重晶石掺量对水泥水化速度的影响

用重晶石（BaSO4）作矿化剂，研究了其掺量对水泥水化速度的影响，并测试了水泥强度，结果表明，KH较低的配料，水泥的水化速度提高较明显，重晶石的作用主要与熟料中的C2S含量有关。     

混凝土中未水化水泥后期水化的危害研究

长期以来，水泥混凝土科技发展以提高强度为主，但事实证明高强度不一定就会有高耐久性。提高混凝土强度的首选方法便是降低水灰比，认为降低水灰比能减少结构缺陷，提高混凝土的强度与耐久性。但对于纯水泥混凝土而言，水灰比越低，混凝土的水化程度就越低，其中的未水化水泥量就越大。在混凝土充分硬化后，未水化水泥的后期水化作用，将对纯水泥高强混凝土结构产生破坏作用，而且水灰比越低，这种破坏作用越严重。     

纳米C-S-H对水泥水化、硬化浆体孔结构及混凝土强度的影响

通过水化热测试、化学结合水含量测试、X射线衍射分析、压汞测试及强度测试研究了合成的纳米水化硅酸钙(n-C-S-H)对水泥水化过程、硬化水泥浆孔结构及混凝土强度的影响。结果表明:n-C-S-H显著加速了水泥早期水化,提升了水泥在12～24 h龄期的水化程度,从而显著提高混凝土12～24 h龄期的抗压强度,24 h以后对强度提升效果逐渐减小。3 d以后n-C-S-H对混凝土强度发展没有明显的促进作用,1.5%掺量下混凝土强度反而较空白样有所降低;加入n-C-S-H的硬化水泥浆在12 h～3 d龄期内相比空白水泥浆临界孔径降低,凝胶孔孔隙率提高,毛细孔孔隙率降低。n-C-S-H改变了C-S-H凝胶的生成方式,使其原本从水泥颗粒表面析出变为了从孔溶液中析出,显著减小了毛细孔孔隙率,同时增加了凝胶间孔的体积。这种多核生长的方式导致水化产物结构疏松,从而导致基体强度略微降低。因此,在相同水化程度时,掺有n-C-S-H的混凝土抗压强度略低于空白混凝土。     

预水化对水泥性能及水泥-聚羧酸系减水剂相互作用的影响（英文）

将新鲜的硅酸盐水泥暴露于(20±2)℃,相对湿度为85%~90%的环境中,研究了硅酸盐水泥因暴露于湿空气中产生预水化而对水泥标准稠度用水量、水泥水化行为、水泥胶砂强度以及水泥与聚羧酸系减水剂(PCE)间相互作用的影响。结果表明:随着暴露时间的增长,水泥预水化速率不断降低,标准稠度用水量则先轻微减小后显著增加,预水化4 d的水泥具有最小的标准稠度用水量;预水化作用总体上降低了水泥水化温峰值及水泥水化放热速率,但对于预水化作用不超过10 d的水泥。在其水化200~500 min期间,预水化水泥的水化放热速率随预水化时间的延长而增大,对于预水化10 d的水泥,其水化放热速率甚至一度高于新鲜水泥,这可能会导致预水化水泥的异常凝结。此外,预水化作用不利于胶砂强度的发展,且对抗折强度的不利影响尤为显著。预水化作用还会影响PCE的分散效果,随着预水化时间的延长,PCE的分散性及其分散保持性先增大后减小,对预水化4 d的水泥分散效果最佳,其初始流动度达到新鲜水泥的136%,且120 min后的浆体流动度仍高达235 mm。PCE对预水化20 d和30 d的水泥无分散效果。     

山梨醇对硅酸盐水泥水化及混凝土性能影响

探究了山梨醇对硅酸盐水泥水化放热的影响和混凝土性能的影响。研究发现山梨醇具有降低水泥水化放热速率减小温峰的性能。当山梨醇掺量达到胶材的0.25%,能降低水化放热速率峰值42%。山梨醇会降低混凝土的早期强度,但是对后期混凝土的强度无影响。并进行了XRD和TG-DSC测试,发现山梨醇会减缓早期氢氧化钙的生成,从而达到降低水化放热速率的性能。     

