三元复合水泥浆体水化进程及其与干缩的关系

采用选择性溶解法和非蒸发水法分别测量了粉煤灰-硅灰和水泥的反应程度;通过复合浆体中有效水胶比的计算和非线性拟合的方法,得出复合浆体中水泥的反应程度,研究了粉煤灰-硅灰-水泥三元体系中矿物掺合料对水泥水化程度的影响.根据矿物掺合料和水泥的反应程度数据,并结合强度数据分析了复合水泥浆体干燥收缩的规律.研究发现:在相同龄期,随着硅灰的逐渐增多,粉煤灰的逐渐减少,复合浆体的干燥收缩逐渐增大;在不同龄期,复合浆体的干燥收缩值随着龄期的延长,干燥收缩曲线由陡逐渐变得平缓;当粉煤灰和硅灰总掺量为50％,而其中的硅灰为5％时,可以得到干燥收缩较小,抗压强度较高的三元复合水泥浆体.     

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.     

海水环境下矿物掺合料对硫铝酸盐水泥的水化影响

研究了海水环境下掺入硅灰、粉煤灰、矿渣对硫铝酸盐水泥抗压强度、化学收缩和水化产物的影响规律.结果表明:当硅灰的掺量为2.5%时,水泥浆体的抗压强度比空白组高.矿渣掺量为10%的水泥浆体28 d抗压强度明显超过掺入硅灰和粉煤灰时的强度,60 d强度高于空白组.掺入2.5%硅灰后,水泥浆体的化学收缩增大;在水化早期,粉煤灰和矿渣的火山灰活性很低,导致水泥浆体的化学收缩降低.掺入10%硅灰加快了硫铝酸盐水泥3 d水化反应,钙矾石生成量增多,水泥浆体早期强度比掺其它掺合料有所提高,但体积过快膨胀会破坏其内部结构,对水泥浆体的强度发展不利.     

矿渣掺量和水胶比对水泥浆体溶蚀特性的影响

为了在较短时间内获得矿渣微粉和水胶比对溶蚀过程中水泥基材料抗溶蚀性能的影响,用6 mol/L NH4Cl溶液,对矿渣-水泥复合浆体薄片试件进行加速钙溶蚀实验,并利用饱水干燥称重法、X射线衍射分析和扫描电子显微镜等方法,分析了加速钙溶蚀过程中矿渣掺量、水胶比对矿渣-水泥复合胶凝材料硬化浆体的孔隙率、物相组成、微结构形貌和Ca/Si比等的影响。结果表明:同未掺矿渣的水泥浆体相比,掺有适量矿渣的复合水泥浆体在溶蚀过程中的微结构劣化速度慢、抗溶蚀性能好;水胶比为0.35时,矿渣掺量为40%的复合水泥浆体的孔隙率、钙硅比和微结构形貌变化较小,抗溶蚀能力最佳,而水胶比为0.55时,掺50%矿渣的复合水泥浆体具有较好的抗溶蚀性能。     

超细矿渣粉和偏高岭土对硫铝酸盐水泥早期收缩性能的影响

通过开展化学收缩、自收缩与干燥收缩试验,研究了超细矿渣粉和偏高岭土对硫铝酸盐水泥早期收缩性能的影响。结果表明,掺入超细矿渣粉与偏高岭土会增大水泥浆体的内部相对湿度,能有效抑制水泥浆体的化学收缩、自收缩与干燥收缩,且掺量越大,抑制效果越明显,根据水泥浆体的内部相对湿度能够大致判断其自收缩的变化规律。掺入超细矿渣粉与偏高岭土会加快硫铝酸盐水泥的早期水化,使化学收缩变化速率达到峰值的时间提前。当超细矿渣粉的掺量为20%(质量分数,下同)或偏高岭土的掺量为10%、20%时,与空白组相比水泥浆体的7 d自收缩分别减小了42.21%、35.89%和63.73%,7 d干燥收缩分别减小了24.89%、16.42%和30.87%。在相同掺量条件下,掺入偏高岭土的水泥浆体化学收缩、自收缩与干燥收缩显著小于掺入超细矿渣粉的水泥浆体。自收缩与线性化学收缩的比值随龄期的增长而减小,掺入超细矿渣粉与偏高岭土后,自收缩与线性化学收缩的比值进一步减小。     

