缓凝剂对补偿收缩胶凝体系水化放热的影响

采用等温量热法,研究了酒石酸和硼酸这2种缓凝剂对掺氧化钙型膨胀剂与氧化钙-硫铝酸钙复合型膨胀剂的水泥净浆的诱导期结束时间、主放热峰出现时间及其最大放热速率、不同时间累计放热量等方面的影响.结果表明:与掺膨胀剂水泥净浆相比,缓凝剂均明显推迟补偿收缩胶凝材料体系的诱导期结束时间和主放热峰出现时间,减少最大放热速率和24 h内累计水化热,72 h总水化热略低.对氧化钙型膨胀剂水泥体系,硼酸比酒石酸缓凝效果好.     

减水剂对水泥水化行为的影响

研究了木素磺酸钙(calcium lignosulfonate,CLS)、氨基磺酸高效减水剂(amino-sulfonic based superplasticizer,ASP)、萘磺酸甲醛缩合物(sulfonated naphthaleneformaldehyde,FDN)和三聚氰胺脲醛树脂(sulfonated melamine urea formaldehyde resin,SMUF)4种减水剂对水泥水化行为的影响.结果表明:随着CLS和ASP掺量(质量分数)的增加,水泥水化温峰出现的时间延迟,温峰值降低,达到稳定水化程度所需的时间增加.FDN和SMUF则对水化温峰值、温峰出现和达到稳定水化程度所需的时间影响不大.4种减水剂均可提高水泥水化初始期的水化速率和延长诱导期.FDN对初始期水化速率的提高作用最强,当FDN的掺量为0.6%时,第一水化速率峰为60 kJ/(kg·h),而空白样仅为12 kJ/(kg·h).水化初始期后,CLS可以显著延长水化诱导期和降低其第二水化速率峰值,当CLS的掺量从0增加到0.6%时,水泥水化诱导期由¨h延长到40h,第二水化速率峰由49.8 kJ/(kg·h)降低到29.5 kJ/(kg·h).而ASP的掺量为0.6%时,则水泥水化诱导期由7 h延长到29 h,但不降低第二水化速率峰值.FDN对第二水化速率峰的出现有轻微的延迟作用,SMUF也可延迟第二水化速率峰的出现,却一定程度提高了第二水化速率峰值.减水剂对水泥颗粒的分散作用和对水化产物生成的影响是其对水化行为影响的主要原因.     

不同缓凝剂对水泥超长缓凝作用与水化特性的影响

研究了羟基乙叉二膦酸(HP)、蔗糖(ZT)和葡萄糖酸钠(PN)3种缓凝剂对水泥净浆凝结时间和抗压强度的影响,并利用水化热测试、XRD、热重等手段分析对延缓水泥水化的影响机理.结果表明,随着3种缓凝剂掺量的增大,凝结时间逐渐延长,掺0.3％ 和0.4％ 的ZT出现不凝的现象,掺0.3％ 和0.4％ 的PN和HP均达超缓凝,7 d时无强度,14 d和21 d强度明显低于空白组(KB),但28 d强度接近空白组,到90 d则均高于空白组.HP的超缓凝作用使水泥的水化程度缓慢降低的效果最明显,其水化产物中的AFt略低于KB的,而AFm量极少,远低于KB的,CH以及包括C-S-H凝胶在内的非晶相接近KB的.与PN相比,HP对水泥的水化抑制效果较好,HP的水化产物AFt量略低于PN的,CH以及包括C-S-H凝胶在内的非晶相与PN接近.     

