应用XRD分析水泥窑灰矿渣型生态水泥水化过程的研究

选用4种不同类型的水泥窑灰（CKD），利用XRF分析其化学成分，并将其分别与粒化高炉矿渣粉（GBFS）制成4种生态水泥。然后根据CKD-GBFS生态水泥净浆的水化产物的XRD图谱与各龄期的胶砂抗压强度研究其水化过程。结果表明：高碱度的CKD能促进水化，适量的fCaO能加快后期水化，而未反应的Ca（OH）2会降低后期抗压强度，K2Ca（SO4）2的产生会延缓水化进程。     

高掺量混合材复合水泥的水化性能

通过水化微量热、化学结合水测定和X射线衍射、热重-差热分析、扫描电镜等测试方法研究了3种高掺量矿渣、粉煤灰、石灰石复合水泥的水化性能,并与硅酸盐水泥的水化进行了对比。结果表明：高掺混合材复合水泥的水化放热特征与硅酸盐水泥有明显不同,早期水化反应速度低于硅酸盐水泥,但后期由于矿渣、粉煤灰的二次水化反应使其水化速度增长较快。主要的水化产物亦为水化硅酸钙凝胶、钙钒石和Ca(OH)2晶体,但Ca(OH)2含量明显低于硅酸盐水泥浆体中的Ca(OH)2含量。     

纳米二氧化硅/磷酸钙复合骨水泥的力学强度和水化过程

在磷酸钙骨水泥（CPC）中添加纳米二氧化硅（nSiO2）获得了nSiO2/CPC复合骨水泥。利用维卡仪、万能压力试验机和热导式等温量热仪研究了nSiO2的添加量对nSiO2/CPC复合骨水泥的凝结时间、抗压强度和水化行为的影响,利用X射线衍射和扫描电子显微镜等技术研究添加的nSiO2对nSiO2/CPC复合骨水泥固化产物的相组成和断面形貌的影响。研究结果表明：nSiO2添加量为5%的nSiO2/CPC复合骨水泥凝结时间由16 min缩短到10 min,抗压强度由原来的（24 2）MPa增加到（33 4）MPa,提高了38%,但添加超过5%的nSiO2会影响水化产物磷灰石的生成从而使复合骨水泥的力学强度下降。在水化反应过程中,一方面nSiO2作为填料,吸附了固化液中的水导致CPC的实际固液比增大,减弱了CPC的水化进程,由于实际固化液下降也减少了水化产物的孔隙大小和数目;另一方面,nSiO2与水化产生的Ca（OH）2发生化学反应形成CSH凝胶,改善了nSiO2和CPC基体之间的界面结合。这两方面的作用结果使得添加适量的nSiO2可以提高nSiO2/CPC复合骨水泥的抗压强度,缩短其凝结时间。     

不锈钢渣尾泥对水泥水化性能影响研究

探究了不锈钢渣尾泥对水泥水化性能的影响，首先分析了不锈钢渣尾泥和水泥熟料的矿物组成和粒度分布，然后将不同比表面积和不同掺量的不锈钢渣尾泥掺入水泥熟料中，发现在比表面积435~535 m2/kg范围内，掺量是影响水泥强度的主要因素。TG-DSC定量分析出不锈钢渣尾泥水化程度低，胶凝活性差。微观定性分析了掺不锈钢渣尾泥的水泥水化产物主要是Ca（OH）2以及少量的C-S-H凝胶和AFt，其中Ca（OH）2是影响后期强度的主要因素。     

粉煤灰水泥体系中粉煤灰活性的化学激发

本文借助于水泥物理性能试验和XRD测试手段就NaOH、Na2SO4和Na3PO4·12H2O三种不同阴离子钠盐的添加对粉煤灰水泥中粉煤灰活性的激发作用进行了比较性研究.结果表明,粉煤灰水泥中添加适量NaOH,Na2SO4和Na3PO4·12H2O均能有效地激发粉煤灰的活性,这个适宜掺量分别为NaOH:0.5%,Na2SO4:3.0%和Na3PO4·12H2O:2.0%.在适宜掺量下,NaOH添加可使水泥3 d和28 d抗压强度分别提高6.8%和7.7%;添加Na2SO4则对早期强度激发效果显著,3 d抗压强度可提高18.2%;Na3PO4·12H2O则对后期强度激发效果显著,28 d抗压强度可提高17.7%.XRD分析表明,上述三种化学物质的添加均引起了粉煤灰中石英衍射峰和水泥硬化体中Ca(OH)2衍射峰的降低,说明它们都在不同程度上促进了水泥水化放出的Ca(OH)2与粉煤灰中的酸性氧化物的反应,从而加剧粉煤灰潜在活性的释放.     