复掺偏高岭土-矿渣对轻骨料混凝土性能的影响

轻骨料混凝土具有收缩较大和渗透性较差的特性,矿物掺合料的加入可以改善轻骨料混凝土的性能.将偏高岭土(MK)和矿渣(S)以低于25％的总掺量复掺到轻骨料混凝土中,研究复掺掺合料及不同掺量对轻骨料混凝土的力学性能、氯离子扩散系数和干燥收缩的影响.利用XRD、TG、SEM等测试方法,对其影响机理进行探讨.结果表明,复掺10wt％偏高岭土与10wt％矿渣对轻骨料混凝土力学性能和抗氯离子渗透性能有显著的改善;复掺10wt％偏高岭土和15wt％偏高岭土能有效降低轻骨料混凝土干燥收缩.偏高岭土复合矿渣能优化水泥浆体的组成与结构,增强骨料与水泥浆体间的结合,降低界面过渡区的钙硅质量比,从而提高轻骨料混凝土各龄期抗压强度的抗渗性能.     

水泥-硅灰/粉煤灰体系强度、收缩性能与微观结构研究

为研究硅灰及粉煤灰对不同养护龄期的水泥浆体强度及收缩性能的影响,以水胶比为0.29的水泥浆体为基体,设计制备了五种硅灰及粉煤灰掺量的复合水泥浆体,借助量热仪和压汞仪测试表征了不同复合水泥浆体的水化放热特性以及孔结构组成,分析了水化放热量、孔隙率等参数随硅灰和粉煤灰掺量增加的变化规律,建立了复合浆体抗压强度与孔结构以及水化特性与收缩应变之间的量化关系。结果表明,掺入粉煤灰会大幅降低水泥净浆早期抗压强度,但对减小自收缩应变和干缩应变极为有利。掺入硅灰能明显提高净浆3 d抗压强度,但当硅灰掺量超过10%(质量分数)后,净浆3 d自收缩应变及28 d干缩应变增加极为明显。掺入硅灰会使水泥水化诱导期开始和结束的时间提前,还会增加水化反应级数和各阶段的反应速率常数值,导致水泥-硅灰复合浆体的水化放热总量和放热速率相较于水泥-粉煤灰体系大幅增加。粉煤灰和硅灰的掺入均能有效细化水泥浆体内部孔结构,提高凝胶孔比例,大幅降低大孔比例。复合浆体的72 h水化放热总量和3 d自收缩应变呈现正相关关系,而孔隙率和抗压强度呈现明显的负相关关系。     

温度对水泥-矿渣复合胶凝材料水化的影响（英文）

研究了温度对水泥-矿渣复合胶凝材料硬化浆体微观结构及净浆和砂浆后期强度的影响。利用背散射图像分析法测定了硬化浆体中水泥和矿渣各自的反应程度。探讨了水泥-矿渣复合胶凝材料水化程度、微观结构和力学性能之间的关系。结果表明:温度对纯水泥的水化程度影响很小,但高温(60℃)降低了纯水泥净浆的后期抗压强度。高温阻碍了复合胶凝材料浆体中水泥的后期水化,但促进了矿渣的水化,提高了矿渣的后期反应程度。高温下矿渣持续反应使硬化浆体的孔结构细化,使复合胶凝材料净浆的后期抗压强度与常温养护时相近。高温对水泥-矿渣复合胶凝材料砂浆后期抗压强度的不利影响大于净浆后期抗压强度。高温养护并不导致水泥-矿渣复合胶凝材料的后期水化程度降低。复合胶凝材料的水化程度与强度不呈线性相关。     

矿物外加剂及测试方法对硬化水泥浆体自收缩值的影响

分别采用两种不同试验方法对比研究了单掺粉煤灰、硅灰和矿渣微粉这三种常用的矿物外加剂(即水泥混合材)对水泥浆体早期自收缩的影响。研究结果表明,单掺粉煤灰、硅灰和矿渣微粉后,硬化水泥浆体的自收缩值分别随其掺量的增加而减小、增大和增大。本文分析研究了这三种常用的矿物外加剂对硬化水泥浆体自收缩产生影响的原因,并对比分析了本试验采用的两种试验方法,发现波纹管法更能准确地测量水泥浆体的早期自收缩,参照现行行业标准JC/T313-1982测试无法正确地反映硬化水泥浆体更早期的收缩现象。     

