稻壳灰改性铝酸盐水泥的试验研究

针对铝酸盐水泥中后期强度倒缩的问题,进行了稻壳灰作为外掺料改性铝酸盐水泥的试验研究。分别测试了稻壳灰对铝酸盐水泥抗压强度、抗折强度、泌水率及渗透率的影响,并通过XRD分析探讨了稻壳灰的作用机理。结果表明:适量的稻壳灰不仅可以提高铝酸盐水泥的早期强度,还可以有效改善其中后期强度,稻壳灰掺量以15%为佳;稻壳灰的比表面积巨大,其表面可有效吸附大量水分子,改善了铝酸盐水泥的泌水性;稻壳灰的填充效应使硬化浆体中的连通孔隙数量减少,进而改善了铝酸盐水泥的渗透性;稻壳灰活性被激发后可与水化产物发生反应,削弱了发生在水化反应中后期的晶相转变作用,避免了硬化浆体的中后期强度倒缩。     

环氧水泥砂浆的改性机理

通过对环氧改性水泥净浆的水化程度和砂浆的孔结构研究，借助于扫描电镜分析，探讨了聚合物对水尼砂浆的改性机理，聚合物的存在一方面延缓了水泥的水化速度，另一方面改善了硬化浆体的毛细孔结构，一部分聚合物在硬化浆体中形成了不连续的薄膜。所以聚合物的必性作用是上述两方面的综合作用     

纳米C—S—H/PCE对硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥凝结硬化的影响

研究了纳米C-S—H/PCE对硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥凝结时间、早期水化历程及抗压强度的影响,采用XRD、TG、pH计和SEM等分析测试手段对早龄期水化产物和液相碱度等进行表征,探讨了纳米C-S—H/PCE对硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥的增强机理.结果表明:掺加纳米C—S—H/PCE能有效缩短硅酸盐-硫铝酸盐复合水泥浆体初...     

羟基羧酸盐聚合物对水泥水化进程的调控机理

通过调整合成工艺获得不同摩尔比的羟基羧酸盐共聚物,并研究了其与水泥颗粒之间的相互作用,通过测定吸附量、凝结时间和强度,采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析了水化产物数量及微观形貌,揭示了羟基羧酸盐共聚物对水泥水化历程的影响规律。结果表明:随羧基含量增加,羟基羧酸盐聚合物吸附能力增强,与钙离子的络合能力增强,同时水泥颗粒ζ电位增加;羟基羧酸盐共聚物显著降低了水泥浆体1d强度,而对7d、28d强度基本无影响;抑制了水泥水化1d龄期的CH、AFt生成量,但并未抑制7d、28d水化产物的形成;羧基接枝密度大小不会影响7d、28d水泥水化进程,但可根据羧基接枝密度定性地判定缓凝作用的强弱,研究结果可为羟基羧酸盐的应用提供技术参考。     

MgCl_2侵蚀对水泥-矿渣硬化浆体相组成与演变的影响

研究了10%质量浓度的MgCl_2侵蚀溶液下,不同矿渣掺量(0%、20%、40%、60%)水泥-矿渣硬化浆体在不同侵蚀龄期的水化程度、水化产物相组成、C-S-H凝胶的平均分子链长(MCL)、含铝相产物迁移与转变规律。XRD、29SiNMR、27AlNMR和SEM-EDS测试结果可知:随着矿渣掺量的增加,硬化浆体固化Cl-能力增加。同时,矿渣中的Al[4]-S水解可进入C-S-H凝胶硅氧链,C-S-H凝胶Al[4]/Si增加,进而提高硬化浆体的抗MgCl_2侵蚀溶液的脱铝作用;且矿渣的掺入降低了C-S-H凝胶Ca/Si,提高了C-S-H凝胶稳定性。随着MgCl_2侵蚀龄期的延长,纯水泥硬化浆体中含铝相水化产物向Al[6]-E转化,水泥-矿渣硬化浆体含铝相水化产物向Al[6]-M/F转化。     

