若干物料中f CaO的微观结构及水化活性

通过测定掺不同高游离氧化钙物料水泥浆体的膨胀率、各龄期硬化水泥浆体中氧化钙ＸＲＤ衍射峰峰强及不同物料中游离氧化钙的微观结构、晶格畸变,可以得出结论：不同物料中游离氧化钙的水化活性是不同的,且高钙粉煤灰中游离氧化钙的水化活性＞ 熟料中游离氧化钙的水化活性＞ 钢渣中游离氧化钙的水化活性．     

游离氧化钙在水泥浆体中的水化历程定量研究

在水泥浆体中掺入以氧化钙为主要组分的复合膨胀体系,采用化学分析(硝酸锶催化-乙二醇-乙醇-苯甲酸法)和仪器分析(差示扫描量热(DSC))相结合的方法,测试水泥浆体中游离氧化钙(f-CaO)的含量变化,并分析了氢氧化钙、碳酸钙和硫酸钙等水泥浆体中常见含钙矿物对测试结果的影响,获得了f-CaO在水泥浆体中的水化反应程度随时间的变化规律.结果表明:膨胀熟料中的f-CaO在水泥浆体中的反应极为迅速,在20℃恒温条件下,水胶比为0.4的水泥浆体加水搅拌2h后f-CaO的水化反应程度即达到30%,1d反应程度即超过50%,7d基本反应完全.因而f-CaO的水化膨胀作用主要发生在7d前,7d后的膨胀则主要来源于膨胀熟料中硫酸钙、硫铝酸钙等组分的继续水化.水泥浆体中葡萄糖酸钠缓凝剂的掺加对膨胀熟料中f-CaO的水化反应有一定延迟作用,但效果有限.     

高钙粉煤灰水泥浆体的膨胀性能

采用上海地区的两种高钙灰，以硬化水泥浆体试件在水中的膨胀率为指标，研究了影响高钙灰水泥浆体膨胀性能的因素。试验结果表明：浆体中游离氧化钙含量是最重要的影响因素；提高高钙灰细度能有效降低浆体在水中的膨胀值；水泥品种与标号对膨胀值有一定影响；强度的影响不如游离氧化钙明显。     

大掺量高钙粉煤灰水泥浆体体积安定性控制研究

试验采用喷雾结合人工翻拌、库内堆放水化消解5～7d、水泥磨机粉磨使细度达到Ⅱ级灰标准等技术措施,虽然高钙灰掺量高达60%时,其水泥浆体雷氏膨胀量仍满足规范要求,有效地解决了高钙灰在水工碾压混凝土中应用的技术难题.目前,高钙灰已进行了规模性生产和施工应用,技术经济效益明显.试验还发现,高钙灰中游离氧化钙含量大于规范要求(≤4%)时,其蒸煮安定性仍然合格.规范采用游离氧化钙含量和蒸煮安定性合格两项指标判断高钙灰合格与否值得商榷,实际工程使用应以蒸煮安定性合格来控制.     

煤矸石热活化及水泥水化的红外分析

结合傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)／红外显微镜,分析了煤矸石原材料的组成及其煅烧活化的相变过程;根据不同水化龄期时红外光谱图吸收带的变化来判断2种水泥浆体水化产物的形成过程和速度;利用红外显微镜反射光谱研究水泥浆体的水化产物微结构．结果表明：煤矸石在煅烧温度为600℃时已经脱除羟基,晶体结构被破坏并产生相变;2种水泥浆体水化反应初期有水化硅酸钙、钙矾石及氢氧化钙形成;伴随水化反应的进行,纯水泥浆体中形成的水化硅酸钙的钙硅摩尔比逐渐增加,煤矸石水泥浆体生成的水化硅酸钙的钙硅摩尔比则逐渐降低;在水化过程中,煤矸石里非活性成分的吸收峰峰位不变,而活性成分的峰位则发生偏移．     

用乙二醇快速测定水泥熟料游离氧化钙

水泥熟料中,没有和酸性氧化物化合的游离氧化钙,是以结晶状态存在的,因其过烧而使化学活性大为降低,其主要表现是水化速度慢。磨细的水泥熟料加水拌合后,水硬性矿物成分先水化、硬化到具有一定强度后,游离氧化钙才开始水化,且产生体积膨胀,造成制品强度下降。     

高钙粉煤灰混合水泥体积稳定性的研究

通过试验研究了高钙粉煤灰混合水泥硬化水泥浆体的体积安定性和自由线膨胀率,探讨了高钙粉煤灰中游离氧化钙对混合水泥体积稳定性的影响规律及作用机理。结果表明,无论是掺加原状高钙粉煤灰还是经机械力化学改性后的高钙粉煤灰,混合水泥的雷氏夹膨胀值均随高钙粉煤灰掺量的增加而增大,不同类别高钙粉煤灰对混合水泥净浆自由线膨胀率的影响规律也与其相似。混合水泥中由高钙粉煤灰引入的游离氧化钙量超过一定限度时,水泥的体积安定性会产生突变,混合养护条件下高钙粉煤灰混合水泥净浆能否补偿收缩取决于由高钙粉煤灰引入的游离氧化钙量。     