铁尾矿粉水泥基材料的性能实验研究

为了研究掺入铁尾矿粉对水泥基材料性能的影响，研究了铁尾矿粉掺入量对其微观结构性能、水化机理以及水化作用后矿物成分变化的影响。综合水泥基材料的物理力学实验结果，得出在铁尾矿粉掺量为30%(质量分数)、比表面积为450 m²/kg时，水泥基材料各项性能达到最佳。在同一水化时间作用下，随着铁尾矿掺量的不断增大，水泥基材料的水化放热速率与放热量均减小，且水泥基材料孔隙率的变化规律呈现出先减小后增大的趋势。而水泥基材料的XRD谱图衍射峰变化规律基本相似；但是Ca(OH)₂的衍射峰强度值却不断减小；而二氧化硅衍射峰强度值的变化规律呈现出不断增大的趋势；硅酸二钙的衍射峰强度值和硅酸三钙的衍射峰强度值都呈现出减小的趋势。     

提高复合水泥中混合材掺量的研究

在矿渣，粉煤灰复合水泥虽采用技术措施，可以较大幅度地提高水泥的早期强度并改善其后期强度。在不降低水泥标号的情况下，桔提高复合水泥中混合材的的掺加量。环通过ＸＲＤ，ＳＥＭ和ＤＴＡ等测试手段分析了该种水泥水化产物的物相组成，初步探讨了其水化过程和水化机理。     

石灰石粉在复合胶凝材料中的水化性能

用扫描电镜、X射线衍射和能谱技术研究石灰石粉在复合胶凝材料中的水化性能和水化产物.结果表明:石灰石粉的掺入会降低复合胶凝材料的强度,但对后期(180 d)强度的影响会逐步减小;石灰石粉与普通硅酸盐水泥在早期(28 d)水化程度较低,后期会与铝酸盐发生水化生成水化碳铝酸钙;在铝酸钙水泥的激发下,石灰石粉早期就能参与水化生成水化碳铝酸钙.     

防腐阻锈剂和矿物掺合料对复合胶凝材料性能与水化特性的影响

通过水泥胶砂强度和水化热试验对不同替代水泥量的防腐阻锈成分、粉煤灰、矿渣粉三种活性掺合料进行了SEM、XRD衍射分析,观察其水化形貌及特性。试验结果表明:单掺防腐阻锈剂、双掺矿物掺合料都有利于提高水泥胶砂的抗压强度、降低水泥水化速率,但后者因早期水化慢会降低砂浆早期强度;三者复合后,进一步降低了水泥早期水化放热速率,避免了胶凝材料水化的集中放热,使胶砂56 d抗压强度高于基准组8 MPa。通过SEM水化产物结构形貌分析和XRD衍射图谱可知:防腐阻锈成分的掺入对矿物掺合料实现了碱改性,促进了矿物掺合料的二次水化,提高了砂浆或混凝土的强度及耐久性。     

硅酸盐水泥提高盐石膏性能及其机理

为提高盐石膏的使用性能,研究了硅酸盐水泥对盐石膏需水量、凝结硬化及其硬化体强度、吸水率的影响,采用红外光谱、差热分析和扫描电镜分析了盐石膏的成分、硅酸盐水泥改善盐石膏性能的机理.结果表明,盐石膏的主要成分为无水CaSO4,硅酸盐水泥的掺入显著提高了盐石膏的强度,降低了它的吸水率,缩短了它的凝结时间,但却会增大它的标稠需水量.机理分析表明,盐石膏-硅酸盐水泥体系主要由二水石膏晶体、细长尖状的钙钒石(AFt)、Ca(OH)2和CaCO3等水化产物组成,AFt、Ca(OH)2和CaCO3相互交织成网状结构,并填充到二水石膏晶体的孔隙中,使它变得密实,增强了石膏网状结构的稳定性,从而提高它的强度.     

面层自流平材料的制备与性能研究

研究了铝酸盐水泥-硅酸盐水泥-石膏复合胶凝体系对自流平材料性能的影响以及渗透型液体硬化剂对材料表面的改性作用,采用XRD、TG-DSC和SEM分析了胶凝体系的水化产物.结果表明:在铝酸盐水泥-硅酸盐水泥二元体系中,随着硅酸盐水泥掺量的增加,砂浆流动度经时损失逐渐扩大,凝结时间缩短,干缩率增大,各龄期强度均有所降低,但1～3d和3～28 d强度增长幅度更大.在铝酸盐水泥-硅酸盐水泥-石膏三元胶凝体系中,增加α-半水石膏的掺量可促进砂浆凝结硬化,减小干燥收缩率,提高早期强度,但后期强度的增幅有所减小;增加硅酸盐水泥掺量会使砂浆流动度经时损失显著加大,凝结时间缩短,早期强度无明显变化,后期强度增幅较大.在自流平材料表面涂刷硬化剂可有效提高其耐磨性,减少干燥失水率.水化铝酸钙的微观形貌不规则,其XRD衍射峰不显著.在三元胶凝体系的水化产物中,存在着大量真棒状的钙矾石和六方片状的单硫型水化硫铝酸钙.     

