双膨胀低热矿渣水泥的膨胀过程研究

本文借助水泥强度和净浆膨胀测定方法与ＸＲＤ对高镁水泥熟料－矿渣－石膏系统的双膨胀低热矿硅酸盐水泥进行了研究。得到（１）低热矿渣水泥净浆膨胀随ＳＯ３含量和时间的变化规律；（２）低热矿渣水泥强度随ＳＯ３含量的变化规律；（３）在水泥中适量ＳＯ３和熟料中ＭｇＯ含量小于５％时，钙钒石膨胀和水镁石膨胀具有连续性、整体性和稳定性；（４）矿渣的掺入有助于钙钒石的形成及其数量的增加和水泥膨胀率的增加与稳定。     

水泥混凝土中钙矾石膨胀及抑制的研究进展

从晶体成长理论和吸水膨胀理论两方面阐述了钙矾石的膨胀机理,论述了钙矾石膨胀的抑制机理,介绍了目前国外结晶化抑制剂的研究进展、一些抑制剂的效果以及影响抑制剂效果的因素,并对这些抑制剂及其效果进行了总结,最后展望了我国钙矾石抑制剂的研究前景.     

双膨胀水泥研究

双膨胀水泥同时利用了钙矾石和氧化镁两个膨胀源，钙矾石膨胀主要发生在２８天以前，氧化镁膨胀主要发生在２８天以后，两者恰当组合，获得适宜的膨胀量和膨胀分布，从而可以比较有效地补偿大坝等大体积混凝土的体积收缩。     

硫酸盐侵蚀下水泥净浆膨胀应变计算

针对硫酸盐侵蚀过程中水泥净浆体积膨胀问题,运用微孔力学理论,建立了水泥净浆基体与其孔隙内钙矾石晶体相互作用的代表性体积单元(RVE)及其力学分析模型;分析了一定钙矾石生成量下的RVE内膨胀应变在微观尺度上的空间分布规律;通过均匀化方法,将微观尺度上的RVE内膨胀应变转化为宏观尺度上RVE所在位置点的等效应变,分析了该等效应变随钙矾石生成量的变化规律。分析结果表明：微观尺度上,孔隙率为0.1的RVE内钙矾石晶体和侵蚀溶液组成的内球体各向为拉应变,水泥净浆外球壳径向为压应变、环向为拉应变;宏观尺度上,孔隙率为0.1的RVE所在位置点的径向等效应变为压应变,且随钙矾石生成量的增加而增大,而环向等效应变为拉应变,且随钙矾石的生成量的增加而增大。     

掺石膏的低钙水泥水化过程及浆体结构研究

利用高铝粉煤灰可烧制主要矿物组成为硫铝酸钙■和硅酸二钙的低钙水泥(LCC),石膏■对■系列胶凝材料的水化性能起重要作用。为推广LCC的应用,研究了不同■掺量的LCC水化性能。通过等温量热仪、扫描电子显微镜、压汞仪等分析了LCC水化过程及浆体结构,并对LCC抗压强度进行检测。结果表明,随着■掺量增加,LCC水化反应加速,产物钙矾石(AFt)增多且由针状向柱状演变,浆体孔隙率呈现下降趋势;少量■(1%(质量分数))有利于浆体中水化钙铝黄长石的形成,28 d强度增长22.6%;■掺量为5%时,各龄期强度均显著提升;■掺量较高时(10%),浆体早期性能发展迅速而后期性能未见改善;过量■促使AFt发育成管、柱状,尽管浆体孔隙率降至8.4%,但形成了较多微米级粗孔,不利于后期性能提升;不同■掺量(1%～20%)的LCC强度均稳定发展且后期强度不倒缩,展现了LCC的广阔应用前景。     

固态碱组分碱矿渣水泥的研制及其水化机理和性能的研究

本研究针对液态碱组分碱矿渣水泥的缺陷,研制成功了强度标号达425R～625R的固态碱组分碱矿渣水泥,并对这种新型胶凝材料的生产工艺、水化机理、物理力学性能和耐久性进行了深入的研究。 运用现代测试手段详细研究了矿渣玻璃体的微观结构,发现矿渣玻璃体具有主要由富钙相和富硅相组成的微观分相结构,并且各相的存在状态和性质有很大的差异。在这一发现的基础上,本研究很好地解释了矿渣水硬活性的潜在性以及固态碱组分碱矿渣水泥的水化机理。研究表明,固态碱组分碱矿渣水泥的水化过程中没有诱导期或诱导期相当短,该水化过程主要经历矿渣的解体、新相的形成和长大、水化产物的缩聚和“混凝”三个阶段,其水化产物主要是沸石类矿物,另外还有少量的低碱性水化硅酸钙C-S-H(Ⅰ)。 研究表明,固态碱组分碱矿渣水泥属于低热水泥;其水泥石的孔隙率较小,且孔径大于10~3A的有害孔所占的比例较小;其抗渗性、抗冻性、抗碳化性能及抗化学腐蚀性等耐久性能良好。通过试验证实了用这种水泥配制的混凝土不会发生因碱集料反应而引起的膨胀破坏。 本研究研制成功的固态碱组分碱矿渣水泥不仅性能优良,而且充分利用工业废渣、成本低廉、生产工艺简单、使用方便,具有重要的实用意义。     

