粉煤灰水泥的水化动力学

研究了粉煤灰水泥中粉灰和水泥熟料的水化过程动力学；讨论了这两种反应的动力学常数对系统性质的影响。提出了为改善粉煤灰水泥的性质，必须同时促进粉煤灰的火山灰反庆和水泥熟料的水化反应。     

水泥基材料的水化动力学模型

介绍了水泥基材料的水化动力学模型.根据实验测定的水化放热数据,采用模型给出的积分和微分方程,对水泥基材料的水化反应中的3个基本过程即结晶成核与晶体生长(NG)、相边界反应(I)和扩散(D)进行了表征,得到反应速率常数K、反应级数n和表观活化能Ea等动力学参数以及各反应阶段的反应速率与反应度的关系.计算得到的各阶段的反应速率曲线能较好地分段模拟由量热实验得到的胶凝材料实际水化速率dα/dt曲线.观察3个阶段的相互关系,可对水泥基材料复杂的水化机理进行解释.水泥基材料的水化反应存在两种不同的历程:NG-I-D或NG-D.在水化初期NG是控制因素,随着水化程度提高,逐渐转由I或D控制反应.     

减水剂对水泥水化产物微观形貌的影响

研究木素磺酸钙、改性木素磺酸钙、萘磺酸甲醛缩合物、氨基磺酸甲醛缩合物和三聚氰胺脲醛树脂5种减水剂对水泥水化产物微观形貌的影响.结果表明,掺木素磺酸钙的水泥石中生成较多短柱状钙矾石(AFt);掺改性木素磺酸钙的水泥石中短柱状和长柱状AFt交错生长;掺萘磺酸甲醛缩合物、氨基磺酸甲醛缩合物和三聚氰胺脲醛树脂可分别使水泥石中AFt呈长杆柱、波浪状和规则六方柱状生长.当水化龄期达到60 d时,0.8%木素磺酸钙、改性木素磺酸钙的水泥石中出现连通孔洞;掺0.8%萘磺酸甲醛缩合物和氨基磺酸甲醛缩合物造成水泥石中出现微裂缝;掺加0.4%三聚氰胺脲醛树脂和改性木素磺酸钙的水泥石结构致密.减水剂的分散性、引气性和缓凝性是其对水化产物微观形貌影响的主要原因.     

矿渣-水泥水化动力模型研究

以矿渣-水泥为研究对象,在C3 S的水化动力模型的基础上对纯硅酸盐水泥的模型进行了修正,并引入相关动力学参数综合考虑矿渣掺合料对硅酸盐水泥水化的影响机理,建立了矿渣水泥体系水化动力学模型.     

粉煤灰的微观形态及其在水泥中的水化

通过研究粉煤灰的结构形态特征及其水化机理和水化特性，探索加速和改善粉煤灰早期活性的方法和途径，以提高粉煤灰在水泥中的掺量和提高掺粉煤灰水泥的早期强度。     

改性硅酸盐水泥的水化动力学研究

将磷铝酸盐水泥熟料掺入到硅酸盐水泥中制备改性水泥,从水化动力学的角度研究其水化情况,并与硅酸盐水泥的相应行为进行了对比.首先通过测定水化放热速率、新拌水泥浆体中的Ca2+和SiO44-离子浓度、电导率及pH值研究了改性硅酸盐水泥的水化历程,并求得了水化动力学方程.其次,测定了改性硅酸盐水泥的净浆与砂浆的强度,并用XRD等分析方法初步探讨论了改性水泥的水化机理.研究发现,改性硅酸盐水泥的水化历程与硅酸盐水泥相似,也经历初始期、诱导期、加速期、减速期和稳定期,但水化放热速率明显提高;在加速期,两者的水化反应均主要由自动催化反应控制,在减速期,均主要由扩散过程控制,但反应速率常数前者明显高于后者.无论是砂浆强度,还是净浆强度,前者也均高于后者,且凝结时间相对缩短.XRD图谱显示,前者的C3S/C2S衍射峰强度的降低率高于相应龄期的硅酸盐水泥.上述结果均意味着改性硅酸盐水泥的水化速度明显高于硅酸盐水泥;水化加速的机理为磷铝酸盐熟料水化吸收了水化浆体中OH-离子,使水化体系的OH-离子浓度减少,从而加速了C3S、C2S的水化反应.     

