矿渣对阿利特-硫铝酸钡钙水泥水化硬化过程的影响

通过对水泥力学性能、水化速率和水泥硬化浆体孔结构的测定,结合XRD、SEM分析,研究了矿渣对阿利特-硫铝酸钡钙水泥水化硬化过程的影响。研究结果表明:掺入矿渣后,水泥的早期强度下降幅度较大,但后期强度下降幅度较小。在试验掺量范围内,当矿渣掺量为20%时,该水泥各龄期抗压强度下降幅度最小,其后期抗压强度接近纯熟料水泥;加入矿渣后,水泥水化热明显降低,矿渣在受到碱激发与硫铝酸盐双重激发作用下发生二次水化反应,使水泥水化速率有一定增加而出现第三个放热峰;矿渣二次水化反应有效地改善了硬化水泥浆体的孔结构,使水泥后期强度逐渐增加。     

矿渣对阿利特-硫铝酸钡钙水泥硬化浆体结构和性能的影响

通过对水泥浆体凝结性能、力学性能和孔结构的测定,结合扫描电镜分析和差热-热重分析,研究了矿渣掺量对阿利特-硫铝酸钡钙水泥浆体硬化浆体结构和性能的影响.结果表明:随着矿渣掺量的增加,水泥的凝结时间延长,水化热减少,早期抗压强度下降.但其后期抗压强度已接近或超过了纯水泥的抗压强度,掺入矿渣对水泥的后期抗压强度影响不大.硬化水泥浆体中的Ca(OH)2含量随水化龄期的延长而增加,并随矿渣掺量的增加而降低.矿渣的活性效应和填充效应有效地改善了硬化水泥浆体的微观结构和孔结构,从而使水泥的力学性能有所提高.     

低热钢渣矿渣硅酸盐水泥的研制(Ⅰ):水泥的配比与性能

利用熟料、钢渣、矿渣和石膏粉配制低热钢渣矿渣硅酸盐水泥,将矿渣、钢渣掺量对水泥各种性能影响以二维等值线表征.结果表明:掺加钢渣、矿渣分别降低和增加水泥的标准稠度用水量,两者都延迟水泥的初、终凝时间,钢渣的延迟作用比矿渣大.水泥强度随着钢渣量的增加而降低,矿渣掺量对强度的影响是先随矿渣掺量的增加而提高,然后又随着矿渣掺量增加而降低,矿渣掺量存在一个最佳值.矿渣对强度的增强作用是后期比早期大,抗折比抗压大.掺入钢渣矿渣混合材都能显著降低水泥早期水化热,钢渣替代熟料降低早期水化热的值是等量矿渣替代熟料的1.5倍,双掺混合材比单掺降低早期水化热作用大.     

矿渣、钢渣对水泥强度、孔结构和压蒸膨胀率的影响

通过在硅酸盐水泥中加入不同掺量矿渣粉以及不同掺量和细度的钢渣粉,研究了矿渣和钢渣对水泥强度,孔结构和压蒸安定性的影响.实验结果表明:矿渣与熟料的比例是控制特定钢渣掺量的水泥28 d抗压强度的决定性因素,熟料和矿渣按照1:1混和的水泥具有最高强度,影响水泥28 d最高抗折强度则是矿渣掺量.加入钢渣增大了水泥的孔隙率,而加入矿渣则可以减少试块孔隙率;矿渣能够明显细化浆体的孔结构,钢渣矿渣水泥的28 d抗压强度主要受到大于50 nm孔隙含量的影响.水泥压蒸膨胀率随着钢渣掺量增加而增加,矿渣能够显著改善钢渣水泥的压蒸安定性.     

改性磷石膏对石膏矿渣水泥水化过程的影响研究

采用质量分数为5％～25％的改性磷石膏、15％的硅酸盐水泥熟料、60％～80％的矿渣混合磨细制成石膏矿渣水泥,研究了改性磷石膏掺量对石膏矿渣水泥浆体的抗压强度、水化热、孔溶液pH值及水化产物的影响情况.结果表明,掺入改性磷石膏使得石膏矿渣水泥的3 d、7 d抗压强度降低,其掺量为10％、15％时,水泥的28 d、90 d抗压强度超过普通硅酸盐水泥.在3 d至90 d龄期内,水泥孔溶液pH值随龄期增长而逐渐增大.在相同龄期时,随着改性磷石膏掺量的增大,水泥孔溶液pH值减小,水化放热峰出现时间延缓.微观分析表明,掺入改性磷石膏后,28 d龄期时的水泥水化产物主要为钙矾石和C-S-H凝胶,水化产物的生成量在改性磷石膏掺量为15％时最多.     

碱对粉煤灰水泥早期电阻率、孔结构和微观结构的影响

采用无接触电阻测量方法,测定电阻率随水化时间的关系曲线,研究了粉煤灰水泥中加入NaOH和Na2SO4后净浆水化早期电阻率的变化规律.结果表明:加入NaOH后,水化初期电阻率减低,后期电阻率增加;加入Na2S04后也显示出此规律.电阻率的变化曲线能够显示粉煤灰持碱效应的变化.采用水银挤入实验和扫描电镜对粉煤灰水泥的水化结构进行了研究,表明适量NaOH的加入,能够减少粉煤灰水泥的累计孔体积和总孔隙率,水化结构更加致密.     