高钙粉煤灰中游离氧化钙水化动力学研究

通过测定高灰水泥硬化浆体的膨胀值,探讨了膨胀值与水化时间和温度的关系;选择动力学模型进行计算,得出了反应速率常数和反应活化能等动力学参数。试验证明,细磨可以提高高钙灰中游离氧化钙的水化速率,进而改善其膨胀性能,某些外加剂可以改变高钙灰的水化反应速率。     

电阻率法研究矿物掺合料对水泥早期水化的影响

进一步开发利用矿物掺合料潜在的水化活性一直受到关注。有文献表明：水泥浆体的早期水化与其电阻率有着一定的关系．但用电阻率法对水泥浆体早期水化研究较少。基于此，本文研究了掺矿物掺合料浆体的水化过程，并采用一种新型仪器——非接触式电阻率测量仪。试验还通过强度测试和XRD作了定量和定性的分析。结果表明：电阻率曲线不仅表现了掺不同矿物掺合料的浆体的水化过程，也表现了不同矿物掺合料的活性的大小。强度试验和XRD对矿物掺合料的活性作了进一步的证实。     

负温下水泥水化放热规律研究

为探讨冻土地层现浇混凝土的水化放热规律,试验研究了两种水胶比水泥浆体在负温(-1℃)环境下的水化放热情况。结果表明,负温下水泥浆体前14d内的水化速率较快,14d之后水化速率显著降低,而正温下水泥浆体在前7d内水化速率较快;高水胶比水泥浆体的水化放热量比低水胶比的放热量大;负温环境不仅严重抑制了水泥浆体的水化速率,而且还降低了水化放热量。     

3℃下不同矿粉掺量对水泥水化影响的试验研究

试验采用直接法和近似矩形法研究了3℃环境下不同矿粉掺量的水泥浆体在一定龄期内的水化热以及水化程度。通过试验计算水泥水化放热量得出添加不同矿粉掺量的水泥浆体在3℃下的水化程度;比较不同配合比水泥浆体水化放热以及添加矿粉掺量的水泥水化程度得出其水化规律;同时提出水泥浆体在低温下水化热测定的改进办法。试验结果表明:10%、30%、50%的矿粉替代量在1、3、7、14、28 d龄期下水化放出的热量比不加矿粉掺合料的水泥浆体放热量低1%~8%,同时得出在一定龄期下,水泥的取代率越高水泥水化程度越低。     

凝灰岩石粉和VF防裂剂对水泥基材料收缩性能的影响

为了探究不同掺量的凝灰岩石粉、VF防裂剂对水泥浆体收缩性能的影响及机理,测定了不同凝灰岩石粉和VF防裂剂掺量的化学收缩和干燥收缩,采用X射线衍射技术(XRD)研究不同龄期的复合水泥浆体水化产物,并采用压汞法(MIP)研究其孔结构。结果表明:凝灰岩石粉早期不参与水化,等量取代水泥后通过减少水泥熟料数量减少水泥浆体的化学收缩,并能填充较大孔隙,增大水泥浆体中较小毛细孔(孔径50 nm以下)所占的比例,使水泥基材料干缩变大;VF防裂剂中的明矾石和石膏与水泥水化过程中析出的Ca(OH)2反应生成膨胀性钙矾石补偿收缩,并填充较小孔隙,减少浆体中较小毛细孔所占的比例,从而减小干缩。凝灰岩石粉中活性成分在VF防裂剂的化学激发下二次反应加剧,复掺石粉和防裂剂的水泥浆体的化学收缩显著减少,生成的水化产物填充孔隙,明显的抑制石粉对浆体干燥收缩的增大效应。     

-3℃下不同矿粉掺量对水泥水化影响的试验研究

通过试验研究在-3℃环境下不同矿粉掺量的水泥浆体在一定龄期内的水化热以及水化程度,利用试验数据采用近似矩形法和直接法计算出水泥水化放热量,分析出不同矿粉掺量的水泥浆体在-3℃的水化程度,比较不同矿粉掺量水泥浆体水化放热量得出其水化规律,比较不同入模温度对水泥水化的影响程度,同时提出水泥浆体处于负温下水化热测定的方法。试验结果表明:-3℃下10%、20%、30%的矿粉替代量在1、3、7、14、28 d龄期下水化放出的热量比不加矿粉掺合料的水泥浆体放热量低1%~6%。通过试验得出入模温度以及水化温度对水泥水化过程影响至关重要,同时在一定龄期下,矿粉对水泥的水化有抑制作用,矿粉取代水泥的量越高水泥水化放热量越低。     

基于低场核磁共振技术的水泥浆体凝结时间及早期强度分析

采用低场核磁共振技术,研究了不同水灰比条件下水泥浆体早期水化过程中可蒸发水含量的变化.结果表明:可蒸发水核磁信号量随时间变化的一阶微分曲线与水泥浆体早期水化的5个阶段吻合较好;水泥浆体初、终凝时间介于核磁信号量一阶微分曲线的谷、峰之间,即初凝出现在水化加速期开始之后,终凝出现在加速期结束之前.通过对核磁信号量的计算分析可以获得水泥浆体的水化程度和胶空比,硬化水泥浆体的实测抗压强度与计算所得胶空比呈幂函数关系.     