高性能水泥-煤矸石体系水化反应程度的测定

采用化学结合水的方法测定了高性能水泥-煤矸石体系硬化浆体的水化程度，用盐酸选择性溶解的办法测定了体系中煤矸石的反应程度，同时用差示扫描量热法测定了煤矸石的活性反应对体系中Ca（OH）2含量的影响。试验结果表明，水泥水化程度和煤矸石的活性反应程度在水化早期增长较快，水化后期增长速率减缓。     

钢渣对硅酸盐水泥水化硬化的影响研究

研究了钢渣的掺量对硅酸盐水泥强度的影响,采用SEM和EDXA分析了水泥水化产物的形貌和微区化学成分,并用XRD对水泥水化产物的矿物组成进行了分析。结果表明,钢渣经细磨后活性有很大提高,当钢渣试样的比表面积为444.5m~2/kg时,其28d强度活性指标可达82.4％;钢渣的掺入会降低水泥的抗压强度,但随钢渣-硅酸盐水泥混合体系水化的全面进行,7d以后龄期的强度增长较快,至120d时混合水泥的净浆抗压强度已与纯硅酸盐水泥相差甚小;掺入钢渣后混合水泥水化产物的形貌与纯硅酸盐水泥的水化产物无明显差别,都有六方片状的Ca(OH)_2,CSH凝胶的形貌也与纯硅酸盐水泥的水化产物类似,所不同的是此种凝胶合有较多的含铁相;掺钢渣的混合水泥的水化产物主要有C_2SH(C)、AFt和Ca(OH)_2,但C_2SH(C)性质的确定还需要继续深入研究。     

纳米CaCO3对硅酸盐水泥水化特性的影响

为研究纳米CaCO3对硅酸盐水泥水化特性的影响,利用微量热仪法测试了不同掺量纳米CaCO3对硅酸盐水泥水化放热影响,利用差示扫描热分析-热重(DSC-TG)法分析了其水化产物中Ca(OH)2含量与结合水量,并研究不同掺量纳米CaCO3对水泥基材料力学性能的影响.结果表明,在本试验条件下,纳米CaCO3的掺入促进了水泥的水化放热速率,水化放热亦随之增加;随着纳米CaCO3掺量增大,硅酸盐水泥水化生成的Ca(OH)2含量与化学结合水量皆增加;掺入纳米CaCO3水泥基材料的抗折和抗压强度提高,掺量为1.5％(质量分数)时对水泥基材料的力学性能提高最为显著.研究结果显示纳米CaCO3加速了硅酸盐水泥的水化.     

水泥滤液对玻璃纤维的侵蚀作用

研究了普通硅酸盐水泥滤液、硫铝酸盐水泥滤液和硫铝酸盐水泥／A聚合物滤液对玻璃纤维强度的影响。实验结果表明,硫铝酸盐水泥／A聚合物滤液对玻璃纤维的侵蚀作用最小,耐碱玻璃纤维经过其3d的浸泡后,抗拉强度保留率仍在95．4％,7d后抗拉强度保留率为92．8％,28d后的抗拉强度保留率为86．2％。初步探讨了水泥滤液影响玻璃纤维强度的作用机理,普通硅酸盐水泥的水化产物含有大量的Ca（OH）2,硫铝酸盐水泥的水化产物含有大量的Al（OH）3,Ca（OH）2溶液具有比Al（OH）3溶液更强的侵蚀效果,A聚合物乳液对水泥水化产物进行包裹,阻止了碱液对玻璃纤维的侵蚀。     