钢渣对磷酸镁水泥性能的影响研究

研究了钢渣掺量对磷酸镁水泥力学性能和导电性的影响,并结合压汞法、XRD和SEM分析其机理.研究结果表明:随着钢渣掺量的增加磷酸镁水泥的抗压强度先上升后降低,15％时达到最优;而其抗折强度逐渐减小.钢渣的加入并未改变磷酸镁水泥的水化产物,它主要作为一种惰性填充材料分散在磷酸镁水泥基体中.钢渣的加入提高了磷酸镁水泥的导电性,随其掺量的增加,磷酸镁水泥的电阻率逐渐降低.     

高掺量矿渣水泥与普硅水泥的水化进程对比研究

针对高掺量矿渣水泥与普硅水泥不同龄期时强度及水化机理的差异,测试分析了普硅水泥浆体(编号PC)和掺60％矿渣粉的水泥浆体(编号SC)各龄期强度及强度发展系数,并对比了两组试样早期水化放热速率,各龄期水化产物相及孔结构的变化.结果表明:SC试样3d、7d强度仅为25.6 MPa、39.5 MPa,分别低于同龄期PC试样13.3MPa及8.3 MPa;28 d、90d强度分别为55.7 MPa、59.6 MPa,高于同龄期PC试样3.5 MPa及2.2 MPa.两种水泥浆体早期强度主要受早期水化放热速率、孔结构分布特征的影响,后期高掺量矿渣水泥强度发展的优势在于:矿粉颗粒的填充效应以及二次火山灰活性,使其浆体形成了更多的水化产物,孔结构更加致密,有利于浆体强度的提高.     

基于不同粒径分布的低熟料矿渣水泥水化特征和孔结构特性

低熟料矿渣水泥(LSC)是一种水泥熟料用量低,主要由粒化高炉矿渣和石膏组成的水硬性胶凝材料.本文研究水泥不同粒径分布(对应比表面积分别为358 m2/kg、450 m2/kg和516 m2/kg)对低熟料矿渣水泥的抗压强度、电阻率和水化热、水化产物、孔结构的影响.结果表明,当比表面积从358 m2/kg增加到450 m2/kg可以提高低熟料矿渣水泥浆体的抗压强度,当从450 m2/kg增加至516 m2/kg时,强度提高甚微.低熟料矿渣水泥主要的水化产物是钙矾石和水化硅酸钙,增加水泥细度导致放热速率明显加快,电阻率变化曲线的下降段持续时间明显缩短,因而会产生更多的钙矾石.水泥细度增加,浆体的凝胶孔的体积分数增大,大孔减少,进一步提高浆体的密实度.     

水泥-矿渣复合胶凝材料硬化浆体的微观结构

利用压汞法、扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了两种不同养护条件下水泥-矿渣复合胶凝材料硬化浆体的微观结构.结果表明:常温养护3d龄期时,随着矿渣的掺入和掺量的增加,硬化浆体的孔隙率越大,大孔含量越多;硬化浆体微观形貌显示,掺矿渣试样的反应程度比纯水泥试样更低,密实程度较差.水化后期,复合胶凝材料的水化程度虽然比纯水泥试样低,但复合试样的孔隙率更低,孔径细化.纯水泥试样中水化硅酸钙(C-S-H)凝胶的微观形貌呈单向分布的纤维状,而复合胶凝材料试样中矿渣反应生成的C-S-H凝胶呈三维分布的箔片状,能更有效的隔断和填充连通的孔隙.在高温养护条件下,掺矿渣复合胶凝材料硬化浆体早期和后期孔隙率均较低,高温激发了矿渣早期的活性.     

C-S-H/PCE凝胶对掺磷渣水泥的低温促凝早强性能研究

探讨C-S-H/PCE凝胶对掺磷渣硅酸盐水泥的低温促凝早强性能的影响,并通过上清液pH值、Ca²⁺浓度和化学结合水量分析其对水化的影响机理。低温下(8℃) C-S-H/PCE凝胶能有效缩短混凝土终凝时间,并提高早期强度,当掺量5%时,混凝土终凝时间缩短近6 h,16 h、24 h和3 d抗压强度比分别为160%、150%和110%,且不影响2.5 h混凝土工作性能。C-S-H/PCE凝胶能使低温下掺磷渣硅酸盐水泥浆体处于高pH状态,加速早期水泥矿相离子溶解,提高Ca²⁺过饱和度,加速后期析晶过程,提高化学结合水量,从而促进掺磷渣硅酸盐水泥的水化,实现低温促凝早强。     

