C2S-C12A7-CaSO4·2H2O-H2O系统水化机理

采用差热分析、结合水、化学减缩等分析方法,研究了七铝酸十二钙(C12A7)和石膏对硅酸二钙(C2S)水化的影响。结果表明：加入C12A7及石膏,3d以后硅酸二钙(C2S)的水化速度及强度都比单矿物的高得多。C12A7促进C2S的水化,其原因是C12A7水解析出的Al(OH)4-与C2S水解析出的Ca^2 反应生成C3AH6。当有石膏存在时,生成钙钒石,从而加快C2S的水化。     

聚羧酸减水剂对铝酸三钙-石膏体系水化调控机理研究

本文通过测定不同掺量的聚羧酸减水剂(PCE)作用下铝酸三钙(C3A)-石膏体系水化热,并采用XRD、SEM、Raman分析了水化产物微观结构的形成规律,研究了PCE对铝酸三钙-石膏体系水化调控机理.结果表明:水灰比为0.6,摩尔比为1∶1的铝酸三钙-石膏体系,水化24 ～ 48 h时出现水化热温峰,并生成大量的Aft(钙矾石);PCE掺量不同对铝酸三钙-石膏体体系的水化调控存在延缓与加速水化的双重作用,当掺量为0.1％ ～0.3％时,PCE抑制铝酸三钙-石膏体系水化放热及AFt的形成;当掺量为0.5％时,PCE促进铝酸三钙-石膏体系水化放热,加速AFt的形成.     

C3S-C12A7-H2O和C3S-C12A7-CaSO4·2H2O-H2O系统的水化及其性能研究

试验用结合水法、化学减缩法、XRD定量等物理、化学分析方法 ,研究了C1 2 A7和石膏同时存在时C3S在不同系统中的水化动力学及水化机理。结果表明C1 2 A7能够促进C3S的水化 ,尤其是对C3S早期水化有显著的促进作用 ;当有石膏存在时 ,这种促进作用更为显著。其机理是由于C1 2 A7水解放出的Al(OH) - 4 与C3S水解放出的Ca2 反应生成C3AH6 ,当有石膏存在时 ,生成钙钒石 ,从而加快了C3S的水化。研究得出了C3S在不同系统中的水化动力学方程     

C_3S早期水化的热力学研究

本文通过热力学分析方法对水泥熟料矿物C_3S的早期水化进行了研究,结果表明,C_3S浆体的液相不具备发生一致溶——沉淀反应生成水化产物的条件。C_3S遇水首先进行的是不一致溶过程,溶解机理与液相pH值有关,水化产物CSH凝胶通过液相中的Ca~(++)、OH~-或H_2O与颗粒表面的“半固相”硅酸离子直接反应而形成。本文还对目前尚未清楚的C_3S液相中各种离子浓度变化的原因进行了探讨,并发现随着C_3S水化过程的进行,液相pH值提高是水化产物CSH凝胶由低碱型向高碱型转变的驱动力。     

石膏矿渣水泥早期水化机理的研究

通过正交试验确定了石膏矿渣水泥的最佳配比,测定了石膏矿渣水泥的3d水化热及水化液相中离子的浓度,并对各龄期水化样进行XRD分析和SEM分析。结果表明：1）石膏矿渣水泥的最佳配比为：石膏14%,熟料3%,矿渣粉83%;2）由于石膏和熟料的共同激发,石膏矿渣水泥的早期水化速度和强度较对比样显著提高;3）石膏矿渣水泥的水化可分为四个时期,其早期水化产物主要为钙矾石和水化硅酸钙,浆体中还存在未反应完的无水石膏。     

NaOH和Ca（OH）2对C3A—CaSO4.2H2O—H2O系统早期水化影响的研究

用ＸＲＤ等测试手段，研究了Ｃａ（ＯＨ）２和ＮａＯＨ对Ｃ３Ａ－ＣａＳＯ４．２Ｈ２Ｏ－Ｈ２Ｏ的早期（５～１０ｍｉｎ）水化的影响，实验表明，Ｃ３Ａ和石膏在水中，在饱和及不饱和的Ｃａ（ＯＨ）２溶液，或在〈０．４ｍｏｌ／ＬＮａＯＨ溶液中水化，能迅速形成结晶良好的钙矾石，在这种条件下石膏对Ｃ３Ａ水化并有延缓作用。在有足够固体Ｃａ（ＯＨ）２或Ｃ３Ｓ存在的条件下，或在ＮａＯＨ≥０．４ｍｏｌ／Ｌ的溶液中，石膏和Ｃ３     