氯氧镁水泥水化历程的影响因素及水化动力学

为了深入研究氯氧镁水泥的水化机理,进而对其性能进行预测和改进,采用美国TAM Air热导式等温量热仪研究了氯氧镁水泥的水化动力学。测定了不同条件下氯氧镁水泥体系的水化放热过程,根据水化放热曲线,研究了该体系水化各阶段的动力学过程,探讨了实验因素对该体系水化过程的影响,并通过实验数据拟合得到了氯氧镁水泥水化过程的动力学方程。结果表明:氯氧镁水泥水化过程的不同阶段受不同作用机理控制,加速期是受成核控制的自动催化反应时期,衰减期受扩散作用控制,而减速期受自动催化反应和扩散作用双重控制。同时,原料MgO的活性、反应温度及矿物外加剂的种类和数量都不同程度地影响了该体系的水化过程。     

矿渣水泥水化动力学的研究

应用恒温导热量热仪对矿渣水泥和波特兰水泥的水化动力学进行了研究。实验结果表明,水泥水化在不同反应阶段具有不同的反应机理,所适用的动力学公式及动力学参数亦不同。加速期由自动催化(auto catalytic)反应控制,减速期由化学反应和扩散过程双重控制,衰减期由扩散过程控制。矿渣水泥对温度的敏感性高于波特兰水泥,原因是矿渣玻璃相具有较高的表观活化能。提高温度(热激发)对矿渣水泥的水化更为有利。在研究中采用两种活性不同的矿渣,它们的活性之差别可以从水化动力学参数K、E与N(与反应机理有关的常数)反映出来。     

掺石灰石粉水泥的水化过程及微观结构

用微量热仪测定了含石灰石粉水泥浆体的水化放热。用扫描电镜观察了掺石灰石粉水泥硬化浆体的微观结构。试验结果表明:一定细度的石灰石粉可加速水泥的水化,掺石灰石粉水泥的水化放热量低于不掺石灰石粉水泥的水化放热量。水泥硬化浆体中沿着石灰石粉片状方解石晶体的边缘容易形成平整断面。     

水泥水化动力学机理及模型建立的研究

本文以水泥水化过程中所体现的基本动力学方式和原理为基础,以建立能够与水泥水化养护时间和水化程度曲线直接对应的动力学模型为目标,开展了水泥水化动力学机理及模型建立的研究。     

三异丙醇胺对石灰石硅酸盐水泥的水化机理及微观结构的影响

通过水泥净浆和砂浆强度试验、测量水化热、硬化水泥浆体的热分析、微观结构的扫描电镜观察和孔结构的测量,研究了三异丙醇胺（triisopropanolamine,TIPA）对石灰石硅酸盐水泥强度、水化过程和硬化水泥浆体的微观结构的影响。结果表明：掺加TIPA能够显著提高石灰石硅酸盐水泥净浆和砂浆的后期强度;TIPA对C4A...     

矿渣-水泥胶凝体系的水化动力学模型

矿渣是由高炉炼铁熔融的矿渣骤冷时形成的细粒状玻璃态物质,它是一种活性掺和料.将矿渣粉作为掺合料掺入水泥基材料中,其活性可以得到充分的发挥,使得水化反应充分,进而改善水泥基材料的力学性能.本文分析了矿渣和水泥的水化动力学影响因素,建立了矿渣-水泥胶凝体系的水化动力学方程,主要从水胶比、温度以及比表面积这三个因素来分析矿渣掺量对矿渣-水泥胶凝体系水化过程的影响.结果表明,增大水胶比、升高温度及增大水泥颗粒的比表面积均能够不同程度的加速矿渣-水泥胶凝体系的水化进程.     

纳米二氧化硅团聚特性对水泥水化硬化性能的影响

以团聚粒径很大的沉淀二氧化硅(PS)和团聚粒径较小的纳米二氧化硅(NS)为原材料,研究了纳米二氧化硅团聚特性对水泥水化硬化特性的影响。结果表明:与NS相比,虽然PS团聚粒径很大,后期火山灰活性较低,其早期火山灰活性却较大,对水泥水化的促进作用也更明显。扫描电子显微镜分析表明,NS和PS的火山灰反应产物的胶结作用有限,其与水泥水化产物本体之间甚至存在明显的界面过渡区。压汞分析表明:掺PS和NS均可有效降低硬化水泥石毛细孔率;与掺PS相比,掺NS对减小20 nm～10μm的凝胶孔和毛细孔体积更有利。掺纳米二氧化硅对硬化水泥石微观结构的影响主要是由于团聚颗粒对水泥分散体系的填充效应和吸水效应所致,与晶核效应无关。     

