基于微观信息的水泥水化动力学模型研究

为了精确预测水泥水化过程,分析水泥水化过程中微观结构的时变发展规律,提出了水化单元的概念;基于水泥水化的微观信息,采用Krstulovi(c)-Dabi(c)水化反应动力学方程式,构建了水泥水化度与微观结构之间的联系,考虑了水灰比、水泥化学组分、孔隙水分、温度、水泥颗粒与水的接触面积、水泥颗粒粒径分布等因素对水泥水化过程的影响,建立了改进的水泥水化动力学模型.通过热重分析、压汞试验等一系列试验方法,分析了水泥净浆的水化度、孔隙率等特征参数随时间的发展变化规律.试验结果与模型预测结果吻合良好,表明所建立的模型可以较准确地模拟水泥水化过程的时变发展规律.     

基于计算机模拟的水化程度预测方法

总结了水泥水化计算机模拟的基本原理,强调了水泥颗粒之间的干扰效应,基于计算机模拟所得的水泥石微观结构,提出了水泥水化程度预测方法.通过与文献中的2组实验数据比较,验证了该方法的有效性,并利用该方法讨论了水灰比和最大颗粒直径对水泥水化程度的影响,结果发现:水化7 d后,水灰比为0.6的水泥其水化程度比水灰比为0.4的水泥大14%,最大颗粒直径为10μm的水泥其水化程度比最大颗粒直径为20μm的水泥大12%.     

基于水泥水化模拟的水泥石毛细孔结构分析

通过水泥水化模拟分析了水泥石毛细孔结构。基于水化动力学原理,模拟水泥水化全过程,将模拟所得的水化度与试验结果比较,验证了模拟方法的有效性。提出了水泥石毛细孔隙率和内表面积的数值方法,数值结果表明,孔隙率随着时间不断减小,内表面积先随着时间不断增大,到达峰值后随着时间逐渐减小,水灰比越小,出现峰值的时间越短。水化28d时,水灰比为0.3的水泥石毛细孔隙率和内表面积分别比水灰比为0.5的水泥石毛细孔隙率和内表面积小61%和11%。     

基于多相水化模型的水泥水化动力学研究

基于Ulm和Coussy提出的多相水化动力学模型,在考虑水泥的化学组成、养护温度、水灰比、最终水化程度及水泥细度等因素情况下,从理论上建立了水化动力学方程,可用于预测水化速率随水化程度的变化。结果表明:水灰比会加速相边界反应,而对早期的结晶成核与晶体生长却没有明显影响;温度的升高能够加速水化进程,却不能改变最终水化程度。     

水灰比和碳酸锂对硫铝酸盐水泥水化历程的影响

研究了水灰比和碳酸锂对硫铝酸盐水泥水化历程的影响。水化放热历程测试结果表明:随着水灰比的增大,硫铝酸盐水泥的水化放热速率增大,水化放热量提高;碳酸锂的掺入使得水化诱导期消失,水泥在加入水后直接进入水化加速期,与水灰比的影响相比,碳酸锂的掺入对水化加速期放热速率的影响更为显著;同时,碳酸锂的掺入使得硫铝酸盐水泥的早期水化速率和水化放热量增加,后期水化放热量减小。X射线衍射测试结果表明:碳酸锂的作用仅是提高了硫铝酸盐水泥的水化进程和水化速率,对生成水化产物的种类无影响。     

TIPA对水泥粉磨及水化性能的影响

研究了三异丙醇胺对水泥颗粒分布、颗粒流动性、矿物组成、凝结时间、净浆流动度、胶砂抗压强度的影响.通过QXRD分析了水泥颗粒C3A、C4AF与温度的变化规律,通过离子检测分析了水泥净浆溶液中K+、Na+、Ca2+、SO42-、Fe3离子浓度的变化,探讨了三异丙醇胺对普通硅酸盐水泥水化的影响机理.结果表明三异丙醇胺可改善水泥颗粒的分布和流动性,促进矿物溶解,特别是促进中间相的溶解及铁相的溶解水化,认为三异丙醇胺在一定温度下可促进C4AF溶解,与C4AF水化产生的三价铁离子发生络合反应,促进C4AF相水化反应生成Mm,促进了水泥强度的增长.     

