温度对补偿收缩复合胶凝材料水化放热特性的影响

采用等温量热法,测定了在低水胶比条件下,不同组成的补偿收缩复合胶凝材料在不同水化温度时的水化放热曲线,探讨了在接近实际结构内部环境时补偿收缩复合胶凝材料的水化特性.在25℃,水胶质量比为0.3的条件下,硫铝酸盐型膨胀剂会抑制复合胶凝材料的正常水化,使其水化放热速率迅速降低,总放热量大幅度减小.提高水化温度消除了膨胀剂对于复合胶凝材料水化反应的抑制作用.在45℃时,掺加膨胀剂的复合胶凝材料的最大水化放热速率和96 h总放热量与纯硅酸盐水泥相当或更高.适当提高水化温度促进了矿物掺和料的水化反应,使得补偿收缩复合胶凝材料的水化硬化过程与膨胀剂效能发挥时间更好地匹配.     

补偿收缩混凝土的自收缩特性

通过对比掺与不掺膨胀剂的混凝土的早期自收缩及其胶凝材料体系的水化热和化学结合水量发展规律,研究了膨胀剂对低水胶比混凝土自收缩的补偿作用效果。结果表明:8%掺量(质量分数)的钙矾石系膨胀剂(U型)对硅酸盐水泥混凝土和粉煤灰混凝土的自收缩有一定程度的补偿效果,而对矿渣混凝土的自收缩没有补偿。在较早期,膨胀剂促进复合胶凝材料的水化,在后期,膨胀剂也促进了矿渣–水泥体系的水化,其总放热量和化学结合水量均高于未掺膨胀剂的,但抑制了硅酸盐水泥和粉煤灰–水泥体系的正常水化,使其水化放热速率降低,总放热量和化学结合水量减小。     

基于ARIMA模型的硅钙渣水泥复合胶凝材料水化热预测

预测硅钙渣水泥复合胶凝材料水化过程中产生的热量,对于这种材料在混凝土结构中的应用具有现实意义。本文基于ARIMA模型基本理论,建立了硅钙渣掺量分别为0%、10%、30%(质量分数,下同)下硅钙渣水泥复合胶凝材料的水化放热量预测模型,通过与试验数据的对比,验证了模型的准确性与可靠性;基于0%、10%、30%这三种硅钙渣掺量下复合胶凝材料的水化放热量试验数据,建立不同龄期下复合胶凝材料的水化放热量预测模型,并对其他硅钙渣掺量下复合胶凝材料的水化放热量进行预测。结果表明:0%、10%、30%这三种硅钙渣掺量下水化放热量预测值与试验值的相对误差均值均小于5%,这说明运用ARIMA模型预测硅钙渣水泥复合胶凝材料的水化放热量具有较高准确性和可靠性;其他硅钙渣掺量下复合胶凝材料水化放热量的预测结果符合实际变化趋势,进一步证明了ARIMA模型在水化热预测方面的可行性,这为定量研究与预测不同类型胶凝材料的水化放热量提供了一种有效方法。     

石灰石粉-粉煤灰细度变化对水泥基胶凝材料体系水化动力学的影响

为研究混磨不同细度石灰石粉-粉煤灰对水泥基胶凝材料水化进程和早期力学性能的影响规律,本文采用等温量热法测定了不同细度复合胶凝体系在水化温度为20 ℃时的水化放热速率和放热量,根据Krstulovic-Dabic提出的水化动力学模型计算了复合胶凝体系水化反应各阶段的动力学参数。结果表明:增加石灰石粉和粉煤灰的细度可促进复合胶凝体系水化产物的结晶成核与晶体生长,缩短水化诱导期结束时间和达到最大放热速率时间,加速水泥的水化反应速率。石灰石粉和粉煤灰细化会缩短相边界反应过程时间,使复合胶凝体系在水化程度更高时发生反应控制机制转变。抗压强度试验表明增加细度可明显提高胶砂试件的早期强度,其后期强度保持稳定。     

化学驱动与热力学驱动下复合胶凝体系的水化特性研究

为了解复合胶凝材料体系水化放热特性,以及化学驱动与热力学驱动对复合胶凝材料体系的水化放热影响,研究了不同掺量的粉煤灰/矿粉-水泥二元复合胶凝体系的水化热发展,同时探究了不同早强剂掺量以及不同温度对粉煤灰-水泥二元复合胶凝体系水化放热的影响.结果表明:粉煤灰、矿粉均会降低二元复合胶凝体系水化放热速率,但矿粉活性比粉煤灰高...     

