掺煅烧石膏水泥早期水化过程的研究

利用DTA，XRD，IR测定水泥水化浆体的化学结合水和Ca(OH)2的生成量，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1d前无钙钒石（AFt)生成，结合水量在1d前，前者高于后者，而1d后则相反。指出了煅烧石膏加快水泥水化产物形成的机理在于：由于它的溶解度较低，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。     

5℃时掺低温早强剂水泥的早期水化及微观结构EI北大核心CSCD

以溴化钙(CaBr2)、溴化锂(LiBr)和三异丙醇胺(TIPA)三组分制备低温早强剂,研究低温下,早强剂对净浆强度、凝结时间、流动度的影响,并从水化热、产物微观结构等角度出发,探讨其作用机理。结果表明:5℃低温时,低温早强剂的掺入使净浆初、终凝时间均略有所缩短,可明显加快试件的强度发展,掺低温早强剂净浆1、3、7、28 d抗压强度较对比样分别提高291%、78%、62%和40%,3 d后各龄期强度已超对比样20℃时强度。低温下,低温早强剂使水泥水化诱导期缩短、加速期提前,最大放热速率较对比样增大78%,12 h、7 d累计放热量则分别增大227%和52%。低温早强剂可促进水泥初期水化反应,使试样中Ca(OH)2含量增加、水化程度增大,水化12 h产物中即有大量Ca(OH)2生成,且生成了含溴C-S-H凝胶和水化溴氧铝酸钙[Ca4Al2O6Br2·10H2O]产物。水化产物相互堆积,细化了水化初期(7 d前)试件的孔径,大孔数量明显减少,净浆1、7 d总孔隙率较对比样分别减小16%、31%,试样微观结构更加致密。     

5℃时掺低温早强剂水泥的早期水化及微观结构

以溴化钙(CaBr2)、溴化锂(LiBr)和三异丙醇胺(TIPA)三组分制备低温早强剂,研究低温下,早强剂对净浆强度、凝结时间、流动度的影响,并从水化热、产物微观结构等角度出发,探讨其作用机理。结果表明:5℃低温时,低温早强剂的掺入使净浆初、终凝时间均略有所缩短,可明显加快试件的强度发展,掺低温早强剂净浆1、3、7、28 d抗压强度较对比样分别提高291%、78%、62%和40%,3 d后各龄期强度已超对比样20℃时强度。低温下,低温早强剂使水泥水化诱导期缩短、加速期提前,最大放热速率较对比样增大78%,12 h、7 d累计放热量则分别增大227%和52%。低温早强剂可促进水泥初期水化反应,使试样中Ca(OH)2含量增加、水化程度增大,水化12 h产物中即有大量Ca(OH)2生成,且生成了含溴C-S-H凝胶和水化溴氧铝酸钙[Ca4Al2O6Br2·10H2O]产物。水化产物相互堆积,细化了水化初期(7 d前)试件的孔径,大孔数量明显减少,净浆1、7 d总孔隙率较对比样分别减小16%、31%,试样微观结构更加致密。     

应用XRD分析水泥窑灰矿渣型生态水泥水化过程的研究

选用4种不同类型的水泥窑灰（CKD），利用XRF分析其化学成分，并将其分别与粒化高炉矿渣粉（GBFS）制成4种生态水泥。然后根据CKD-GBFS生态水泥净浆的水化产物的XRD图谱与各龄期的胶砂抗压强度研究其水化过程。结果表明：高碱度的CKD能促进水化，适量的fCaO能加快后期水化，而未反应的Ca（OH）2会降低后期抗压强度，K2Ca（SO4）2的产生会延缓水化进程。     

基于超声波速与介电性能的硅酸盐水泥早期水化过程连续监测技术

本文提出了两种通过跟踪监测水泥浆体超声波速和介电常数研究水泥早期水化过程的新方法.研究结果表明:超声波传播速度和介电常数受到水泥水化过程的影响,可以间接反应固、液、气三相的体积比例与分布.根据超声波速变化规律可以将水泥的水化过程分为5个阶段,分别对应潜伏期、加速期、减速期、终凝期和稳定期.水泥水化程度愈高,生成水化产物数量愈多,超声波速愈大.水泥砂浆的介电常数随水化龄期逐渐减小,并与水泥净浆的超声波传播速率线性相关.     

