水泥浆体中矿渣反应程度测试方法

分别采用选择性化学溶解法(以下简称溶解法)和背散射电子图像分析法(以下简称图像法)定量测试掺磨细矿渣粉水泥混合浆体1~360 d龄期中矿渣的反应程度,综合其他性能测试结果比较两种测试方法的准确性并探讨测试误差的形成原因.结果表明,相同硬化浆体溶解法测得矿渣反应程度值显著低于图像法,前者由于溶解不完全导致测试值低于矿渣反应程度真值,后者由于背散射电子图像中颗粒边界效应及图像处理中的过滤操作使测试值高于真值;图像法所得的矿渣反应程度与硬化体抗压强度、微观图像分析结果较溶解法有更好的一致性,说明在定量测试水泥混合浆体中矿渣反应程度方面图像法较溶解法准确性更高.     

碱矿渣水泥基胶凝材料的碳化特征研究

抗碳化性能是混凝土耐久性的重要方面.以水玻璃与氢氧化钠(NaOH)为碱组分,粒化高炉矿渣为胶凝材料,研究了碱矿渣水泥的抗碳化性能,并分析了碱矿渣水泥易于发生碳化的主要原因.结果表明:与硅酸盐水泥相比,碱矿渣砂浆的碳化程度较大,碳化未引起碱矿渣水泥石干燥收缩的增加.碱矿渣水泥基胶凝材料硬化体碳化程度较大的主要原因是其水化产物不存在Ca(OH)2、硬化体孔溶液的高碱性及较大的干燥收缩.     

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.     

粉煤灰和矿渣在水泥浆体中的反应程度测试方法

确定粉煤灰和矿渣在水泥浆体中的反应程度,对于研究复合水泥浆体中的反应动力学、评价粉煤灰和矿渣的反应活性及其对于浆体结构形成的贡献,评估水泥浆体的稳定性等具有重要意义.本文介绍了粉煤灰和矿渣在水泥浆体中的反应程度的测试方法:化学选择性溶解法、图像分析法、核磁共振谱法、氢氧化钙含量法、差示扫描量热分析法、累积量热法、化学收缩法、碱溶液溶出法.比较了这些方法的优劣及适用范围.     

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。     

矿渣在不同胶凝体系中的水化特性

矿渣具有潜在活性,可用于制备不同类型的水泥.介绍了矿渣的形成与材料特性,在此基础上,将其用于矿渣硅酸盐水泥、超硫酸盐水泥及碱激发矿渣水泥,并分析其在不同胶凝体系中的水化特性.在三种胶凝体系中,矿渣在碱和硫酸盐激发下,形成大量水化硅酸钙和钙矾石等水化产物;随着水化反应的不断发展,使得硬化浆体更加致密,进而提高水泥的强度.     

水泥—钢渣—矿渣复合胶凝材料的水化特性

通过测定水泥--钢渣--矿渣复合胶凝材料的水化热、砂浆的抗压强度、硬化浆体孔溶液的碱度、钢渣和矿渣的水化程度,探讨了复合胶凝材料的水化特性。结果表明:钢渣在复合胶凝材料水化硬化过程中所起的化学作用小于矿渣;随着复合胶凝材料中钢渣含量的增大和矿渣含量的减小,复合胶凝材料的早期和后期胶凝性能均降低;随着复合胶凝材料中矿渣的含量增大,硬化浆体孔溶液的碱度降低,矿渣的反应程度也随之降低,矿渣含量为10%~40%时,孔溶液的pH值为12.6~13.3;钢渣的反应程度受复合胶凝材料组成的影响很小;钢渣和矿渣在后期的反应程度提高明显,尤其矿渣所起的化学作用显著,矿渣在360d龄期的反应程度超过50%,甚至60%,使复合胶凝材料砂浆的后期强度与水泥砂浆的差距明显缩小。     