含不同掺量矿渣或粉煤灰的复合胶凝材料的水化动力学

采用等温量热法测定了矿渣掺量分别为0、30%、50%、70%、90%和粉煤灰掺量分别为0、20%、35%、50%、65%的复合胶凝材料在298K时的水化放热速率和放热量。根据Krstulovic-Dabic水化动力学模型计算了反应速率常数、几何晶体生长指数等动力学参数,并讨论了水化反应各阶段的反应速率与反应程度的关系。结果表明:不同矿渣掺量和不同粉煤灰掺量的复合胶凝材料的水化过程均可表示为结晶成核与晶体生长、相边界反应和扩散3个阶段。所用动力学模型能较好地表征矿渣掺量在70%以内及粉煤灰掺量在65%以内的复合胶凝材料的真实水化过程。矿渣掺量90%的复合胶凝材料的水化机理发生了改变,所用动力学模型不再适用。     

水化热抑制剂对水泥-粉煤灰胶凝材料水化和混凝土性能的影响EI北大核心CSCD

探究了水化热抑制剂(TRI)对水泥-粉煤灰胶凝材料水化过程和混凝土性能的影响。通过改变粉煤灰在胶凝材料中的占比和水化热抑制剂的掺量,观察了胶凝材料的水化过程以及混凝土的绝热温升、力学性能和干燥收缩特性。胶凝材料的水化热测试结果表明,在含有粉煤灰的胶凝材料中,水化热抑制剂降低胶凝材料的放热速率峰值、延后放热峰出现时间的作用更加明显。硬化浆体的相组成和微观结构测试表明,水化热抑制剂对胶凝材料水化程度的抑制主要发生在7 d前。混凝土试验结果表明,水化热抑制剂会放缓混凝土的绝热温升速率,降低粉煤灰混凝土的早期强度并增加干燥收缩。     

水化热抑制剂对水泥-粉煤灰胶凝材料水化和混凝土性能的影响

探究了水化热抑制剂(TRI)对水泥-粉煤灰胶凝材料水化过程和混凝土性能的影响.通过改变粉煤灰在胶凝材料中的占比和水化热抑制剂的掺量,观察了胶凝材料的水化过程以及混凝土的绝热温升、力学性能和干燥收缩特性.胶凝材料的水化热测试结果表明,在含有粉煤灰的胶凝材料中,水化热抑制剂降低胶凝材料的放热速率峰值、延后放热峰出现时间的作...     

再生细粉-矿渣粉复合胶凝材料水化过程试验研究

对水泥、粉煤灰、矿渣粉、单一再生细粉及其与矿渣粉复合的胶凝材料的水化放热速率、放热量和水化过程各阶段的持续时间进行研究.试验结果表明,各类胶凝材料及单一再生细粉水化反应诱导前期出现第一放热峰的时间均为1.5 ～3.2 min,再生细粉-矿渣粉复合胶凝材料则为7～18 min;且后者水化反应减速期为50 h,比前者延迟了10 h,使其3d水化热值较高.另外,再生细粉-矿渣粉复合胶凝材料3d水化热值与7d抗压强度有一定正相关性,但对28 d抗压强度影响不大.通过分析材料组成对水化热和抗压强度的影响,说明基准再生细粉中SiO2含量高是导致其水化热及抗压强度均较低的原因,而矿渣粉具有后期增强效应.另外,助磨剂对再生细粉的水化热有一定影响.使用助磨剂处理技术与矿渣粉复配技术共同处理再生细粉,可以得到28 d抗压强度为50 MPa、再生细粉质量分数为10.5％且水化热介于水泥与矿渣粉之间的复合胶凝材料.     

