矿渣掺量对水泥浆体水化放热性能及微观形貌的影响研究

采用等温微量热技术和场发射扫描电子显微镜(FESEM),研究了矿渣掺量对水泥浆体水化放热性能及微观形貌的影响规律。以直观的数据反映了矿渣-水泥浆体随矿渣掺量变化,水化放热速率以及放热量变化规律,以直观的图形描述了矿渣-水泥浆体水化产物C-S-H凝聚形态的多样化,以及随着矿渣掺量变化C-S-H凝胶含量的变化规律。     

水化硅酸钙粉体对水泥水化反应过程及机理的影响

将水化硅酸钙(C-S-H)粉体掺入水泥浆中,研究其对水泥水化动力学和反应机理的影响.利用TAM air微量热仪,测量了掺入C-S-H粉体后水泥的水化速率和水化热;采用透过高度法测试了C-S-H粉体的接触角;运用水化动力学分析方法,确定了掺C-S-H粉体后水泥水化反应速率常数K,水化度α,反应级数n等动力学参数;并根据动力学微分曲线评价了C-S-H粉体对水泥水化机理和水化过程的影响.结果表明:C-S-H粉体能降低水泥的水化热总量和成核势垒,并使其水化放热峰提前;C-S-H粉体在水泥水化反应过程中主要起晶种作用;在一定C-S-H粉体掺量(质量分数)范围(1%~3%)内,水泥水化过程符合结晶成核与晶体生长(NG过程)-相边界反应(I过程)-扩散(D过程)的水化机理,C-S-H粉体促进了NG过程,对I过程有一定的削弱作用,而对D过程影响很小.     

掺磷铝酸盐水泥的矿渣硅酸盐水泥水化行为

主要研究了掺放磷铝酸盐特种水泥（PALC）后矿渣硅酸盐水泥（SC）的水化行为;通过混凝土实验,探讨了在磷铝酸盐水泥作用下混凝土的力学性能变化,掺磷铝酸盐水泥后的矿渣硅酸盐水泥28d胶砂抗压强度可提高8～14MPa,利用DSC,XRD,SEM,IR等分析手段,对该复合水泥水化浆体的结构、形貌进行研究,IR分析表明,复合水泥浆体水化产物相晶体结构的对称性较SC的高,由此可推测其稳定性增强,浆体耐久性好,SEM表明,水化浆体中的C-S-H凝胶交织成网络状,结构致密。     

乙烯基可再分散聚合物对水泥水化产物的影响

利用步进扫描X线衍射、磁共振、场发射环境扫描电镜分析了乙烯基可再分散聚合物对72 h水泥水化产物的影响.结果表明:乙烯基可再分散聚合物能显著延缓水泥水化产物钙矾石、氢氧化钙以及C-S-H凝胶的生成时间,降低其生成量,且水化24 h内的降幅尤其显著.掺入10%(质量分数)乙烯基可再分散聚合物后,钙矾石生成时间由几分钟延迟到3 h以上,氢氧化钙和C-S-H凝胶开始生成时间由水化3 h延迟到9 h,在相同水化时间下氢氧化钙和C-S-H凝胶的含量明显低于纯水泥浆体.乙烯基可再分散聚合物能显著影响C-S-H凝胶的结构和形貌,促进C-S-H凝胶硅氧四面体由一聚态向高聚态转变,且转变时间由水化24 h提前到12 h,导致C-S-H凝胶表面气孔明显增多.     