不同CO2养护压力下硫铝酸盐和硅酸盐水泥浆体早期微观结构

研究硫铝酸盐和硅酸盐水泥（CSA-OPC）浆体在不同碳养护压力下的早期碳化过程,通过X射线衍射、红外光谱、热重、压汞和扫描电镜等测试方法,表征碳化前后水泥浆体的物相组成和微观结构.实验结果表明,CSA-OPC浆体的水化产物主要为钙矾石,碳化作用使钙矾石转变为碳酸钙和硫酸钙晶体;水泥中碳酸钙以3种晶型存在,其中方解石为主要存在形式.碳化使半碳型的水化硫铝酸钙（Hc-AFm相）逐渐转化为单碳型的水化硫铝酸钙（Mc-AFm相）,碳化程度和碳化深度随着碳化压力的增加而递增.碳化后CSA-OPC水化产物体积减小,样品总孔隙率增大、孔隙结构变疏松.研究结果阐明了CSA-OPC浆体在早期碳化养护条件下的微结构变化过程,为制备基于硫铝酸盐水泥的高效碳汇材料提供了技术支撑.     

助磨剂对粉煤灰流动性及水化活性的影响

采用硫酸钠与木质素磺酸钠为助磨材料磨细粉煤灰,分别通过纯粉煤灰浆体和水泥净浆、砂浆、混凝土等试验,对比研究了原灰、磨细灰及改性磨细灰的流动性和水化活性,并通过扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)观察和分析改性机理。结果显示,改性措施明显提高了磨细粉煤灰的流动性和水化活性,需水比从123%降低至97%;在固定用水量条件下,3d和28d的活性指数分别提高10%和3%,而在固定流动度条件下则可分别提高约17%和15%,在相同配合比和相同坍落度的C40混凝土中,可减少用水量15kg/m~3,抗压强度提高约5 MPa;磨细过程在打散粘连颗粒的同时也打破了部分球形颗粒并使非球状的海绵体颗粒更容易吸水,导致粉煤灰流动性降低;附着在磨细灰颗粒表面的改性剂微粒,可通过"润滑"和缓凝作用,明显克服上述缺陷,并可使水泥水化产物钙矾石(AFt)晶体搭接粉煤灰颗粒与周围环境,进而提高水泥石的机械强度。     

磷铝酸盐水泥混凝土表面透气和吸水性能研究

研究磷铝酸盐水泥混凝土表面透气和表面吸水性能,利用XRD,MIP和交流阻抗分析对混凝土水化产物物相组成、孔结构特性和电性能进行了分析.结果表明:磷铝酸盐水泥混凝土具有较佳的表面性能,其表面抗透气和吸水性能优于普通硅酸盐水泥.养护28 d的磷铝酸盐水泥混凝土表面透气为1.37×10-2 Ln(P)/min,表面吸水系数为4.56×10-9 m3/min0.5.这是由于PAC和PC属于不同体系,其水化生成物和反应机理不同造成的.与PC相比,PAC具有快硬、早强特性,生成大量的水化产物相互交联形成的致密三维网络结构,连通孔的数量较少,结构较致密.随着养护时间的增加,PAC透气和吸水系数随之减小,这是由于不断生成的水化物填充内部孔隙,提高结构致密度造成的.     

超细CaCO3增强硫铝酸盐水泥强度的研究

在硫铝酸盐水泥硬化体中,钙矾石主要以柱状、棒状而存在,这对水泥的性能产生了不利影响。探讨了超细CaCO3对硫铝酸盐水泥进行改性的研究。试验结果表明,超细CaCO3掺量为3%时,明显改善了硫铝酸盐水泥的强度,其28 d净浆与砂浆抗压强度分别达到100.6 MPa和94.1 MPa,且水泥的28 d砂浆抗折强度高达12.5 MPa。SEM显示掺超细CaCO3硫铝酸盐水泥硬化体中难以发现大颗粒状的水化硫铝酸钙晶体,结构较致密、均匀。     

矿渣固化钻井液技术的高温分散剂研究

由于高温深井泥浆本身具有粘度大、密度高以及成分复杂等特点,导致在MTC浆体中泥浆分散剂分散作用甚微,甚至根本无法配浆.从MTC浆体的增稠原理出发,合成出含非离子型基团的多种改性聚氧乙烯类物质的MTC高温分散剂SSOB.该分散剂加量小、分散能力强,不影响MTC浆体的稠化时间、抗压强度等其他性能,与其他外加剂(激活剂、缓凝剂等)相容性好等优点,使MTC浆体具有优良的综合性能,从而为高温深井油气的开发的MTC技术提供了保证,具有广阔的发展和应用前景     

