萘系减水剂不同掺加方法的作用机理的研究

本文通过水泥和水泥熟料矿物对减水剂的吸附及电化学测定,认为萘系减水剂不同掺法的作用机理主要与减水剂的吸附平恒浓度及水泥颗粒的ζ-电位有关,而这两者又取决于水泥中各熟料矿物的水化程度和电性质。本文还通过化学结合水和水化热以及流变参数等的测定,探讨了减水剂不同掺法对水泥浆体水化动力学过程和流变性能的影响,并提出了减水剂后掺—分两次加水的新方法。     

葡萄糖酸钠与聚羧酸减水剂的复合效应研究

研究了聚羧酸减水剂与葡萄糖酸钠的复合使用对水泥浆体的凝结时间、净浆流动性、强度、水化热的影响,并采用XRD分析水泥水化产物的变化。结果表明:适量的葡萄糖酸钠能显著提高聚羧酸减水剂的分散性和分散保持性,改善水泥与聚羧酸减水剂的适应性,延长凝结时间,并使3 d7、d强度有所提高;单掺葡萄糖酸钠使水泥水化第2放热峰出现时间延迟2 h,但温峰值及水化热与空白样基本持平,1 d、7 d CH的生成量减少。复合使用葡萄糖酸钠与聚羧酸减水剂时,水泥净浆水化温峰出现时间延迟15 h,水化温峰提高,1 d、7 d CH的生成量较单掺葡萄糖酸钠时有所增大。     

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。     

葡萄糖酸钠与高效减水剂复合使用对水泥水化历程的影响

用直接测温法及X射线衍射技术,系统研究了葡萄糖酸钠与萘系、氨基磺酸盐系及聚羧酸盐系3种高效减水剂复合使用对水泥水化热、水化温峰、温峰出现时间及不同水化龄期Ca(OH)2和钙矾石(AFt)生成量等方面的影响.结果表明:与糖钙和三聚磷酸钠相比,葡萄糖酸钠及其与高效减水剂复合对水泥水化历程的影响规律明显不同.单掺葡萄糖酸钠使水泥水化第2放热峰出现时间延迟,但温峰值及水化热与空白样基本持平,温峰时的Ca(OH)2生成量增大.复合使用葡萄糖酸钠与高效减水剂时,与不同品种高效减水剂复合使用对水泥水化历程的影响不同.     

硅灰与氧化石墨烯对硬化水泥浆体的复合增强效应

研究了硅灰与氧化石墨烯复掺时对硬化水泥浆体力学性能的影响. 分别进行了普通水泥浆体、内掺质量分数10%的硅灰水泥、外掺质量分数0.8%的氧化石墨烯复合聚羧酸减水剂（GOPCs）水泥浆体以及同时内掺硅灰与外掺GOPCs的水泥浆体的配制. 对4种硬化水泥浆体的抗折强度、抗压强度以及90 d龄期孔隙率进行了测定,同时采用X射线衍射仪及扫描电子显微镜对水泥水化产物进行分析,并将4种样品的力学性能进行比较. 结果表明,当掺10%硅灰时,硬化水泥浆体90 d抗压强度比空白样提高了3.6%,抗折强度提高了9.6%;当只使用氧化石墨烯复合聚羧酸减水剂而不掺硅灰时,抗压强度提高了11.9%,抗折强度提高了15.3%;当硅灰与氧化石墨烯复掺时,抗压强度提高了22.7%,抗折强度提高了38.6%. 孔隙率的变化以及XRD、SEM分析证实了这一结果. 因此,硅灰与氧化石墨烯复合聚羧酸减水剂对硬化水泥浆体具有复合增强作用.     

大体积混凝土配合比设计及工程应用

大体积混凝土工程中,混凝土配合比设计应以控制温度差为首要目标,充分利用控制水泥用量、掺加矿粉和粉煤灰、延长混凝土设计龄期、选用缓凝型高效减水剂等方法,降低水化热、延缓和削弱水化热峰值,减少混凝土温度差,避免混凝土温度裂缝的产生。     

粉煤灰、减水剂对水泥浆体相容性影响的试验研究

通过调整萘系和聚羧酸系减水剂的含量,观察水泥浆体的流动性和流动性经时损失的变化,由此确定减水剂的饱和点和减水剂对水泥相容性影响;减水剂在饱和点掺量时,调整粉煤灰掺量,研究粉煤灰掺量对水泥相容性的影响.结果表明:水泥浆体的流动度随减水剂掺量的增加而增大;萘系减水剂的饱和点掺量为0.8%,聚羧酸系减水剂的饱和点掺量为1.4%;在减水剂饱和点附近,静置35 min、60 min,萘系、聚系减水剂流动度经时损失分别为65%和39%,且聚羧酸系减水剂具有滞后性;聚系减水剂与水泥的相容性优于萘系高效减水剂;在减水剂饱和点掺量处,随着粉煤灰含量的增加,水泥浆体的流动度增大.     