利用外加组分提高水泥强度

在水泥中引入水化诱导组分、早强组分和细磨矿渣粉,研究其对水泥水化、强度及浆体孔分布的影响。结果表明,诱导组分可对水泥水化产生诱导结晶作用,提高水泥强度;早强组分可缩短水泥凝结时间,但掺量不宜太大;细磨矿渣粉则使得水化产物钙硅比降低,浆体密实度提高,获得较高的强度。     

定型相变材料对磷酸钾镁水泥性能的影响

利用实验室制备的癸酸/膨胀石墨定型相变材料、月桂酸/膨胀石墨定型相变材料和石蜡/膨胀石墨定型相变材料对磷酸钾镁水泥(MKPC)水化温升进行调控,同时研究了定型相变材料对MKPC水泥工作性能、水化热和强度的影响。结果表明:掺入癸酸/膨胀石墨定型相变材料、月桂酸/膨胀石墨定型相变材料后,MKPC的水化过程发生变化,磷酸钾镁水泥的性能改变:凝结时间缩短,流动度减小,水化温峰T_(max)和水化热降低,但强度有较大幅度减小。掺入石蜡/膨胀石墨定型相变材料后,MKPC水化温峰T_(max)随其掺量增加呈规律性降低。较癸酸和月桂酸,石蜡对MKPC水化过程影响较小,石蜡/膨胀石墨定型相变材料的MKPC工作性能更优。     

海水对高贝利特硫铝酸盐水泥水化过程和力学性能的影响

研究了海水拌和与海水养护条件下高贝利特硫铝酸盐水泥(HB-CSA)和普通硅酸盐水泥(OPC)胶砂的抗压强度和抗折强度,采用等温量热法、X射线衍射分析法和热重分析法表征了两种水泥的水化过程和水化产物,分析了海水对HB-CSA水化过程和力学性能的影响。结果表明:海水拌和未明显影响HB-CSA的早期水化过程,海水拌和与海水养护未改变其主要水化产物类型;海水拌和显著加快了OPC的早期水化,海水中的氯盐与OPC的水化产物反应,导致水化氯铝酸钙(Friedel盐)的生成。海水拌和与海水养护对HB-CSA的抗压强度影响较小,但降低了OPC的后期抗压强度。海水养护对HB-CSA和OPC抗折强度的提高较为明显,钙矾石(AFt)含量的增加是抗折强度提高的主要原因。HB-CSA的水化产物中未见Ca(OH)₂和单硫型水化硫铝酸钙(AFm),避免了海水侵入后过量CaSO₄·2H₂O和AFt生成造成的混凝土膨胀开裂和强度下降的危害。     

高碱水泥性能改善型助磨剂试验研究

为改善高碱水泥对水泥、混凝土性能产生的诸多不利影响,研究了具有功能改善作用的高碱水泥专用助磨剂。进行了试验室和工业试验,对比掺加与不掺加高碱水泥专用助磨剂的高碱水泥的技术性能。结果表明,高碱水泥专用助磨剂可以有效降低高碱水泥最早期和早期水化速率;延长水泥凝结时间;降低1d强度,大幅度提高28d、90d强度;降低3d、7d水化热;降低稠化指数;改善水泥与减水剂相容性,特别是减小经时损失;降低开裂敏感性。混凝土试验结果表明,高碱水泥专用助磨剂可以提高混凝土坍落度,降低坍落度损失;降低混凝土开裂敏感性;提高混凝土28d强度。     

硫氰酸钠与聚羧酸减水剂复配对水泥水化的影响研究

采用硫氰酸钠(SN)对普通聚羧酸减水剂(PC)进行复配改性,旨在开发一种低温、早强型聚羧酸减水剂.对比测试了PC与PC +SN对水泥胶砂与混凝土在低温(5℃)和常温(20℃)两种养护温度下强度发展的影响,通过对水泥水化热与水泥浆体化学结合水、水化产物、微结构与孔结构的测试,分析了SN早强剂对水泥浆体早期水化性能的影响.结果表明:在养护温度5℃时,掺入PC +SN的水泥胶砂1d、3d、7d、28 d强度较掺PC比,分别提高了138.5％、48.3％、51.2％、17.2％,掺入PC +SN的混凝土1d、3d、7d、28 d强度分别增长了182.1％、35.2％、34.9％、31％,而20 ℃条件养护时PC +SN的早强效果并不显著;PC复配SN早强剂后,增加了水泥早期水化放热速率与放热量,提高了水泥的水化程度,且浆体的水化产物数量增多,孔隙率降低,孔径减小,从而有利于混凝土早期强度的提高.     

