钙矾石在湿热环境下结构变异性的研究

通过ＤＴＡ，ＳＥＭ观察和大量Ｘ射线衍射分析，给出钙矾石稳定存在和结构脱水变异的温度范围以及变异后的结构特征；得出了以钙矾石为膨胀源的自应力水泥混凝土的稳定使用范围。     

高掺量磷石膏水硬性胶凝材料组成设计与性能调节

本文研究的水硬性磷石膏胶凝材料体系由80%(质量分数)磷石膏,以及少量矿渣、水泥、偏高岭土、粉煤灰、硅灰等辅助胶凝材料组成,借助力学性能试验数据与分子动力学(MD)模拟为超高掺量磷石膏体系组成设计提供依据,后续对该体系强度倒缩问题进行性能调节。结果表明,当磷石膏掺量固定时,辅助胶凝材料(SCM)的n(CaO)/n(SiO₂+Al₂O₃)摩尔比接近1的样品力学性能结果最佳。分子动力学对模型原子表面积和孔结构分布的模拟结果与力学性能规律相符,孔结构越小时抗压强度越高;在原子尺度上,n(CaO)/n(SiO₂+Al₂O₃)摩尔比接近1时O、Ca、Al及S原子表现出较高的扩散能力,可充分发挥碱激发与硫酸盐激发效应,同时使得OO、Al—O、Si—O键长增大而失稳水解,促进水化产物钙钒石的生成。最后,通过调节SCM的种类,在磷石膏-矿渣-水泥体系中复掺偏高岭土、硅灰及粉煤灰改善了90 d龄期强度倒缩的问题。基于化学组分设计配合比对大宗量利用磷石膏以及获得性能更好的胶凝...     

蒸养温度与水化热协同下混凝土热稳定性研究

在蒸气养护工艺中,水化热与蒸养温度(恒温温度60 ℃)的协同下混凝土内部温度易超过80 ℃,使水化初期生成的钙矾石分解,并在温度降低以后,在硬化混凝土内重新生成.合理控制[SO42-]/[AlO2-]的阀值提高钙矾石分解温度,增强其稳定性;掺加矿渣等矿物掺和料可以降低混凝土中心水化热,从而避免达到钙矾石的分解温度,同时降低孔隙液的pH值,生成非膨胀性钙矾石.     

硫酸盐侵蚀下硬化水泥浆体微结构演变及膨胀过程的数值模拟

根据硫酸盐侵蚀机理,利用改进的CEMHYD3D水化模型和随机概率方法,建立了硫酸盐侵蚀下硬化水泥浆体的微结构演变模型。在微观层次上,模拟了浆体孔溶液中硫酸根离子的自由扩散、随机碰撞和转化反应,分析了膨胀性侵蚀产物生长导致的微结构损伤和体积膨胀,计算了侵蚀过程中石膏和钙矾石的生成量及浆体的膨胀应变,并与已有试验结果对比分析验证了模型的合理性。在此基础上,数值模拟了硫酸盐侵蚀下不同水灰比水泥浆体的微结构演变及膨胀过程。结果表明：同一硫酸盐浓度下,硬化水泥浆体中氢氧化钙和含铝物相与孔隙的接触面积越小,浆体的膨胀应变越低;水灰比为0.25、0.30和0.35的硬化水泥浆体的孔隙填充程度分别达到9.09%、9.27%和9.41%时,浆体膨胀应变开始快速增大;硫酸盐侵蚀溶液浓度增大,浆体体积快速膨胀的时间提前。     

0～20℃养护下硅酸盐水泥水化时钙矾石的生成及转变

采用X射线衍射仪及核磁共振仪研究了0、5、10、20℃硅酸盐水泥水化产物钙矾石的生成及转变。结果表明：硅酸盐水泥水化1d至180d,4种养护温度下钙矾石生成量皆先增大后减小,但该规律随养护温度不同而不同：在10℃和20℃养护时,钙钒石生成量在水化3 d时达到最大,0℃和5℃养护时,水化28d时才达到最大;而从水化龄期来看,钙矾石生成量在水化1d时20℃养护时最高（10.2%）,水化3d时10℃养护时最高（12.1%）,3～180 d时0℃时最高;此外,低温养护显著延迟了钙矾石向单硫型水化硫铝酸钙转变。     