水泥窑灰矿渣型生态水泥水化过程的研究

选用四种不同类型的水泥窑灰（CKD）利用XRF分析了它们的化学成分，并将它们分别与粒化高炉矿渣粉（GBFs）制成四种生态水泥。然后根据CKD-GBFS生态水泥净浆的水化产物的XRD图谱与各龄期的胶砂抗压强度研究CKD-GBFS生态水泥的水化过程。结果表明：高碱度的CKD能促进水化，适量的fCaO能加快后期水化，而未反应的Ca（OH）2会降低后期抗压强度，K2Ca（SO4）2的产生会延缓水化进程。     

磨细粉煤灰对提高水泥在西南地区适用性的研究

为了提高水泥基建筑材料在西南地区适用性,采用适量磨细粉煤灰复合水泥净浆进行试验.研究结果表明:掺入磨细粉煤灰后,水泥的抗化学侵蚀性能、干缩、抗碳化、抗冻性能都得到明显改善.利用扫描电镜、X-射线衍射、差热分析、热重分析、压汞孔分析等微观分析方法对掺磨细粉煤灰硬化水泥浆体进行分析,结果表明:随着水化时间的增加,磨细粉煤灰能够逐渐吸收水化产物Ca (OH)2生成更多C-S-H凝胶,提高了水泥石的密实度,改善孔结构,从而水泥基材料的耐久性能提高.     

高掺矿物掺合料对复合胶凝材料强度、水化热和孔结构的影响

现代混凝土用胶凝材料早期强度高,水化速度快,水化热高,制备混凝土体积稳定性不良.采用“低用量低比表面积水泥熟料,高掺量高比表面积矿物掺合料”的技术路线制备高掺量矿物掺合料复合胶凝材料.对其胶砂力学性能进行了研究,采用等温量热法对其水化放热进行了研究,通过MIP法对其微观孔结构特征进行研究.结果 表明胶砂试件强度在早期强度降低不多的情况下,长龄期条件下强度能够持续增长,相应的水化热放热量和放热速率均有所降低,且随水化龄期的发展,从3d到180 d,净浆的孔结构发生了显著变化,微孔(＜20 nm)增长显著,大孔(＞ 200 nm)数量明显减少.复合胶凝材料净浆的孔结构随龄期发展,大于200 nm的大孔数量减少明显,小于20 nm的微孔数量增长明显.     

蒸养条件下掺矿物掺合料水泥复合浆体的水化特性研究

为掌握矿物掺合料在蒸养水泥基材料中的作用效应,采用热重分析(TG-DSC)和抗压强度等测试方法,调查了60℃蒸养和标养两种养护条件下,分别掺粉煤灰、矿渣、硅灰及石灰石粉水泥复合浆体的化学结合水含量、Ca(OH)2含量、抗压强度随龄期的变化,并采用结合水含量影响系数、Ca(OH)2含量影响系数和温度影响系数3个参数,分析了蒸养条件下矿物掺合料对浆体水化进程的影响规律.结果表明:蒸养条件下不同矿物掺合料复合浆体的水化进程存在显著的不同.相对于基准水泥浆体,矿渣、硅灰的掺入增强了蒸养浆体早期的水化进程,但随龄期的延长这种促进作用减弱;而粉煤灰、石灰石粉对蒸养浆体的水化进程影响不显著.蒸养提高了矿渣和硅灰早龄期的水化反应进程.蒸养浆体抗压强度与化学结合水含量之间存在显著的线性相关性,但其抗压强度随化学结合水含量的变化率小于标养浆体.     

缓凝剂对氧化钙膨胀剂效能的影响

用变形测试、热重分析和化学滴定方法,系统研究了葡萄糖酸钠和柠檬酸钠2种缓凝剂对掺有CaO膨胀剂水泥净浆不同龄期自由自生体积变形、限制自生体积变形,以及CaO膨胀熟料水化速率、水化进程等方面的影响。结果表明:缓凝剂的使用延缓了CaO膨胀剂水化进程,0.08%掺量下纯水中11h和水泥净浆中7d水化程度分别降低了15%和25%以上;增大了水泥净浆自由自生体积变形,0.08%掺量下28d较基准提高了50%以上;减小了约束状态下的限制自生体积变形,0.08%掺量下最大膨胀率降低了超过90%以上,从而抑制了CaO膨胀剂的膨胀指数和膨胀效能。绝大多数实际情况下有约束存在时,不利于对水泥基材料收缩的补偿。     

减缩剂外涂对混凝土性能的影响及作用机理

内掺减缩剂可有效降低混凝土收缩,但存在掺量大和影响混凝士强度发展等诸多问题.研究了减缩剂外涂对混凝土力学性能、收缩抗裂性能、孔结构和水化产物的影响.结果表明:减缩剂外涂混凝士的减缩效果明显;减缩剂外涂对混凝土和胶砂强度有一定的提高作用;与基准混凝土相比,减缩剂外涂可明显降低水泥石总孔隙率和孔径小于100nm毛细孔的数量;外涂减缩剂作用区域中的水泥水化产物更趋于丰富.     

