水泥-矿渣复合胶凝材料的水化C-S-H凝胶的长龄期特征

研究了掺50%矿渣的水泥-矿渣复合胶凝材料3 a龄期的硬化浆体C-S-H凝胶特性,结果显示:3 a龄期时矿渣反应程度为68.3%,大部分小颗粒矿渣已反应,但许多大颗粒矿渣几乎未反应;长龄期时浆体中Ca(OH)2没有消耗殆尽,从SEM图像中可以发现Ca(OH)2大量存在;水泥-矿渣复合胶凝材料体系3 a龄期的C-S-H凝胶的Ca/Si比、(Al+Mg)/Si比均值分别为1.88和0.60,相较于水泥生成的C-S-H凝胶,水泥-矿渣复合胶凝体系的C-S-H凝胶Ca/Si比较低,且含有大量Al。但Ca/Si比明显高于水泥-粉煤灰复合胶凝材料生成的C-S-H凝胶。     

矿渣对复合胶凝材料硬化浆体微观结构的影响

利用XRD和SEM对掺矿渣复合胶凝材料硬化浆体微观结构进行了研究,结果显示:矿渣的掺入使胶凝材料中水泥的质量分数下降,矿渣反应消耗部分Ca(OH)2,导致硬化浆体中Ca(OH)2的含量降低,2 a龄期时掺70%矿渣样品中仍有Ca(OH)2存在。矿渣掺入后,硬化浆体的早期微观结构会较为疏松,随着养护龄期的延长,大量低Ca/Si的C-S-H凝胶生成,使复合胶凝材料硬化浆体逐渐致密,且凝胶中含Al较多。     

粉煤灰对复合胶凝材料硬化浆体微结构的影响

利用XRD和SEM-EDS对复合胶凝材料硬化浆体微结构进行了研究.结果显示:粉煤灰的掺入使胶凝材料中水泥的比例下降,导致硬化浆体中Ca(OH)2的含量降低,360 d龄期时各样品中仍有Ca(OH)2存在.粉煤灰掺入后,硬化浆体的早期微观结构会较为疏松,随着养护龄期的延长,大量低Ca/Si的C-S-H凝胶生成,使复合胶凝...     

复合胶凝材料水化过程的ESEM观察

利用环境扫描电镜(ESEM)和X射线衍射分析(XRD)研究了由硅酸盐水泥、粉煤灰和膨胀剂组成的复合胶凝材料的水化产物形貌和硬化浆体结构。复合胶凝材料水化初期有过渡产物钾石膏片状晶体生成,CSH凝胶为约1μm长的晶须,而钙矾石则以六方片状晶核形式存在。在粉煤灰颗粒表面有通过溶解-结晶机制生成的水化产物。在水化后期,CSH成为无特征形貌的致密浆体,其中分布有充分发育的棒状钙矾石晶体。粉煤灰颗粒由表面生成的水化产物与周围的浆体紧密结合成为一个整体。     

大掺量粉煤灰混凝土长龄期的微观结构

对深圳平安金融中心2年龄期大掺量粉煤灰混凝土基础底板钻芯取样试件进行了强度、渗透性、碳化深度测试,并通过扫描电镜观察了试件中硬化浆体的微观结构。结果显示:大掺量粉煤灰混凝土长龄期力学性能和耐久性能优异;复合胶凝材料硬化浆体密实,骨料与浆体之间结合紧密;粉煤灰反应程度较高,体系中Ca(OH)2含量较低,硬化浆体中生成大量低Ca/Si的C-S-H凝胶。     

大掺量矿渣复合胶凝材料的硬化浆体形貌特征

通过扫描电镜观察了大掺量矿渣复合胶凝材料在不同水化龄期的硬化浆体形貌,并与水泥硬化浆体形貌进行对比,研究了矿渣在复合胶凝材料中的水化性能与硬化浆体形貌特征的关系.结果显示:大掺量矿渣复合胶凝材料水化早期的浆体结构比水泥浆体结构疏松,28天的浆体结构比水泥浆体结构致密.水化早期,矿渣颗粒被水泥水化产物包裹,与水泥浆体界面薄弱;水化后期,矿渣颗粒的水化产物与水泥水化产物紧密结合,颗粒与水泥浆体的界面牢固.     