基于临界钙矾石膨胀破坏的磷石膏基复合胶凝材料的配料计算研究

为制备大掺量磷石膏基复合胶凝材料,在确定主要水化产物类型的基础上,通过计算临界钙矾石膨胀破坏的边界条件,确定各组分最佳掺量范围,研究其对复合胶凝材料力学性能、干缩性能的影响,并通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等测试方法研究水化产物的组成及发展规律。研究结果表明：通过理论配料计算,矿粉掺量为50%（质量分数）时,最大磷石膏掺量为26.3%（质量分数）,最小熟料掺量为23.6%（质量分数）。最佳配比组28 d胶砂抗压强度为45.2 MPa,线膨胀率小于0.04%;对比组28 d抗压强度仅有36.4 MPa,线膨胀率远大于0.04%。XRD、SEM表征结果表明,磷石膏基复合胶凝材料的水化产物主要是钙矾石（AFt）和水化硅酸钙（C-S-H）凝胶,氢氧化钙几乎反应完全;对比组钙矾石生成量远大于最佳配料组,微观结构存在大量裂缝。这说明理论配料计算可以有效用于磷石膏基复合胶凝材料的配比优化。     

高温环境下碳硫硅钙石-钙矾石固溶体的研究

由碳硫硅钙石引起的硫酸盐侵蚀破坏在许多国家都有相关工程案例.铝相可以加速碳硫硅钙石的生成,并能够与钙矾石形成固溶体,但铝相的作用机理目前尚无定论.在不同温度下合成了一系列固溶体,并利用XRD,SEM-EDS及红外对固溶体进行了测试分析,结果表明:40℃温度下亦可以生成碳硫硅钙石/固溶体;20℃与40℃均能够形成碳硫硅钙石型与钙矾石型两种形态固溶体;a轴固溶体间隙随温度升高而增大,20℃环境下固溶体间隙为1.1076～1.1182nm,40℃时固溶体间隙为1.1069～1.1189nm;随温度升高碳硫硅钙石-钙矾石固溶体晶体形貌更加细长.     

硫酸盐侵蚀下钙矾石的形成和膨胀机理研究现状

钙矾石是水泥混凝土硫酸盐侵蚀过程中的重要产物之一,钙矾石的形成可能会引起混凝土膨胀、开裂,本文在讨论水泥混凝土中钙矾石的形成和形貌的基础上,从钙矾石的形成环境-反应机理-形貌-膨胀机理出发综述了不同反应机制下形成的钙矾石对应的膨胀性能及钙矾石型硫酸盐侵蚀的膨胀机理,最后对钙矾石型硫酸盐侵蚀现状进行了总结.     

聚羧酸减水剂对大掺量粉煤灰自密实混凝土水硬化性能的影响

通过SEM观察和氮吸附试验,对标准养护3d、7d和28d掺马来酸类聚羧酸减水剂的大掺量粉煤灰自密实混凝土（HVFASCC）的水化硬化性能、微观形貌、孔隙特性和强度发展进行了研究。结果表明,马来酸类聚羧酸减水剂促进了C3A水化进程,3d时可观察到大量AFm与AFt共存;同时发现,粉煤灰-基材存在次生界面过渡区,其特征与粗集料-基材接口过渡区类似,但随水化进程发展逐步消失;聚羧酸减水剂与大掺量粉煤灰提高了混凝土的匀质性,改善了水泥石孔结构,且随龄期增长,大孔减少,小孔增多,混凝土强度稳步增长。马来酸类聚羧酸减水剂促进了水泥早期水化,弥补了确良HVFASCC早强低的性能缺陷,掺马来酸类聚羧酸减水剂的HVFASCC微观结构致密,可在混凝土结构中应用。     

