铁相组分对铁相和高铁低钙水泥熟料水化性能及抗侵蚀性能影响

随着国家海洋战略的提出,大量水泥基材料被应用到海洋工程建筑中,海洋环境对水泥基材料的侵蚀破坏也愈发受到人们的广泛关注。研究表明,水泥中的铁相具有较好的抗侵蚀性能,而铁相中Al₂O₃和Fe₂O₃的摩尔比(Al/Fe,下同)是影响铁相抗侵蚀性能的主要因素。本文设计并烧成了两种铁相单矿C₄AF和C₆A₂F(Al/Fe分别为1和2),以及铁相为C₄AF或C₆A₂F的高铁低钙硅酸盐水泥熟料(铁相质量分数均为20%)。通过对铁相单矿C₄AF和C₆A₂F,以及高铁低钙水泥熟料进行X射线衍射、水化热、抗压强度、抗硫酸盐侵蚀能力和固化氯离子能力等测试,探究Al/Fe对铁相单矿和高铁低钙水泥熟料各项性能的影响。结果表明,随着Al/Fe增大,铁相晶面间距变小,氯离子固化能力增强,而抗硫酸盐侵蚀能力有所下降。同时,熟料中铁相含量提高促进了C₃S的水化,且Al/Fe高的熟料促进效果更加明显。铁相的Al/Fe提高,水泥熟料的氯离子固化能力增强,而抗硫酸盐侵蚀性能下降则较小。     

铜离子掺杂对高铁低钙水泥熟料性能的影响

基于C4AF可以提高水泥基材料的抗蚀性,以高铁低钙水泥熟料为研究对象,掺入不同含量的CuO,通过对熟料及其水化产物进行X射线衍射(XRD)、水化热、抗压强度、非蒸发水含量和固化氯离子能力等测试,探究Cu2+对高铁低钙水泥熟料水化性能与氯离子吸附固化能力的影响.结果发现,适量CuO的掺入促进了高铁低钙水泥熟料中C4AF的生成,降低了熟料液相的粘度,有利于C3S的晶粒生长,有利于提高高铁低钙水泥熟料的水化活性和固化氯离子能力,最佳掺量为0.2 wt％.     

高强低钙硅酸盐水泥研究进展

本文分析了研究高强低钙硅酸盐水泥的必要性,综合评述了现有的制备高强低钙硅酸盐水泥的关键技术,并根据前期的实验结果,提出了高强低钙硅酸盐水泥需进一步深入研究的几个问题.     

蒸养纤维掺杂高铁低钙水泥混凝土的抗海水冲磨性能研究

针对目前海工混凝土普遍存在的抗冲磨性能不足的问题,鉴于铁相含量高的水泥耐磨性能好的优点,提出高铁低钙水泥混凝土(C3S≤50％,C4AF≥18％),并研究了纤维种类及掺量、蒸汽养护对其力学性能及抗冲磨性能的影响以期进一步提升海工混凝土的耐磨性能.研究表明,PVA纤维混凝土的抗压强度和抗冲磨强度最优,与水泥浆体结合最好.PVA体积掺量为0.1％的高铁低钙水泥混凝土抗冲磨强度较对照组强度提高了28.0％.同时,讨论了70℃蒸养对各组试件抗压强度与抗冲磨性能的影响,结果表明,蒸养明显提高了各试件的早期强度,但蒸养条件下高铁低钙水泥混凝土的抗冲磨强度较普通混凝土略为降低,这说明蒸养制度对高铁低钙水泥混凝土较为不利.     

高铁专用低碱水泥的生产

高速铁路建设所用的低碱水泥不仅对碱含量严格控制小于0.6%,对游离氧化钙、比表面积、矿物组成、混合材的种类等关键指标有更严格的要求。我公司利用原来生产普通低碱熟料的经验,再进行原材料的选择,配料方案的优化,调整窑的控制参数,调整熟料的矿物组成,重新制定熟料和水泥的生产控制指标,开发出了高铁专用低碱水泥,达到铁路行业标准要求,经一年多的使用,完全达到高速铁路建设的质量标准要求。     

高强低钙硅酸盐水泥制备关键技术研究*

基于节能减排和应对气候变化的新要求,研究开发低钙水泥有多方面的重要意义。试验分别采用化学试剂和工业原料,运用化学分析、X-射线衍射、岩相分析等测试手段,初步探讨了高强低钙硅酸盐水泥制备关键技术。结果表明:工业原料中的微量元素能够解决高强低钙硅酸盐水泥的粉化问题;在试验设计的矿物组成和煅烧制度下,w(C2S)设计值在40%~45%,煅烧温度1400~1450℃时熟料性能最优。     

高铁专用低碱水泥的生产

高速铁路建设所用的低碱水泥不仅对碱含量严格控制小于0.6%,对游离氧化钙、比表面积、矿物组成、混合材的种类等关键指标有更严格的要求。我公司利用原来生产普通低碱熟料的经验,再进行原材料的选择,配料方案的优化,调整窑的控制参数,调整熟料的矿物组成,重新制定熟料和水泥的生产控制指标,开发出了高铁专用低碱水泥,达到铁路行业标准要求,经一年多的使用,完全达到高速铁路建设的质量标准要求。     

