养护温度对MgO/SiO2体系水化产物微观结构的影响

采用X射线衍射(XRD)和固体魔角核磁共振硅谱(~(29)Si MAS NMR)技术,研究了不同养护温度下MgO/SiO_2体系水化产物的结构特征.结果表明:死烧MgO比轻烧MgO衍射峰强度更大;水化硅酸镁(M-S-H)凝胶呈结晶性较差、短程有序的层状硅酸盐结构;M-S-H含量随着养护温度的升高而增多,相同养护温度下M-S-H的含量随着龄期的延长而增多,50℃下养护28d的试样M-S-H含量最多;养护温度过高会抑制M-S-H的生成;高温养护有利于Q~1向Q~2、Q~2向Q~3转化,使得M-S-H硅氧四面体聚合度提高.     

基于红外与核磁共振技术揭示C-S-H聚合机理

采用傅里叶红外和高分辨29Si固体核磁共振技术,研究了2种硅酸盐水泥水化浆体中C-S-H凝胶的微结构,探讨了C-S-H的聚合机理.结果表明:硅酸盐水泥水化生成的C-S-H凝胶与矿物1.4nm tobermorite和jennite存在的显著结构差异主要表现在结晶性和硅氧四面体聚合度这2个方面.水泥水化持续生成的水化硅酸根单体(Q0H)与质子化后的二聚C-S-H发生聚合,形成少量C-S-H长链,这是随龄期增加C-S-H聚合度升高的主要原因;同时,C-S-H中四配位铝(Al[4])出现在桥四面体位置,其作用类似水化硅酸根单体,桥连二聚C-S-H形成更高聚合态的铝硅链.     

碱矿渣水泥早期反应产物微观结构演化过程

利用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、²⁷Al和²⁹Si魔角旋转固体核磁共振（MAS NMR）以及¹H-²⁹Si魔角旋转交叉极化固体核磁共振（¹H-²⁹Si CPMAS NMR）研究了NaOH激发碱矿渣水泥早期反应产物的演变过程.结果表明：碱矿渣水泥在3~28 d龄期内均能观察到水化硅铝酸钙凝胶（C-A-S-H）、水滑石和单硫型水化硫铝酸钙（AFm）,凝胶产物由复杂的端链硅氧四面体（Q¹）、链状硅氧四面体（Q²）和Al取代的链状硅氧四面体（Q²（1Al））或层状硅氧四面体（Q³（1Al））构成,相对反应程度随龄期延长而增大;随着24 h内早期反应的进行,矿渣水化程度提高,铝硅比增大,铝氧四面体桥氧结构占比增大;矿渣铝氧多面体经历结构解聚、水滑石与AFm层状晶体的形成和Q²（1Al）的形成过程;反应早期24 h内Q²（1Al）迅速发展,水分子与硅氧四面体骨架交联,化学结合水形成,未发现聚合度更大的层状硅氧四面体（Q³）和Q³（1Al）结构,因此0~24 h为C-A-S-H低聚态凝胶形成阶段.     

六偏磷酸钠分散剂和聚羧酸减水剂对硅镁胶凝材料水化进程的影响

利用XRD、DTA/TG、SEM、AAS以及水化热等方法研究了聚羧酸减水剂和六偏磷酸钠分散剂对硅镁胶凝材料水化物相组成、产物形态、微观结构以及孔溶液离子浓度的影响。结果表明:硅镁胶凝材料水化产物主要为水化硅酸镁、氢氧化镁以及残留的Mg O,水化硅酸镁之间以及与其它相之间搭接从而产生胶凝性。聚羧酸减水剂对水化进程几乎无影响;六偏磷酸钠分散剂减缓了试样水化放热速率,提高了反应溶液中的Mg2+浓度和p H值,抑制了Mg(OH)2的生成。     

NMR技术研究水泥-矿渣复合胶凝材料水化产物凝胶的微观结构

利用固体高分辨魔角旋转29Si核磁共振谱(NM R)研究了不同矿渣含量的水泥-矿渣复合胶凝材料水化产凝胶的微观结构。结果显示:水泥-矿渣复合胶凝材料水化浆体的NMR谱中出现Q2(1Al)峰,表明其水化产物中含有C-A-S-H凝胶;随着矿渣掺量的增加,凝胶的平均直链长度和平均硅铝链长度增加,且C-A-S-H凝胶中AlSi比增大。水泥-矿渣复合胶凝材料早期水化主要生成短直链的二聚体凝胶。随着龄期延长,逐渐转变为立体连接的长链型凝胶,平均链长逐渐增加。随着矿渣掺量的增加,矿渣被激发所需时间延长,早期的水化产物量少,但后期仍能生成更多的C-A-S-H凝胶。     