Q相对脱硫石膏氯离子固化和抗压强度的影响

受限于高氯离子迁移性能,大量品质较低的脱硫石膏在石膏制品中无法被有效利用。本文研究了Q相(Ca₂₀Al₂₆Mg₃Si₃O₆₈)对脱硫石膏中氯离子迁移性能的影响规律与机理。结果表明,在脱硫石膏中以10%~30%(质量分数)的比例掺入Q相,其水化产物主要为二水硫酸钙、钙矾石和AH₃凝胶,脱硫石膏样品中氯离子固化率和绝干抗压强度均得到了较大提升。掺入30%的Q相对脱硫石膏性能提升效果最佳,此时氯离子固化率达19.55%,石膏的绝干抗压强度提升了约51.5%。结合XRD、SEM和综合热分析探明了Q相-脱硫石膏水化产物中钙矾石、AH₃凝胶对氯离子固化和石膏力学性能改善的作用机理。     

不同环境下碳铝酸钙的稳定性研究

氯离子引发的钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土耐久性的重要因素之一,化学固结法是从根本上解决氯离子对钢筋混凝土结构侵蚀作用的主要方法。通过X射线衍射分析、热重分析、扫描电子显微镜和化学分析对不同环境下碳铝酸钙的稳定性进行研究。结果表明,碳铝酸钙呈六方片状,在低于120℃时具有良好的热稳定性,在氯盐和硫酸盐溶液中很不稳定,碳铝酸钙中的CO■容易被Cl^-和SO■取代生成Friedel’s盐和钙矾石。碳铝酸钙在酸性环境中不稳定,会与酸发生化学反应,在pH≥11的碱性环境中可以稳定存在。     

高温高压下苯酚水溶液的分子动力学模拟

采用分子动力学(MD)模拟的方法对近临界和超临界(T=503.2～683.2 K,p=23 MPa)条件下苯酚、空气和水体系进行了研究.模拟发现在所研究条件下,温度的变化对体系微观结构影响很大;苯酚分子周围集聚的水分子数随温度升高而升高,当温度达到600 K时开始波动;超临界条件下,苯酚分子和水分子之间作用力非常强.本研究为苯酚的超临界水氧化工业的应用情形提供了分子水平的解释,并为建立相应的热力学模型提供依据.     

电场作用下甲醇结构和扩散性质的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法研究了外电场作用对甲醇的微观结构和动力学性质的影响.模拟得到了外电场作用下甲醇分子微观构型的物理图像,发现外电场的作用使甲醇分子的偶极向量沿电场作用方向有序排列.随着电场强度的增加,形成两氢键的甲醇分子的摩尔分数和氢键平均数目增加,O—H…O呈线形分布的概率增加,氢键的平均寿命延长,外电场增强了甲醇分子间的氢键作用.随着电场强度的增加,分子的平动自扩散系数降低.外电场作用的附加力阻碍了分子平动运动,分子的平动运动表现为各向异性.     

Al2O3取代SiO2对铝硅酸盐玻璃结构和性能影响的分子动力学

采用分子动力学模拟研究了Al/(Al+Si)摩尔比对碱铝硅酸玻璃短中程结构、弹性模量的影响.研究发现:随着Al/(Al+Si)比增大,玻璃网络中非桥氧向桥氧及三键氧转变;其中Al/(Al+Si)比大于0.3时,非桥氧主要转变为三键氧.随着Al/(Al+Si)比增大,结构单元向高聚合度转变,玻璃网络连通性增加,从而玻璃的...     