CFBC脱硫灰对水泥浆体水化的影响

通过对掺CFBC脱硫灰硬化水泥浆体的力学性能、结合水量、Ca(OH)2含量、水化产物以及孔隙分布的研究,分析了其对水泥浆体水化的影响。结果表明,随着CFBC脱硫灰掺量的增加,硬化水泥浆体的抗压强度降低,结合水量减少,孔隙率增加,Ca(OH)2含量减少;掺CFBC脱硫灰的水泥浆体水化产物形貌以纤维状为主,纯水泥浆体的水化产物以网络状为主。     

聚羧酸序列结构对水泥浆体早期性能的影响

通过测试不同序列结构的聚羧酸(PCE)在水泥浆体中的吸附特性,对水泥浆体流动度、水化放热速率、水化产物生成量、水泥水化产物形貌等的影响,揭示了PCE序列结构对水泥浆体早期性能的影响规律。结果表明:与无规PCE相比,嵌段PCE吸附量较大,吸附速率较快,因此,初始分散性较好,流动度损失较大。水化放热速率表明:掺嵌段PCE的水泥水化诱导期缩短、水化主放热峰出现得更早。XRD、SEM结果进一步表明:嵌段PCE加速了钙矾石和C-S-H凝胶的生成,同时促进了C_3A和C_3S的水化过程。     

减水剂对水泥浆体水化性能和孔结构影响的试验研究

研究了木质素磺酸盐(LS)、萘系(FDN)及聚羧酸系(PC)三类混凝土减水剂,对水泥浆体水化性能及孔结构的影响.三种减水剂不同程度地延缓水泥早期水化,而对后期水化放热速率及产物均无影响.测试养护28 d、90 d的硬化水泥浆体中的孔隙率,不同减水剂对浆体孔径分布和孔隙率影响也不同,孔径小于0.1μm的孔隙率:PC远大于FDN和LS;孔径大等于0.1μm的孔隙率:LS＞FDN＞PC.减水剂对水泥浆体孔结构影响与掺减水剂的水泥浆体的絮凝结构有关,正是由于聚羧酸系减水剂对水泥的强分散能力,使得水泥遇水后形成大量体积较小的絮凝结构.     

低钙粉煤灰粒度对水泥-粉煤灰复合胶凝材料力学性能与水化性能的影响

为了实现粉煤灰的高效利用,通过旋风分级机将原状粉煤灰分成D_(50)=5.06μm、15.63μm、35.01μm三个不同的粒度区间。不同粒度粉煤灰按照0、10%、20%和30%替代硅酸盐水泥。研究了粉煤灰粒度对水泥胶砂强度和水化性能的影响。结果表明,随着粉煤灰粒径的减小,粉煤灰水泥的各龄期强度都逐渐增加,掺入适量细粒度粉煤灰,水泥各龄期胶砂强度超过了硅酸盐水泥;粉煤灰水泥的水化放热速率和累积放热量都低于硅酸盐水泥,随着粉煤灰粒径的减小,粉煤灰水泥的水化放热速率和累积放热量增加。3d龄期时,粉煤灰水泥浆体Ca(OH)_2峰强度与硅酸盐水泥几乎相同;60d龄期时,随着粉煤灰颗粒粒径的减小,粉煤灰水泥浆体Ca(OH)_2峰的强度明显减小;SEMEDS分析表明,细粒度区间的粉煤灰水泥浆体比粗粒度区间的粉煤灰水泥浆体具有更致密的浆体结构且粉煤灰颗粒水化生成的是一种低Ca/Si的C-S-H凝胶。     

纳米C-S-H晶核对水泥浆体流变性能的影响

纳米C-S-H晶核由于对水泥早期水化的显著加速效果逐渐被广泛用作早强剂,通过流变仪测试掺纳米C-S-H晶核水泥浆体的塑性黏度、动态屈服应力、静态屈服应力和触变性,以研究纳米C-S-H晶核对水泥浆体流变性能的影响。结果表明：纳米C-S-H晶核掺入水泥浆体后,水泥浆体塑性黏度、动态屈服应力、静态屈服应力和触变性均随之增加,掺量越大,增加越多。水灰比对水泥浆体的流变性能也具有显著影响,水灰比越小,浆体的塑性黏度、动态屈服应力、静态屈服应力和触变性越大。     

液体速凝剂对水泥早期水化的影响研究

通过凝结时间、早期抗压强度、水化热、水化产物形貌等研究了液体速凝剂对水泥早期水化反应历程的影响.结果表明,使用液体速凝剂的水泥浆体在水化的初始阶段形成了大量的水化铝酸钙晶体及针棒状的钙矾石,从而促进了水泥浆体的凝结.液体速凝剂增加了水泥早期产物中铝酸盐与硫酸盐的比例,加快了钙矾石(AFt)转化为单硫型硫铝酸钙(AFm)...     