蒸汽养护条件下矿物掺合料的水化特性及微观结构

通过胶砂强度、热分析、扫描电镜等测试手段研究了不同掺合料在蒸汽养护条件下的水化行为。试验结果表明,在90℃的蒸汽养护条件下,矿粉和粉煤灰能够部分消耗水泥水化产生的Ca（OH）2,因而具有较高的抗压强度,而磨细石英砂没有参与水化反应。在180℃、1MPa蒸汽养护条件下,所有矿物掺合料都与水泥水化产生的水化产物发生充分的化学反应,其中磨细石英砂与水泥水化生成的氢氧化钙以及硅酸钙反应生产致密的水化产物,因而能够大幅度地提高抗压强度。     

钢渣在蒸养条件下的安定性

通过测定钢渣在不同蒸养温度条件下的化学结合水和抗压强度,以及对水化产物进行XRD和SEM分析,探讨了钢渣在蒸养条件下的安定性问题。结果显示:提高蒸养温度能够明显促进钢渣中胶凝组分的水化,同时也在一定程度上加快了影响安定性的组分的反应;当蒸养温度达到80℃时,能够明显加速游离CaO的反应,破坏钢渣硬化浆体的微结构;蒸养对钢渣中RO相和MgO矿物的反应活性影响较小。     

长龄期尾矿/矿渣复合碱激发胶凝材料的典型微观形貌

采用扫描电镜观察了由煅烧铝土矿选尾矿(含约25%粉煤灰)、矿渣制备的复合碱胶凝材料在6年龄期内的微观形貌变化,并研究了6年龄期试样中结晶体沉积、粉煤灰颗粒形态等典型形貌特征.结果表明,该胶凝材料具有常见的多孔凝胶典型形貌,且随着龄期的延长而逐渐致密;6年龄期试样因碳化而明显可见碳酸钙晶体沉积于数百微米的大孔和大颗粒粉煤灰空腔中,并观察到高活性的粉煤灰玻璃微珠因碱侵蚀而形成的壳层、被凝胶包裹的低活性多孔玻璃质粉煤灰颗粒及惰性富铁粉煤灰微珠.     

硫氧镁水泥微观结构与力学性能研究

本文探讨了硫氧镁水泥(MOS)的微观结构和力学性能。结果发现硫氧镁水泥具有较高的力学性能，这得益于硫氧镁水泥的孔径主要分布在纳米量级上，几乎没有有害大孔，以及棒状的水化产物堆积交叉。MOS水泥主要由未完全反应氧化镁和水化产物5 Mg(OH)₂·MgSO₄·7H₂O(5·1·7相)组成，5·1·7相微观形貌为微米级的棒状结构。     

高温诱致水泥浆体微观结构劣化现象的研究

通过扫描电镜观测及压汞试验等微观测试手段,对高温下水泥浆体微观结构劣化进行试验研究。研究表明：随着温度不断升高,水泥浆体表面热开裂由表及里不断延伸、发展,水泥水化产物持续分解,使得水泥浆体内部孔不断粗化,微观结构劣化越来越严重,承载能力持续下降。水泥浆体微观结构劣化从50℃开始萌芽,300℃以后劣化加剧,500℃是水泥浆体的极限承载温度。在温度影响下水泥浆体内部发生的一系列物理化学变化是导致水泥基材料微观结构劣化的本质原因,300℃以后硅酸钙凝胶的持续分解、胶结能力的不断下降以及氢氧化钙的高温分解等化学劣化作用是导致水泥浆体劣化加剧的主要原因,其中硅酸钙凝胶的分解是关键因素。高温对氢氧化钙的劣化影响在300℃就已经开始。     

早期高温强碱环境下转炉钢渣的长龄期水化特性

使用具有微弱自身水硬性的转炉钢渣制备了"无熟料"胶凝材料,改变早期水化环境,并通过压汞法和扫描电子显微镜测试了长龄期(10年)后钢渣体系硬化浆体的孔结构和微观形貌,研究了早期高温强碱环境对于钢渣长龄期水化的影响.结果显示:早期高温强碱环境对钢渣体系的后期孔结构产生不利影响;早期高温强碱环境并不影响凝胶产物的种类,产物都...     

