EVA、PVA改性水泥净浆的力学性能及机理研究(下)

选用聚乙烯醋酸乙烯酯(EVA)以及聚乙烯醇(PVA)对水泥净浆进行改善,并通过反光显微镜及SEM观察浆体中晶体的生长情况及微结构改善状况;采用IR分析来了解聚合物在水泥浆体中的相关行为以及水化硅酸钙凝胶(C-S-H)的聚合度变化情况;最后利用XRD分析得出各组试样水化进程。实验结果表明:两种水性聚合物的添加对水泥试样抗折强度均有改善,而PVA则更加显著;在聚合物浆体中的晶体更好的填充了水泥石中的孔洞及裂纹以改善其微结构;同时,EVA与水化产物发生反应,且反应生成的乙酸盐又促进了水泥水化;PVA的加入则增加了C-S-H的聚合度;对于不同龄期聚合物水泥试样的水化进程,EVA及PVA起着不同程度的影响。     

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.     

水泥-矿渣复合胶凝材料硬化浆体的微观结构（英文）

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3 d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。     

EVA对水泥水化影响的研究

论述在水泥中加入10%的EVA,以0.3的水灰比,研究醋酸乙烯酯/乙烯共聚可再分散乳胶粉(EVA)对水泥水化的影响,并对醋酸乙烯酯/乙烯共聚可再分散乳胶粉(EVA)在水泥硬化浆体的形貌进行了研究。研究表明:EVA延缓水泥的水化,在水泥硬化浆体中形成聚合物膜。     

养护条件对EVA乳液改性水泥浆体水化行为和孔结构的影响

本文制备了不同乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)乳液含量的聚合物改性硅酸盐水泥浆体,对比了其在相同水灰比,不同养护制度(标准养护、蒸汽养护)条件的水化性能与孔结构。通过X射线衍射分析、水化热分析、压汞分析、氮吸附测试,以及立方体抗压强度测试评价了EVA乳液在不同养护状态下对水泥水化产物、水化特性、孔结构以及抗压强度的影响。结果表明,与标准养护相比,蒸汽养护下EVA乳液没有改变水泥水化产物,在EVA乳液较高掺量下,降低了其延缓水泥水化的程度,降低了试样的孔隙率,并且增加了试样中小孔的含量,而蒸汽养护削弱了EVA乳液对水泥净浆强度的负面影响。     

粉煤灰-水泥水化的核磁共振定量分析

利用高分辨固体核磁共振仪结合去卷积技术,定量分析了粉煤灰水泥浆体中水泥和粉煤灰的水化程度以及C-S-H凝胶中硅氧-铝氧链平均长度,同时研究了粉煤灰火山灰反应对C-S-H结构的影响。结果表明:水化3 d时,系统中约47%的水泥和14%的粉煤灰参与了水化反应,C-S-H平均链长为3.2;水化120d时,水泥和粉煤灰的水化程度分别为89%和33%,C-S-H平均链长约为3.8,远大于纯水泥浆体中C-S-H的平均链长(为2.7)。水化3 d时粉煤灰玻璃相结构中的Si—O—Si,Si—O—和Al—Al共价键断裂,形成了单体硅酸根和单体铝酸根,这些单体结构桥连体系中的二聚体单元进而提高了C-S-H平均链长。粉煤灰掺入并不会因为C-S-H聚合度提高以及ACL增加就能促进粉煤灰水泥浆体强度。     

高炉镍铁渣粉在水泥基复合胶凝材料中的水化特性研究

通过对不同高炉镍铁渣掺量的水泥-高炉镍铁渣粉复合胶凝材料水化放热速率、高炉镍铁渣粉的反应程度、硬化浆体化学结合水含量以及水化产物中C-S-H凝胶Ca/Si的测定,分别研究了水泥-高炉镍铁渣粉复合胶凝材料的早期、中长期水化进程、浆体微观形貌以及水化产物特点等水化特性.研究结果表明:高炉镍铁渣的掺入会降低水化放热速率,并推迟水化加速期放热峰的出现时间;在复合胶凝体系中,随着高炉镍铁渣粉掺量的增大,其反应程度和硬化浆体中化学结合水含量将降低.复合胶凝材料水化生成的C-S-H凝胶的Ca/Si低于水泥,且随着水化的进行呈降低趋势;高炉镍铁渣粉中的Al,在水化过程中会取代部分Si进入C-S-H凝胶中,形成C-A-S-H凝胶.     