减水剂对水泥水化产物微观形貌的影响

研究木素磺酸钙、改性木素磺酸钙、萘磺酸甲醛缩合物、氨基磺酸甲醛缩合物和三聚氰胺脲醛树脂5种减水剂对水泥水化产物微观形貌的影响.结果表明,掺木素磺酸钙的水泥石中生成较多短柱状钙矾石(AFt);掺改性木素磺酸钙的水泥石中短柱状和长柱状AFt交错生长;掺萘磺酸甲醛缩合物、氨基磺酸甲醛缩合物和三聚氰胺脲醛树脂可分别使水泥石中AFt呈长杆柱、波浪状和规则六方柱状生长.当水化龄期达到60 d时,0.8%木素磺酸钙、改性木素磺酸钙的水泥石中出现连通孔洞;掺0.8%萘磺酸甲醛缩合物和氨基磺酸甲醛缩合物造成水泥石中出现微裂缝;掺加0.4%三聚氰胺脲醛树脂和改性木素磺酸钙的水泥石结构致密.减水剂的分散性、引气性和缓凝性是其对水化产物微观形貌影响的主要原因.     

以脱硫石膏作缓凝剂的水泥及其与高效减水剂的适应性研究

对用脱硫石膏作缓凝剂的水泥的各项性能及其与三种高效减水剂的适应性进行研究，结果表明，与天然石膏相比，脱硫石膏用作水泥缓凝剂，能够提高水泥的强度，增大水泥比表面积，水泥的净浆流动度经时损失比较大，用其配制的混凝土坍落度及扩展度经时损失也较明显。     

聚羧酸减水剂的分子结构对水泥水化过程的影响

在水溶液体系下合成了一系列不同分子结构的聚羧酸减水剂,利用凝胶渗透色谱对其分子结构进行表征,探讨了分子结构对聚羧酸减水剂的分散性及其分散保持性的影响,并采用＂水化热法＂和＂电阻率法＂分析了聚羧酸减水剂的分子结构对水泥水化过程的影响。结果表明：聚氧化乙烯（polyethylene oxide,PEO）侧链较短时,聚羧酸减水剂表现出较高的分散保持性;PEO侧链接枝密度为1：3时,聚羧酸减水剂同时表现出较高的分散性及分散保持性,同时与减水剂的分子量分布密切相关;聚羧酸减水剂使水泥水化的诱导前期缩短,但诱导期延长,表现出一定的缓凝作用;PEO侧链较短、PEO侧链接枝密度适中的聚羧酸减水剂表现出较强的缓凝作用,与其在水泥颗粒表面的吸附行为有关;随分子量减小,这种缓凝作用略有加强;聚羧酸减水剂使电阻率曲线上对应的离子溶解平衡期延长,当PEO侧链较短、PEO侧链接枝密度适中时,聚羧酸减水剂对溶解平衡期的延长作用更明显,这与分子结构对水化热曲线上诱导期的延长规律类似。     

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.     

硫酸盐对萘系减水剂与水泥相容性的影响

通过改变水泥浆体中的硫酸盐含量,以及调整萘系减水剂的掺量,观察水泥浆体的流动性和流动性经时损失的变化,由此确定萘系减水剂的饱和点。同时测定水泥浆体的水化放热,确定水泥浆体中硫酸盐含量对水泥和萘系减水剂相容性的影响。结果表明:减水剂掺量和水泥中硫酸盐的含量共同影响水泥浆体的流动度。掺加适量的硫酸盐可降低水泥的水化热,延缓水泥的水化反应,提高萘系减水剂与水泥的相容性,减少流动性经时损失。当水泥浆体中有适量萘系减水剂存在时,硫酸盐的作用更明显。     

萘系减水剂与缓凝剂复合效应研究

利用五种缓凝剂（包括三聚磷酸钠、酒石酸钾钠、葡萄糖、柠檬酸钠、葡萄糖酸钠等）与萘系高效减水剂进行复配,结合流动度、胶砂强度、缓凝作用等指标评判各复合外加剂的性能。研究结果表明：掺入萘系高强减水剂与缓凝剂复配溶液,水泥净浆的初凝时间和终凝时间均不同程度延长;糖类缓凝剂的保坍性能较好,当复合高效减水剂中缓凝成分控制在0.05%,水泥浆体流动度经时损失率较小;随着酒石酸钾钠和柠檬酸钠掺量增加,胶砂抗压强度呈上升趋势。     