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.     

外掺材料对多孔水泥混凝土胶浆强度的影响研究

文章采用超细粉煤灰与硅灰的复合技术配制多孔水泥混凝土水泥浆体试件.通过与双掺硅灰和减水剂、双掺粉煤灰和减水剂以及复合掺粉煤灰、硅灰和减水剂的情况对比,系统研究了硅灰粉煤灰作为外掺挤对多孔水泥混凝土水泥浆体的强度的影响.实验结果表明,由于硅灰与超细粉煤灰的复合,在水泥浆体形成过程中,这2种材料充分发挥了各自的功能效应,使得多孔水泥混凝土水泥浆体的强度性能显著提高.文章通过扫描电镜试验,剖析了超细粉煤灰与硅灰复合效应的机理,论证了用超细粉煤灰和硅灰以及减水剂复合配制多孔水泥混凝土水泥浆体的可行性.     

基于后掺法的混凝土坍落度恢复技术研究

通过水泥对减水剂的吸附、水泥浆溶液Zeta电位、净浆流动度和混凝土坍落度等试验,分析了后掺聚羧酸减水剂量和添加时间对水泥净浆流动性、混凝土工作性能的影响及其相互关系,在此基础上提出了恢复混凝土坍落度的技术方法。结果表明:后掺法通过降低水泥颗粒对减水剂的吸附和减小颗粒的Zeta电位,能够有效避免早期水化产物对减水剂的吸附包裹,提高减水剂的有效分散能力;减水剂后掺的量与时间的合理匹配,可在一定时间内恢复混凝土坍落度,当先掺80%、后掺20%的减水剂时,在2h内可以显著地改善坍落度损失。     

甲酸钙对水泥浆体抗压强度、水化及孔结构的影响

研究了甲酸钙对普通硅酸盐水泥浆体和硅酸盐水泥浆体抗压强度的影响,采用XRD、压汞法和灼烧法,测试了甲酸钙对水泥浆体水化产物组成、孔结构及化学结合水的影响。结果表明：甲酸钙能加速水泥的水化,促进Ca（OH）2的生成,提高水泥浆体的水化程度;甲酸钙能明显改善水泥浆体的孔结构,减少孔隙率和细化孔径;甲酸钙对P·O42．5普通硅酸盐水泥浆体早期强度的提升要比对P·152．5硅酸盐水泥的效果好。     

Hydration heat effect of cement pastes modified with hydroxypropyl methyl cellulose ether and expanded perlite

Hydration heat effect of cement pastes and mechanism of hydroxypropyl methyl cellulose ether (HPMC) and expanded perlite in cement pastes were studied by means of hydration exothermic rate, hydration heat amount, FTIR and TG-DTG. The results show that HPMC can significantly delay the hydration induction period and acceleration period of cement pastes. As mixing amount increased, hydration induction period of cement pastes enlarged and accelerated period gradually went back. At the same time, the amount of hydration heat gradually decreased. Expanded perlite had worse delay effects and less change of hydration heat amount of cement pastes than HPMC. HPMC changed the structure of C-S-H during cement hydration. The more amount of HPMC, the more obvious effect. However, EXP had little influence on the structure of C-S-H. At the same age, the content of Ca (OH)2 in cement pastes gradually decreased as the mixing amount increase of HPMC and expanded perlite, and had better delay effect than that single-doped with HPMC or expanded perlite when HPMC and expanded perlite were both doped in cement pastes.     

Influence of elevated curing temperature on the properties of cement paste and concrete at the same hydration degree

Three different curing temperatures(20 ℃, 40 ℃, and 60 ℃) were set, so that the nonevaporable water(w_n) contents of plain cement pastes cured at these three temperatures were measured to determine the hydration degree of cement. Tests were carried out to compare the pore structure and strength of cement paste, as well as the strength and permeability of concrete under different temperature curing conditions when their cements were cured to the same hydration degree. The experimental results show that either at a relatively low hydration degree(w_n=15%) or high hydration degree(w_n=16.5%), elevated curing temperature has little influence on the hydration products of cement paste, while it has a negative influence on the pore structure and compressive strength of cement paste. However, this negative effect is weaker at high hydration degree. The large capillary pore(100 nm) volumes of cement pastes remain almost the same at high hydration degree, regardless of curing temperatures. As for the concrete, elevated curing temperature also has negative influence on its compressive strength development, at both low hydration degree and high hydration degree. And this negative effect is stronger than that on cement paste's compressive strength at the same hydration degree. On the whole, elevated curing temperature has little influence on the resistance of concrete to chloride ion penetration.     