养护制度对高掺花岗岩石粉UHPC性能的影响

研究了三种养护制度条件下,高掺(22％)花岗岩石粉UHPC力学性能(3 d、28 d和180 d抗压/抗折强度)和胶凝浆体C-S-H凝胶微结构(水化程度、平均分子链长(MCL)和直链中的[SiO4](Q2))的变化规律.结果表明:同一龄期抗压/抗折强度、胶凝浆体水化程度、C-S-H凝胶MCL和Q2相对含量变化规律由高到低依次为压蒸养护、蒸汽养护和标准养护;随着养护温度和压力增加,其后期强度和胶凝材料水化程度增幅逐渐降低,且不利于后期C-S-H凝胶MCL发展.高掺花岗岩石粉的UHPC胶凝浆体中常温下的水化产物主要包括C-S-H凝胶、AFt和Ca(OH)2,随着养护温度和压力的升高,AFt和Ca(OH)2相对含量降低;至210℃2 MPa时,XRD图谱中两相消失且出现Tobermorite衍射峰,即高温高压环境促进了C-S-H凝胶向Tobermorite晶体转化.     

超塑化剂对C_3S水化产物C-S-H的影响

首次采用三甲基硅烷化法(TMS)研究超塑化剂对C-H-S凝胶中硅酸盐阴离子聚合度的影响。同时还用定量X射线分析(QXDA),热分解气体分析(TEGA)和氮气静态吸附等方法研究了C_3S水化产物C-S-H的化学成分和比表面积。结果表明,如水灰比保持不变,掺加少量超塑化剂对C-S-H的本质无明显影响;如果在掺加超塑化剂的同时减少拌合水量,则C_3S水化度下降,而硬化浆体的强度则提高。这主要是由于浆体孔结构改变的缘故,而C-S-H本身变化不大。     

高温养护对炉底灰胶凝体系强度及水化产物的影响

为实现炉底灰在大体积混凝土工程中的资源化利用,结合净浆强度测定、X射线衍射、红外光谱及扫描电镜等手段,研究了高温养护对不同龄期炉底灰胶凝体系强度及水化产物的影响,结果表明:炉底灰胶凝体系水化产物主要为羟钙石,红辉沸石,文石以及C-S-H凝胶,高温养护促进了胶凝体系中硅酸钙的水化,生成更多的羟钙石和C-S-H凝胶,提高了试样早期强度;养护后期,胶凝体系水化速率及强度增长速率减小,羟钙石参与碱激发反应被消耗,C-S-H凝胶聚合度降低.高温养护下,胶凝试样的早期微观形貌以密实的网状C-S-H凝胶为主,随着龄期的增长,C-S-H凝胶结构更加致密,包裹于凝胶中的羟钙石在高温作用下产生微裂隙,阻碍了试样强度的发展.     

卤水侵蚀对水泥粉煤灰浆体微结构影响

采用XRD、29Si和27Al MAS NMR测试技术,研究了粉煤灰掺量和侵蚀龄期对卤水侵蚀下水泥-粉煤灰浆体水化产物相组成、含铝相产物迁移与转变、C-S-H凝胶微结构变化的影响规律.研究结果表明:卤水侵蚀导致浆体Ca (OH)2含量降低,AFm和TAH向AFt转变,同时生成大量Friedel盐,C-S-H凝胶中Al[4]脱出;随粉煤灰掺量增加,浆体中AFt、AFm和TAH生成量降低,C-S-H的MCL和Al[4]/Si增大,Friedel盐生成量先增后减;侵蚀早期,水泥-粉煤灰浆体结构疏松,AFt生成量较纯水泥高,后期浆体致密性提高,抑制卤水侵蚀,AFt生成量较少,C-A-S-H脱铝作用减弱.     

