温度对水泥-矿渣复合胶凝材料水化的影响（英文）

研究了温度对水泥-矿渣复合胶凝材料硬化浆体微观结构及净浆和砂浆后期强度的影响。利用背散射图像分析法测定了硬化浆体中水泥和矿渣各自的反应程度。探讨了水泥-矿渣复合胶凝材料水化程度、微观结构和力学性能之间的关系。结果表明:温度对纯水泥的水化程度影响很小,但高温(60℃)降低了纯水泥净浆的后期抗压强度。高温阻碍了复合胶凝材料浆体中水泥的后期水化,但促进了矿渣的水化,提高了矿渣的后期反应程度。高温下矿渣持续反应使硬化浆体的孔结构细化,使复合胶凝材料净浆的后期抗压强度与常温养护时相近。高温对水泥-矿渣复合胶凝材料砂浆后期抗压强度的不利影响大于净浆后期抗压强度。高温养护并不导致水泥-矿渣复合胶凝材料的后期水化程度降低。复合胶凝材料的水化程度与强度不呈线性相关。     

大掺量钢渣复合胶凝材料早期水化性能和浆体结构

通过对胶凝材料早期水化放热性能和水化产物种类的测定,以及对硬化浆体显微形貌和孔结构的观察,研究了大掺量钢渣复合胶凝材料的早期水化性能和硬化浆体结构.结果表明:钢渣具有弱胶凝性能,早期活性低,大掺量钢渣使复合胶凝材料的水化诱导期延长,水化放热量降低,但对水泥早期的水化产物形成过程影响很小.大掺量钢渣复合胶凝材料早期的硬化浆体结构较疏松,孔隙率高于纯水泥浆体,且大孔数量较多.     

水泥—钢渣—矿渣复合胶凝材料的水化特性

通过测定水泥--钢渣--矿渣复合胶凝材料的水化热、砂浆的抗压强度、硬化浆体孔溶液的碱度、钢渣和矿渣的水化程度,探讨了复合胶凝材料的水化特性。结果表明:钢渣在复合胶凝材料水化硬化过程中所起的化学作用小于矿渣;随着复合胶凝材料中钢渣含量的增大和矿渣含量的减小,复合胶凝材料的早期和后期胶凝性能均降低;随着复合胶凝材料中矿渣的含量增大,硬化浆体孔溶液的碱度降低,矿渣的反应程度也随之降低,矿渣含量为10%~40%时,孔溶液的pH值为12.6~13.3;钢渣的反应程度受复合胶凝材料组成的影响很小;钢渣和矿渣在后期的反应程度提高明显,尤其矿渣所起的化学作用显著,矿渣在360d龄期的反应程度超过50%,甚至60%,使复合胶凝材料砂浆的后期强度与水泥砂浆的差距明显缩小。     

CaO类膨胀剂对碱矿渣水泥砂浆限制膨胀率影响研究

通过XRD、SEM、水化热等方法研究了CaO类膨胀剂对碱矿渣水泥砂浆限制膨胀率的影响。结果表明:在6%~10%范围内,随着膨胀剂掺量的增加,碱矿渣水泥砂浆限制膨胀率增大、3 d抗压强度提高,但7 d以后抗压强度明显降低;内掺膨胀剂后水化放热加速峰提前,但放热速率及总放热量降低;XRD及SEM测试结果表明Ca(OH)_2是CaO类膨胀剂在碱矿渣水泥砂浆中的主要产物。尽管CaO类膨胀剂能够在碱矿渣胶凝体系中产生膨胀,但由于生成Ca(OH)_2速度与碱矿渣水化速度协调性不足,以至其不能发挥有效补偿收缩作用。     

水化热抑制剂对水泥-粉煤灰胶凝材料水化和混凝土性能的影响

探究了水化热抑制剂(TRI)对水泥-粉煤灰胶凝材料水化过程和混凝土性能的影响。通过改变粉煤灰在胶凝材料中的占比和水化热抑制剂的掺量,观察了胶凝材料的水化过程以及混凝土的绝热温升、力学性能和干燥收缩特性。胶凝材料的水化热测试结果表明,在含有粉煤灰的胶凝材料中,水化热抑制剂降低胶凝材料的放热速率峰值、延后放热峰出现时间的作用更加明显。硬化浆体的相组成和微观结构测试表明,水化热抑制剂对胶凝材料水化程度的抑制主要发生在7 d前。混凝土试验结果表明,水化热抑制剂会放缓混凝土的绝热温升速率,降低粉煤灰混凝土的早期强度并增加干燥收缩。     