激发剂对碱矿渣水泥砂浆中碱-硅酸反应的影响

采用硅酸钠溶液为激发剂制备碱矿渣(AAS)水泥砂浆,在80 ℃的1 mol/L氢氧化钠溶液中养护以加速碱-硅酸反应(ASR)进程,研究了激发剂碱含量和硅酸盐模数对ASR膨胀破坏的影响。结果表明,AAS砂浆中出现了危险性ASR膨胀破坏。激发剂中Na₂O掺量大于4%(质量分数)时,砂浆在14 d龄期的ASR膨胀率超过0.1%,且当激发剂硅酸盐模数在1.2~2.0范围内时膨胀率更大。ASR产物主要分布在集料颗粒表面与AAS凝胶相接触的界面区,附近可观测到明显的裂缝扩展。ASR膨胀破坏同时引发了砂浆抗压强度损失。     

碱激发剂浓度及模数对碱矿渣胶凝材料抗压性能及水化产物的影响研究

采用水玻璃(复掺氢氧化钠调整模数)激发粒化高炉矿渣活性制备碱矿渣净浆试样.采用抗压强度测试、X-射线衍射(XRD)、综合热分析(TG-DSC)等技术手段研究了激发剂碱浓度(4%、6%、8%)及模数(0.75、1.00、1.50、2.00)对碱矿渣胶凝材料抗压性能及水化产物的影响.研究结果表明:激发剂模数较低时(0.75和1.00),碱矿渣胶凝材料抗压强度随着碱浓度的增加而呈下降趋势;激发剂模数较高时(1.50和2.00),试件强度在碱浓度为6%时达到最大值.在相同碱浓度下,激发剂模数为1.50时试件抗压强度值最大.碱矿渣胶凝材料主要水化产物为C-S-H凝胶,同时伴有C-A-S-H凝胶生成.另外观测到少量斜方钙沸石(CaAl2Si2O8· 4H2O)的生成.在部分配合比中还观测到水滑石(Mg6Al2(OH)16CO3· 4H2O)的存在.碱浓度较高的碱矿渣胶凝材料中生成了较多的C-S-H水化产物.激发剂模数较高时(1.50和2.00),更有利于碱矿渣中C-S-H水化产物的生成.碱浓度/模数较低时, C-S-H产物结晶度有所提高.相较于C-S-H凝胶结晶度,其生成量对碱矿渣胶凝材料抗压强度的影响更为显著.     

高吸水性树脂对碱激发矿渣收缩与开裂性能的影响

碱激发矿渣收缩大、易开裂严重制约其工程应用.本研究基于高吸水性树脂(SAP)吸水-释水的性能特点,通过在碱激发矿渣加入适量SAP,研究了SAP对碱激发矿渣砂浆干燥收缩及干燥开裂行为的影响.研究结果表明:SAP通过释放吸收的水分降低砂浆硬化体毛细孔收缩压力,显著降低了碱激发矿渣砂浆的早期干燥收缩率;掺入的SAP失水后具有造孔功能,使得碱激发矿渣砂浆硬化体内大孔含量增多,降低毛细孔收缩压的同时缓解了毛细孔收缩应力,能有效降低碱激发矿渣砂浆的干燥收缩开裂风险.     

碱激活粉煤灰-矿渣-煤矸石复合体系胶凝材料强度研究

碱激活粉煤灰-矿渣-煤矸石复合体系胶凝材料较优养护环境为20±1℃、相对湿度90%湿气养护,其在28d养护龄期内强度发展势头较好.碱激活粉煤灰-矿渣-煤矸石复合体系胶凝材料28d、40d强度随煤矸石含量(30%~50%)的增加而增加,随矿渣含量增加而增加,随水玻璃:氢氧化钠值的增加而先增大后降低,随液胶比的增加而降低,随激发剂的增加而先增大后降低.粉煤灰受碱性激发水化硬化较缓慢,在28d龄期对材料的强度增长贡献不大,但在40d龄期对材料强度的提高作用就较为明显了.碱激活粉煤灰-矿渣-煤矸石复合体系胶凝材料较优制备参数为煤矸石:矿渣:粉煤灰为5:4:1,水玻璃:氢氧化钠为5:1,激发剂掺量为20%该配比下,材料在0.40水灰比条件下,28d强度达到17.7MPa,40d强度达到41.55MPa.     

