碳酸化固定CO2不仅可以缓解温室效应还可以实现废弃物的再利用,同时制备出性能优良的建材制品。为了研究废弃水泥石矿物组成的碳酸化机理,探讨了钙硅比对水化硅酸钙加速碳化的影响。结果表明:随着钙硅比增加,水化硅酸钙(C-S-H)碳化率逐渐降低,高钙硅比的C-S-H具有相对粗大的孔结构使得早期的碳化速率增加;碳化产物中文石、球霰石、方解石在不同钙硅比时所占比例不同,钙硅比≤0.67时文石占较大比例,钙硅比≥1.00时方解石为主要碳化产物,钙硅比=0.83时球霰石含量最大;加速碳化条件下形成的碳酸钙分解温度分成两部分,在400~620℃范围内文石和球霰石都分解,方解石在650~800℃范围内分解。     

氧化铜对硅酸三钙和硫铝酸钙矿物形成及共存的影响

研究了CuO对含硫铝酸钙矿物硅酸盐水泥中硅酸三钙（C3S）和硫铝酸钙（C4A3S）矿物形成及共存的影响。借助化学分析和X射线衍射内标法分别测定了水泥熟料中C3S及C4A3S矿物的含量。用X射线衍射仪分析了熟料矿物组成,并采用差热分析和透射电镜分别研究了CuO对熟料形成特性和C3S晶体结构的影响。研究结果表明：生料中掺入生料质量0．1％的CuO,能降低水泥熟料的烧成温度。促进C3S和C4A3S两种矿物相互共存．提高熟料的强度。过量的CuO亦会降低C4A3S矿物的分解温度。     

Al3+掺杂对硅酸三钙结构及水化活性的影响

利用X射线衍射仪、差示扫描量热-热重分析仪、红外光谱及微量热分析等,研究了Al3+掺杂对硅酸三钙C3S结构及活性的影响.结果表明:Al3+在C3S中固溶同时取代Ca和Si,并伴随少量Ca空位的形成保持电荷平衡.当Al2O3掺量高于0.5％(质量百分数,下同)时,Al取代Si比例增加.Al2O3掺量≤0.5％时仅使C3S晶胞参数改变,当掺量达1％时,可稳定T3晶型,符合离子稳定C3S多晶态规律.Al3+在C3S中固溶形成大量非本征缺陷,显著提高C3S早期水化反应活性.     

煅烧制度对硫硅酸钙结构及水化性能的影响EI北大核心CSCD

硫硅酸钙水化活性的发挥对新型贝利特-硫铝酸钙-硫硅酸钙水泥力学性能的发展至关重要,为了探寻硫硅酸钙水化活性提升的适宜煅烧制度,采用分析纯试剂于不同煅烧制度下合成硫硅酸钙单矿物。利用扫描电子显微镜、X射线衍射结合Rietveld精修、^(29)Si固体核磁、综合热分析和等温量热仪等,研究了煅烧制度对硫硅酸钙微观结构、晶体结构、水化活性及力学性能的影响。结果表明:一次煅烧制得的硫硅酸钙晶粒形态不规则,尺寸普遍较大(约10μm),而二次煅烧可减小硫硅酸钙晶粒尺寸(约5μm),其形态规则,多数呈现为卵粒状。鼓风急冷可降低硫硅酸钙结晶度,提高其早期水化活性,促进其早期力学性能快速发展。一次煅烧、鼓风急冷制得的硫硅酸钙晶体结构发育程度最低,早期水化活性和发展强度最高。随炉冷却制得的硫硅酸钙结晶度较高,早期水化活性低,但中后期力学性能可快速发展。     

钙硅比对水热合成水化硅酸钙实验的影响研究

针对钙硅比对水化硅酸钙产品成分与结构影响较大的现象,为了分析这种影响规律,实验过程中按照不同钙硅比配入原料,采用水热合成法制备水化硅酸钙,实验最终得到了钙硅比对产物水化硅酸钙物相微观结构以及聚合度的影响规律.对实验产物进行XRD分析发现,随着钙硅比的升高,分析结果中出现了Tobermorite(托勃莫来石)以及硬钙硅石的相.通过对产物SEM分析发现,随着钙硅比的升高,产物颗粒表面微观结构变得疏松.通过红外分析发现,产物聚合度随着钙硅比的升高而降低.     