碱金属/(FeO+CaO+MgO)对硅酸盐灰熔渣结构和黏度的影响机理

熔渣在高温液态炉侧壁的流动情况强烈影响高温炉的平稳运行。熔体中碱性金属对熔融灰渣的流动特性有着重要影响,且不同碱性组分对熔体的特性影响不同。通过FactSage热力学计算和分子动力学模拟,研究在SiO₂和Al₂O₃含量不变的情况下,Na₂O、K₂O和FeO、CaO、MgO的相对比例对煤灰熔体黏度和微观结构的影响。研究发现,随着M₂O/MO的增加,熔体中的高聚合度单元Q⁴占比增大,同时桥氧(BO)增加,非桥氧(NBO)减少,使熔体的聚合度增大。碱性氧化物对熔体的电荷补偿能力由大到小依次为K₂O>Na₂O>MO。当碱金属氧化物(Na₂O、K₂O)替换FeO、CaO、MgO后部分M⁺脱离NBO充当电荷补偿离子,生成BO;脱离的M⁺解聚用于维持电荷平衡的三簇氧(TO),生成BO。这种结构上的变化增大了...     

不同硫酸盐环境下铝酸三钙的劣化过程及机制

主要研究了硫酸钠和硫酸镁溶液对铝酸三钙（C₃A）单矿浆体损伤的影响,使用外观、膨胀率、质量变化研究了浆体宏观性能的劣化,并进一步采用半定量X射线衍射分析（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）分析了浆体的侵蚀产物含量和微结构,最后采用光学显微镜原位研究了C₃A-CaSO₄体系下钙矾石的形成特征。研究结果表明：外部的硫酸根能够扩散进入水泥基材料与含铝相的水化产物发生反应形成钙矾石,针棒状钙矾石在有限的空间中不断形成,会导致试件膨胀并引起质量的增加。在硫酸钠溶液中浸泡120 h后浆体中钙矾石质量分数上升到20.12%,而硫酸镁溶液中浆体的钙矾石质量分数仅为6.87%。与硫酸钠溶液不同,镁离子的存在会与孔溶液中的氢氧根发生反应形成氢氧化镁附着在表层,抑制了外部硫酸根的侵入,同时该环境下氢氧根的消耗引起的较低pH有利于石膏的生长。     

外加剂对高掺量磷渣水泥的强度和孔结构性能的影响

运用钠钙硫混合激发理论,并从快硬高强水泥中得到启迪,研制出成本低廉的复合外加剂来生产高掺量磷渣水泥。强度实验结果表明,磷渣掺量为５０％～７０％（质量百分数）时,使用外加剂技术可生产４２５＃和５２５＃磷渣水泥,它的后期孔结构性能优于普通硅酸盐水泥。     

增钙渣和混合材与水泥比表面积的关系

根据小磨试验和生产实际推导出粒化增钙液态渣复合硅酸盐水泥强度与熟料强度、混合材掺量、比表面积之间的关系式,此式可用于水泥粉磨主要工艺参数的计算与控制.     

石膏对贝利特-硫铝酸钡钙水泥强度和硬化浆体结构的影响

研究了石膏对贝利特-硫铝酸钡钙水泥强度和硬化浆体结构的影响.结果表明:贝利特-硫铝酸钡钙水泥熟料的矿物组成主要有C3S、C2S、C,A、C4AF和C2.7B1.25A3S;当水泥中石膏掺量为10%时,贝利特-硫铝酸钡钙水泥的3d、7 d、28 d和90 d抗压强度分别达到了45.0、61.9、82.1和85.6 MPa;贝利特.硫铝酸钡钙水泥的水化产物主要有AFt、Ca(OH)2、C-S-H凝胶等,随石膏掺量的增加,AFt的数量逐渐增加,水化后期的Ca(OH)2数量逐渐减少.用XRD和SEM来分析硬化水泥浆体组成和结构.     

煤热解转化排放物对环境和健康的影响

讨论了煤热解转化过程中主要排放物对环境和健康的影响,诸如CS2、COS、H2S、NH3、HCN和BTX等排放物,其毒性对植物产生潜在的影响。文中列出中国发表的环境优先污染物“黑名单”。癌症是从事煤热解转化工厂工人的主要隐患。多环芳香碳氢化合物和一些有机化合物,如芳胺类、亚硝胺类和苯系化合物教师主要的潜在致癌化合物,文中讨论了其生成、分子结构及其致癌活性,并举职业危害为例证。