基于不同阳离子条件下硅酸盐水泥氯离子固化性能研究

研究了不同阳离子对硅酸盐水泥氯离子固化性能的影响,采用水溶法测定了净浆试样中自由氯离子的含量并计算出其氯离子固化率,对试样进行了XRD物相分析以及其水溶液的pH值测定。研究得出,随水化龄期的增长,水泥浆体的氯离子固化率增大,其6 h、12 h、1 d和3 d的氯离子固化率分别达到其28 d的50％、70％、80％和90％以上,F盐的生成及氯离子的固化主要发生在水化早期,水化后期氯离子固化主要来自C-S-H凝胶,其氯离子固化量较小。不同阳离子导致了水泥浆体中F盐生成量的差异,其影响硅酸盐水泥氯离子固化率由大到小排列为Ca2＋＞Mg2＋＞K＋＞Na＋,其与对pH值的影响成负相关系,Ca2＋和Mg2＋降低了水泥浆体的pH值,有助于氯离子的固化;K＋和Na＋提高了水泥浆体的pH值而降低了氯离子固化。氯离子浓度一定时,Na＋浓度的增加对水泥浆体中F盐的生成量及氯离子固化率影响不大;而Mg2＋浓度的增加提高了水泥浆体中F盐的生成量及氯离子固化率。     

高性能低钙硅酸盐水泥熟料的矿物组成

在前人工作基础上,对高性能低钙硅酸盐水泥熟料的矿物组成要求进行了综合评述。为实现高强化,应适当提高熟料中硅酸盐矿物的总量,而减少中间相特别是Ｃ３Ａ的数量则有利于实现浆体的低需水量和高流动性,并可降低水泥水化热,提高所形成熟料的活性和混凝土耐久性。在熟料中引入Ｃ４Ａ３Ｓ可显著提高低钙水泥的早强,但必须对其凝结控制问题开展深入研究。     

掺微量元素烧制低钙水泥的研究

研究了低钙水泥的制备，着重研究了低钙硅盐水泥和低铝贝利特硫铝酸水泥的配料和活化方法，得出掺加少量ＢａＳＯ４，ＳＯ３和Ｎａ２Ｏ都有活化贝利特水泥的作用，而以ＢａＳＯ４和ＳＯ３的活化作用最好，可生产５００～７００号熟料。     

海泡石对砂浆抗氯离子和碳化侵蚀性能的影响

基于海泡石的基本特性,初步选用了A、B、C三类海泡石,研究了其对水泥砂浆基本性能的影响.首先采用SEM对三种海泡石进行了微观形貌表征;分析了海泡石种类及掺量对砂浆抗氯离子及抗碳化侵蚀性能的影响规律;同时调查了三种海泡石砂浆在不同掺量条件下的吸水特性;利用MIP分析了海泡石砂浆的孔隙特征;最后通过SEM进行了海泡石砂浆的微观形貌分析.结果 表明:三种海泡石均具有纤维结构,但尺度不同;在抗氯离子侵蚀性能方面,以B类海泡石效果较好,较基准砂浆的氯离子扩散系数降低了38.5％;在抗碳化方面,A类海泡石及C类海泡石掺量分别在10％ ～15％和20％以后能更好的改善砂浆的抗碳化性能;MIP表明海泡石可以改变砂浆的孔尺度,并发现海泡石对氯离子具有一定的吸附作用,吸水率测试表明海泡石使砂浆具有了较强的吸湿性.SEM发现海泡石与砂浆具有良好的结合能力,对提高砂浆性能有利.     

干湿交替氯盐环境下氧化石墨烯水泥砂浆抗侵蚀研究

抗氯离子侵蚀能力的强弱对水泥基材料服役寿命长短有着关键性的影响。本文研究了不同氧化石墨烯(GO)掺量(0%、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%,质量分数)在干湿交替氯盐环境下对水泥砂浆抗氯离子侵蚀性能的影响,分析了不同GO掺量下自由氯离子浓度与水泥砂浆抗氯离子侵蚀性能之间的关系,并利用扫描电子显微镜从微观角度分析水泥砂浆的抗侵蚀性能。结果表明:GO能显著提高水泥砂浆的抗氯离子侵蚀能力,最佳掺量范围为0.04%~0.06%;在同一钻孔深度处,水泥砂浆内的自由氯离子浓度随着GO掺量的增加先降低后升高;GO能有效调节水泥砂浆的微观形貌,减少内部孔隙产生,密实结构,提高水泥砂浆抗氯离子侵蚀能力。     