水浸泡养护对铝酸钙水泥水化行为影响的研究

为研究水浸泡养护对铝酸钙水泥水化行为的影响,以纯铝酸钙水泥Secar71为研究对象,试验温度为20℃,按水灰质量比0.3将水与铝酸钙水泥混合搅拌均匀,采用TG-DSC、XRD、SEM等方法对比研究了铝酸钙水泥在自然养护与水浸泡养护两种条件下分别养护1、7和15 d的水化行为。结果表明:铝酸钙水泥与水混合后,自然养护条件下,在最初的几分钟内有少量的放热,经过诱导期后有大量的放热,形成了一个"一次水化峰",之后进入稳定期;注水浸泡养护后试样内未水化水泥产生一个较"一次水化峰"低的"二次水化峰",之后水化缓慢;浸泡养护结束后试样内水化产物量与自然养护的相比明显增多,生长发育良好的片状CAH10相和絮状或粒状的三水铝石沿试样孔隙分布,填充气孔,试样结构更加致密。     

碱对硅酸盐水泥水化硬化性能的影响

系统地研究了以碱含量不同、存在形式各异的熟料所制水泥的水化液相成分、水化程度、水化产物和硬化浆体微观结构,揭示了碱对硅酸盐水泥水化硬化性能影响的机理。水泥水化时,熟料中的碱迅速溶入水化液相,使液相中[OH-]升高、[Ca~(2+)]降低。由此促进水泥早期水化,并阻滞了后期水化的发展。所以,高碱水泥凝结快,1～3d硬化浆体的孔隙少、强度高;7～28d硬化浆体的孔隙多、强度低。     

高温地热井水泥水化硬化的研究

研究了由不同配比的高抗硫Ｇ级水泥与石英砂粉组成的高温地热井水泥在不同水热条件下的强度性能及其水化硬化过程，阐明了高温下硬化浆体水化产物的组成，形态，再结晶和水泥石显微结构及孔径分布是制约水泥石强度行为的有重要因素，为进一步改善和提高我国地热井水泥产品质量和耐热性能提供了理论依据。     

磷酸钙骨水泥的水化放热行为

深入研究了由磷酸四钙（tetracalcium phosphate,TECP)和无水磷酸氢钙（dicalcium phosphate anhydrous,DCPA)组成的磷酸钙骨水泥（calcium phosphate cement,CPC)水化反应过程的放热行为及其影响因素。CPC的水化反应是放热反应,整个反应经历初始期、诱导期、加速反应期、减速反应期及终止期5个时期。引入羟基磷灰石（hydroxyapatite,HAP)晶种可使诱导期缩短,反应峰前移,且在25℃时引入晶种的影响较37℃时更为明显,这是由于晶种的引入降低了异相成核的活化位能的缘故。提高温度不仅使反应峰前移,而且使反应峰明显增大,由此计算出反应活化能为176kJ/mol。原料颗粒大小及钙磷比对水化反应影响很大,降低TECP的粒径及样品的钙磷比会使反应速度明显加快,且使反应峰大大提前,由25℃时n(Ca)/n(P)为1．5和1．67时的水化反应热可以计算出磷酸四钙和缺钙羟基磷灰石（calcium-deficient hydroxyapatite,CDHA)的标准摩尔生成焓分别为－5908kJ/mol和－11119kJ/mol。     

水泥及减水剂种类对水泥砂浆性能的影响

为了选择适用于高流动混凝土的高效减水剂,研究使用了３ 种水泥和８ 种高效减水剂,从砂浆的流动性以及抗压强度两个方面进行了试验研究。结果表明：高效减水剂的种类对水泥砂浆的流动性及抗压强度的影响与水泥品种及砂浆配合比有关。     