水泥–矿渣复合胶凝材料中矿渣的水化特性

通过对不同矿渣掺量时水泥–矿渣复合胶凝材料中矿渣的反应程度、硬化浆体中Ca（OH）2含量以及水化硅酸钙（C–S–H）凝胶的Ca/Si比（Ca和Si的摩尔比）的测定,研究复合胶凝材料体系中矿渣的水化特性。结果表明：在水泥–矿渣复合胶凝材料中,矿渣掺量越大,矿渣反应程度越低,但矿渣掺量≤70%时,对矿渣的反应程度影响不大。高温养护可提高早期矿渣的反应程度,但阻碍其后期的进一步水化。矿渣早期水化生成外部水化产物时消耗一定的Ca（OH）2,使硬化浆体中Ca（OH）2含量降低,矿渣水化吸收Ca（OH）2中的Ca2＋,使生成的C–S–H凝胶的Ca/Si比降低较少;在水化后期,矿渣生成内部水化产物不再消耗较多的Ca（OH）2,使C–S–H凝胶的Ca/Si比降低相对较多,硬化浆体中Ca（OH）2含量有增加的趋势,保证硬化浆体的长期稳定性。     

聚合硫酸铝调控硫酸盐激发尾砂充填材料工作性能与微观结构的研究

目前细粒级尾砂充填体存在充填浓度低、凝结时间长、力学性能差等问题.研究采用大掺量矿渣水泥作为细粒级尾砂的胶结剂,硫酸钠为激发剂,通过聚合硫酸铝调节改善新拌砂浆的工作性能和硬化体的力学性能,对充填体水化反应、物相组成以及微观形貌进行分析.结果 表明,适量聚合硫酸铝的掺入能够显著缩短硫酸盐激发矿渣水泥基充填材料的凝结时间,提高其力学性能.聚合硫酸铝掺量超过5％时会导致充填体凝结时间大幅延长,7d后仍不能硬化形成强度.研究表明聚合硫酸铝促进了硫酸盐激发矿渣水泥的水化产物AFm相向针棒状钙矾石相转变,钙矾石晶体相互搭接,形成空间三维网络,立体编织效果,提高充填体密实度,提升了细粒级尾砂充填材料的性能.     

纳米二氧化硅对碱矿渣水泥泛碱的影响

碱矿渣水泥因具有能耗低、二氧化碳排放低、性能优越等优点成为近年来建筑材料领域的研究热点.但其泛碱现象,影响了碱矿渣水泥的实际应用.本文旨在将纳米二氧化硅掺入碱矿渣水泥中,抑制其泛碱.研究了纳米二氧化硅掺入方式对碱矿渣水泥抗压强度和泛碱的影响,利用扫描电镜(SEM)、水化热测定、汞压入法(MIP)等技术分析了纳米二氧化硅对碱矿渣水泥泛碱的抑制机理.结果表明,纳米二氧化硅最佳掺入方式为超声分散.此外,掺加纳米二氧化硅可有效促进碱矿渣水泥的水化进程及水化程度,改善碱矿渣水泥硬化浆体微观结构,优化碱矿渣水泥硬化浆体的孔径尺寸分布,提高硬化浆体密实度,增加碱矿渣水泥的抗压强度,从而有效抑制碱矿渣水泥泛碱.     

硅钙渣制备碱激发胶凝材料的机理研究

以水玻璃为激发剂,硅钙渣、矿渣微粉为原料制备得到了碱激发胶凝材料.分别采用XRD、IR、TG-DSC、ESEM等手段研究了试样不同龄期的反应产物及微观形貌特征.结果表明:主要反应产物为低Ca/Si比的C-(A)-S-H凝胶;这些C-(A)-S-H凝胶粒子相互分叉搭接,形成致密的三维蜂窝状网络结构;随着龄期的延长,硅钙渣中的β-C2S逐渐参与碱激发反应,产物C-(A)-S-H凝胶的聚合程度增大,基体致密程度提高.     

