矿渣水泥水化动力学的研究

应用恒温导热量热仪对矿渣水泥和波特兰水泥的水化动力学进行了研究。实验结果表明,水泥水化在不同反应阶段具有不同的反应机理,所适用的动力学公式及动力学参数亦不同。加速期由自动催化(auto catalytic)反应控制,减速期由化学反应和扩散过程双重控制,衰减期由扩散过程控制。矿渣水泥对温度的敏感性高于波特兰水泥,原因是矿渣玻璃相具有较高的表观活化能。提高温度(热激发)对矿渣水泥的水化更为有利。在研究中采用两种活性不同的矿渣,它们的活性之差别可以从水化动力学参数K、E与N(与反应机理有关的常数)反映出来。     

矿渣水泥早期水化的研究

矿渣作为混合材加入水泥熟料共同粉磨成矿渣水泥、是节能的有效措施之一。本文主要应用微热量导热量热计测定矿渣水泥的早期水化热,以及用宾洲大学材料研究实验室自制的化学收缩测定仪测定了矿渣水泥的水化化学收缩。从测定结果发现矿渣水泥水化时间比较早,其加速期紧接普通水泥组份的加速期后出现,如温度提高至60℃则两者的加速期出现时间很相近。实验结果表明矿渣水泥水化热比普通水泥的高,可以用 Kundsen 和阿累尼乌斯公式计算它们的活化能,得到矿渣水泥和普通水泥的活化能分别为49.1千焦/摩尔和44.31千焦/摩尔。作者认为这反映了矿渣中的玻璃相的水化作用有更大的动力学能障。化学收缩的测定结果与水化热所得现象和规律相似,但反映矿渣加速期的化学收缩量小于普通水泥。     

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.     

矿渣-水泥水化动力模型研究

以矿渣-水泥为研究对象,在C3 S的水化动力模型的基础上对纯硅酸盐水泥的模型进行了修正,并引入相关动力学参数综合考虑矿渣掺合料对硅酸盐水泥水化的影响机理,建立了矿渣水泥体系水化动力学模型.     

矿渣-水泥胶凝体系的水化动力学模型

矿渣是由高炉炼铁熔融的矿渣骤冷时形成的细粒状玻璃态物质,它是一种活性掺和料.将矿渣粉作为掺合料掺入水泥基材料中,其活性可以得到充分的发挥,使得水化反应充分,进而改善水泥基材料的力学性能.本文分析了矿渣和水泥的水化动力学影响因素,建立了矿渣-水泥胶凝体系的水化动力学方程,主要从水胶比、温度以及比表面积这三个因素来分析矿渣掺量对矿渣-水泥胶凝体系水化过程的影响.结果表明,增大水胶比、升高温度及增大水泥颗粒的比表面积均能够不同程度的加速矿渣-水泥胶凝体系的水化进程.     

水玻璃—矿渣水泥的水化性能研究

用ＤＴＡ，ＦＴ－ＩＲ，ＴＭＳ－ＧＣ法等综合研究了水玻璃－矿渣水泥的强度和水化性能，发现该水泥强度发展有反复，并且水玻璃对矿渣的激发作用有双重性。玻璃态矿渣必须先解聚再水化。     

石膏矿渣水泥早期水化机理的研究

通过正交试验确定了石膏矿渣水泥的最佳配比,测定了石膏矿渣水泥的3d水化热及水化液相中离子的浓度,并对各龄期水化样进行XRD分析和SEM分析。结果表明：1）石膏矿渣水泥的最佳配比为：石膏14%,熟料3%,矿渣粉83%;2）由于石膏和熟料的共同激发,石膏矿渣水泥的早期水化速度和强度较对比样显著提高;3）石膏矿渣水泥的水化可分为四个时期,其早期水化产物主要为钙矾石和水化硅酸钙,浆体中还存在未反应完的无水石膏。     