温度对碱-磷渣水泥水化的影响

本文研究了两种碱-磷渣水泥(用NaOH作为碱性激发剂的MO及用Na_2O·SiO_2作为碱性激发剂的M_1)在不同温度下的水化放热速率及强度发展情况。实验结果表明,M1水泥对温度的敏感性高于M0水泥,原因是这两种水泥的表现水化活化能不一样,M0水泥的为38.89KJ/mol,而M1水泥的为64.62KJ/mol。     

蔗糖对水泥水化历程的影响

通过研究蔗糖对水泥凝结时间、水化热、化学收缩及抗压强度等的影响,探讨了蔗糖对水泥水化历程的影响规律及调凝机理。结果表明;蔗糖的掺量存在一个临界值,低于此掺量时,随着蔗糖掺量的增加,凝结时间逐渐延长;高于此掺量时,凝结时间迅速从最大值回落,直至促凝,净浆强度显著降低。在蔗糖作用下,预诱导期出现一个温度高峰,且峰值随掺量的增大而升高,加速期温峰逐渐减小且后移,水泥水化8h内,化学收缩随蔗糖掺量的增大而增加,化学收缩随掺量的增大而降低。蔗糖对水泥浆具有增溶作用,促进铝酸三钙及中间相的水解,加速钙钒石的生成。     

木质素磺酸钙对水泥水化的影响

研究了掺加木质素磺酸钙(calcium lignosulfonate,CLS)后水泥净浆体系的水化速度、水化产物生成量,以及硬化水泥石的微观结构及孔隙结构的变化。CLS大幅度延缓了水泥水化放热,降低了水化速度,使3～10h内水泥的水化程度减少,但对1d后的水化程度影响不大且能促进水泥的后期水化。X射线衍射分析表明高掺量CLS促进硬化水泥中生成钙矾石,抑制水化硅酸钙(CSH)的早期生成,但对CSH的后期生成无影响。扫描电镜观察发现：CLS的掺加抑制了水化产物晶体的生长,使CSH凝胶难以形成空间网架,钙矾石晶体变得纤细。随CLS掺量的增加,硬化水泥中总孔隙容积增加,30nm以上的孔隙显著减少,10nm以下的微孔数量大幅度增加,平均孔径减小。掺加CLS的水泥浆体水化产物晶体发育不完全,硬化水泥的孔隙容积明显增加,是硬化水泥28d龄期内抗压强度显著下降的主要原因。     

水泥水化放热与电阻率变化

测定了不同水泥的水化放热和电阻率变化,并做了电阻率变化率和放热速率的对比分析.研究发现:水泥水化1 d的电阻率随累计放热量的增加而增加;电阻率与放热速率随水化时间的变化均能独立地反映水泥水化进程;且水泥水化放热速率曲线的一些特征峰,如:溶解热峰、主教热峰,钙钒石转化峰等,在一定时间偏差范围内,均可在电阻率变化曲线上找到与之对应的突变点.水泥水化放热速率在诱导期达到极小值后先快速增长,再慢速增长,存在转折点,且电阻率变化率有相应峰值与其对应.     

硅酸盐熟料-煤矸石/粉煤灰混合水泥水化模型研究

对两种不同3CaO·SiO_2(C_3S)含量的硅酸盐水泥和分别掺有30%(质量分数,下同)煤矸石和30%粉煤灰的混合水泥中水化产物含量变化和形态进行了研究,建立了水化产物量变模型和水化产物形态模型,分析了模型的主要特征和意义。相同龄期,高C_3S硅酸盐水泥比低C_3S硅酸盐水泥生成更多的水化硅酸钙(calcium silicate hydrate,CSH)凝胶和氢氧化钙。含混合材的水泥水化时,CSH凝胶在水化早期和后期有两个增长幅度较大的阶段,并且1年后形成的CSH凝胶量与纯硅酸盐水泥的相当。水泥水化产物与混合材的二次水化反应较慢,研究掺有混合材水泥更长龄期的水化产物含量及结构变化,将有助于理解混合材对水泥性能的作用机理。