应用化纤污泥制备硅酸盐水泥力学性能研究

利用化纤污泥配制生料,煅烧得到熟料后制备硅酸盐水泥。实验结果表明,化纤污泥的掺量不大于3.0%时,水泥水化产物AFt的生成较为明显。加入1.5%、3.0%和5.0%的化纤污泥的硅酸盐水泥其初凝和终凝时间分别延长8.68%、33.76%和41.80%及1.32%、29.19%和80.79%。加入1.5%和3.0%化纤污泥可以分别提高硅酸盐水泥3 d强度23.23%和18.21%,但化纤污泥的掺入对硅酸盐水泥28 d强度影响较大。     

助磨剂对矿渣硅酸盐水泥性能影响的研究

实验采用有机化合物复配无机盐的方式,制成三种液体复合助磨剂,通过测定矿渣硅酸盐水泥细度、标准稠度、凝结时间、安定性和胶砂强度,研究不同助磨剂及助磨剂不同掺量对矿渣硅酸盐水泥物理性能的影响,并利用激光粒度仪和扫描电镜测试与分析了水泥的粒度分布和颗粒形貌.结果表明:三种助磨剂均能不同程度降低水泥筛余,提高水泥比表面积,提高幅度为2.9％～18.3％;掺入助磨剂后,水泥的颗粒形貌趋向于圆球形,水泥粒度分布发生变化,3～32 μm颗粒含量显著增加,中位粒径降低,其中B3水泥试样中位粒径为18.94 μm,降低了5.21μm;水泥凝结时间缩短,标准稠度变化不大,安定性符合国家标准;助磨剂能显著提高水泥各龄期胶砂强度.B3试样3d抗折强度为4.3 MPa,3d抗压强度为15.1 MPa,符合P·S 32.5R级标准要求.     

碳纳米管水泥基复合材料的力学性能和抗冻性能研究

作为新型纳米材料,碳纳米管(MWCNTs)已经应用于水泥基材料中用以改善水泥基材料性能.本文采用十六烷基三甲基溴化铵作为分散剂将碳纳米管均匀分散于水泥材料中制备成碳纳米管水泥基复合材料,并细致研究了其力学性能和抗冻性能.结果表明碳纳米管的加入能够有效的增加水泥基材料的力学性能和抗冻性能.当碳纳米管的掺量为0.1％时,碳纳米管水泥基复合材料的力学性能达到最大,其抗折强度和抗压强度分别为17.5MPa和92.3 MPa.在300次冻融循环过程中,碳纳米管水泥基复合材料的质量损失率和动弹模量变化率偏低,表明碳纳米管水泥基复合材料的抗冻性得到了增强.SEM微观分析表明,碳纳米管在水泥基材料中起到了桥联和拔出效应,能够有效的延缓和阻止水泥基材料受到外界的破坏.     

碳纳米管水泥基复合材料高温力学性能实验研究

研究多壁碳纳米管(MWCNTs)掺量(0wt％、0.05wt％、0.08wt％、0.10wt％、0.20wt％)对碳纳米管水泥基复合材料(CNT/CC)高温力学性能的影响.分别测试了常温时以及200℃、400℃、600℃和800℃高温后CNT/CC净浆试件的质量损失、抗折强度和抗压强度.结果表明:MWCNTs的加入能够降低水泥基体内部蒸汽压和温度梯度,有效地提高水泥基体抗高温爆裂能力.MWCNTs的掺入可在一定程度上降低水泥基材料的高温质量损失,但掺量过大时由于催化剂的热分解,质量损失会有所增加.热作用时,MWCNTs表面和端部易产生一些亲水基团和缺陷位,在一定程度上缓解了水泥基复合材料高温性能的劣化.800℃后,CNT/CC的相对残余抗折强度和相对残余抗压强度分别约为30％ ～35％和45％ ～50％.     

硅酸盐水泥改性机理的IR曲线拟合研究

将磷铝酸盐水泥熟料掺入到硅酸盐水泥中制备的改性硅酸盐水泥具有优异的力学性能.对改性水泥IR图谱中-OH基非对称伸缩振动带进行曲线拟合,并与硅酸盐水泥进行对比,研究了磷铝酸盐水泥对硅酸盐水泥的改性机理.结果表明改性硅酸盐水泥浆体中有5种状态的“水”:Ca-OH,Si (P)-OH,Al-OH/AFt结晶水、氢键水和配位水,其在各水化龄期与Si、Al结合的以OH状态存在的“水”较硅酸盐水泥多,而与Ca结合的以OH状态存在的“水”以及氢键结合的水、配位水较少,从而展现较硅酸盐水泥优异的力学性能.     