脱钙对水泥浆体中C S H凝胶结构的影响

采用X射线荧光分析、X射线衍射、Fourier红外光谱、29Si固体核磁共振谱结合去卷积技术研究了脱钙对水泥（ASTMⅠ型）浆体中CSH凝胶结构的影响.结果表明：对于水化3,28d的水泥浆体,其脱钙过程均为2个阶段,即：当水泥浆体的钙硅比(摩尔比)由2.78左右降至2.00左右时,几乎全部游离的CH被脱去,CSH凝胶部分脱钙,浆体的脱钙主要在这个阶段完成,CSH平均链长分别由2.4,2.9增加至4.4,5.8,且I(Q2)/I(Q1)增加;当水泥浆体的钙硅比降至1.83左右时,CSH凝胶脱钙,并产生了更显著的聚合,CSH平均链长进一步分别增加至6.2,9.9,且I(Q2)/I(Q1)继续增加;Alite和Belite在整个脱钙过程中的变化并不明显.脱钙过程中CSH二聚体向更高聚合态转变,但是Al掺杂会影响CSH结构的稳定性.从分子尺度理解,脱钙如能使桥硅氧四面体结构稳定,对于CSH结构的优化是有利的     

矿渣-水泥硬化浆体水化产物结构研究

采用XRD、~(29)Si NMR、纳米压痕以及SEM分析等方法对矿渣-水泥体系的水化产物结构进行研究,结果表明,随着水化龄期的延长,矿渣-水泥体系中的Ca(OH)_2含量呈现先增加后减少的趋势,7 d时Ca(OH)_2含量达到最大,水化14 d后,Ca(OH)_2含量逐渐减少;矿渣-水泥水化浆体中的硅氧四面体结构主要以Q~0、Q~1和Q~2状态存在;部分Al~(3+)取代硅氧四面体中的Si~(4+),生成含Al的C-A-S-H凝胶;矿渣-水泥体系水化3 d时,水化产物主要以LD C-S-H为主,水化28 d后,主要以HD C-S-H以及C-S-H/CH的混合相为主;与纯水泥相比,矿渣-水泥体系中HD C-S-H含量提高,孔隙率降低,结构更为致密。     

熟料和水泥水化产物中Mg2+赋存状态显微分析

采用光学显微镜、扫描电镜（SEM）、背散射电子图像（BSE）和X射线能谱分析（EDAX）观察和分析了Mg2+在熟料和水泥水化产物中的赋存状态.结果表明：在生长空间充裕的情况下熟料中的方镁石可形成八面体晶体,受生长空间限制可形成半自形晶或他形晶;熟料中方镁石晶粒尺寸主要分布在100～650μm,其中250～300μm晶体最多,最大粒径可达4000μm;水泥水化后期,Mg(OH)2晶体沿c轴方向生长速度加快,颗粒厚度明显增加;固溶于熟料铝相中的MgO原位水化后形成Mg6Al2CO3(OH)16·4H2O;从熟料中引入的Mg2+可以与Ca2+、Si4+等离子形成水化硅酸钙镁或者吸附于水化硅酸钙表面.     

拉曼光谱用于水化硅酸钙聚合状态的探索性研究

水泥的主要水化产物水化硅酸钙凝胶(C-S-H)组成与结构的研究,对于理解、调节与控制水泥基复合材料的力学性能与化学稳定性具有重要意义。讨论了拉曼光谱在C-S-H结构研究中的应用;通过拉曼光谱技术对溶液反应法合成的水化硅酸钙(钙硅比为1.5)的聚合状态进行了探索性研究,结果与红外光谱的进行了对比。结果表明,该种水化硅酸钙的硅氧四面体结构主要以Q1、Q2两种形式存在。     

外加剂对硫氧镁水泥力学性能的影响及水化机理分析

对比了柠檬酸、磷酸二氢钠、乙二胺四乙酸3种外加剂掺量分别为0、0.5%、1.0%、1.5%(以氧化镁的质量计)时对硫氧镁水泥强度的影响,并通过XRD、XPS、FTIR、SEM对加入外加剂后硫氧镁水泥的水化机理进行了分析。结果表明:3种外加剂中,柠檬酸对硫氧镁水泥的改性效果最好;掺加1.5%柠檬酸的硫氧镁水泥28 d抗压强度达到73.33 MPa,较未掺加外加剂的试块提高了56.5%;加入外加剂后水化产物中出现了针状的5Mg(OH)2·MgSO4·7H2O相(517相)晶体,可以很好的改善硫氧镁水泥的力学性能;外加剂的加入阻碍了活性MgO表面Mg(OH)2的生成,促进了碱式硫酸镁复盐的形成。