矿渣-粉煤灰混合材料水化产物、微观结构和性能

用X射线衍射仪和扫描电子显微镜等对矿渣、粉煤灰混合材料的水化产物、硬化体微观结构及强度进行了检测和分析,确定了水化产物的组成及微观结构特点,揭示了矿渣粉煤灰材料的水化作用特点及强度特征.结果表明:矿渣在激发剂作用下使玻璃体首先发生表面水解,产生水化反应,进而引发粉煤灰的火山灰作用;混合材料的水化产物组分以水化硅酸钙凝胶为主,硬化体具有与油井水泥相类似的网络状微观结构;随养护时间增长,混合材料后期强度持续增加.     

碱矿渣水泥的结构与性能研究

本文主要研究了激发剂对碱矿渣水泥强度、硬化碱矿渣水泥浆体的孔结构及其水化程度的影响。结果表明：固体硅酸钠是一种性能良好的激发剂，当其掺量为3％时，碱矿渣水泥28天抗压强度达55．6MPa；同时，硬化碱矿渣水泥浆体具有致密的结构，孔隙率仅为17．5％，有利于提高其耐久性；另外，该水泥的早期水化程度较高，后期增长缓慢，有利于长期强度的发展。     

碱激发煤矸石-高炉矿渣复合材料性能评价

本文探讨了高炉矿渣含量和激发剂参数对碱激发煤矸石材料流动性、力学性能、干缩率、抗硫酸盐侵蚀性和微观结构的影响.结果 表明,矿渣含量是影响碱激发煤矸石材料流动度、抗压强度和干缩率的主要原因,其次是激发剂参数.随着碱溶液浓度增加,其流动度和抗压强度随之提高,但高浓度的碱溶液对反应过程起到了抑制作用,使流动度和抗压强度降低.体系中矿渣含量的增加促进C-S-H凝胶生成,使得煤矸石基碱激发材料更加致密,进而提高了抗压强度和抗硫酸侵蚀能力.由于生成的C-S-H凝胶的塌陷和重组会细化孔结构,增大收缩应力,从而使干燥收缩率增大.     

掺聚丙烯纤维的碱矿渣粉煤灰混凝土抗碳化性能及微结构

本文研究了聚丙烯纤维对碱矿渣混凝土抗碳化性能及碱矿渣硬化水泥浆体微观孔结构的影响,对硬化碱矿渣浆体的孔隙率、碱矿渣混凝土水化产物以及碳化深度进行了测试.结果表明,聚丙烯纤维能改善碱矿渣混凝土的微孔结构与抗碳化性能.当聚丙烯纤维掺量为0.9 kg/m3时,碱矿渣混凝土28 d龄期的孔隙率降低1％o,碳化深度降低25.9％,且随纤维掺率的提高,其抗碳化性能提高更加明显.SEM分析结果表明,纤维与硬化浆体紧密结合并有效改善硬化浆体的孔结构,而粉煤灰的掺入使硬化浆体的结构变得较为疏松.     

氢氧化钠催化多聚甲醛与苯酚加成阶段工艺研究

采用氢氧化钠催化多聚甲醛与苯酚加成反应。研究了多聚甲醛加料方式、水浴温度、碱浓度和碱液加入量对反应剧烈程度和反应体系温度的影响。结果表明：这些因素都显著影响反应的剧烈程度和反应体系温度;与多聚甲醛分批次加入比较,一次性加入能阻止反应剧烈进行;随水浴温度增高,反应剧烈,反应体系温度变化幅度增大;在氢氧化钠量相同情况下,随碱浓度增大,反应剧烈,反应体系温度变化幅度增大;随碱液加入量增多,反应剧烈,反应体系温度变化幅度增大;反应体系温度变化,对最终产物相对分子质量也有显著影响。