Q相-CA-C12A7水泥膨胀性能的研究

本文采用普通硅酸盐水泥作为基体、Q相 CA C1 2 A7水泥作为膨胀剂、加入少量石膏的条件下对该体系的膨胀性能进行试验研究。研究表明 :Q相 CA C1 2 A7水泥能够作为膨胀组分 ,通过调节Q相 CA C1 2 A7水泥和SO3的量 ,得到所要求的膨胀水泥。从DTA和XRD来看 ,其膨胀源主要是钙矾石 (AFt) ,它形成的速度及数量 ,可以通过控制Q相水泥和SO3的量来实现。     

矿渣基水泥混凝土路面修补材料的研究

水泥混凝土路面在使用过程中,不可避免地会产生破损,而传统的修补材料受到造价和交通开放时间的制约,会导致病害进一步加剧。针对这一问题,提出矿渣基修补材料,在分析修补机理的基础上,通过正交试验从凝结时间、强度、干缩性3方面确定其配方,并与路面施工中常用的普通硅酸盐42.5级水泥进行砂浆性能对比,验证了这种新型修补材料具有一定的优越性和广泛推广应用价值。     

粉煤灰对双膨胀水泥膨胀性能的影响

本文研究粉煤灰对双膨胀水泥水化和膨胀性能的影响。结果表明 ,粉煤灰对双膨胀水泥早期和后期膨胀都有显著的抑制作用 ,对早期膨胀的抑制作用与形成钙矾石的化学环境改变以及钙矾石形成提前结束有关 ,对后期膨胀的抑制作用与其抑制水泥浆体中水镁石的形成一致。     

磷渣对水泥物理力学性能的影响研究

本文研究了不同细度和不同掺量磷渣对水泥物理性能的影响。结果表明：磷渣具有一定的减水作用，降低需水量；磷渣细度越细，其强度越高；随着磷渣掺量增加，早期胶砂抗压和抗折强度逐渐下降。     

钙矾石的结构变异对膨胀水泥膨胀性的影响

通过DTA,X射线衍射分析和SEM观察及与膨胀率和强度的对比分析,给出了钙矾石稳定存在和结构变异的温度范围及其对砂浆膨胀和强度的影响.结果表明,(1)在干热条件下钙矾石在87-150℃之间发生快速脱水,结构极度扭曲失去晶体特征,但结构并不崩溃分解,遇水后即可恢复.100℃以下的湿热条件下,钙矾石可生成和稳定存在;(2)尽管100℃以下的干燥条件膨胀水泥混凝土的强度不降低,但膨胀会完全丧失,甚至产生负膨胀.故膨胀水泥和自应力水泥不宜在70℃以上的干燥环境和干-湿交替的环境中使用.     

循环流化床固硫灰渣低收缩水泥的制备及性能

通过分别使用循环流化床(CFBC)固硫灰、渣代替部分原材料制备低收缩水泥熟料,加入质量分数为10%的石膏即得到CFBC固硫灰、渣低收缩水泥,然后利用X射线衍射、扫描电镜等方法研究水与水泥的质量比(简称水灰比)对CFBC固硫灰渣低收缩水泥水化程度、抗压强度和线性膨胀率的影响。结果表明,随着水灰比的增加,CFBC固硫灰渣低收缩水泥的主要水化产物钙矾石数量增多,未水化的硅酸二钙含量减少,水化程度增大;而该水泥线性膨胀率与水灰比呈正比关系,抗压强度与其呈反比关系;利用固硫灰制备的水泥早期膨胀率随着水化时间而增大,但后期由于石膏量的不足,膨胀率则随着水化时间而减小。     

掺粉煤灰和不同外加剂对水泥水化放热过程的影响

通过水化热测量研究了掺加缓凝型减水剂、引气剂和粉煤灰对硅酸盐水泥的水化放热过程的影响。结果表明,掺入缓凝型减水剂能不同程度地延缓水泥的水化放热过程,降低水泥的水化热,掺入引气剂对水泥水化放热几乎没有影响,而掺粉煤灰可显著降低水泥水化热。     