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，探讨了聚合物对水泥砂浆的改性机理。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不连续的薄膜。所以聚合物的改性作用是上述两方面的综合作用。     

减缩型聚羧酸减水剂提高混凝土早期抗裂性的作用研究

减缩型聚羧酸减水剂(SRPC)是一类兼具减缩与减水双重作用的新型混凝土外加剂,它对混凝土早期抗裂性的作用将影响其在工程中的应用。本文利用平板抗裂试验对比测试了掺SRPC、聚羧酸减水剂(PCE)及小分子减缩剂(SRA)的混凝土早期抗裂性,并通过对表面张力、收缩率、孔结构、水化热等参数的分析,讨论了SRPC影响混凝土抗裂性的作用机理。试验结果表明,尽管SRPC在掺量0.15%(质量分数)下的减缩效果弱于掺量1.5%(质量分数)的SRA,但SRPC表现出更佳的早期抗裂性能。机理分析表明,SRPC除了与SRA都是通过降低孔溶液表面张力及改变毛细孔结构从而减少混凝土的收缩外,还通过延缓水泥水化速率、降低早期水化放热量、抑制混凝土中水分蒸发等作用,改善混凝土的早期抗裂性。     

CoFeMgAl-LDHs/CNTs复合材料对水泥水化及微观结构的影响

通过进行水化热测试、非蒸发水含量测试、X射线衍射分析、扫描电镜分析、压汞测试及强度试验,研究了钴铁镁铝水滑石-碳纳米管复合材料(CoFeMgAl-LDHs/CNTs)对水泥水化过程、硬化水泥净浆孔结构及强度的影响。结果表明,CoFeMgAl- LDHs/CNTs复合材料通过成核作用显著提升了水泥3 d内的水化程度,从而显著提高了水泥净浆3 d内的抗压强度,3 d后强度提高效果逐渐减小,7 d后复合材料对硬化水泥浆体强度没有明显的提高作用。掺入CoFeMgAl-LDHs/CNTs复合材料的水泥净浆与空白净浆相比,胶凝孔和毛细孔含量明显增多,大孔含量有所降低,同时复合材料的桥联作用进一步优化了水泥净浆的微观结构,从而提高了水泥基体薄弱部位的应力承载能力。因此在同一龄期,复合材料掺入后硬化水泥净浆的强度有所增大。由于复合材料掺量的变化对孔径分布没有明显的影响,改变复合材料的掺量对同龄期硬化水泥净浆强度提升影响较小。     

养护条件对EVA乳液改性水泥浆体水化行为和孔结构的影响

本文制备了不同乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)乳液含量的聚合物改性硅酸盐水泥浆体,对比了其在相同水灰比,不同养护制度(标准养护、蒸汽养护)条件的水化性能与孔结构。通过X射线衍射分析、水化热分析、压汞分析、氮吸附测试,以及立方体抗压强度测试评价了EVA乳液在不同养护状态下对水泥水化产物、水化特性、孔结构以及抗压强度的影响。结果表明,与标准养护相比,蒸汽养护下EVA乳液没有改变水泥水化产物,在EVA乳液较高掺量下,降低了其延缓水泥水化的程度,降低了试样的孔隙率,并且增加了试样中小孔的含量,而蒸汽养护削弱了EVA乳液对水泥净浆强度的负面影响。     

Interactions between shrinkage reducing admixtures (SRA) and cement paste's pore solution

