不同火山灰质材料的火山灰反应效益研究

主要研究火山渣的火山灰反应效益,并与粉煤灰及矿渣进行了对比。结果表明,3 d时火山渣对水泥砂浆体系的强度没有贡献,28 d、90 d、180 d时对强度有贡献,但贡献小于硅酸盐水泥;3 d、28 d、90 d、180 d时粉煤灰对水泥砂浆体系的强度有贡献,但贡献小于硅酸盐水泥;3 d时矿渣粉对水泥砂浆体系强度的贡献小于硅酸盐水泥,28 d、90 d、180 d时对强度的贡献大于硅酸盐水泥。随着火山渣细度增加及水化龄期的延长,火山渣的火山灰反应效益呈增大趋势。     

钢渣微粉对超高性能水泥基复合材料性能的影响

研究了钢渣微粉的火山灰活性和不同掺量对低水胶比超高性能水泥基复合材料的水化热、流动度、抗折强度、抗压强度的影响规律。试验结果表明,钢渣微粉具有比较高的火山灰活性,28d的活性指数可达到87.1;钢渣微粉掺量为10%时,累积放热量达到最大;当钢渣微粉掺量大于10%时,随着掺量的增加,累积放热量随之减少;钢渣微粉颗粒近似球体,会提高极低水胶比超高性能水泥基复合材料的流动度;钢渣微粉的掺入使超高性能水泥基复合材料的抗折强度先增加后减小,钢渣微粉掺量为10%的超高性能水泥基复合材料抗折强度最高,高达25.8MPa;钢渣微粉掺量在0~20%内,抗压强度略有降低,但仍可满足超高性能水泥基复合材料强度要求。证明了钢渣微粉可作为胶凝材料制备极低水胶比超高性能水泥基复合材料的可能性。     

碱-矿渣水泥水化放热行为研究

采用微量热计从水化放热速率和累积放热量两方面系统研究了碱矿渣水泥水化放热行为,分析了水泥水化放热行为与凝结性能之间的关系。研究结果表明:NaOH-矿渣水泥初始放热峰出现早,水玻璃-矿渣水泥初始放热峰出现晚,水玻璃-矿渣水泥初始放热峰值大,分别约为NaOH-矿渣水泥、硅酸盐水泥的2.3倍和3.5倍;水玻璃-矿渣水泥诱导期长,NaOH-矿渣水泥诱导期短,与硅酸盐水泥相比,碱矿渣水泥初期放热速率大,累积放热量小,NaOH、水玻璃配制的碱矿渣水泥3d累积放热量分别仅为硅酸盐水泥的67%和26%;此外,凝结时间的长短与水泥体系水化累积放热量没有直接联系,而与早期水化放热速率密切相关。     

水泥细度对水泥水化及混凝土早期开裂影响

利用微量热仪法研究了细度对水泥水化热及水化放热速率的影响规律,利用非接触式激光位移传感器和集中约束平板法测试了不同细度水泥混凝土的早期收缩变形与开裂.结果显示：随着细度的增加,水泥水化热与水化放热速率增加,水化放热峰值时间明显提前;水泥比表面积提高,混凝土早期收缩增大,早期单位裂缝面积增加,但混凝土水分蒸发速率与最大裂缝宽度减小.建议混凝土工程中应限制水泥过细.     

铜渣粉-水泥复合胶凝体系的水化热及动力学研究

采用等温量热法,分别测定了铜渣粉磨时间为30、60min,掺量为0%、20%、30%和40%的铜渣粉水泥复合胶凝体系的水化放热速率和放热量,分析了铜渣粉细度和掺量对复合胶凝体系水化反应历程的影响,并且基于Kstulovic Dabic模型计算得到了水化动力学参数.结果表明：铜渣粉推迟了复合胶凝体系的诱导期结束时间、加速期开始时间以及第2放热峰出现时间,降低了复合胶凝体系水化放热量及水化速率;水化12h前,铜渣粉对复合胶凝体系水化热呈抑制作用;水化12h后,铜渣粉活性逐渐被激发,水化速率加快;铜渣粉水泥复合胶凝体系的水化反应经历结晶成核与晶体生长相边界反应扩散作用（NG I D）过程,由Kstulovic Dabic水化动力学模型计算得到的铜渣粉水泥复合胶凝体系水化反应速率曲线,能够较好地分段模拟由量热试验得到的水化速率曲线;复合胶凝体系的结晶成核与晶体生长（NG）过程随铜渣粉掺量的增加和细度的降低而延长,相边界反应（I）过程随铜渣粉掺量的增加而缩短.     