掺煅烧石膏水泥早期水化过程的研究

利用DTA，XRD，IR测定水泥水化浆体的化学结合水和Ca(OH)2的生成量，研究了煅烧石膏，二水石膏对硅酸盐水泥早期水化过程的影响。结果表明：在水化龄期相同时，掺煅烧石膏水泥浆体中水化产物同掺二水石膏相比，Ca(OH)2生成量大；在1d前无钙钒石（AFt)生成，结合水量在1d前，前者高于后者，而1d后则相反。指出了煅烧石膏加快水泥水化产物形成的机理在于：由于它的溶解度较低，在水泥水化初期（1d前），存在于水泥中的铝酸盐相不能形成AFt，从而减缓了AFt对水泥水化的延缓作用，加速了整个熟料矿物相的水化。     

石灰石替代石膏的可行性研究

研究了用石灰石替代对单矿物C3S、C3A及硅酸盐水泥水化过程及性能的影响。结果表明，CaCO3对C3S、C3A的水化均有促进作用，并且在水化后期阶段与Ca（OH）2发生反应生成碱式碳酸钙。掺入硅酸盐水泥的CaCO3有一定的调凝作用，但对强度有不利影响。石灰石替代石膏的最佳值为20％－50％，这样，既能保证水泥有正常的凝结时间，又能使水泥强度发展较理想。     

水泥–矿渣复合胶凝材料中矿渣的水化特性

通过对不同矿渣掺量时水泥–矿渣复合胶凝材料中矿渣的反应程度、硬化浆体中Ca（OH）2含量以及水化硅酸钙（C–S–H）凝胶的Ca/Si比（Ca和Si的摩尔比）的测定,研究复合胶凝材料体系中矿渣的水化特性。结果表明：在水泥–矿渣复合胶凝材料中,矿渣掺量越大,矿渣反应程度越低,但矿渣掺量≤70%时,对矿渣的反应程度影响不大。高温养护可提高早期矿渣的反应程度,但阻碍其后期的进一步水化。矿渣早期水化生成外部水化产物时消耗一定的Ca（OH）2,使硬化浆体中Ca（OH）2含量降低,矿渣水化吸收Ca（OH）2中的Ca2＋,使生成的C–S–H凝胶的Ca/Si比降低较少;在水化后期,矿渣生成内部水化产物不再消耗较多的Ca（OH）2,使C–S–H凝胶的Ca/Si比降低相对较多,硬化浆体中Ca（OH）2含量有增加的趋势,保证硬化浆体的长期稳定性。     

低热硅酸盐水泥高温强度特性及其机理研究

低热硅酸盐水泥具有高温下强度稳定增长的特性，本文以硅酸盐水泥和低热硅酸盐水泥互为对比，研究了在水泥砂浆成型之后直接进行热养护(50～80℃)和标准养护1 d后再进行热养护两种情况下的强度发展和水泥浆体的物相组成、孔隙发展、微观形貌特征。结果表明：高温条件下水泥强度损伤行为源于水化后期的微结构劣化，但这一行为与水化初期受热密切相关，低热硅酸盐水泥在高温下较低的水化速率使其水化产物更均匀、密实，浆体的孔结构不随温度的升高以及受热方式的改变出现明显劣化，因此其强度在高温下仍能保持稳定增长；硅酸盐水泥后期由高温引发的钙矾石分解并没有直接导致强度倒缩，但水化初期过高的水化速率使水泥浆体出现更多的孔洞和缺陷，加速了后期由高温引起的单硫型水化硫铝酸钙(AFm)、Ca(OH)₂析出与生长，且诱发浆体孔隙率增大。     

CFRC中分散剂甲基纤维素对水泥水化的影响

用直接测温、XRD、SEM及DTA等技术,系统研究了CFRC中分散剂甲基纤维素(MC)对水泥水化的水化热、初期产物与后期产物的影响.实验结果表明:添加质量为水泥干重0.5%的MC,水泥净浆出现了缓凝现象,其水化放热曲线的第二个放热峰被分割成两个放热峰,Ca(OH)2比C-S-H首先成核.在水泥净浆的后期水化中,MC并没有参与反应,其对水泥水化的最终产物没有影响,只作为一种高分子聚合物存在,增强了水泥石的强度.     