原材料及配比对磷酸镁水泥强度的影响

研究了M/P比值(Mg O与K2HPO4的质量比),水胶比(W/C),硼砂掺量,Mg O比表面积对磷酸镁水泥早期强度的影响,采用扫描电子显微镜对磷酸镁水泥的微观形貌进行了表征。结果表明:磷酸镁水泥1 h的抗压强度随M/P比值的增大而减小,在水化龄期为3 d和7 d时,M/P比值为4:1时磷酸镁水泥石的强度最高,最高强度达到了74.68 MPa,水胶比对磷酸镁水泥石早期强度影响不大,7 d强度随着水胶比的增大而减小,磷酸镁水泥在水化早期随着硼砂掺量的增加,水化产物晶体变得细小,晶体缺陷增多,结构疏松,其强度随着硼砂掺量增加而降低,后期水化产物连接成一体,结构致密,7 d的强度几乎没有变化。水化龄期在7 d内,磷酸镁水泥石的强度随Mg O比表面积的增大而增大。     

纤维对磷酸镁水泥性能的影响试验研究

研究了掺入0.5%~2.0%(体积分数,下同)聚丙烯纤维、玻璃纤维、微钢纤维对磷酸镁水泥流动度、凝结时间、抗折强度、抗压强度和耐磨性影响。结果表明:三种纤维均使磷酸镁水泥流动度减小,凝结时间缩短;聚丙烯纤维会使磷酸镁水泥的抗折强度、抗压强度和耐磨性均出现降低;玻璃纤维和微钢纤维可以增强磷酸镁水泥的抗折强度、抗压强度和耐磨性,其中以抗折强度的提高最为明显。三种纤维均不参与水化反应,对磷酸镁水泥性能的影响取决于物理作用。     

CoFeMgAl-LDHs/CNTs复合材料对水泥水化及微观结构的影响

通过进行水化热测试、非蒸发水含量测试、X射线衍射分析、扫描电镜分析、压汞测试及强度试验,研究了钴铁镁铝水滑石-碳纳米管复合材料(CoFeMgAl-LDHs/CNTs)对水泥水化过程、硬化水泥净浆孔结构及强度的影响。结果表明,CoFeMgAl- LDHs/CNTs复合材料通过成核作用显著提升了水泥3 d内的水化程度,从而显著提高了水泥净浆3 d内的抗压强度,3 d后强度提高效果逐渐减小,7 d后复合材料对硬化水泥浆体强度没有明显的提高作用。掺入CoFeMgAl-LDHs/CNTs复合材料的水泥净浆与空白净浆相比,胶凝孔和毛细孔含量明显增多,大孔含量有所降低,同时复合材料的桥联作用进一步优化了水泥净浆的微观结构,从而提高了水泥基体薄弱部位的应力承载能力。因此在同一龄期,复合材料掺入后硬化水泥净浆的强度有所增大。由于复合材料掺量的变化对孔径分布没有明显的影响,改变复合材料的掺量对同龄期硬化水泥净浆强度提升影响较小。     

煅烧煤矸石对硅酸盐水泥胶砂力学性能及微观结构的影响

通过水泥胶砂力学强度测试,并结合压汞仪、X射线衍射、热重和扫描电镜测试,研究煅烧煤矸石掺量对水泥胶砂力学性能和水化产物微观结构的影响.力学性能测试结果表明:相同养护龄期下,水泥胶砂的抗压和抗折强度都先随煅烧煤矸石取代量增大而增加,取代量为15％时水泥胶砂的力学强度达到最大值;相同取代量下,水泥胶砂养护龄期越长,煅烧煤矸石对水泥胶砂力学性能的提升效果越显著.机理研究表明:煅烧煤矸石中主要组分为偏高岭土,其具有较强的火山灰效应.水泥水化初期,偏高岭土具有异相成核效应,可加速水泥的初期水化;水化后期,偏高岭土能与水泥水化产物氢氧化钙进一步发生水化反应,生成更多的水化硅酸钙凝胶,不仅降低了水化产物氢氧化钙对水泥胶砂的不利影响,而且提高了水泥胶砂的密实性,降低了水泥胶砂孔隙率并减少了有害孔比例,从而优化了水泥胶砂的孔径结构,使其力学性能得到强化.