水泥窑灰矿渣型生态水泥水化过程的研究

选用四种不同类型的水泥窑灰（CKD）利用XRF分析了它们的化学成分，并将它们分别与粒化高炉矿渣粉（GBFs）制成四种生态水泥。然后根据CKD-GBFS生态水泥净浆的水化产物的XRD图谱与各龄期的胶砂抗压强度研究CKD-GBFS生态水泥的水化过程。结果表明：高碱度的CKD能促进水化，适量的fCaO能加快后期水化，而未反应的Ca（OH）2会降低后期抗压强度，K2Ca（SO4）2的产生会延缓水化进程。     

矿渣对水泥水化影响的研究进展

矿渣(slag)作为水泥的一种重要混合材,具有易磨性差、自身水硬性、污染环境等缺点而限制了其应用,所以矿渣对水泥水化影响的研究成为水泥科学研究领域的热点问题之一.本文从矿渣不同品种和用量方面介绍了矿渣对水泥水化的影响,综述了近年来国内外矿渣对水泥水化影响的研究进展,介绍了近十年矿渣在水泥中的应用,展望了未来矿渣在水泥方面的发展趋势.     

粉煤灰水泥的水化动力学

研究了粉煤灰水泥中粉灰和水泥熟料的水化过程动力学；讨论了这两种反应的动力学常数对系统性质的影响。提出了为改善粉煤灰水泥的性质，必须同时促进粉煤灰的火山灰反庆和水泥熟料的水化反应。     

改性硅酸盐水泥的水化动力学研究

将磷铝酸盐水泥熟料掺入到硅酸盐水泥中制备改性水泥,从水化动力学的角度研究其水化情况,并与硅酸盐水泥的相应行为进行了对比.首先通过测定水化放热速率、新拌水泥浆体中的Ca2+和SiO44-离子浓度、电导率及pH值研究了改性硅酸盐水泥的水化历程,并求得了水化动力学方程.其次,测定了改性硅酸盐水泥的净浆与砂浆的强度,并用XRD等分析方法初步探讨论了改性水泥的水化机理.研究发现,改性硅酸盐水泥的水化历程与硅酸盐水泥相似,也经历初始期、诱导期、加速期、减速期和稳定期,但水化放热速率明显提高;在加速期,两者的水化反应均主要由自动催化反应控制,在减速期,均主要由扩散过程控制,但反应速率常数前者明显高于后者.无论是砂浆强度,还是净浆强度,前者也均高于后者,且凝结时间相对缩短.XRD图谱显示,前者的C3S/C2S衍射峰强度的降低率高于相应龄期的硅酸盐水泥.上述结果均意味着改性硅酸盐水泥的水化速度明显高于硅酸盐水泥;水化加速的机理为磷铝酸盐熟料水化吸收了水化浆体中OH-离子,使水化体系的OH-离子浓度减少,从而加速了C3S、C2S的水化反应.     

无熟料硅酸钠矿渣水泥的水化机理

利用三甲基硅烷化方法,借用气相色谱、凝胶渗透色谱测定和比较在高炉矿渣中加入少景硅酸钠或氢氧化钠制成的矿渣水泥在不同水化龄期硅酸根阴离子聚合状态的变化。从其变化规律可知,矿渣水泥在水化过程中有缩聚和解聚两种作用。利用扫描电镜、电子衍射,并结合能谱分析技术对矿渣水泥的水化产物进行了分析和鉴定。对矿渣水泥的结构和硬化过程作了一定的探讨和研究。     

三异丙醇胺对矿渣水泥水化硬化的影响

通过对矿渣水泥力学性能、化学结合水的测定、颗粒分析以及SEM和差热分析,研究了不同掺量的三异丙醇胺对矿渣水泥水化性能和微观结构的影响.结果表明:由于三异丙醇胺改善了矿渣水泥颗粒的粒径分布,导致矿渣水泥的水化速度加快,使水泥浆体中生成更多的水化产物,从而矿渣水泥3d和28 d的强度有较大的提高.     