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。     

CSA水泥作为矿物外加剂对硅酸盐水泥性能及水化的影响

以三种不同粒度的硫铝酸盐水泥(CSA水泥)为矿物外加剂,研究了CSA水泥粒度、掺量对硅酸盐水泥(PC)物理性能、水化过程及水化产物性能的影响.研究表明:CSA水泥的掺量与粒度同时影响PC的凝结时间及标准稠度用水量;当CSA水泥掺量较低(1％)时,PC抗压强度有所提高;CSA水泥缩短PC水化诱导期,促进早期水化,降低C3S的水化速率,加快AFt向AFm转化;CSA水泥增加了早期水泥硬化浆体的孔隙率、累计孔体积及最可几孔径,但对后期硬化浆体的影响不大;而AFt与CH的形貌如短针状AFt及大尺寸六方板状CH不利于晶体的连生与结合,对强度的影响较大.     

低热硅酸盐水泥水化及性能研究现状

低热硅酸盐水泥因水化热低而被大量应用于高等级大体积混凝土工程以降低温度应力给结构带来的开裂风险。此外,高温下强度增长稳定的特点决定其能在高热施工环境发挥作用,优良的体积稳定性有利于解决混凝土结构开裂问题,较高的后期强度和优良的抗侵蚀性能适合用于高性能混凝土的制备。本文从水化、性能等角度出发,分析了低热硅酸盐水泥在水化调控、水化产物及微观结构、性能优化等方面存在的部分问题,总结了低热硅酸盐水泥高温耐受、抗侵蚀、体积稳定等性能特点,提出了低热硅酸盐水泥在严酷环境、高热环境中的应用展望。     

C3A含量对硅酸盐-硫铝酸盐复合体系水化及力学性能的影响

针对硫铝酸盐水泥（CSA）和硅酸盐水泥（PC）复配时存在凝结时间不易控制、强度发展不协调与后期体积不稳定等问题。为探究硅酸盐中铝相组成对PC-CSA复合体系水化的影响,通过外掺不同比例的C₃A单矿,研究了C₃A含量与硫铝比变化对PC-CSA复合体系体积稳定性和力学性能的影响及其作用机制。研究结果表明：随着C₃A含量的增加,PC-CSA凝结时间延长、力学强度降低及自由膨胀率增大。C₃A含量增加8%,PC-CSA体系初凝和终凝时间分别延长36 min、66 min,28 d抗压强度降低8.45 MPa,28 d自由膨胀率增加0.17%。C₃A和■存在竞争水化关系,C₃A含量会抑制■的水化,AFm含量增多,延缓C₃S的早期水化。体系水化产物AFt/C-S-H为0.15时,两者比例适中,AFt呈短粗棒状,强度高、体积稳定性好。     

负温下NaNO2溶液中C3S水化动力学的研究

通过测定负温条件下掺ＮａＮＯ２的Ｃ３Ｓ悬浮液中５ｍｉｎ内的Ｃａ＾２＋浓度，回归出了Ｃ３Ｓ早期水化动力学方程和水化动力学参数（ｎ＝－１．２３～－１．１５，Ｋ＝２．２１～９．７５），并得到了Ｃ３Ｓ水化的表观活化能值（Ｅ＝１０．６９ｋＪ／ｍｏｌ）表明负温条件下，温度的改变只对水化反应速率影响显著，而对其机影响不大，且发现在负温对Ｃ３Ｓ水化反应的作用过程中，－１０℃为一转折点，建议在冬季施工中，将早期水化     

A critical comparison of 3D experiments and simulations of tricalcium silicate hydration