火山渣的活性研究

采用火山灰活性图法及抗压强度比法评价了火山渣的活性,并对火山渣的活性影响因素及活性提高方法进行了研究。结果表明:试验采用的2种火山渣均具有火山灰活性;超细粉磨或化学激发可提高火山渣的火山灰活性,与比表面积为520 m2/kg的火山渣相比,比表面积为1022 m2/kg的火山渣的3 d抗压强度比提高了16.7%,28 d抗压强度比提高了12.2%;掺加适量的CaCl2、CaO或Ca(OH)2可以提高火山渣水泥的3 d抗压强度,掺加适量CaSO4可以提高火山渣水泥的28 d抗压强度。     

自然养护条件下水泥-粉煤灰复合胶凝材料体系早期水化的研究

在自然变温条件下,采用水化热,XRD,TG-DSC手段研究了水泥-粉煤灰复合胶凝材料体系在水灰比一定的条件,粉煤灰掺量和亚硝酸钠掺量对早期水化的影响规律。研究结果表明:在水化热测试中,温度对胶凝材料的早期放热速率影响较大,粉煤灰掺量和亚硝酸钠掺量对其放热速率影响较小,但三者都会影响胶凝材料早期水化放热量;在XRD分析中,随着粉煤灰的掺量增加,水化产物CH在晶体产物中的比例是逐渐下降的,随着亚硝酸钠的增加,水化产物CH在晶体产物中的比例逐渐增加的;在TG-DSC产物分析中,水化产物CH随着粉煤灰掺量和亚硝酸钠掺量的逐渐增大,水化产物CH的含量是逐渐减少的。这表明:亚硝酸钠一方面促进的胶凝材料的水化,生成较多的CH,另一方面激发了粉煤灰的火山灰效应,消耗了部分的CH,生成了不易形成晶体的水化硅酸钙。     

锌盐对水泥水化历程的影响

通过研究ZnCl2，ZnSO4对水泥凝结时间、水化热、电阻率及抗压强度的影响，探讨了锌盐对水泥水化历程的影响及其缓凝机理．结果表明：随着ZnCl2掺量的增加，水泥水化放热速率降低，水泥水化与硬化延缓，电阻率发展变慢，水泥早期强度明显降低，但对28d抗压强度影响较小；当ZnSO4掺量为0．10％时，水泥终凝时间约提前50min，当掺量大于0．10％时，水泥水化放热速率降低，电阻率发展变慢，水泥水化历程延缓，但不影响抗压强度的发展；同掺量下，ZnCl2延缓水化的作用大于ZnSO4；锌盐对水泥水化历程的影响规律不仅与其掺量有关，还与其所含阴离子有关。     

磷建筑石膏矿渣水泥的水化过程与耐水性能

通过凝结时间、流动度、孔溶液pH值、抗折强度、抗压强度、吸水率、软化系数、水化热和水化产物分析测试,探究了磷建筑石膏（CPG）掺量对石膏矿渣水泥水化过程与耐水性能的影响.结果表明：随着CPG掺量的增加,石膏矿渣水泥的凝结时间缩短,流动度减小,吸水率与3 d水化累计放热量均增大;水泥净浆孔溶液的pH值在水化早期快速下降,56 d时保持不变;当CPG掺量从40%增加到70%时,56 d水泥净浆孔溶液的pH值从11.02减小到10.62,水泥胶砂的软化系数从0.98减小到0.91,主要水化产物均为二水石膏和钙矾石,并且钙矾石的含量随着CPG掺量的增加而减少.     