不同温度条件下矿渣水泥的水化反应机理研究

文章针对20℃、40℃、60℃、90℃等4种不同养护温度,考察不同温度条件下对矿渣水泥水化作用的影响,在此基础上,通过超声检测和等温量热法测定试样的水化热,并与显微试验相结合,揭示出不同温度下,钢渣混凝土的水化反应机制。     

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。     

高掺量矿渣水泥与普硅水泥的水化进程对比研究

针对高掺量矿渣水泥与普硅水泥不同龄期时强度及水化机理的差异,测试分析了普硅水泥浆体(编号PC)和掺60％矿渣粉的水泥浆体(编号SC)各龄期强度及强度发展系数,并对比了两组试样早期水化放热速率,各龄期水化产物相及孔结构的变化.结果表明:SC试样3d、7d强度仅为25.6 MPa、39.5 MPa,分别低于同龄期PC试样13.3MPa及8.3 MPa;28 d、90d强度分别为55.7 MPa、59.6 MPa,高于同龄期PC试样3.5 MPa及2.2 MPa.两种水泥浆体早期强度主要受早期水化放热速率、孔结构分布特征的影响,后期高掺量矿渣水泥强度发展的优势在于:矿粉颗粒的填充效应以及二次火山灰活性,使其浆体形成了更多的水化产物,孔结构更加致密,有利于浆体强度的提高.     

应用无接触电阻率法研究矿渣水泥的早期水化

通过电阻率变化探讨水泥水化早期阶段的特性.结果表明:在波特兰水泥中加入矿渣,电阻率先随矿渣掺量的增加而增加,水化1d后电阻率随掺量的增加而降低;当加入NaOH时电阻率先逐渐降到最小值,当水化进入到凝结硬化阶段,电阻率快速增加并超过波特兰水泥;当加入NaSO4时电阻率发展早期比较平缓,后期有迅速的增加.对各试样的孔结构参数进行了测试,结果表明孔结构与电阻率有一定的对应关系.     

混合碱溶液对碱矿渣水泥水化性能影响研究

固定Na2O当量为4％,测试了不同混合碱溶液对碱矿渣水泥凝结时间的影响及抗压强度发展规律.其中,混合碱溶液由水玻璃、Na3PO4·12H2O及NaOH按规定比例两两混合而成.结合水化热分析了混合碱溶液在碱矿渣水泥中的水化过程.结果表明:Na3PO4·12H2O主要影响碱矿渣水泥凝结时间,在低掺量下,对碱矿渣水泥起缓凝作用;在高掺量下,引起碱矿渣水泥速凝,但浆体长时间不硬化.加入Na3PO4·12H2O后,水泥石早期强度低而后期强度较高.     

碱激发矿渣水泥水化C-A-S-H凝胶微观结构的研究

通过核磁共振、扫描电镜和纳米压痕技术研究了普通波特兰水泥和碱激发矿渣水泥水化28 d形成的C-S-H和C-A-S-H凝胶的微观结构.结果表明,波特兰水泥水化形成的C-S-H凝胶的结构主要由5链14 nm的托贝莫来石(60％)和2链硅钙石(40％)组成;碱激发矿渣水泥的主要水化产物是C-A-S-H凝胶,随激发剂的性质不同而具有不同的组成和结构:当激发剂为NaOH溶液(Na2 O含量为矿渣质量的4％)时,形成的C-A-S-H凝胶是介于5链14 nm和14链11 nm的托贝莫来石之间的中间结构;当激发剂为水玻璃溶液(Na2 O含量为矿渣质量的4％)时,C-A-S-H凝胶的结构主要由11链14 nm和14链11 nm的托贝莫来石组成,与NaOH作激发剂一样,以水玻璃作激发剂的碱激发矿渣水泥水化的C-A-S-H凝胶不具有超高密度状态.