硅灰和减水剂对硅酸三钙水化调控机理的研究

采用XRD、精密水化微量热、ESEM、EDS和NMR等测试技术,研究了硅灰和聚羧酸减水剂对C3S水化的影响。结果表明：聚羧酸减水剂的掺入抑制了C3S的早期水化放热,而硅灰消耗了C3S水化产生的CH,促进了C3S的水化.两者都使C3S水化产物C-S-H凝胶的形貌由针棒状发生了转变,且其硅氧四面体的聚合状态有较大不同,尤其是硅灰显著影响了C-S-H凝胶硅氧四面体聚合状态中Q1、Q2的含量。     

硫硅酸钙对粉煤灰水泥体系性能的影响

硫硅酸钙是硫铝酸盐水泥熟料煅烧过程中形成的一种过渡性矿物,该矿物在Al(OH)4-存在条件下活性可得以有效激发,本文研究了硫硅酸钙对粉煤灰硅酸盐水泥体系凝结时间、强度的影响规律,并对水泥体系7d水化产物进行了XRD分析.结果表明,当硫硅酸钙掺量为5％时,水泥初凝、终凝时间稍微延长,当硫硅酸钙的掺量大于5％时,粉煤灰水泥体系的初凝、终凝时间显著低于未掺粉煤灰的水泥体系;硫硅酸钙5％掺量下可显著提高粉煤灰水泥体系的早期、后期强度,当硫硅酸钙掺量为15％时,水泥强度有所降低;从水化产物的微观分析来看,硫硅酸钙适宜的掺加促进了水泥矿物的水化以及水化产物钙矾石的形成,并且在粉煤灰掺入后,水化产物的形成量增加更加明显.     

钙硅比对水化硅酸钙结构、Zeta电势及减水剂吸附性能的影响分析

为探究水化硅酸钙(C-S-H)晶核剂对掺减水剂混凝土的影响,研究了不同钙硅比的水化硅酸钙对聚羧酸减水剂的吸附性能.通过120℃水热反应法制备水化硅酸钙,并采用XRD、SEM和29Si NMR对所制备的Ca/Si为1.0、1.3和1.6的水化硅酸钙样品进行表征;同时通过Zeta电势、总有机碳分析(TOC)和流动性分析探究了由钙硅比的变化对水化硅酸钙的Zeta电势和减水剂吸附性能以及对水泥浆体流动度的影响.试验结果表明,水化硅酸钙的链长和结晶度的优劣主要受到钙硅比的影响,钙硅比增大,链长变短,结晶度变差;水化硅酸钙的Zeta电势随着钙硅比增加而增大;C-S-H在超纯水中的电导率随钙硅比增加而变大;在不同氢氧化钙浓度的溶液中,Ca/Si为1.6的样品较1.0样品能吸附更多的减水剂;并且拥有较好的浆体流动性能.因此,高钙硅比的水化硅酸钙对聚羧酸减水剂拥有较强的吸附能力,并且对含聚羧酸减水剂的水泥浆体流动性能影响相对较小.     

钙硅摩尔比对纳米水化硅酸钙晶种早强作用的影响及机理

纳米C–S–H晶种成核剂通过为水泥水化产物提供成核位点,能有效促进水泥水化进程,提高水泥基复合材料早期强度。研究表明,钙硅摩尔比的变化会影响纳米C–S–H晶种对水泥的早强作用,但具体影响规律尚存争议。本工作通过X射线荧光光谱分析、多重光散射分析、动态光散射分析、X射线衍射分析、透射电子显微镜、水泥水化放热及强度测试研究了钙硅摩尔比对纳米C–S–H晶种尺寸、形貌及其对水泥早强效果的影响,以阐明钙硅摩尔比对纳米C–S–H晶种早强作用的影响规律及作用机理。这对提高纳米C–S–H晶种成核效率,优化纳米C–S–H的制备工艺,推进纳米C–S–H晶种材料的工业化应用具有重要意义。结果表明：随着钙硅摩尔比在1.0～1.7的范围内的增大,纳米C–S–H悬浮液分散稳定性逐渐提高,纳米晶粒越不易团聚;同时,随着钙硅摩尔比的增大,纳米C–S–H逐渐由球状变为锡箔状,颗粒间的堆叠逐渐减小,层厚变薄。纳米C–S–H能显著促进水泥水化放热速率和早期强度的发展,尤其是1 d龄期之内的强度。钙硅摩尔比越高,纳米C–S–H对水泥水化放热速率加快的幅度越大,早期抗压强度提升的幅度越高。     