超塑化剂对水泥早期水化影响的灰值分析

对掺萘磺酸盐缩合物减水剂和两种聚羧酸减水剂的水泥浆体水化24h的微观形貌进行了背散射电子图像测试及灰度值分析,发现超塑化剂对水泥早期水化具有重要影响,掺不同超塑化剂的水泥早期水化产物有所区别.试验同时还得出可利用灰度值来表征掺超塑化剂水泥的早期水化产物的结论.     

纳米C-S-H早强剂对水泥水化的影响研究

通过凝结时间、水化温度、XRD、SEM、抗压强度试验等研究了纳米C-S-H早强剂对水泥水化及混凝土强度的影响,并分析了作用机理。结果表明：纳米C-S-H早强剂明显缩短了水泥的凝结时间;随着纳米C-S-H早强剂掺量的增加,水化温度峰出现时间缩短,且峰值提高;掺入适量的纳米C-S-H早强剂不改变水泥的水化产物种类,但加速了水泥水化进程,提高了混凝土的早期抗压强度,且后期（28 d、56 d）抗压强度无倒缩。     

无碱速凝剂对硅酸盐水泥早期水化的影响

从早期硬化强度发展、水化离子溶出规律、水化放热行为以及水化物相和微观形貌层次阐述了液体无碱速凝剂对硅酸盐水泥早期水化的影响.结果表明:液体无碱速凝剂通过速凝阶段针棒状钙矾石的迅速形成而使得硅酸盐水泥初始水化放热显著提高;氟离子的引进促进了速凝阶段C3S的快速溶解水化并形成C-S-H凝胶,明显改善了无碱速凝剂的速凝作用效果及其与减水剂的适应性,但显著降低了水化24h的硬化体强度,原因是氟离子在水化加速阶段消耗钙离子而形成了片状CaF2产物,在吸附插层作用下对C-S-H凝胶产生包裹抑制作用,从而明显延缓了水泥水化过程.     

-3℃下不同矿粉掺量对水泥水化影响的试验研究

通过试验研究在-3℃环境下不同矿粉掺量的水泥浆体在一定龄期内的水化热以及水化程度,利用试验数据采用近似矩形法和直接法计算出水泥水化放热量,分析出不同矿粉掺量的水泥浆体在-3℃的水化程度,比较不同矿粉掺量水泥浆体水化放热量得出其水化规律,比较不同入模温度对水泥水化的影响程度,同时提出水泥浆体处于负温下水化热测定的方法。试验结果表明:-3℃下10%、20%、30%的矿粉替代量在1、3、7、14、28 d龄期下水化放出的热量比不加矿粉掺合料的水泥浆体放热量低1%~6%。通过试验得出入模温度以及水化温度对水泥水化过程影响至关重要,同时在一定龄期下,矿粉对水泥的水化有抑制作用,矿粉取代水泥的量越高水泥水化放热量越低。     

氯盐环境下杂散电流对水泥水化产物赋存状态的影响

设计了氯盐环境下水泥净浆加载杂散电流的浸泡试验,分析了试验现象,测定了不同周期溶液的pH值和Ca²⁺含量,表征了水泥水化产物中Ca²⁺的溶出特征,并通过XRD、TG和SEM-EDS测试进一步分析了氯盐环境下杂散电流对水泥水化产物的组成、含量及微观形貌的影响。试验结果表明：氯盐环境下,杂散电流将加速水泥水化产物中Ca²⁺的溶出,引起CH和C-S-H凝胶的分解,影响F盐的生成,改变CH和C-S-H凝胶的微观形貌;杂散电流对水泥基材料中不同部位水泥水化产物赋存状态的影响不同,其机理主要在于杂散电流引起的离子迁移及环境pH改变。     