水化热抑制剂对水泥-粉煤灰胶凝材料水化和混凝土性能的影响EI北大核心CSCD

探究了水化热抑制剂(TRI)对水泥-粉煤灰胶凝材料水化过程和混凝土性能的影响。通过改变粉煤灰在胶凝材料中的占比和水化热抑制剂的掺量,观察了胶凝材料的水化过程以及混凝土的绝热温升、力学性能和干燥收缩特性。胶凝材料的水化热测试结果表明,在含有粉煤灰的胶凝材料中,水化热抑制剂降低胶凝材料的放热速率峰值、延后放热峰出现时间的作用更加明显。硬化浆体的相组成和微观结构测试表明,水化热抑制剂对胶凝材料水化程度的抑制主要发生在7 d前。混凝土试验结果表明,水化热抑制剂会放缓混凝土的绝热温升速率,降低粉煤灰混凝土的早期强度并增加干燥收缩。     

高炉镍铁渣粉在水泥基复合胶凝材料中的水化特性研究

通过对不同高炉镍铁渣掺量的水泥-高炉镍铁渣粉复合胶凝材料水化放热速率、高炉镍铁渣粉的反应程度、硬化浆体化学结合水含量以及水化产物中C-S-H凝胶Ca/Si的测定,分别研究了水泥-高炉镍铁渣粉复合胶凝材料的早期、中长期水化进程、浆体微观形貌以及水化产物特点等水化特性.研究结果表明:高炉镍铁渣的掺入会降低水化放热速率,并推迟水化加速期放热峰的出现时间;在复合胶凝体系中,随着高炉镍铁渣粉掺量的增大,其反应程度和硬化浆体中化学结合水含量将降低.复合胶凝材料水化生成的C-S-H凝胶的Ca/Si低于水泥,且随着水化的进行呈降低趋势;高炉镍铁渣粉中的Al,在水化过程中会取代部分Si进入C-S-H凝胶中,形成C-A-S-H凝胶.     

钢渣矿渣基全固废胶凝材料的化学活化

为了促进钢铁冶金渣的高附加值应用,以钢渣、矿渣和脱硫石膏为原料制备胶凝材料,研究了不同掺量CaO或Na2SO4对胶凝材料的化学活化作用,并利用XRD、SEM对掺入激发剂胶凝材料的水化产物进行了分析.结果表明,掺入少量CaO或者 Na2SO4的胶凝材料净浆试块早期抗压强度会有一定的提高,后期强度变化不大;但当Na2SO4掺量超过2%时,净浆试块的抗压强度会降低.掺入激发剂对胶凝材料的水化产物种类不会造成影响,其水化产物主要包括钙矾石(AFt)、水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和氢氧化钙(CH).     

电石渣激发矿渣-粉煤灰复合胶凝材料的作用机制

为探究矿渣、粉煤灰及电石渣的资源化利用,以电石渣作为碱激发剂,研究了矿渣-粉煤灰复合胶凝材料的水化产物组成及强度特征。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重-差示扫描热(TG-DSC)、扫描电子显微镜及能谱(SEM-EDS)等微观测试技术,分析了复合胶凝材料的晶体结构、热化学性质以及微观形貌等特性,研究了电石渣激发矿渣-粉煤灰复合胶凝材料的作用机制。结果表明：电石渣作为碱激发剂时能为矿渣-粉煤灰复合胶凝材料提供初始水化所需要的强碱环境,驱动矿渣和粉煤灰发生水化反应。随着矿渣掺量的增加,复合胶凝材料的强度发展呈先增加后减小的变化趋势,在粉煤灰与矿渣掺量质量配比为4∶6、外掺电石渣质量分数为4%时,复合材料浆体经4 d常温养护+32 h高温蒸汽养护后抗压强度达到25.9 MPa;矿渣-粉煤灰复合胶凝体系中水化产物分布不均,主要组成为水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硅铝酸钙等凝胶。电石渣作为矿渣-粉煤灰体系的碱激发剂使用时效果良好。     

NaOH激发矿渣胶凝材料的29 Si NMR研究

为研究NaOH激发矿渣胶凝材料的强度演变规律及反应机理,采用抗压强度测试、XRD和29 Si NMR等技术手段探究了NaOH用量对碱矿渣胶凝材料抗压强度、水化产物种类、矿渣水化反应程度、C-S-H凝胶的聚合程度及其Al/Si的影响.研究结果表明:当NaOH用量为6％时,碱激发矿渣胶凝材料的抗压强度达到最大值;XRD谱图显示,NaOH激发矿渣胶凝材料的主要水化产物为C-S-H凝胶;29 Si NMR分析结果表明,NaOH用量的增加促进了矿渣的水化,其最佳用量为6％左右,NaOH用量超过6％,会降低C-S-H凝胶的聚合程度及其Al/Si,对胶凝材料的强度产生不利影响.     