水冷熟料的微观特征及其早强特性的研究

利用扫描电子显微镜研究了水冷熟料的微观特征及水化物微晶的形态,指出了水泥熟料微水化形成的极少量水化产物微晶对水泥的质量和性能无不良影响;相反,这些片状、粒状、针状微晶可以加速水泥的水化,提高水泥的早强强度.     

快凝快硬高贝利特硫铝酸盐水泥熟料水化机理研究

研究了一种新型快凝快硬高贝利特硫铝酸盐水泥的水化性能,并利用微量热仪、XRD、TGA、SEM等方法进行了水泥水化过程,水化产物和微观形貌结构的表征.实验结果表明:新型高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的早期水化放热迅速并集中,早期强度发展迅速;该水泥的早期水化产物主要为AFt和铝胶相,未发现CH相;在水化后期,生成的AFt会发生转化生成AFm相,同样没有发现CH相.随着水化的进行,水化产物不断增多,针棒状的AFt穿插,交错在凝胶之间,形成了较为致密的结构,从而提高了水泥的强度.     

磷酸及磷酸盐类化合物对水泥水化动力学的影响

通过测定磷酸及磷酸盐类化合物对水泥浆体水化热、Zeta电位和液相中离子浓度的影响,研究它们对水泥水化动力学的影响。结果表明:磷酸和磷酸盐类化合物明显延长了水泥水化诱导期,并降低了水泥水化加速期水化速率。与磷酸或单磷酸盐相比,聚磷酸盐类化合物更多地延长了水化诱导期时间;磷酸比磷酸盐类化合物更为显著地降低了水化最大放热速率;磷酸和磷酸盐类化合物均可降低水泥早期的溶解速率,同时改变了水泥颗粒表面的性质;磷酸和磷酸盐类化合物对水泥水化动力学的影响,与其在水泥表面形成包覆层影响了水泥溶解速率及成核速率有关。     

马来酸三乙醇胺酯对水泥水化的影响

为克服三乙醇胺早强剂对水泥抗折强度和后期强度的影响,合成了马来酸三乙醇胺酯,并通过背散射电子成像(BSE)和BET分析,研究了马来酸三乙醇胺酯对水泥水化程度、C-S-H含量和水泥水化28 d分形维数的影响。结果表明:马来酸三乙醇胺酯可促进水泥水化尤其是水泥中硅酸盐相的水化;复掺马来酸三乙醇胺酯和聚羧酸减水剂,可显著提高水泥水化产物中C-S-H的含量;三乙醇胺降低了水泥石28 d的分形维数,马来酸三乙醇胺酯单掺及与聚羧酸减水剂复掺则使水泥石28 d的分形维数提高。由此可见,马来酸三乙醇胺酯作为增强型水泥早强剂具有广阔的应用前景。     

赤泥水泥水化过程放射性变化规律研究

以脱碱拜耳法赤泥、熟料和石膏为原料进行赤泥水泥的制备,得出脱碱赤泥的合适掺量为15％.研究了赤泥水泥水化过程中赤泥掺量和水化龄期对232 Th、226 Ra、40K放射性比活度的影响.结果表明:赤泥水泥水化后相较于水化前,232Th、226Ra和40K的放射性比活度均出现了下降;水化28 d龄期,随着赤泥掺量的增加,赤泥水泥232Th、226Ra、40K的放射性比活度均有所增加;同赤泥掺量条件下,226Ra的放射性比活度随着水化龄期的延长而增加,232Th的放射性比活度随着水化龄期的延长基本保持不变,40K的放射性比活度随着水化龄期的延长一直减小.     

水泥水化计算机仿真模型的建立

本文主要介绍了基于数字图象的水泥水化及微观结构模型的建立过程,利用了水泥粉体的颗粒尺寸分布、相体积率、相表面积因子等重要参数,并考虑了扩散能力,可以获得水泥浆体的渗透、力学和传递性能等,并可模拟水化过程,预测其强度特性,同时提出了一些该领域的有关研究构想。     

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.