高温煅烧石膏硅酸盐水泥早期水化产物的研究

利用DTA、XRD、IR、化学结合水和Ca（OH）2生成量测定等方法,研究了煅烧石膏、二水石膏对硅酸盐水泥早期水化过程的影响。结果表明：在水化龄期相同时,掺煅烧石膏水泥浆体中水化产物同掺二水石膏相比,Ca（OH）2生成量大;在一天前无AFt生成;结合水量在一天前前者高于后者,而一天后则相反。指出了煅烧石膏提高水泥强度的机理在于：由于煅烧石膏的溶解速度较低,在水泥水化初期（1d前）,存在于水泥中的铝酸盐相不能形成AFt,从而减缓了AFt对水泥水化的延缓作用,加速了整个熟料矿物相的水化,提高了水泥的强度。     

单掺活性MgO水泥膨胀性能与微观结构表征

胶凝材料水化反应过程中收缩或膨胀体积变化是由其水化产物性质决定。水泥的收缩值随水化龄期的变化规律反应了水泥水化特点。研究活性MgO水泥浆体水化过程及水化产物,探索单掺MgO对水泥体系膨胀特性的影响。活性MgO由菱镁矿经700℃保温2.5h煅烧制备。单掺8%活性MgO水泥净浆的安定性合格,单掺质量分数12%活性MgO水泥净浆的安定性不合格。MgO掺量由4%增长到20%时,20℃水浸泡膨胀率由1.88‰增加到10.05‰。纯水泥浆体20℃水浸泡90d后的孔容为0.018cm3/g,活性MgO增大了水泥浆体的孔容。MgO质量掺量由8%增加至12%时,水化产物Mg(OH)2堵塞了孔径,浆体20℃水浸泡90d的孔容从0.079cm3/g减小到0.030cm3/g。12%MgO水泥浆体孔径分布范围比8%MgO水泥浆体广,主要分布在2～100nm之间,且孔径微分分布增大。根据MgO水化反应产物、形貌表征以及孔径分析、体积膨胀率的实验结果,解释单掺活性MgO导致水泥浆体安定性问题的原因。     

多元复合缓凝剂制备及其对磷酸镁水泥性能的影响

以硼砂、十二水合磷酸氢二钠、氯化钙为原料制备了复合缓凝剂,利用水化热、XRD、SEM等手段,对比研究了复合缓凝剂与硼砂对磷酸镁水泥主要性能的影响。结果表明:对于掺复合缓凝剂的磷酸镁水泥,其流动性降低,水化放热更迟,放热速率更低,凝结时间更长;其水化产物中除了鸟粪石(KMgPO4·6H2O),还存在少量氯化钾,且水化产物的结晶度和微裂纹也得到了一定改善;复合缓凝剂掺量在一定范围内(≤8%)时,其凝结时间显著延长,且后期强度优于掺10%(常规掺量)硼砂的磷酸镁水泥。因此,在满足凝结时间的条件下,多元复合缓凝剂更有利于改善磷酸镁水泥的整体性能。     

基于氮吸附的水泥-沥青复合硬化体孔结构分析

水泥沥青砂浆是一种多相多孔的复合材料,其组分为水泥-沥青共同形成的复合胶凝体。为了解水泥沥青砂浆中的孔隙结构,应用低温氮吸附法分析了不同水泥-沥青质量比的水泥-沥青复合硬化体中BET比表面积、2～200nm孔分布随龄期的变化。测试结果显示:水泥-沥青复合硬化体的BET比表面积显著低于硅酸盐水泥石,随龄期增长而增大;在氮吸附法有效的孔径分析范围内(2～200nm),随龄期的增长,孔径50nm以下的孔数量增长显著,28d龄期CAB浆体的微分孔径分布曲线在5～7nm及20～50nm出现的分布峰,可分别归结于水化产物数量的增长及水化产物的填充作用;沥青含量对孔分布及孔结构形成有显著影响,随沥青含量的增大,复合硬化体的BET比表面积降低,小于50nm的孔数量减少。     