Internal curing by superabsorbent polymers in ultra-high performance concrete

To limit self-desiccation and autogenous shrinkage that may lead to early-age cracking of ultra-high performance concrete (UHPC), internal curing by means of superabsorbent polymers (SAP) may be employed. Cement pastes and UHPC with water-to-cement ratio below 0.25, with or without SAP, were studied. The absorption capacity of a solution-polymerized SAP was first determined on hardened cement pastes by SEM image analysis. It was observed that the SAP cavities become partially filled with portlandite during cement hydration. Isothermal calorimetry showed that water entrainment with SAP delays the main hydration peak, while after a couple of days it increases the degree of hydration in a manner similar to increasing the water-to-cement ratio. Internal curing by SAP is effective in reducing the internal relative humidity decrease and the autogenous shrinkage. Although the mechanical properties are affected by SAP addition, it is possible to reach compressive strengths of almost 150 MPa at 28 days.     

Influence of nucleation seeding on the hydration kinetics and compressive strength of alkali activated slag paste

Addition of pure calcium silicate hydrate (C–S–H) to alkali-activated slag (AAS) paste resulted in an earlier and larger hydration rate peak measured with isothermal calorimetry and a much higher compressive strength after 1 d of curing. This is attributed to a nucleation seeding effect, as was previously established for Portland cement and tricalcium silicate pastes. The acceleration of AAS hydration by seeding indicates that the early hydration rate is controlled by nucleation and growth. For the experiments reported here, the effect of C–S–H seed on the strength development of AAS paste between 1 d and 14 d of curing depended strongly on the curing method. With sealed curing the strength continued to increase, but with underwater curing the strength decreased due to cracking. This cracking is attributed to differential stresses arising from chemical and autogenous shrinkage. Similar experiments were also performed on Portland cement paste.     

不同温度下矿渣对铝酸盐水泥早期水化行为的影响

通过凝结时间、抗压强度、电阻率、浆体内部温度测试和水化产物分析,研究了20 ℃、35 ℃和50 ℃下矿渣(GGBFS)对铝酸盐水泥(CAC)早期水化行为的影响。结果表明,掺入矿渣会逐渐减小CAC 72 h的化学收缩,降低化学收缩速率峰值。20 ℃时,电阻率变化曲线出现了明显的晶相转变期,化学收缩曲线存在明显的诱导期; 35 ℃时,凝结时间延长,掺入矿渣抑制了电阻率的发展;50 ℃时,电阻率在接近24 h时显著降低,凝结时间显著缩短,掺入矿渣缓解了24 h电阻率的减小。矿渣-铝酸盐水泥体系的水化产物和抗压强度受养护温度的影响较大。20 ℃时,掺入40%(质量分数)矿渣减少了CAH₁₀的生成量,降低了硬化浆体的强度;35 ℃和50 ℃时,1 d水化产物主要为C₂AH₈和少量C₃AH₆,掺入矿渣延缓了强度的倒缩。在28 d龄期时,不同养护温度下掺入矿渣均能促进C₂ASH₈的生成。     

水泥-硅灰/粉煤灰体系强度、收缩性能与微观结构研究

为研究硅灰及粉煤灰对不同养护龄期的水泥浆体强度及收缩性能的影响,以水胶比为0.29的水泥浆体为基体,设计制备了五种硅灰及粉煤灰掺量的复合水泥浆体,借助量热仪和压汞仪测试表征了不同复合水泥浆体的水化放热特性以及孔结构组成,分析了水化放热量、孔隙率等参数随硅灰和粉煤灰掺量增加的变化规律,建立了复合浆体抗压强度与孔结构以及水化特性与收缩应变之间的量化关系。结果表明,掺入粉煤灰会大幅降低水泥净浆早期抗压强度,但对减小自收缩应变和干缩应变极为有利。掺入硅灰能明显提高净浆3 d抗压强度,但当硅灰掺量超过10%(质量分数)后,净浆3 d自收缩应变及28 d干缩应变增加极为明显。掺入硅灰会使水泥水化诱导期开始和结束的时间提前,还会增加水化反应级数和各阶段的反应速率常数值,导致水泥-硅灰复合浆体的水化放热总量和放热速率相较于水泥-粉煤灰体系大幅增加。粉煤灰和硅灰的掺入均能有效细化水泥浆体内部孔结构,提高凝胶孔比例,大幅降低大孔比例。复合浆体的72 h水化放热总量和3 d自收缩应变呈现正相关关系,而孔隙率和抗压强度呈现明显的负相关关系。     

Relation between the molecular structure and the efficiency of superabsorbent polymers (SAP) as concrete admixture to mitigate autogenous shrinkage

Superabsorbent polymers (SAP) were studied as admixtures for mitigating the autogenous shrinkage of a high-strength concrete. The presence of Ca²⁺ ions in the alkaline solution modified the kinetics of the liquid uptake and release when compared to that in other saline solutions and distilled water. SAP with high density of anionic functional groups took up the cement pore solution quickly, but greatly released it subsequently. The cross-linking density had no pronounced influence on the behaviour of such SAP. SAP with lower density of anionic groups did not release the liquid over the time of experiment. All SAP counteracted autogenous shrinkage during the acceleration period of cement hydration. For the materials which released the absorbed pore solution no effect on autogenous shrinkage was found beyond the initial period. SAP materials which did not release the absorbed solution in the experiments with liquids continued the mitigation of autogenous shrinkage during the deceleration period. The internal curing had no negative effect on the compressive strength of the mortar.     