高性能混凝土的自收缩

自收缩是混凝土初凝后水泥水化引起胶凝材料宏观体积的减少，不包括因物质的损失或侵入，温度的变化或外部力量引起的体积变形。无论水胶比的大小，只要在外界水无法满足胶凝材料继续水化时，自收缩可产生于任何混凝土中。具有低水胶比、高胶凝材料量或活性掺合料置换率较高的高性能混凝土，自收缩现象是非常显著的。     

循环流化床固硫灰复合胶凝材料的早期水化特点

研究了大掺量循环流化床固硫灰复合胶凝材料的物理力学性能,以及其早期水化放热特点和水化产物。研究结果表明:利用掺量为30%～60%固硫灰制备的复合胶凝材料满足32.5、42.5强度等级水泥标准;固硫灰复合胶凝材料的标准稠度比水泥的标准稠度大,且随着固硫灰用量的增加标准稠度增加,同时凝结时间变长;与P.O42.5水泥相比,循环流化床固硫灰复合胶凝材料水化的诱导期较长,水化放热速率明显变小,水化热较低。     

高掺量粉煤灰水泥胶凝材料的水化性能研究

用ＴＭＳ－ＧＣ,ＸＲＤ,ＤＴＡ,ＳＥＭ等方法研究了高掺量粉灰水泥胶凝材料的水化性能;分析了粉煤灰掺量、激发剂等对高掺量粉煤灰水泥胶凝材料水化性能的影响,并与硅酸盐水泥的水化性能进行了对比。结果认为：高掺量粉煤灰水泥的水化速度低于不掺灰的硅酸水泥的水化速度,但后期增长较快;激发剂能加快高掺量粉煤灰水泥的水化速度。     

Application of Powers’ model to modern portland and portland limestone cement pastes

Powers’ model is a simple approach for estimating the relative volumes of hydration products, porosity, and chemical shrinkage present in portland cement paste as a function of its starting water‐to‐cement ratio (w/c) and current degree of hydration. It forms an important link between cement composition, microstructure, and performance, necessary for modeling cement‐based systems. Previous researchers have adapted Powers’ model for inert fillers to illustrate their effects on the hydration, porosity, and chemical shrinkage of blended cements; however, it is well‐documented that limestone is not, in fact, an inert filler, but rather participates in cement hydration through both chemical and physical processes. This research experimentally investigates the applicability of Powers’ model to modern portland cements containing up to 15% by mass finely divided limestone. The results demonstrate that the modified Powers’ model is insufficient for predicting the influence of finely divided limestone additions on the chemical shrinkage of both ordinary portland cement pastes and portland limestone cement pastes. Possible explanations for the discrepancy are discussed and a plausible source is proposed.     

大体积补偿收缩混凝土中延迟钙矾石生成产生危害的条件

研究了大体积补偿收缩混凝土中延迟钙矾石生成可能对混凝土产生危害的条件,用步进扫描半定量XRD法确定水化产物的物相组成,同时测定胶砂试件的限制膨胀率,遭受过早期高温的补偿收缩混凝土对于长期使用过程中环境的湿度变化情况比较敏感,只有在适当的湿度条件下养护,才能获得适量的膨胀,以补救早期膨胀损失所造成的不利影响,养护环境过于干燥或过于潮湿,有可能导致遭受过早期高温的补偿收缩混凝土结构收缩开裂或膨胀破坏。     

高掺量混合材复合水泥的水化性能

通过水化微量热、化学结合水测定和X射线衍射、热重-差热分析、扫描电镜等测试方法研究了3种高掺量矿渣、粉煤灰、石灰石复合水泥的水化性能,并与硅酸盐水泥的水化进行了对比。结果表明：高掺混合材复合水泥的水化放热特征与硅酸盐水泥有明显不同,早期水化反应速度低于硅酸盐水泥,但后期由于矿渣、粉煤灰的二次水化反应使其水化速度增长较快。主要的水化产物亦为水化硅酸钙凝胶、钙钒石和Ca(OH)2晶体,但Ca(OH)2含量明显低于硅酸盐水泥浆体中的Ca(OH)2含量。     