石灰石粉基生态型超高性能混凝土设计和性能研究

本文采用Modified Andreasen&Andersen颗粒最密集堆积模型,设计制备了环境友好型石灰石粉基超高性能混凝土,并对其性能进行研究。结果表明:随着石灰石粉掺量的增加,UHPC浆体的剪切、应变和塑性粘度先减小后增大,对应浆体流动度先增大后减少,随着石灰石粉掺量增加,同一龄期UHPC强度逐渐下降,石灰石粉取代60%,水泥28d强度下降率为23.8%,石灰石粉的加入能明显降低放热总量和延迟水化放热最大峰值的时间,且电阻率突变时间与水化放热突变时间规律基本一致。随着石灰石粉掺量增加,环境成本逐渐降低,所需的绿化面积或树木逐渐减少。     

隧道弃渣磨细火山灰对水泥水化及混凝土抗压强度的影响

本文将中国西南地区某隧道弃渣中的火山岩破碎、粉磨制成磨细火山灰（GVA）,通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）测试该火山灰的物理和化学性能,分析GVA对普通硅酸盐水泥水化、混凝土抗压强度及碳排放的影响。结果表明,GVA会延缓水泥水化进程,但延缓作用弱于同掺量粉煤灰（FA）;GVA替代水泥50%（质量）时,混凝土28d抗压强度下降38.8%,掺入3%～5%硅灰（SF）可明显提高混凝土抗压强度;GVA替代水泥降低了混凝土碳排放指数（CI）,建议掺量为20%。     

T梁磷渣粉C50混凝土的配制与研究

采用普通细度磷渣粉配制出了符合设计要求的C50T梁混凝土,其合宜掺量为20%.与矿渣粉和Ⅰ级粉煤灰相比,普通细度磷渣粉配制的C50T梁混凝土的力学性能、抗渗性能显示出一定的优势,早期水化热和水化放热速率降低效果最明显.     

锂渣对磷酸镁水泥性能的影响研究

为研究锂渣掺量对磷酸镁水泥相关性能的影响,文中开展了单掺锂渣的磷酸镁水泥的凝结时间、抗压强度、物相分析和水化放热等试验。结果表明：掺入锂渣能显著改善磷酸镁水泥的力学性能;掺入锂渣会小幅度缩短磷酸镁水泥的终凝时间,影响幅度在15%左右;锂渣能有效降低磷酸镁水泥的放热速率和总放热量。     

煤气化渣微粉胶凝体系水化机理研究

通过胶砂强度、水化热及扫描电镜(SEM),对纯水泥、掺粉煤灰、掺煤气化渣微粉三种胶凝体系的水化机理进行研究,结果表明:在同水胶比、同掺量的条件下,掺煤气化渣微粉组胶砂跳桌流动度较小,早期强度高于粉煤灰组,后期强度低于粉煤灰组;掺煤气化渣微粉组的水化热温度与放热速率要高于粉煤灰组;对三种胶凝体系水化产物的微观形貌分析发现纯水泥组与粉煤灰组的水化产物相似,而掺煤气化渣微粉组3 d水化产物生成了大量结晶度较低的纤维状水化硅酸钙凝胶,28 d水化产物由结晶度较低的纤维状水化硅酸钙凝胶转化为结晶度较高的类似于硬硅钙石的针状晶体,使得胶砂强度随之增强。     

偏高岭土对低热硅酸盐水泥水化性能的影响

采用不同掺量偏高岭土取代水泥配制低热硅酸盐水泥净浆和砂浆,测试了不同净浆的凝结时间,采用微量热仪测试了净浆的水化放热速率和放热量,测试了砂浆抗压强度和抗折强度发展,采用XRD分析了净浆物相组成。结果表明,偏高岭土缩短了低热硅酸盐水泥初凝和终凝时间,缩短了胶凝材料体系的水化诱导期,并使加速期和减速期提前,但并未提高7 d水化放热量,其对早期水化的促进作用随掺量提高而更显著。掺量在10%以内时,偏高岭土促进砂浆强度发展,14 d时促进作用最为显著,但掺量不宜超过15%。偏高岭土未改变低热硅酸盐水泥水化物相种类,但可明显降低产物中氢氧化钙的含量,其火山灰反应在28 d后仍在进行。     