有机助磨剂对水泥性能的影响及其有机水泥化学分析(英文)

现代水泥、混凝土中大量使用化学外加剂,特别是有机化合物和高分子聚合物化学外加剂,例如：水泥助磨剂、混凝土超塑化剂、引气剂、增稠剂等,大量有机物的加入改变了水泥水化过程、水化动力学、微观结构的发展,传统的水泥混凝土化学不再能很好地解释其微观结构与宏观性能的关系。为此,提出一个新兴的水泥混凝土化学的补充分支—有机水泥化学,在未来的水泥混凝土研究中该给予更多的重视。以有机化学外加剂—助磨剂为例,说明其对水泥水化动力学、水化产物形态以及水泥浆体的超塑化剂需求量、流变特性、强度发展等宏观性能的影响。水泥中加入微量的助磨剂,不仅改变了水泥颗粒分布,还改变了水化动力学,促进起始离子的溶解和铝酸钙（C3A）和铁铝酸钙（C4AF）的早期水化,明显地提高早期强度和28 d强度。助磨剂吸附在水泥表面改变了水泥的表面性质,其中助磨剂和Ca2＋、Fe2＋螯合起关键作用。     

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.     

磷酸钾镁水泥水化体系的微结构演化

通过测试磷酸钾镁水泥(MKPC)水化体系的水化放热特性和抗压强度发展,分析不同龄期MKPC硬化体的固相组成和微观结构,研究MKPC水化体系的微结构演化过程.结果表明:MKPC水化体系水化反应速度快且大量水化热在水化反应初期集中释放,水化反应主要在水化开始3d完成,水化产物主要为含6个结晶水的MKP,还存在一些低结合水的水化产物;MKPC水化体系中快速水化生成的水化产物晶体缺陷多和稳定性差,生长过程中会产生较大的内应力,其中低结合水的水化产物还会逐步吸收空气中的水份转化为MKP,均会造成MKPC硬化体结构的劣化,即随水化龄期增长,硬化体出现较多的裂缝和缺陷;造成MKPC硬化体抗压强度在水化开始3d发展迅速,之后抗压强度出现倒缩,但随龄期延长又逐步恢复并增长.     

醇胺类助磨剂对粉煤灰水泥水化硬化过程的影响

通过对粉煤灰水泥凝结时间、力学性能、化学结合水的测定,结合XRD、SEM分析,研究了不同掺量的三乙醇胺（TEA）和三异丙醇胺（TIPA）~其水化硬化过程的影响。结果表明：TEA和TIPA对粉煤灰化学活性的发挥有显著的激发作用,适当掺量时均能显著提高其水化程度,浆体结构更加密实。TEA无明显早强作用,但后期增强效果明显,28d抗压强度最大增幅约为8MPa;TIPA具有明显的早期和后期增强效果,但后期增强效果低于TEA。     

蒸养条件下三乙醇胺对硅酸盐水泥水化性能的影响

通过对硬化水泥技术参数的测试，探讨了三乙醇胺（TEA）在蒸养条件下对硅酸盐水泥水化性能的影响。结果表明：TEA对水泥凝结时间存在39双临界掺量（0．02％，0．16％）；TEA可较大幅度促进水泥的水化，其对强度的影响与其掺量有关；适当的蒸养条件可以迅速提高水泥早期抗压强度。     

应用煅烧石膏生产早强粉煤灰水泥

本文通过材料性能测定、化学结合水、扫描电子显微镜、差热分析等实验方法，研究煅烧石膏对粉煤灰水泥早强性能与水化过程的影响。实验结果表明，采用煅烧石膏代替二水石膏制造粉煤灰水泥，可使粉煤灰水泥的早强性能明显改善，有效地提高粉煤灰水泥的抗折和抗压强度，使粉煤灰水泥的早期强度明显提高，后期强度稳定增长。其增强机理是由于煅烧石膏可加速硅酸盐水泥熟料和粉煤灰的水化速度。