Shrinkage reducing admixtures (SRA) have been developed to combat shrinkage cracking in concrete elements. While SRA has been shown to have significant benefits in reducing the magnitude of drying and autogenous shrinkage, it has been reported that SRA may cause a negative side effect as it reduces the rate of cement hydration and strength development in concrete. To examine the influence of SRA on cement hydration, this study explores the interactions between SRA and cement paste's pore solution. It is described that SRA is mainly composed of amphiphilic (i.e., surfactant) molecules that when added to an aqueous solution, accumulate at the solution-air interface and can significantly reduce the interfacial tension. However, these surfactants can also self-aggregate in the bulk solution (i.e., micellation) and this may limit the surface tension reduction capacity of SRA. In synthetic pore solutions, SRA is observed to form an oil-water-surfactant emulsion that may or may not be stable. Specifically, at concentrations above a critical threshold, the mixture of SRA and pore fluid is unstable and can separate into two distinct phases (an SRA-rich phase and an SRA-dilute phase). Further, chemical analysis of extracted pore solutions shows that addition of SRA to the mixing water depresses the dissolution of alkalis in the pore fluid. This results in a pore fluid with lower alkalinity which causes a reduction in the rate of cement hydration. This may explain why concrete containing SRA shows a delayed setting and a slower strength development.     

磷渣对水泥浆体水化性能和孔结构的影响

通过对水泥浆体凝结性能、水化放热、力学性能和孔结构的测定,以及扫描电镜分析和差热-热重分析,研究了不同掺量磷渣对水泥浆体水化性能和微观结构的影响.结果表明:随着磷渣掺量的增加,浆体的凝结时间延长,水化热减少,早期抗压强度下降.但掺磷渣水泥浆体的后期抗压强度已接近或超过了纯水泥浆体的,磷渣掺量的增加对水泥浆体的后期抗压强度影响不显著.浆体中的Ca(OH)2量随龄期的延长而增加并随磷渣掺量的增加而降低.磷渣的活性效应和填充效应的发挥有效地改善了浆体水化后期的微观结构和孔结构,从而使浆体的力学性能有所提高.     

缓凝剂对水泥浆中自由水状态演变的影响

用低场核磁共振技术考察了HN-1型缓凝剂对水泥浆体中可蒸发水的横向弛豫时间(T2)及状态演变过程的影响。结果表明:在初始水化阶段的150 min内,水泥浆GR(添加缓凝剂HN-1的水泥净浆)的弛豫峰峰形和峰顶位置均无明显变化,水泥浆G(纯水泥净浆)的弛豫峰峰形变窄且峰顶位置从2.15 ms迁移至0.95 ms,说明缓凝剂HN-1主要通过改变水泥浆体中不同状态水的存留时间来改变其水化进程。随养护时间的延长,硬化水泥石W0.44和WR0.5中可挥发水弛豫峰分布范围分别从0.11~4.75 ms变为0.08~0.58 ms、0.24~4.23 ms变为0.11~2.35 ms,总体趋向于短弛豫时间,表明水泥石中毛细水逐渐向凝胶水和物理结合水转化,水泥石养护龄期延长至25 d时,其内部凝胶结构水含量超过90%。利用XRD考察了缓凝剂对水泥浆水化产物的影响,结果表明:缓凝剂只改变水泥浆水化过程,对最终水化产物晶型及晶型结构不存在任何影响。     

粉煤灰水泥基材料的水化产物

用热重仪-差示扫描量热仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线能量散射、高分辩电子显微镜、压汞仪,测定了粉煤灰水泥基材料水化产物的形貌特征、微观结构、化学组成及水泥石的孔结构,讨论了水化产物性质及水泥石孔结构随粉煤灰掺量的变化规律。结果表明：粉煤灰的大量掺加,可以改善凝胶的化学组成。水化后期,粉煤灰与Ca(OH)2及由熟料水化生成的高n(Ca)／n(Si)的水化硅酸钙(C—S—H)凝胶发生二次水化反应,生成低n(Ca)／n(Si)的C—S—H凝胶,此种凝胶的固碱能力强,可减少碱-集料反应的危害性。同时,二次水化产物能够填充那些对水泥石强度和耐久性极为不利的孔隙空洞,使水泥石的结构更加致密,优化水泥石的孔结构,对提高水泥基材料的耐久性作用极大,为进一步提高工业废渣利用的技术水平奠定了基础。     

三异丙醇胺对石灰石硅酸盐水泥的水化机理及微观结构的影响

通过水泥净浆和砂浆强度试验、测量水化热、硬化水泥浆体的热分析、微观结构的扫描电镜观察和孔结构的测量,研究了三异丙醇胺（triisopropanolamine,TIPA）对石灰石硅酸盐水泥强度、水化过程和硬化水泥浆体的微观结构的影响。结果表明：掺加TIPA能够显著提高石灰石硅酸盐水泥净浆和砂浆的后期强度;TIPA对C4A...