易磨硅酸盐水泥熟料的研究

研究了一种容易粉磨硅酸盐水泥熟料的组成、粉磨特性与物理性能。这种容易粉磨硅酸盐水泥熟料可以在假烧温度低于1400℃的条件下烧成。其矿物组成与普通硅酸盐水泥熟料相同，但具有C3S含量高(＞70％)的特点。在水泥熟料粉磨至比表面积320m^2/kg条件下，容易粉磨硅酸盐水泥熟料需要粉磨4．5min，而普通硅酸盐水泥熟料需要粉磨8min。容易粉磨硅酸盐水泥熟料的3d抗压强度可达37MPa，28d抗压强度可达60MPa。     

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.     

碳纳米管固井水泥复合材料抗腐蚀及力学性能研究

为解决油田地层水在固井水泥中的渗透腐蚀造成套管损坏及环空带压问题,同时优化其力学性能,以纳米材料作为水泥基材料的增强组份,掺加碳纳米管(CNTs)制备了一种碳纳米管固井水泥复合材料.通过非共价键修饰法筛选多种碳纳米管分散剂,从其分散能力和悬浮液的稳定性确定了最优分散剂;研究了碳纳米管固井水泥复合材料的抗压、抗拉力学性能,通过测试强度及孔渗特征变化来对复合材料的抗腐蚀性进行了评价.结果 表明,当碳纳米管的掺量为0.03％时,碳纳米管固井水泥复合材料可将水泥石的抗压、抗拉强度分别提高50％、30％以上,其腐蚀60 d的强度衰退和孔隙度增大率均小于5％、渗透率增大率小于1％、有效抑制了有害孔(大于0.1 μm)的产生,具有较好的抗腐蚀渗透性能.该水泥复合材料优良的抗腐蚀性、高抗压、高抗拉特性(韧性),对多级缝网压裂水平井开发具有重要的应用价值.     

磷渣对水泥物理性能的影响研究

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；随着磷渣掺量的增加，早期胶砂抗压和抗折强度逐渐下降。     

钙盐调凝剂对硅酸盐水泥水化性能的影响

本文研究了硫酸钙和氯化钙两种钙盐在不同的掺量下对硅酸盐水泥水化性能的影响,试验发现随着两种钙盐掺量的增大,水泥标准稠度值呈现先减小后增大的趋势,且氯化钙的流动度保持效果没有硫酸钙好,但是氯化钙对水泥强度的发展贡献更大,而掺硫酸钙随着掺量达到2‰后,28 d强度出现倒缩.     

聚合物/CNTs复合材料制备及其力学性能影响因素

综述了近年CNTs增强聚合物复合材料的制备方法,重点分析了制备过程中影响复合材料力学性能的主要因素,总结了聚合物/CNTs复合材料制备过程中存在的技术难题并对其未来的发展应用进行了展望。     

硅酸盐水泥和铝酸盐水泥复合性能研究

对不同比例硅酸盐水泥和铝酸盐水泥复合胶凝体系凝结时间、力学性能和干缩性能进行了研究.结果表明,硅酸盐水泥和铝酸盐水泥复合胶凝体系中凝结时间、力学性能和干缩性能协调的区间为铝酸盐水泥掺量0～20％或80％～100％.     

CSA水泥作为矿物外加剂对硅酸盐水泥性能及水化的影响

以三种不同粒度的硫铝酸盐水泥(CSA水泥)为矿物外加剂,研究了CSA水泥粒度、掺量对硅酸盐水泥(PC)物理性能、水化过程及水化产物性能的影响.研究表明:CSA水泥的掺量与粒度同时影响PC的凝结时间及标准稠度用水量;当CSA水泥掺量较低(1％)时,PC抗压强度有所提高;CSA水泥缩短PC水化诱导期,促进早期水化,降低C3S的水化速率,加快AFt向AFm转化;CSA水泥增加了早期水泥硬化浆体的孔隙率、累计孔体积及最可几孔径,但对后期硬化浆体的影响不大;而AFt与CH的形貌如短针状AFt及大尺寸六方板状CH不利于晶体的连生与结合,对强度的影响较大.     