Advances in nano‐computed X‐ray tomography (nCT), nano X‐ray fluorescence spectrometry (nXRF), and high‐performance computing have enabled the first direct comparison between observations of three‐dimensional nanoscale microstructure evolution during cement hydration and computer simulations of the same microstructure, using HydratiCA. nCT observations of a collection of triclinic tricalcium silicate () particles reacting in a calcium hydroxide solution are reported and compared to simulations that duplicate, as nearly as possible, the thermal and chemical conditions of those experiments. Particular points of comparison are the time dependence of the solid phase volume fractions, spatial distributions, and morphologies. Comparisons made at 7 hours of reaction indicate that the simulated and observed volumes of consumed by hydration agree to within the measurement uncertainty. The location of simulated hydration product is qualitatively consistent with the observations, but the outer envelope of hydration product observed by nCT encloses more than twice the volume of hydration product in the simulations at the same time. Simultaneous nXRF measurements of the same observation volume imply calcium and silicon concentrations within the observed hydration product envelope that are consistent with Ca(OH)₂ embedded in a sparse network of calcium silicate hydrate (C–S–H) that contains about 70% occluded porosity in addition to the amount usually accounted as gel porosity. An anomalously large volume of Ca(OH)₂ near the particles is observed both in the experiments and in the simulations, and can be explained as originating from the hydration of additional particles outside the field of view. Possible origins of the unusually large amount of observed occluded porosity are discussed.     

氟、磷与重金属离子共掺对C3S烧成及水化进程的协同影响机理

含氟污泥作为半导体行业精细化生产的主要副产品,是一种危险固废。在水泥窑协同处置含氟污泥的过程中,含氟污泥中含有的氟、磷和多种重金属离子会不可避免地引入到水泥生料中,这些离子会显著影响并改变水泥生料矿物的煅烧过程及其性能,然而它们共存时对水泥熟料性能的影响研究尚不多见,为此,本文系统研究了氟、磷与重金属离子共掺对硅酸三钙(C₃S)煅烧过程、微观结构以及水化特性的协同影响机理。研究表明,与磷酸盐单掺相比,磷和重金属离子复掺不利于C₃S烧成,而氟、磷与重金属离子共掺对C₃S的烧成有显著的协同促进作用,同时明显提高了C₃S晶型对称性,使C₃S矿物表面出现更多不同种类的缺陷。与磷酸盐单掺相比,磷和重金属离子复掺有利于提高C₃S初始和后期水化速率,降低棒状水化硅酸钙(C-S-H)的长径比,而氟、磷和重金属离子共掺对C₃S水化性能的影响取决于各离子的掺比,但随着各离子掺量的增加,C₃S水化加速期却会不断推迟,且三者共掺会促进棒状C-S-H长径比增加。     

C3S在NaOH和水中早期水化的ESCA研究

用ＥＳＣＡ研究了Ｃ３Ｓ在水中和ＮａＯＨ溶液中水化１－１０ｍｉｎ试样的表面组成;用等离子发射光谱仪测定了Ｃ３Ｓ早期水化液相中的组成,结果表明：Ｃ３Ｓ早期水化表面组成ｎ（Ｃａ）／ｎ（Ｓｉ）〉３,或ｎ（Ｃａ＋Ｎａ）／ｎ（Ｓｉ）〉３,形成一富Ｃａ层,初步认为Ｃ３Ｓ在ＮａＯＨ溶液中水化,Ｃａ＾３＋溶出受阻而Ｓｉ＾４＋溶出加快：Ｎａ在水化早期进入双电层和表面组成中,实验表明,欲采用ＥＳＣＡ技术测定Ｃ３Ｓ早期水     

离子固溶对硅酸三钙结构及性能影响的研究进展

Mg^2＋、A1^3＋”、Cu^2＋等离子固溶进入硅酸三钙（3CaO·SiO2,C3S）,显著影响了C3S的晶型结构及水化性能。综述了外来离子在C3S中的固溶对C3S多晶态的稳定作用,以及对C3S晶格常数、晶格微应变及水化性能的影响等。从离子的化学结构角度出发,总结分析了离子在C3S中的固溶取代规则。通过提出离子与Ca...     

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.     

C3S在纯水和化学外加剂溶液中水化液相的研究

本文研究了C_3S在纯水和化学外加剂溶液中水化时,液相成分的变化规律。发现C_3S在纯水中水化可分为4个阶段,其中第Ⅱ阶段相当于水化诱导期,此阶段中C_3S的溶解速度R_0为常数。化学外加剂的存在并不改变C_3S的水化本质,但能缩短水化诱导期。化学外加剂对C_3S水化速度的影响主要取决于组成该外加剂的阴、阳离子的本质。本研究还通过实验证明了硅酸盐离子对Ca(OH)_2核晶过程的“毒化”作用,为C_3S延迟核晶水化理论提供了直接证据。