Hydration Characteristics of Portland Cement after Heat Curing: I, Degree of Hydration of the Anhydrous Cement Phases

The degree of hydration of the four major anhydrous cement phases in three U.K. portland cement mortars has been observed during the period of water storage at room temperature after an initial short-term heat cure. Such a heat cure at 85° or 100°C for 12 h generally accelerated the initial hydration of the four major anhydrous minerals in portland cement. Subsequent retardation of the degree of hydration of the alite, tricalcium aluminate, and ferrite phases was observed when these heat-cured mortars were stored at ambient temperature. General similarity but some differences in hydration behavior were observed between the three cements. The hydration of belite in the heat-cured mortars during storage at room temperature produced porous inner products that favored deposition of ettringite and reduced the risk of expansive ettringite formation. The substantial retardation in hydration of the aluminate-bearing phases, especially the ferrite phase, during the storage at room temperature raised the overall SO₃/Al₂O₃ ratio of the cement hydrates formed, bringing about a potential for ettringite formation and hence the risk of expansion through delayed ettringite formation.     

水泥熟料中氧化镁的水化和膨胀性能

采用ＸＲＤ,ＤＳＣ等方法研究了熟料中氧化镁的水化及其膨胀性能,结果表明,料中氧化镁是一种制造膨胀型水泥的好材料,但它的缺陷在于水化及膨胀十分缓慢,利用钙矾石在早期产生膨胀的性能对熟料中氧化镁的延缓性能膨胀加以改进。可以为制造微膨胀型中热水泥和低热矿渣水泥提供依据。     

Pore structure characteristics of MgO–SiO2 binder

This paper reports on an investigation into the pore structure characteristics of MgO–SiO₂ binders. Paste specimens were prepared using two MgO/SiO₂ ratios (1 and 1.5), two silica sources (Silica fume-SF and Metakaolin-MK), two water to binder ratios (0.5 and 0.6) and compared to a portland cement (PC) control mix. Mercury intrusion porosimetry was used to understand the evolution of pore structural features of the binder with hydration period. A continued reduction in porosity and refinement of pores was observed with the progress in hydration irrespective of the type of the silica source or the initial MgO/SiO₂ ratio. The MgO–MK mixes exhibited a finer and denser microstructure as compared to the equivalent MgO–SF mixes. The formation of hydrotalcite in addition to M-S-H in MgO–MK mixes was postulated to be the primary reason for the difference in microstructural characteristics, compared to MgO–SF mixes. The space-filling capacity of hydration products of MgO–MK binder was found to be better than PC.     

MgO膨胀剂对水泥浆体收缩的影响

研究了掺轻烧MgO膨胀剂的水泥浆体在不同养护条件下的变形性能,并采用X射线衍射仪、同步热分析以及背散射扫描电镜分析了掺MgO膨胀剂的水泥浆体中MgO的水化性能.结果表明:水泥浆体在不同的养护条件下养护,其相对湿度越大,收缩越小.在相同养护湿度条件下,水中预养护时间越长,其收缩越小.掺入MgO膨胀剂可以有效地降低低湿度条件下水泥浆体的收缩,其主要原因是轻烧MgO膨胀剂在缺水养护的低湿度条件下也能进行水化反应生成Mg(OH)2,从而降低了水泥浆体的收缩.     

碱-矿渣水泥性能研究及应用

研究了碱-矿渣水泥水化产物组成、水泥石孔结构和孔液成分、力学性能、水化热、抗化学腐蚀性能和对钢筋的钝化作用等;并对混凝土的力学性能、干缩变形、耐久性和对外加剂的适应性等进行了研究。结果表明,碱-矿渣水泥具有早强、高強、低水化热和高耐久性等优良性能,但是干缩较大;选择适当的外加剂可以改善部分性能。介绍了利用该水泥的特性在多种工程中的应用情况。