硅酸二钙多晶体的红外光谱鉴定

我国的水泥研究工作者利用红外光谱对水泥矿物性能分析方面了解得不多,很难见到有关这类文章的发表。一般认为,红外光谱主要应用于有机官能团的分析,其实对无机物的应用还要简单。本文就红外光谱应用于硅酸二钙多晶体鉴定进行了论述。 1 红外光谱概述当一束具有连续波长的红外光照射某物质时,该物质的分子就要吸收一部分光能,并将其变成另一种能量,即分子的振动能量和转动能。因此将其透过的光用单色器进行色散,以百分吸     

机械力化学作用对硅酸二钙晶体结构的影响

采用X射线衍射技术和红外光谱分析手段对β—C2S单矿物在高能球磨作用下的微观结构与化学键的变化进行了研究。结果表明，在机械力的持续作用下，不仅β-C2S的晶粒尺寸大小、显微应变和有效Beff参数增大．并显示出明确的阶段性，而且导致了Si-O键的断裂与重组、振动能提高和晶体的无序化，最终使β-C2S发生机械力化学变化，活性增强。     

水化硅酸钙/柠檬酸纳米复合物对水泥水化硬化作用的影响机理

纳米水化硅酸钙(CSH)是硅酸盐水泥的高效早强晶核剂。以柠檬酸为分散稳定剂,采用成核晶化隔离法合成CSH/柠檬酸纳米复合物,研究了柠檬酸用量对CSH/柠檬酸纳米复合物(CCNs)结构、粒度分布的影响以及CCNs对水泥水化硬化的作用机理。结果表明：柠檬酸可插层进入纳米CSH层间,CCNs的平均粒径在90～160 nm之间,且CCNs中柠檬酸含量越高,其粒径越小,在pH=13的碱性溶液中释放出的柠檬酸越多。CCNs由于自身晶核及柠檬酸的协同作用影响水泥水化,改善了孔结构并提高了12 h、1 d、3 d、7 d及28 d抗压强度。     

硫铝酸钡钙矿物的早期水化

利用水化热分析、环境扫描电镜和X射线衍射对2.75CaO·0.25BaO·3Al2O3·BaSO4(C2.75B1.25A3(-S))矿物的早期水化行为进行了研究.结果表明:C2.75B1.25A3(-S)矿物水化放热速度迅速,早期水化反应剧烈.水化早期,水化产物均匀覆盖于熟料颗粒表面,至6 h时,熟料颗粒周围形成大量的细针状水化产物晶体.水化至12h后,晶体逐渐长大,附着于熟料颗粒的四周并相互交织在一起,熟料颗粒表面的水化膜消失.C2.75B1.25A3(-S)的早期水化过程在14h基本结束.     

高硅酸二钙含钡硫铝酸盐水泥研究

通过研究含钡硫铝酸盐水泥的强度随硫铝酸钡钙矿物减少和硅酸盐矿物β-C2S矿物含量增加的变化情况,找出含钡硫铝酸盐水泥熟料的强度随矿物组成的变化规律,并寻找该水泥综合性能最优的β-C2S含量.实验结果表明,当C2S质量分数达到52%时,含钡硫铝酸盐水泥还具有较高的强度,其烧成温度为1350℃.含钡硫铝酸盐水泥3d到28d的强度增长率为14%,当C2S的质量分数到达52%时,3d到28d的强度增长率为23.3%.通过X射线衍射,扫描电子显微镜及能谱分析等手段对此配料点水泥矿物的水化机理及其水化过程进行了探讨.