不同膨胀源的膨胀发展历程及其在大体积混凝土中的应用

采用氧化钙、氧化镁、氧化钙-氧化镁三种不同膨胀源的膨胀剂,进行不同养护制度下胶砂各龄期限制膨胀率、混凝土的早期收缩发展规律及足尺模型应用效果研究。结果表明,氧化钙类膨胀源的活性高,水化集中在早期,在潮湿及干燥条件下均能补偿混凝土的早期收缩;氧化镁类膨胀源的温度敏感性高,低温时活性低,温度达40℃以上时活性得到激发,具有延迟水化的特性;水分充足的潮湿环境有利于膨胀剂对混凝土后期的补偿收缩;氧化镁类膨胀源在大体积混凝土中的应用效果更佳。     

硬化水泥浆体的弹性模量预测

应用复合材料细观力学理论及三维微观水化模型,建立了描述硬化水泥浆体弹性力学性质的多相细观力学模型;将水泥浆体中的水化产物、未水化水泥颗粒和水(孔洞)分别视为基体、夹杂及等效介质,计算了水泥浆体在不同水灰比情况下的弹性力学性质随水化程度的演化.该模型所需要的参数为水泥浆体各相矿物组成含量及自身的弹性力学性质.通过与试验结果比较,证明了该模型可以用于预测水泥浆体的弹性力学性质.     

粉煤灰水泥浆体孔溶液中K~+、Na~+和OH~-离子的表征

采用挤压法提取了水泥浆体的孔溶液,利用火焰光度计和pH计分别检测了孔溶液中Na+、K+和OH-离子的浓度。利用电子天平测定了不同养护环境下水泥浆体的质量变化率。对水泥水化试样做了SEM和DSC-TG分析。分析表明,孔溶液中OH-浓度的高低是由K+和Na+离子的浓度决定的,Na+、K+和OH-离子起到了火山灰活性激发剂的作用,且K+离子的浓度的变化程度较Na+的大。在水化早期,水养护粉煤灰水泥浆体孔溶液的Na+、K+和OH-离子浓度的降幅较硅酸盐水泥浆体的大。     

磨细粉煤灰粉磨制度对其水化行为和强度的影响分析

对不同粉磨制度下得到的磨细粉煤灰进行性能表征,并使用磨细粉煤灰制备水泥浆体,进行强度测试和水化产物物相分析。研究结果表明:设有分选系统的立磨制备的磨细粉煤灰粒度更小,而试验室球磨机在粉磨过程中更多球形颗粒被破坏,更易激发出其火山灰活性,增强其在水泥浆体中的水化程度,从而表现出更高的强度。     

氧化钙膨胀熟料水化动力学及微观分析

采用水合煅烧法结合反应动力学方程对试验室烧制的氧化钙膨胀熟料的水化动力学过程进行了描述,并采用XRD、SEM等相关微观测试手段对其矿物组成及微观结构进行了测试分析。结果表明:氧化钙膨胀熟料中的f-CaO在纯水中的水化反应符合Avrami等温结晶动力学模型,其水化程度随反应温度的升高而增大,水化反应速率常数和温度的关系符合Arrhenius定律;氧化钙膨胀熟料粉体中除含有独立的f-CaO颗粒外,还含有大量于同一颗粒中同时存在f-CaO、无水石膏、硫铝酸钙(部分尚含有硅酸钙等)矿物相的颗粒,氧化钙膨胀熟料中f-CaO的水化活性与纯CaO以及包裹于水泥熟料或高钙粉煤灰中的f-CaO不同。     

快速失水条件下纤维素醚改性水泥浆体水化规律

以泡沫混凝土为高吸水性基体,研究了薄层纤维素醚改性水泥浆体在快速失水条件下的水化规律。从水泥浆体表面至与基体界面处,将水泥浆体平均分为3层,利用失水速度、含水率、XRD、FTIR和TG DSC DTG等测试方法对每层6 h、12 h、1 d和3 d的试样进行分析。结果表明：水化时间小于6 h时,各层水泥浆体快速失水,只在第2和第3层中检测到Ca(OH)2的特征衍射峰。当水化时间大于12 h时,失水速度显著降低,在3层水泥浆体中均可检测到Ca(OH)2的特征衍射峰,且从浆体表层至与基层界面处,水化产物衍射峰的强度不断增大,水化产物C-S-H凝胶中硅氧四面体的聚合态发生变化。随着水化时间延长,水化产物Ca(OH)2的衍射峰和振动峰不断增强。