硅酸盐耐热混凝土的制备及其性能研究

利用硅酸盐水泥制备了抗渗等级为P8、耐热度为350℃的混凝土,测试了高温煅烧后混凝土试件尺寸、质量、强度等宏观性能,研究了煅烧制度、矿物掺合料、粗集料种类时混凝土耐热性能的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)分析了混凝土经高温处理后微观结构的变化.宏观性能测试结果表明,烘干处理有助于提高混凝土的耐热性能,矿渣混凝土比粉煤灰混凝土更适合用于耐热环境,以破碎卵石为集料的混凝土的耐热性能优于以石灰石碎石为集料的混凝土.SEM分析结果显示,高温煅烧后,矿渣混凝土的内部结构较粉煤灰混凝土更为致密.     

用交流阻抗研究碱激发矿渣水泥与硅酸盐水泥的水化和微观结构

交流阻抗是一种灵敏的无损结构测试方法,利用该方法可以可靠并准确地表征体系微观结构的变化。用交流阻抗方法对碱激发矿渣水泥和硅酸盐水泥的水化和微观结构进行研究,并提出了合适的等效电路模型,其中R1和R3分别表示连通孔和非连通孔内导电路径的电阻,n2是与毛细孔有关的常相角指数,n3与凝胶孔有关。实验结果表明R1、R3以及n2均随水化龄期的延长而增大,且碱激发矿渣水泥浆体电阻R1和R3均大于硅酸盐水泥浆体,n2则相反。碱激发矿渣水泥浆体n3在0.93~0.99范围内变化,而硅酸盐水泥浆体n3值则基本保持为0.75不变。     

铅锌尾矿用于中热水泥的制备

本文采用铅锌尾矿为原料烧制中热硅酸盐水泥,并与用粘土配料烧制的中热水泥进行对比。用差热分析测定熟料的易烧性;用X射线衍射分析研究了熟料的矿物组成;依据国标GB2022-80测量了中热水泥的水化热;通过砂浆和净浆实验测定了中热水泥水化后的强度;并用X射线衍射和扫描电镜对水化产物进行了分析。实验结果表明,使用铅锌尾矿来配料,可以提高熟料的易烧性,矿物形成良好。熟料掺入4%的石膏制得水泥,其性能符合GB200-2003规定的强度等级42.5中热硅酸盐水泥的各项标准,并且其后期强度高于用粘土配料的试样。     

冶金渣-硫铝酸盐胶凝体系材料加热变化及防火机理

目的 为了探寻地下管廊更高防火等级的新要求,利用冶金渣-硫铝酸盐胶凝体系制备富含钙矾石、C-S-H凝胶结合的防火分隔材料。方法 通过高温煅烧试验和热分析,并结合物相分析、微观结构观察、孔隙结构测试等手段,对样品高温行为进行研究。结果 冶金渣胶凝体系中混掺硫铝酸盐胶凝材料,有利于钙矾石的生成,在50~350 ℃的温度区间样品的脱水吸热量从73.27 J/g增加到109.40 J/g以上,样品抗压强度从37.18 MPa提高到40.68 MPa以上。在1 000 ℃下30 min喷烧试验结果显示,10 mm厚度所制备的冶金渣-硫铝酸盐胶凝体系样品的背火面温度为383~336 ℃,且随硫铝酸盐胶凝材料混掺量的增加而降低,其防火性能优于玻镁板和硅钙板防火材料的。结论 该材料热防护机理为含结晶水物相的烧蚀吸热、烧蚀后产生的多孔层的隔热和高温下材料宏观结构完整性的共同作用。     

超细矿渣粉对硅酸盐水泥性能和微观结构的影响

通过掺入不同量的超细矿渣粉,研究其对普通硅酸盐水泥凝结时间、标准稠度用水量以及水泥胶砂流动性和强度的影响。结果表明,水泥浆体的初凝、终凝时间在矿渣粉掺量为5%(质量分数,下同)时有所缩短,而随着超细矿渣粉掺量的增加,初凝时间都有所延长,在掺量为20%时初凝时间最长。然而终凝时间的变化不大,只有掺量为30%时稍有延长;水泥的标准稠度用水量先减少后增加,在掺量为20%时最小;随着超细矿渣粉掺量的增大,水泥胶砂的各龄期抗折强度、3d抗压强度不断提高,7d、28d抗压强度在掺量为20%时达到最大值,之后有所降低。掺入超细矿渣粉后,能通过填充以及与水泥水化产物氢氧化钙发生反应,使水泥中氢氧化钙含量明显降低,水泥微观结构更加密实。