钢渣对硬化水泥浆体结构形成的影响研究

研究了钢渣对水泥强度及体积膨胀率的影响,采用SEM和EDXA分析了水化产物的形貌和微区化学成分,并用XRD对水化产物的矿物组成进行了分析研究。研究结果表明,钢渣的掺入会降低水泥净浆的早期抗压强度,但随钢渣水化的进行,掺钢渣的水泥浆体7d以后的强度增长较快,至120d时净浆抗压强度已与纯硅酸盐水泥相近。掺钢渣的水泥的体积膨胀率比纯硅酸盐水泥的体积膨胀率大,钢渣水泥的体积膨胀率主要取决于钢渣中的fCaO含量。掺钢渣水泥的主要水化产物组成和形貌与纯硅酸盐水泥无明显差别,所不同的是C-S-H凝胶中有较多的铁相。掺钢渣水泥的水化产物主要有C2SH(C)、AFt和Ca(OH)2。     

钢渣粉对硫铝酸盐水泥水化过程的影响及热力学模拟

通过测试水泥浆体的凝结时间、抗压强度、电阻率,同时结合水化产物分析及热力学模拟,研究了不同掺量钢渣粉对硫铝酸盐水泥水化行为的影响规律。结果表明,随着钢渣粉质量掺量的增大,初凝时间呈先延长后缩短的趋势,且在掺量为20%时达到最大值。在28 d龄期内,掺入钢渣粉的水泥硬化浆体抗压强度均小于未掺入钢渣粉的硬化浆体,但在龄期达到60 d和90 d时,掺入40%钢渣粉试样的抗压强度均大于未掺入钢渣粉的试样。钢渣粉与硫铝酸盐水泥复合浆体的电阻率在水化初始阶段随着钢渣粉掺量的增大而增大,在水化后期(约3 h后)则随钢渣粉掺量的增大而减小。在1 d龄期内,钢渣粉掺量为40%的试样中的钢渣粉发生了水化反应,使得水泥浆体在减速期的水化速率最大。由热力学模拟结果可知：在钢渣粉掺量为40%的试样中,C₂S在10 h后开始进行水化反应,C₂ASH₈则在168 h后开始生成;当钢渣掺量大于15%时,随着钢渣粉掺量的增大,钙矾石和铝胶的生成量逐渐减少,C₂ASH₈的生成量逐渐增多。     

含钛高炉渣的碳化产物对水泥砂浆强度及电阻率的影响

以攀枝花钢铁公司生产的高钛型高炉渣的碳化产物(碳化渣)取代标准砂为集料制备了水泥砂浆。采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对高钛型碳化渣进行了成分、物相和形貌表征;测试了不同碳化渣含量下水泥砂浆的抗压强度和电阻率,探讨了不同碳化渣取代量对水泥砂浆电阻率的影响机制。研究结果表明,含有碳化渣的水泥砂浆的强度满足建筑水泥砂浆的要求;在潮湿状态下,碳化渣的引入无法降低28 d龄期水泥砂浆的电阻率;在干燥状态下,当碳化渣的取代量达到60%以上时,水泥砂浆的电阻率可低于标准水泥砂浆,且最低可下降87.5%。高钛型碳化渣可作为导电集料的候选材料用于制备面向建筑加热采暖用的水泥基复合导电材料。     

纳米C-S-H对矿粉-水泥体系水化的影响

C-S-H是通用硅酸盐水泥主要的水化产物,对水泥基材料的性能起着十分重要的作用,但水泥水化产物复杂,难以从水化产物中分离出纯净的C-S-H并研究其对水泥基材料的影响。故本文通过双分解法制备了纳米C-S-H(NC)颗粒,并将其掺入矿粉-水泥体系中,通过无接触式电阻率测定仪、X射线衍射仪、差热分析仪(DSC-TG)、扫描电镜、压汞测试仪(MIP)等探究了NC对矿粉-水泥体系水化的影响。研究发现,在1%~4%(质量分数)掺量范围内,掺入NC可缩短基体的凝结时间,并为水泥早期水化提供更多的活性位点,加速水化产物的形成和沉淀,促进水化产物之间的搭接,从而降低了基体孔隙率并使基体早期强度和水化浆体电阻率均有所提升。     

磷渣对硅酸盐水泥的缓凝机理

在对已有的磷渣缓凝机理进行分析的基础上,通过实验对他们的论点进行了质疑,提出了吸附机理,即在硅酸盐水泥水化初期形成的半透水性水化产物薄膜对磷渣颗粒的吸附,导致这层薄膜致密性增加,从而导致离子和水通过薄膜的速率下降,引起水化速度降低,最终导致缓凝,并运用这个观点分析了磷渣比表面积与P,F含量不同对凝结时间的影响机理.     

磷建筑石膏对超硫酸盐水泥水化的影响

本文采用不同掺量的磷建筑石膏(CPG)、粒化高炉矿渣和熟石灰制备超硫酸盐水泥(SSC),通过测试水泥浆体的水化热、电阻率、化学收缩、水化产物、孔溶液pH值和抗压强度的变化规律,研究了CPG掺量对SSC水化性能的影响规律。结果表明：当CPG掺量从0%(质量分数,下同)增大到20%时,水泥浆体的第三放热峰出现时间延迟,3 d放热量与14 d化学收缩均增大,3 d电阻率减小,28 d孔溶液pH值从11.95减小到10.80;掺入CPG会促进钙矾石的生成;当CPG掺量为10%时,试件的28 d抗压强度最大,达到23.8 MPa。     

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。