Effect of superplasticizers on the early age hydration of sulfoaluminate cement

The effects of two types of superplasticizers on the properties of CSA cement pastes during early hydration were studied. The influences of two types of superplasticizers on the properties of cement pastes, including the normal consistency, setting time, fl uidity, and compressive strength, were investigated by using various methods. The hydration products of the cement pastes cured for 1 day and 3 days were studied by X-ray diffraction（XRD） and scanning electron microscopy（SEM）. The results show that the PCE type superplasticizer retards the early age hydration while the FDN type superplasticizer accelerates the early age hydration of the CSA cement. Both types of superplasticizers have no infl uence on the further hydration of CSA cement, confi rmed by the calorimeter tests as well. The ultrasonic pulse velocity measurements were used to probe the influence of two types of superplasticizers on the hydration of CSA cement pastes at a high water-cement ratio（0.45）. The results show that the PCE type superplasticizer retards the early age hydration of the CSA cement while the FDN type superplasticizer has little infl uence on the early age hydration of the CSA cement.     

初凝后水泥浆体的弹性模量研究

在复合材料力学理论与流变学开尔文模型基础上建立了一个用以描述水泥浆体水化早期弹性模量成长的模型.该模型从微观角度出发,在假设水泥颗粒与水化产物为圆球状且水泥浆体形成的孔结构为圆孔形的基础上,应用线弹性理论与有孔介质力学理论研究随着时间的增加、水化度不断增大的情况下,硬化水泥浆体的有效弹性模量.将该有效弹性模量与流变学开尔文模型理论结合起来得出初凝后水泥浆体弹性模量时变方程.研究结果表明:该模型可用于描述水泥浆体初凝后的弹性模量变化,且其变化规律与精度和实验数据符合良好.     

Influence of Calcium Sulfate State and Fineness of Cement on Hydration of Portland Cements Using Electrical Measurement

1 IntroductionThe calcium sulfate state includes gypsum, hemi-hydrate and anhydrite .Inthe modern Portland cement in-dustry,the gypsumis used as a setting retarder for reac-tion with C3A[1]. With the presence of gypsumin theformof CaSO4·2H2O,the gypsum dissolves and reactsprimarily with C3A and C4AF to form ettringite . Thisettringite isinitiallyformed with a veryfine-needle crystalstructure ,whichforms a diffusion barrier onthe surface ofthe cement . This coating avoids the unwanted fl…     

电阻率法研究早期水泥净浆孔结构的演变过程

采用无电极电阻率法原位连续监测3种水灰比（0.23、0.35和0.53）水泥净浆早期水化过程中电阻率的变化全过程,同时结合等温量热仪测试的水化程度,建立水泥净浆随时间发展过程中浆体电阻率与孔结构发展的定量关系。结果表明：根据电阻率及其微分曲线的变化规律可以把水泥水化过程分为4个阶段：溶解期、诱导期、加速期和减速期。水灰比越低,毛细孔隙率和收缩因子变小,曲折因子变大,致使浆体电阻率升高,而孔溶液电阻率却下降。     

基于水化动力学模型的水泥基材料温度效应

为探究温度对水泥浆水化过程的影响,采用等温量热仪测试了水泥浆样品在20,30和40 ℃的水化放热量和水化放热速率,获得了水化度α和表观活化能Ea并利用Krstulovic-Dabic模型计算了相应阶段动力学参数K和n,探讨不同温度的水泥浆体的水化机理。结果表明,水化动力学参数随温度升高显著增大,水泥浆在20~40 ℃的水化表观活化能Ea为37.63 kJ/mol,且升高温度促进0~72 h内水泥水化度的增长。20 ℃下的水泥浆具有NG-I-D过程,而30 ℃和40 ℃下的水泥浆只具有NG-D过程,表明升高温度使水化阶段的持续时间缩短,且反应速率加快。研究可为水泥基材料在不同环境温度下施工时控制浇筑时间以及掌握强度的发展趋势,提供一定的理论依据。     

减缩剂对水泥基材料早期水化及收缩变形性能的影响

采用非接触式电阻率测定仪和半绝热实验方法分别研究了减缩剂对常温和半绝热条件下的水泥浆体早期水化的电阻率和温升的影响,对比研究了减缩剂对水泥砂浆在干燥条件和常温水中养护时的线性长度变化与强度发展情况的影响,应用五路裂缝测定仪研究了减缩剂在水泥砂浆中的抗裂效果.结果表明:在常温条件下减缩剂会延缓水泥早期水化,而在半绝热条件下则会加速水泥早期水化;减缩剂主要提高干燥环境下的水泥砂浆的抗裂性能,降低其线性收缩值与强度增长,推迟其约束收缩初始开裂时间,而对水中养护的砂浆无补偿收缩效应,因此不利于控制热裂缝.分析表明,减缩剂在水泥基材料中应用时不仅具有物理作用,而且具有化学作用.     

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。