预水化水泥浆对C30混凝土性能影响研究

本文采用预水化的水泥浆代替废水废浆,模拟废水废浆中水泥成分对混凝土性能影响。研究了预水化水泥浆的浓度、水泥浆的预水化时间、以及基准水泥的替代质量对C30混凝土性能的影响,研究表明:加入预水化水泥浆后,C30混凝土的各龄期强度都有一定的提高,在取代基准水泥5kg条件下时,水泥浆的浓度对混凝土工作性能影响不大;水泥浆的预水化时间对C30混凝土强度、工作性能和容重影响不大;随着取代量增加,各龄期强度提高更加明显。当基准水泥取代质量超过5kg时,工作性能下降明显。     

3℃下不同矿粉掺量对水泥水化影响的试验研究

试验采用直接法和近似矩形法研究了3℃环境下不同矿粉掺量的水泥浆体在一定龄期内的水化热以及水化程度。通过试验计算水泥水化放热量得出添加不同矿粉掺量的水泥浆体在3℃下的水化程度;比较不同配合比水泥浆体水化放热以及添加矿粉掺量的水泥水化程度得出其水化规律;同时提出水泥浆体在低温下水化热测定的改进办法。试验结果表明:10%、30%、50%的矿粉替代量在1、3、7、14、28 d龄期下水化放出的热量比不加矿粉掺合料的水泥浆体放热量低1%~8%,同时得出在一定龄期下,水泥的取代率越高水泥水化程度越低。     

水泥细化提高水化速率对水泥结构的发展及性能的影响

本文通过提高普通水泥(混合材以矿渣为主)的水化速率,研究了部分水泥细化后,对普通水泥的硬化浆体结构的形成、发展以及水泥物理力学性能的影响。研究结果表明,通过细化手段,提高普通水泥的水化速率,虽有利于水泥浆体结构的快速形成,但由于粗大柱状钙矾石的形成,对水泥浆体的后期结构发展反而不利,并由此影响水泥力学性能的正常发展。     

水泥基土壤固化剂固化土的微观结构特征

采用扫描电镜和能谱分析测试手段,对水泥基土壤固化剂固化土的微观结构和固化剂的水化产物进行了研究.结果表明:水泥基土壤固化剂水化产物包括水化硅酸钙(C-S-H)凝胶、氢氧化钙、碳酸钙、三硫型水化硫铝酸钙(AFt)等物质,其中C-S-H凝胶、AFt是构成固化土强度的主体;六方棱柱状的AFt晶体和纤维状的C-S-H凝胶(Ⅰ)纵横交替搭接成网状结构,插入或填充于土颗粒孔隙之中;网络状或其他形状的C-S-H凝胶附着在土颗粒表面并将其包裹起来,或将相近的土颗粒黏结起来.水泥基土壤固化剂水化产物的填充、挤密、黏结等作用,使呈松散状态的土颗粒逐渐成为较致密的整体,从而改善了土体的工程技术性能.     

两性接枝共聚物超塑化剂对水泥早期水化的影响

采用水化热测定仪及非接触式电阻率测定仪研究了两性羧酸类接枝共聚物超塑化剂(SSP)对硅酸盐水泥水化热性能及交变电场下电阻率的影响.结果表明:SSP在不延缓水泥正常凝结的前提下,能有效降低水泥早期水化放热量和水化放热速率,延缓水化放热峰值出现时间.SSP掺量为0.3%(质量分数)时,同空白水泥浆体相比,其1 d水化热降低了83%,水化热峰值出现时间延缓了20 h,最高水化放热速率降低了将近50%.SSP使水泥浆体的电阻率平衡期延长,且SSP掺量高的水泥浆体在凝结硬化阶段具有较大的电阻率增长斜率.