-3℃下水灰比对水泥水化放热影响的试验研究

硅酸盐水泥在凝结硬化过程中会释放大量的热量。为了探究持续负温养护下水灰比对水泥水化放热、水化度程、水化放热规律的影响并与低温养护下水泥水化放热特性进行对比分析,试验利用直接法测试了-3、3℃养护温度下龄期1、3、7、14、28、56 d水灰比为0.24、0.31、0.38的硅酸盐水泥净浆水化放热量,计算其水化程度、分析水化规律、得出结果。试验结果表明:-3℃养护温度下,水灰比越大,同一龄期的水泥水化程度越高。与3℃养护温度下水泥水化相比,相同龄期持续负温养护下水泥水化程度减小、速度变缓;持续负温养护下,低水灰比增大一个水灰比梯度(0.24~0.31)对水泥水化程度影响很小;中等水灰比增大一个水灰比梯度(0.31~0.38)对提高后期水泥水化程度效果明显。而3℃养护温度下增大水灰比水泥水化程度就会显著提高。     

基于改进的CEMHYD3D模型模拟水泥水化微结构演变过程

将二维与三维不规则颗粒的重构方法引入到CEMHYD3D模型之中,提出了改进的CEMHYD3D水化模型.利用该模型,分别对水泥基材料的水化进程、水化放热量、C-S-H含量、CH含量、孔隙率和孔隙连通度进行了模拟与验证.通过与实测数据(各组分含量、孔隙率、水化放热信息等)进行对比,验证了改进的水化模型具有较高的精度.     

水泥水化过程的微观结构模型与数值计算

从微观角度建立了水泥水化过程的三维模型,并根据最小理论水灰比推导出了水化程度α与水化半径R之间的函数表达式。通过对不同水灰比(0.20,0.25,0.30,0.35和0.40)的算例做了水化程度α与水化半径R的数值计算,并与试验数据进行比较。结果表明,该模型能够从微观角度模拟水泥水化过程的组分变化情况。     

低热硅酸盐水泥早期水化热动力学研究

为了解低热硅酸盐水泥早期水化特性,采用等温量热仪测试水化热,分析低热和中热硅酸盐水泥的水化过程,基于动力学和热力学模型模拟水化进程和水化产物演变。结果表明:由于C2S含量较多,低热硅酸盐水泥前期的水化速率较慢,水化程度总体上低于中热水泥;水灰比越大,最终放热量越高。低热和中热硅酸盐水泥1、3 d的水化产物分别占总体积的32.20%、47.66%和38.20%、53.92%;低热硅酸盐水泥早期生成的C-S-H凝胶与中热硅酸盐水泥相当。考虑到水泥水化的影响因素包括水灰比、温度和比表面积,基于动力学模型和吉布斯自由能最小化进行水化动力学和热力学模型计算。     

钠盐激发钢渣水泥的早期水化特性及动力学

采用钠盐作为激发剂,通过水化热测定、扫描电镜(SEM)分析和水化动力学模拟,研究了不同钠盐激发钢渣水泥的早期水化进程、水化特性及其水化动力学.结果 表明:钠盐掺入不影响钢渣水泥的水化进程,掺与不掺钠盐的钢渣水泥水化进程均分为起始快速放热期、诱导期、加速期、减速期和衰减期5个阶段;加速期水化反应由成核反应控制,属自催化反...     

铜渣粉-水泥复合胶凝体系的水化热及动力学研究

采用等温量热法,分别测定了铜渣粉磨时间为30、60min,掺量为0%、20%、30%和40%的铜渣粉水泥复合胶凝体系的水化放热速率和放热量,分析了铜渣粉细度和掺量对复合胶凝体系水化反应历程的影响,并且基于Kstulovic Dabic模型计算得到了水化动力学参数.结果表明：铜渣粉推迟了复合胶凝体系的诱导期结束时间、加速期开始时间以及第2放热峰出现时间,降低了复合胶凝体系水化放热量及水化速率;水化12h前,铜渣粉对复合胶凝体系水化热呈抑制作用;水化12h后,铜渣粉活性逐渐被激发,水化速率加快;铜渣粉水泥复合胶凝体系的水化反应经历结晶成核与晶体生长相边界反应扩散作用（NG I D）过程,由Kstulovic Dabic水化动力学模型计算得到的铜渣粉水泥复合胶凝体系水化反应速率曲线,能够较好地分段模拟由量热试验得到的水化速率曲线;复合胶凝体系的结晶成核与晶体生长（NG）过程随铜渣粉掺量的增加和细度的降低而延长,相边界反应（I）过程随铜渣粉掺量的增加而缩短.     