水泥水化与水化硅酸钙的结构和化学组成之间的相互作用（英文）

研究了硅酸盐水泥水化动力学与水化过程中水化硅酸钙(C-S-H)形成之间的相互作用。结果表明:水泥水化反应过程中的液相组成对C-S-H的成核与生长速率有很大的影响。因此,对于不同的水泥,C_3S、C_2S和方解石表面的无序纳米C-S-H颗粒团聚体的结构变化很大;掺加矿物掺合料和温度变化对此也有很大影响。C-S-H的化学组成直接取决于液相组成。硅酸盐水泥水化诱导期由C-S-H的成核速率决定。同时,水泥1 d的水化程度主要与C-S-H生长模式和速率有关;影响水泥1 d水化程度的因素主要是C-S-H生长的速率和模式,以及水分子和离子透过水泥颗粒表面已形成的C-S-H层的渗透性。因此,如果调控C-S-H成核和生长的速率的参数已知,则可以有效地控制硅酸盐水泥的早期水化,特别是可有效提高水泥水化程度,在可持续发展理念的基础上达到水泥的高效利用。     

硅灰改性水泥/石灰砂浆微观结构的研究

以水泥和石灰为胶凝材料,中细砂为集料,再掺加有机聚合物流化剂制成水泥/石灰砂浆,水泥/石灰砂浆中添加外加剂的文献资料很少,通常是有关水泥砂浆的研究.本实验用硅灰取代10%(质量分数)的普通硅酸盐水泥,水泥、石灰和砂子的质量比为3:1:12,外加有机聚合物对砂浆改性,利用扫描电子显微镜、能谱仪和压汞仪对浆体进行微观分析.分析结果显示,由于硅灰的加入,浆体内部水化产物在早期先以Ⅲ型C-S-H凝胶的形式出现,随后,Ⅲ型和I型的C-S-H凝胶以并存的形式在水化后期出现;正如预期的那样,试样的总的孔隙率也比没加硅灰前有了大幅度的下降,而抗压强度的提高在水化后期才表现出来.     

CFRC中分散剂甲基纤维素对水泥水化的影响

用直接测温、XRD、SEM及DTA等技术,系统研究了CFRC中分散剂甲基纤维素(MC)对水泥水化的水化热、初期产物与后期产物的影响.实验结果表明:添加质量为水泥干重0.5%的MC,水泥净浆出现了缓凝现象,其水化放热曲线的第二个放热峰被分割成两个放热峰,Ca(OH)2比C-S-H首先成核.在水泥净浆的后期水化中,MC并没有参与反应,其对水泥水化的最终产物没有影响,只作为一种高分子聚合物存在,增强了水泥石的强度.     

矿渣-水泥复合胶凝体系低温水化动力学研究

研究了低温下矿渣-水泥复合胶凝体系的水化反应特性和水化反应动力学.研究表明:低温下,复合胶凝体系的水化放热速率随着矿渣掺量的增加和环境温度的降低而下降;非蒸发水含量随着矿渣掺量的增加呈现降低的趋势;对已有水泥水化动力学方程进行计算,得到了低温条件下复合胶凝体系的动力学参数以及不同阶段反应速率和水化度间的关系,通过计算获得的动力学参数,可以对低温条件下复合胶凝体系不同反应阶段水化反应程度进行预测;在水化早期,复合胶凝体系中矿渣水化程度较低,消耗少量Ca(OH)2,使生成C-S-H凝胶的Ca/Si降低较少.在水化后期,复合胶凝体系中矿渣水化消耗较多的Ca(OH)2,使生成C-S-H凝胶的Ca/Si降低较多.矿渣掺量为50％时,硬化浆体C-S-H凝胶的Ca/Si远小于纯水泥体系.     

硅铝原料预处理对地聚合物早期水化反应行为的影响

采用低活性高硅尾矿预处理后作为硅铝原料(基质)与铝校正料偏高岭土复合,在碱硅酸盐溶液激发作用下制备地聚合物.通过ESEM和ATR-FTIR表征地聚合物净浆的早期水化反应机理,并对地聚合物砂浆试样后期的抗压强度及微观形貌进一步分析.结果表明:通过碱熔融与机械研磨复合的方式对尾矿进行预处理,可以有效促进地聚合物体系的早期水化反应进程,有利于铝硅酸盐凝胶相的形成,进而改善地聚合物后期的微结构及强度性能.本研究说明有可能通过改变硅铝原料性质的方式对地聚合物早期水化反应行为进行控制,从而调整地聚合物的后期性能(如强度性能、施工性能等),使其满足特定的工程应用需求.     