海水侵蚀龄期对掺加盐结晶抑制剂的水泥-矿渣复合浆体微结构的影响

通过XRD、SEM、NMR等测试手段,研究了水泥-矿渣浆体在海水侵蚀环境下水化程度、C-A-S-H凝胶微结构以及含Al相水化产物组成的演变。研究表明:海水侵蚀会导致水泥-矿渣浆体“脱铝”;并使胶凝浆体微结构发生演变,力学性能退化;另外对浆体的水化程度有促进作用。而盐结晶抑制剂的掺入可削弱海水侵蚀对胶凝浆体C-A-S-H凝胶的脱铝作用;改善因海水侵蚀造成的胶凝浆体微结构演变;并对胶凝浆体在海水侵蚀下水化程度增加有抑制作用。     

一种新型油井水泥缓凝剂

本文推出多羟基有机磷酸(简称HEDP)作为一种新型的油井水泥缓凝剂,以取代辽河油田目前使用的缓凝剂木质素铁铬盐(简写FCLS);对分别掺加HEDP和FCLS的水泥浆在稠化时间、凝结时间、流变性、强度和析水量等方面进行了室内的对比实验得出HEDP最佳掺加量为水泥重量的0.04％;在固油、气井的工程技术中应用,获得良好效果;本文还对HEDP对水泥浆的缓凝机理进行了初步探讨。     

复合浆体中粉煤灰和水泥水化反应程度的测定

采用盐酸选择溶解法测定粉煤灰的水化程度,再结合水化热法计算复合浆体中水泥的水化程度。试样结果表明,在水化早期粉煤灰仅作为惰性材料填充于复合浆体的孔隙中。随着粉煤灰掺量的增大,水泥的水化程度越高,单位体积中水化产物的总体数量仍为减少。     

木质素磺酸钠聚羧酸减水剂的制备研究

以木质素磺酸钠作为聚羧酸减水剂的合成原料,在水溶液中与聚羧酸减水剂单体进行接枝共聚反应,制得木质素磺酸钠聚羧酸减水剂,并对其制备工艺进行优化,得到最优实验方案为:木质素磺酸钠质量分数为16%,PEG-1000和MA的物质的量比为0.9∶1.0,丙烯酸与马来酸酐物质的量比为2.8∶1.0,聚合时间为3h,酯化时间为4h,最优条件下制得的产品的水泥净浆流动度(掺量为0.2%,水灰质量比为0.29)为241mm。红外测试表明木质素磺酸钠分子结构上成功接上了聚氧乙烯基、酯基、羧酸基及酰胺基等官能团。     

石灰石粉铝酸盐水泥复合体系的水化反应

石灰石粉具有水化活性,能与硅酸盐水泥中的C₃A、铝酸盐水泥中的CA、CA₂等铝酸盐矿物发生反应,水化产物为水化碳铝酸钙。利用微量热仪法、胶砂强度和X射线衍射（XRD）,研究不同比例的石灰石粉铝酸盐水泥复合体系的水化反应,结果表明：石灰石粉会加快铝酸盐水泥的水化进程,水化过程诱导期缩短,放热速率峰值下降;复合体系中石灰石粉占比越高,早期水化反应速率越快,但水化反应放热量越低;相对而言,复合体系中石灰石粉掺量为20%时石灰石粉参与反应程度最高,且掺量为20%时石灰石粉对复合体系强度有显著贡献。随复合体系中石灰石粉比例增加,铝酸盐水泥水化产物越来越不明显;石灰石粉掺量为20%~40%时,水化碳铝酸钙XRD特征峰相对最明显,复合体系中石灰石粉与铝酸盐水泥存在一个最佳的比例范围。研究表明,石灰石粉与铝酸盐水泥间会发生明显的水化反应,石灰石粉与铝酸盐水泥复合有望制得一种新型胶凝材料。     

纳米SiO_2对聚合物改性水泥基材料性能的影响

将纳米SiO2掺入聚合物改性砂浆,测试其工作性、凝结时间及力学性能,利用微量热仪分析纳米SiO2对聚合物改性水泥基材料水化放热特性的影响,通过扫描电镜分析其微观结构.研究表明,掺入纳米SiO2后,聚合物改性砂浆的流动度增大,水化速度加快,凝结时间缩短;界面结构和水泥石结构得到改善,抗压强度和抗折强度均有所提高.