SAP内养生路面混凝土收缩性能及力学性能研究

超吸水性树脂(SAP)作为一种内养生材料,对混凝土力学性能、收缩性能等均具有显著改善作用,在公路混凝土路面中具有十分重要的应用价值.本文通过对混凝土力学性能、收缩变形及内部相对湿度进行研究,并通过SEM对SAP内养生混凝土内部微观形貌、裂缝特征进行分析.结果表明:SAP的加入能显著降低混凝土毛细孔隙间的范德华力,抑制混...     

内养护对不同细度水泥制备的砂浆性能的影响

研究了饱和轻骨料内养护对不同细度水泥配制的砂浆自收缩、强度、水化程度、显微硬度以及界面过渡区形貌等的影响。结果发现：内养护可显著降低不同细度水泥配制的砂浆的早期自收缩,但减缩效果随着水泥比表面积增大而降低;内养护的砂浆后期自收缩仍持续增加,水泥越粗,自收缩后期增长越大;内养护能够显著促进水泥早期水化,这种促进作用在细水泥中最显著。在相同条件下,轻骨料的引入对砂浆强度的影响作用与水泥细度有关;显微硬度以及界面过渡区微观形貌结果显示,轻骨料内养护能显著改善粗水泥体系微观结构,对细水泥体系微观结构的改善则无显著贡献。     

The influence of superabsorbent polymers on the autogenous shrinkage properties of cement pastes with supplementary cementitious materials

Fly ash and blast-furnace slag containing binders are frequently used in the construction industry and it is important to know the extent of autogenous shrinkage and its (ideal) mitigation by superabsorbent polymers in these systems as a function of their age. In this paper, the autogenous shrinkage was determined by manual and automated shrinkage measurements. Autogenous shrinkage was reduced in cement pastes with the supplementary cementitious materials versus Portland cement pastes. At later ages, the rate of autogenous shrinkage is higher due to the pozzolanic activity. Internal curing by means of superabsorbent polymers is successful, independent of this long term higher rate of shrinkage in mixtures with supplementary cementitious materials.     

Na2SiO3/Na2CO3复合制备清洁型碱矿渣胶凝材料

为解决弱碱单独激发碱矿渣胶凝材料(AASM)时存在的力学性能弱、矿渣反应程度低等问题,缓解AASM的操作危害性,本文采用Na₂SiO₃/Na₂CO₃复合激发矿渣,研究了复合激发剂组成对AASM凝结时间、抗压强度、水化产物及自收缩的影响,并评估了AASM的环境效益。结果表明:随着Na₂CO₃碱当量的增加,AASM缓凝效果较为明显,抗压强度也有所降低,但抗压强度的降低幅度随龄期增大而减小。通过加入Na₂CO₃,AASM水化产物种类增多,C-(A)-S-H的峰值强度随Na₂CO₃碱当量占比的增加呈现出先增加后降低的趋势,因而解释了AASM浆体自收缩的变化。另外,由CO₂排放指数可以看出,Na₂SiO₃/Na₂CO₃复合激发矿渣较Na₂SiO₃单独激发更为清洁,环境效益显著。     

沸石对海水拌合超高性能混凝土性能的影响

利用沸石部分或完全(体积分数为0%、50%、100%)取代海水拌合超高性能混凝土(UHPC)中的河砂,对比研究了沸石对海水拌合UHPC宏观和微观性能的影响。结果表明,海水拌合促进UHPC的水化,从而缩短UHPC的凝结时间,提高UHPC的抗压强度和自收缩,而沸石吸收氯离子会抑制氯离子的加速水化作用,使海水拌合UHPC的凝结时间延长,抗压强度降低。此外,沸石的内养护作用可以有效改善海水拌合UHPC的自收缩,且效果比在淡水拌合UHPC中更好,这主要是因为沸石在海水拌合UHPC中释水的时间更早且更长。由于多孔沸石的强度低于河砂,所以UHPC的早期抗压强度随着沸石含量的增多而逐渐降低,养护至28 d后,沸石的内养护作用优化了界面过渡区,从而促使后期硬化浆体进一步密实。