石灰石粉铝酸盐水泥复合体系的水化反应

石灰石粉具有水化活性,能与硅酸盐水泥中的C_3A、铝酸盐水泥中的CA、CA_2等铝酸盐矿物发生反应,水化产物为水化碳铝酸钙。利用微量热仪法、胶砂强度和X射线衍射(XRD),研究不同比例的石灰石粉铝酸盐水泥复合体系的水化反应,结果表明:石灰石粉会加快铝酸盐水泥的水化进程,水化过程诱导期缩短,放热速率峰值下降;复合体系中石灰石粉占比越高,早期水化反应速率越快,但水化反应放热量越低;相对而言,复合体系中石灰石粉掺量为20%时石灰石粉参与反应程度最高,且掺量为20%时石灰石粉对复合体系强度有显著贡献。随复合体系中石灰石粉比例增加,铝酸盐水泥水化产物越来越不明显;石灰石粉掺量为20%～40%时,水化碳铝酸钙XRD特征峰相对最明显,复合体系中石灰石粉与铝酸盐水泥存在一个最佳的比例范围。研究表明,石灰石粉与铝酸盐水泥间会发生明显的水化反应,石灰石粉与铝酸盐水泥复合有望制得一种新型胶凝材料。     

水泥细度对水泥水化及混凝土早期开裂影响

利用微量热仪法研究了细度对水泥水化热及水化放热速率的影响规律,利用非接触式激光位移传感器和集中约束平板法测试了不同细度水泥混凝土的早期收缩变形与开裂.结果显示：随着细度的增加,水泥水化热与水化放热速率增加,水化放热峰值时间明显提前;水泥比表面积提高,混凝土早期收缩增大,早期单位裂缝面积增加,但混凝土水分蒸发速率与最大裂缝宽度减小.建议混凝土工程中应限制水泥过细.     

磺化三聚氰胺甲醛树脂对水泥水化机理的影响

通过X 射线衍射分析、红外光谱分析及结合水的测定,阐明了由于水泥颗粒对磺化三聚氰胺甲醛树脂的吸附,使得电位增高、粒子间斥力增大、分散均匀、水化完全,同时改变了水化产物结晶的速度和晶体分布的状态,结果使水泥石结构密实,晶体间搭接合理、空隙率减少,水泥石强度提高。     

含超细矿渣水泥的水化研究

用ＴＧ－ＤＴＡ，ＸＲＤ，ＳＥＭ研究了超细矿渣水泥的水化反应，并与硅酸盐水泥、含普通细度矿渣水泥的水化作了比较。结果表明：超细矿渣的水化程度较快、活性较高、可大量消耗水泥浆体中的Ｃａ（ＯＨ）２，生成更多的凝胶产物，因而改善了水泥石的微观结构，提高了水泥的物理力学性能。     

计算机模拟在水泥生产及水泥水化研究中的应用

介绍了计算机模拟技术在水泥生产和水泥水化研究中的应用情况及最新进展.     

水泥石的干燥收缩及其与水化程度的关系

通过梯次干燥的方式测定了水泥石在干燥过程中的重量损失和收缩变化,并结合TG-DSC综合热分析研究了水泥石水化程度与干缩的关系。结果表明,水泥石水化程度随龄期延长而逐渐提高。随着水化程度增大(由0.55到0.81),水泥石100%~84%湿度范围内收缩减小,在84%~54%收缩增大,在54%~7%湿度范围内的收缩和总收缩先增大,后有减小趋势。再润湿以后,水泥石的重量损失可以回复,但一部分干缩不可逆,大部分不可逆干缩发生在84%~54%和54%~7%湿度范围内。干燥过程改变了水泥石的孔结构,使水泥石毛细孔粗化,凝胶孔塌陷减少。     

水泥胶凝材料水化进程及力学特性研究

首先简述了热分析的测定原理及其在水泥化学研究中的应用;利用热重方法分析了水泥净浆的水化进程变化规律,研究了不同水灰比的水泥净浆水化程度;并从理论上解释了不同水灰比的水泥净浆水化程度发展规律;而且,对水泥净浆水化过程中的抗压强度进行了测试,试验结果发现其变化趋势与水化程度变化趋势是完全一致的,这充分反映了微观结构与宏观性能之间的关系.     

PRC低水胶比体系硅酸盐水泥水化特性与力学性能研究

本文研究了PRC（Pore Reduced Cement)材料的成型压力和养护龄期对水泥强度发展的影响和成型工艺与材料力学性能之间的联系，探讨了在PRC低水胶比体系中水泥的水化程度随龄期变化的规律和水泥水化产物微观形貌特点以及优化成型工艺来提高材料性能。