超细矿渣对低品质水泥性能的改善效果

在低品质水泥中掺15%或25%超细矿渣组成复合胶凝材料,将用该复合胶凝材料配制的混凝土与用普通水泥配制的混凝土进行性能对比研究。结果显示:超细矿渣能够明显改善低品质水泥的性能,且超细矿渣掺量越大,性能改善效果越明显;用复合胶凝材料配制的混凝土的强度、抗氯离子渗透性和抗碳化性能达到或超过用普通水泥配制的混凝土。掺超细矿渣的复合胶凝体系硬化浆体的后期微结构非常致密,超细矿渣所起的化学作用明显。     

Comparative Study of Hydration Kinetics of Cement and Tricalcium Silicate Using Terahertz Spectroscopy and Density Functional Theory Simulations

Cement hydration is a process involving simultaneous reactions of cement constituents, primarily tricalcium silicate (C3S) and dicalcium silicate (C2S), with the formation of key hydration products, calcium silicate hydrate (C–S–H) and calcium hydroxide (Ca(OH)₂). Compared to the conventionally explored mid-infrared spectroscopy which is bond specific, terahertz (THz) spectroscopy is highly sensitive to crystalline arrangements and resonances in THz frequency range are primarily due to bulk vibrational modes. Hence, THz spectroscopy can be an effective complimentary tool to study the hydration process as C3S gets converted to different polymorphs of C–S–H. To understand the origin and variation of THz resonances of C3S, C–S–H polymorphs and Ca(OH)₂, vibrational modes of C3S, tobemorite 9, tobermorite 14, jennite, and portlandite have been calculated using density functional theory simulations. The origin of the main resonances has been studied using vibrational density of states. Simulations show, for C3S, the resonance around 520 cm^?1 appears due to combined effect of symmetric and asymmetric vibrations in SiO₄ tetrahedra, the resonance around 450 cm^?1 appears due to the combined effect of symmetric and asymmetric SiO₄ tetrahedra, and CaO vibrations and the resonance around 318 cm^?1 is primarily due to CaO vibrations. THz spectroscopy has been performed to track and understand the contribution of C3S in cement hydration. By combining the simulation and experiments, this work clearly explains the reduction of 520 cm^?1 resonance, the constant intensity of 450 cm^?1 resonance and frequency shift of the main resonances as C3S is transformed into various polymorphs of C–S–H during hydration.     

矿渣-粉煤灰基地质聚合物性能与微观结构的研究

本文重点研究了不同矿渣掺量对循环流化床粉煤灰基地质聚合物流变性能和强度的影响,以及矿渣-粉煤灰复合地质聚合的反应机理。矿渣的加入增加了地质聚合物浆体的粘度,且浆体粘度随着矿渣掺量的增加而增大。矿渣的加入明显增加了地质聚合物的强度,其中对早期强度的提高尤为明显,当矿渣掺量为30％时28d强度提高最为明显。 X射线衍射,扫描电子显微镜和红外光谱分析证明矿渣的反应产物中有水化硅酸钙（ C-S-H）生成,矿渣-粉煤灰基地质聚合物性能的提高来源于C-S-H和水化硅铝酸钠（ N-A-S-H）的共同作用。     

溶胶凝胶法制备的MgO粉末通过电子束蒸发形成作为绝缘体保护体应用在PDP领域的MgO薄膜

MgO 优异的发射和保护性能会由于水吸附作用形成 Mg(OH)2而变差.为了证明这一点,实验首先采用 Sol-gel 法合成了纯净的 MgO 粉末:将硝酸镁六水合物和草酸溶解在乙醇中形成凝胶体,接着将该凝胶体在 100℃时烘 24 h以形成草酸镁,然后升温到600℃使之裂解,将其磨碎,再使用240 mesh 筛分,最后再在1000℃时烧结 2 h,形成 MgO.该法制成的MgO 在气压为 10-5 mbar的气氛中通过电子束蒸发到玻璃衬底上形成薄膜.以上方法制成的 MgO 薄膜和在450℃直接退火的 MgO 薄膜在以下几点做了对比:(a)生长过程和结构;(b)表面形貌;(c)透光度;(d)OH键.以上对比结果表明前者:(i)具有 fcc 结构,其晶格常数 a 为 4.216±0.005A,(ii)具有在＜100和＜110之间的择优取向.另外前者还有以下特征;(i)表面形貌呈锥柱状、(ii)可视光范围的高透光度( 88～92%)、(iii)无OH键.此外,如果 MgO 薄膜的晶粒取向{100}和{110}之类的中性面,那么其水合作用就可以得到有效的控制.