碳纳米管对混凝土性能的影响研究

近年来,将混凝土作为一种复杂的电化学体系研究其电阻率是检测其结构性能的一种新的测试方法.碳纳米管具有优异的导电性,将碳纳米管加入到混凝土中预期可以改善混凝土的导电性.本文将多壁碳纳米管掺加到C40混凝土中,探讨了多壁碳纳米管对混凝土和易性、凝结时间以及电学性能的影响.试验结果表明,当碳纳米管为0.3％时,混凝土拌合物的和易性良好,且碳纳米管可以在硬化混凝土中形成良好的导电纤维网络,水泥基体形成的导电势垒较小,显著提高了混凝土导电性.本论文的研究成果可为导电混凝土研究应用提供依据.     

多壁碳纳米管在水泥浆中的分散性

分别采用聚羧酸减水剂、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、洗衣粉（XYF）等3种表面活性剂并结合超声波分散方法,研究了多壁碳纳米管（MWCNTs）在水中和水泥浆中的分散性及其对水泥强度的影响,采用人工观察和扫描电子显微镜分别评价了MWCNTs在水中的分散性和在水泥硬化体中的分布情况。结果表明：单独采用减水剂为分散剂并在超声波分散条件下,MWCNTs在水中和水泥浆中容易发生团聚,无法起到增强作用;在超声波分散作用下,采用PVP和XYF为分散剂能够显著提高MWCNTs在水中和水泥浆中的分散性,PVP大幅度提高了水泥硬化体强度,但XYF却使强度大幅度降低,这是因其具有的较强起泡功能使水泥硬化体中的气泡量增加、气孔尺寸提高,并形成一些较大孔隙,从而显著降低了水泥石的密实性。     

碳纳米管对硅灰/水泥砂浆力学和2D-3D微结构性能的影响(英文)

为了研究碳纳米管对硅灰/水泥砂浆力学性能及2D和3D微结构的影响。采用扫描电子显微镜测试了砂浆的2D空间形貌,并首次运用X射线计算机断层扫描技术对碳纳米管增强硅灰/水泥砂浆体系的3D缺陷进行了表征,同时探讨了砂浆28d龄期的断裂韧性和耐磨性等力学性能的变化规律。结果表明,碳纳米管显著提高了砂浆的断裂韧性和耐磨性,改善了基体的微观结构,硅灰的加入有利于碳纳米管在基体中的分散和增强效应的发挥。     

粉煤灰对铝酸盐水泥和硅酸盐水泥耐热性能的影响

将粉煤灰作为矿物掺合料分别掺人到铝酸盐水泥和硅酸盐水泥中,通过耐热性能测试、X射线衍射和扫描电子显微镜研究粉煤灰对水泥石在750℃条件下的耐热性能的影响.结果表明:粉煤灰在铝酸盐水泥中没有发生反应,对铝酸盐水泥的耐热性能没有改善作用;粉煤灰对硅酸盐水泥的耐热性能有明显的改善作用,在掺量40％以下,随着粉煤灰掺量的增加,水泥石煅烧后的残余强度增加;综合比较,粉煤灰-硅酸盐水泥体系的耐热性能优于粉煤灰-铝酸盐水泥体系.     

纳米碳管对磷铝酸盐复合水泥性能的影响

主要研究了纳米碳管对磷铝酸盐复合水泥增韧作用及对其力学性能的影响.结果表明:在用化学试剂通过溶胶-凝胶法制备的磷铝酸盐复合水泥中掺入质量分数为0.4%的纳米碳管,水泥浆体1 d,28 d的劈裂强度分别比同龄期未掺纳米碳管的试样提高24.24%,14.38%,抗弯强度1 d,28 d比同龄期未掺纳米碳管试样提高了60.09%、29.42%.掺纳米碳管试样1 d的断裂韧性提高了51.30%.SEM图像分析发现纳米碳管随机的分布在水泥基体中,与水泥基料产生较好的结合,基料水化和水化产物的形成及结晶过程中产生的应力可以通过增韧材料与基料间的界面吸收,同时可以有效地阻止裂纹的扩展,从而导致复合水泥的增强增韧.