氧化石墨烯对水泥水化进程及其主要水化产物的影响

研究了氧化石墨烯(GO)对水泥水化进程及其主要水化产物氢氧化钙(CH)、水化硅酸钙凝胶(C-S-H)的影响。采用原子力显微镜、透射电镜等对所用GO进行了表征,采用水化热、X射线衍射分析以及热重分析等方法对不同GO掺量的新拌水泥浆体水化程度以及水化产物含量等进行了测量。结果表明:GO的掺入对水泥水化进程并无明显影响,即GO并不存在促进水化的作用,但是GO的掺入可以影响水化产物尤其是氢氧化钙的结晶过程和形态;GO对水泥浆体硬化后形成的凝胶孔特征有重要影响,随着GO掺量的增加,能够使凝胶孔中存有更多的自由水,并在一定程度上细化、封闭孔结构;GO的存在不仅对六方片状晶体的生成有明显抑制作用,并且能够细化晶体氢氧化钙的尺寸。     

铁尾矿粉-硅粉矿物掺合料对混凝土性能的影响

将研磨后的铁尾矿粉末和硅粉分别按照3∶2和4∶1的比例制备了两种复合矿物掺合料替代水泥进行浆体和混凝土试样的制备。通过微观结构分析、强度和耐久性分析对铁尾矿-硅粉复合矿物掺合料浆体和混凝土的基本性能进行了研究,结果表明：随着复合矿物掺合料掺量的增加,试样的水化反应放热量、抗压强度、劈裂抗拉强度和冻融耐久性均逐渐降低;且加入铁尾矿粉可使的硬化浆体试块孔隙结构变大,导致混凝土的抗压强度和冻融耐久性降低;但增加硅粉的掺量可以提高试样的水化反应强度,降低Ca(OH)₂的含量,且硅粉水化反应生产的C-S-H凝胶也可以细化孔结构,从而改善混凝土的微观特性、抗压强度、劈裂抗拉强度和冻融耐久性;弥补铁尾矿粉对混凝土性能的负面影响。整体上,改性混凝土的抗压强度在普通混凝土抗压强的85%以上,能满足工程要求。     

丁苯乳液和乳胶粉对水泥水化产物形成的影响

用X射线衍射对晶态水化产物钙矾石(AFt)和Ca(OH)2进行表征,用环境扫描电镜观察水化硅酸钙(C-S-H)凝胶的变化,结合铝酸三钙(C3A)和硅酸三钙(C3S)的变化,分析丁苯乳液和乳胶粉对72 h内水化产物的影响.结果表明:丁苯乳液和乳胶粉促进了水泥浆体中AFt的生成,乳胶粉的效果更明显.丁苯乳液增加了AFt在浆体中的稳定性.丁苯乳液和乳胶粉使Ca(OH)2的生成量减少,乳液的效果更明显;延缓了水泥浆体中C-S-H凝胶的形成.水化72h时,改性浆体结构与未改性浆体差别不大,只是水化产物表面覆盖了一层聚合物薄膜.     

–10℃条件下氯化钙溶液对硫铝酸盐水泥性能的影响EI北大核心CSCD

研究了–10℃条件下氯化钙冷溶液拌合冷硫铝酸盐水泥所获得浆体的凝结硬化及试样的强度发展、物相组成、显微结构和氯离子含量。结果表明:分别采用16%(质量分数)、28%氯化钙冷溶液拌合的浆体存在明显而持续的水化温升过程,证实了该条件下水泥水化的启动与持续进行;提高溶液浓度,浆体达到水化温升最高温度对应的时间延长,从16%时约90 min延长至28%时约150min。采用16%氯化钙冷溶液拌合,浆体凝结硬化快、试样抗压强度高(初凝和终凝时间分别为15min和24 min,1 d和28 d抗压强度分别为41.0 MPa和85.2 MPa);而采用28%氯化钙冷溶液拌合,浆体凝结硬化慢、试样抗压强度低(初凝和终凝时间分别为85 min和155 min,1 d和28 d抗压强度分别为24.3 MPa和57.7 MPa)。溶液浓度16%时,水化产物主要为钙矾石,以针棒状晶体存在,试样中结合氯离子含量极低;而溶液浓度28%时,水化产物主要为F盐,以花瓣形六方板状晶体存在,试样中含有0.95%左右结合氯离子。–10℃条件下采用同处于负温环境的氯化钙冷溶液拌合冷硫铝酸盐水泥可实现冷物料拌合,防止浆体结冰,保证水泥持续水化,其中16%~20%氯化钙溶液拌合时可以获得较短凝结时间和较高强度。