新型低钙水泥的制备及其碳化硬化过程

制备了一种以3CaCO3·2SiO2(C3S2)为主要矿物组成的低钙水泥熟料,用碳化的方式使熟料硬化,研究了这种熟料矿物的形成温度、碳化硬化过程及力学性能。结果表明:C3S2熟料的形成温度范围为1300~1460℃,其碳化产物为CaCO3,试样在120℃碳化3、7d的抗压强度分别达到32和43MPa。该低钙水泥具有低的CO2排放量,且碳化硬化过程耗用大量的CO2,同时,由于低钙且其熟料自粉化,因此具有显著的低碳排放和节能特点。     

陶瓷粗骨料混凝土抗氯离子渗透性能试验研究

试验采用电通量法研究了陶瓷粗骨料、矿物掺合料掺量对混凝土抗氯离子渗透性能的影响.试验结果表明:陶瓷粗骨料掺量对混凝土抗氯离子渗透性能影响不大,与普通混凝土一样,其渗透性能等级为Q-Ⅱ;28 d龄期时,电通量随着粉煤灰掺量的增大略有增加;龄期继续增长,粉煤灰的掺入明显改善了混凝土抗氯离子渗透性能.复掺硅粉后,随着硅粉的增加,混凝土的电通量明显降低,硅粉的掺入大大提高了混凝土的抗氯离子渗透能力.     

海边暴露环境下混凝土抗氯离子渗透性试验研究

对不同配合比的混凝土试件,在海边大气区、潮汐区、水下区进行暴露试验,同时测定氯离子含量随深度变化曲线。试验结果表明,实际海边暴露环境下混凝土的损伤程度大小为潮汐区〉水下区〉大气区,试件内氯离子含量随着暴露龄期的增加而增加,随时间水胶比的增加而减小。对于水胶比相同的混凝土试件,掺入粉煤灰等矿物掺合料可以有效提高混凝土抵抗氯离子侵入的性能。     

氧化石墨烯改性水泥砂浆抗氯离子渗透性能

采用快速电通量法及长期氯盐浸泡试验,研究了氧化石墨烯(GO)改性水泥砂浆的抗氯离子渗透性能,分析了电通量与表观氯离子扩散系数之间的关系,并通过扫描电镜(SEM)分析了其微观结构。结果表明:掺入适量的GO能够提升水泥砂浆的抗氯离子渗透性能,当掺量为0.06%(质量分数)时最显著,与无GO的对照组相比,水泥砂浆的电通量和氯离子侵蚀深度分别降低了34.5%和27.2%;长期氯盐浸泡60 d、120 d后,0~5 mm处的自由氯离子浓度最高分别降低了28.4%和15.3%;电通量与表观氯离子扩散系数之间存在良好的线性关系;GO有效调节了水化产物形状,减少了内部孔隙,使其微观结构更加密实,从而提升了水泥砂浆抗氯离子渗透性能。     

水泥-石灰石粉浆体氯离子浓聚性能研究

通过测定水泥-石灰石粉浆体孔溶液中自由氯离子含量以及XRD物相分析,研究其氯离子浓聚性能.结果表明,水泥-石灰石粉浆体氯离子浓聚系数随氯离子浓度的增加逐渐降低.氯离子浓度为0.1mol/L时,浓聚系数随石灰石粉掺量的增加先增后减,掺10％、20％、30％石灰石粉的浆体氯离子浓聚系数比未掺石灰石粉的浆体分别增加9.1％、98.2％、94.2％;浓聚系数随石灰石粉细度的增加先减后增,石灰石粉比表面积为608m2·kg-1、807m2·kg-1的浆体氯离子浓聚系数比掺412m2·kg-1石灰石粉的浆体分别降低45.3％、29.9％.水泥-石灰石粉浆体Zeta电位随氯离子浓度增加逐渐降低,随石灰石粉掺量增加先增后降,随石灰石粉细度的增加先减后增.Mg2+作用下,水泥-石灰石粉浆体氯离子浓聚系数明显升高,Friedel盐含量增多,氯离子固化能力增强,固化能力随石灰石粉掺量增加逐渐增强,随石灰石粉细度增加先增后降.     

纳米碳酸钙对水泥石氯离子结合量的影响

混凝土孔溶液中的自由氯离子转化为结合氯离子可有效降低沿海、盐湖地区钢筋混凝土结构中的钢筋的腐蚀程度。以纳米碳酸钙掺量和氯离子浓度为变量,研究了纳米碳酸钙对水泥石氯离子结合量的影响,采用电位滴定法测定结合氯离子含量,根据氯离子等温吸附理论绘制结合氯离子与自由氯离子的拟合关系曲线来分析水泥石的氯离子结合能力,通过XRD和热重分析研究水泥石的氯离子结合机理。结果表明:纳米碳酸钙的掺入提高了水泥石的氯离子结合量,当其掺量达3%(质量分数)时,水泥石的氯离子总结合量最大;随着氯离子浓度的提高,掺纳米碳酸钙的水泥石氯离子结合量会相应增加;纳米碳酸钙的掺入可以加快水泥水化,促进C-S-H凝胶和Friedel's盐的生成,有利于水泥石的氯离子物理吸附和化学结合。