氨基三亚甲基膦酸对水泥水化的影响

测试了掺氨基三亚甲基膦酸(ATMP)水泥净浆的凝结时间及抗压强度.利用水化热测试、X射线衍射分析、热重分析、扫描电镜分析、Zeta电位测试等手段研究了ATMP对水泥水化的影响,探讨了ATMP对水泥净浆的缓凝机理.结果表明:随着ATMP掺量(以占水泥质量分数计)的增加,水泥净浆凝结时间逐渐延长;掺ATMP水泥净浆3d抗压强度仅在ATMP掺量大于等于0.08%时低于空白样,而28d抗压强度在ATMP掺量0.10%范围内均高于空白样;在水化初期,ATMP促进了水泥中C_3A矿物的水化.ATMP与水泥净浆中的Ca~(2+)结合形成微溶性的Ca3.5(C_3H_7O_(10)NP_3)螯合物并包裹在未水化的水泥颗粒表面,抑制了C_3S矿物的水化和Ca(OH)_2的形成,导致水泥水化放热量和水化放热速率随ATMP的掺入而明显降低.     

较大偏高岭土掺量下水泥基材料的水化和性能

测定了较大偏高岭土(MK)掺量下偏高岭土-水泥(MK-C)砂浆的抗压强度、MK-C净浆的水泥相对水化程度和累计放热量,探讨了净浆化学结合水量,砂浆抗压强度与净浆累计放热量的关系.结果表明:考虑了"稀释效应"、MK表面成核效应及火山灰效应的有效接触表面积模型可定量表征MK-C砂浆的抗压强度;水泥相对水化程度随MK掺量的增加而逐渐增大,随龄期的延长而先增加后降低;随MK掺量的增加,净浆最大累计放热量逐渐降低,最大累计放热增量逐渐变大,净浆化学结合水量与累计放热量在养护早期和后期存在不同的线性关系,砂浆早期抗压强度与净浆累计放热量线性相关.     

醇胺类外加剂对大掺量混合材复合水泥水化过程的影响研究

研究加醇胺类外加剂的复合硅酸盐水泥物理性能的变化,并利用XRD、SEM、水化热等方法分析其水化过程。试验结果表明:醇胺类外加剂提高了混合材掺量28%的复合水泥强度,28d抗压强度最大提高了12.4 MPa;加醇胺类外加剂的复合水泥具有较高的水化放热量,72h的水化放热量提高了132.7%,水泥体系的水化速率相对较快,水化程度较高。     

粉煤灰和磨细矿渣对北京地铁5号线清河斜拉桥大体积混凝土性能的影响

本文研究了粉煤灰和磨细矿渣对大体积承台混凝土抗压强度、水化热、收缩率的影响。试验结果表明：在水泥掺量一定时,随矿渣粉掺量的增加水化放热量、最大放热速率和干缩率均增大;水泥用量为200kg／m^3、粉煤灰为140kg／m^3、矿渣粉为50kg／m^3时,混凝土水化热较小、干缩率较小;SEM形貌图表明,粉煤灰和磨细矿渣的综合效应,使火山灰反应更加充分,Ca(OH)2含量降低,在水泥用量200kg／m^3时,混凝土28天结构致密。     

水泥-磷渣-膨胀剂复合胶凝材料灌浆砂浆性能研究

试验研究了磷渣、早强剂、膨胀剂对灌浆砂浆性能的影响,测试分析了水泥-磷渣-膨胀剂复合胶凝材料的水化热和孔结构。结果表明：以硅酸盐水泥为基材配制灌浆砂浆,磷渣掺量宜控制在20%~30%之间;水泥-磷渣-膨胀剂复合胶凝材料水化放热速率低且放热量小,平均孔径和最可几孔径较小,孔径分布合理,适用于配制灌浆砂浆。