水泥浆体早期收缩的试验研究

开发了一套采用高精度LVDT位移传感器测定水泥浆体长度变化的仪器,并用该仪器对不同水灰比和不同混合材的水泥浆体的收缩行为进行了研究。结果表明,该仪器能够准确、连续地测量水泥浆体终凝后的自收缩和干燥收缩的发展过程。早期自收缩和干燥收缩随着水灰比降低而明显增加,在20℃相对湿度50%的环境下,水泥浆体的自收缩占干燥收缩的10%左右;掺粉煤灰可以少量降低水泥浆体的自收缩和干燥收缩,而掺入石灰石和矿渣则不同程度的增大了水泥浆体早期收缩率。     

煤矸石对硬化水泥浆体结构形成的影响

通过对硬化水泥浆体物理力学性能的检测,结合XRD和SEM分析,研究了不同掺量的煤矸石对硬化水泥浆体水化性能的影响。结果表明:随着煤矸石掺量的增加,水泥的标准稠度用水量增加,凝结时间缩短,抗压强度降低,熟料矿物的水化速率提高,水泥-煤矸石体系的水化速率降低。煤矸石掺量不同,水化模式亦不同。     

高火山灰活性煅烧煤矸石添加量对水泥抗压强度的影响

为研究高火山灰活性下煤矸石添加量对水泥抗压强度影响,以龙岩翠屏山煤矿煤矸石为研究对象,分析了温度对煤矸石活性的影响以及煤矸石添加量对水泥强度的影响。结果表明:随着煅烧温度的增大,煤矸石烧失量在逐渐增大,烧失量与煅烧温度呈幂函数关系;随着煅烧温度的增大,煤矸石活性呈现先增大后减小的规律,煅烧煤矸石吸钙量与温度成二次多项式关系,推断实验煤矸石的煅烧最佳温度为750 ℃;随着煤矸石添加量的增加,水泥单轴抗压强度呈下降趋势,试件的抗压强度与煤矸石添加量成指数关系;随着龄期的增大,添加煤矸石的试件强度具有增长的趋势。研究结果对确定煤矸石添加量提供了理论依据,对指导煤矸石在凝胶材料中应用具有重要意义。     

碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的性能与硬化浆体结构

为充分利用磷渣和粉煤灰两种工业废渣生产高性能胶凝材料,研究了不同磷渣/粉煤灰配合比的碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料性能,并用扫描电子显微镜和压汞仪分析了硬化浆体的细观结构和孔结构.结果表明:碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的凝结时间正常,在粉煤灰掺量为0～30 %(质量分数)范围内,随粉煤灰的掺量的增加,碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的凝结时间略有延长.与普通硅酸盐水泥相比,碱-磷渣胶凝材料的抗压强度较高,其3d和28d抗压强度分别可达到30.9MPa和98.8MPa,但其抗折强度相对较低.掺加粉煤灰后碱胶凝材料的抗压强度降低,而抗折强度提高.碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的耐蚀性和抗冻性能均显著优于硅酸盐水泥,其干缩比硅酸盐水泥的大.用部分粉煤灰取代磷渣粉可一定程度减小干缩.碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料硬化浆体的结构非常致密,其孔隙率和平均孔径均小于普通硅酸盐水泥硬化浆体.     

利用多种工业废渣复配制备胶凝材料的实验研究

选择煤矸石、镁渣、粉煤灰等工业废渣作为主体原料,对原料进行粉磨筛分等处理;利用荧光分析仪和X 衍射仪检测原料的组成;设计了3组共计9个配方：煤矸石底渣+镁渣+熟料+石膏组3个、煤矸石底渣+粉煤灰+生石灰+石膏组3个、煤矸石底渣+粉煤灰+生石灰组3个;测定9个配方胶凝材料的强度、凝结时间、标准稠度、安定性等物理性能,结果表明：在生石灰、石膏双激发作用下,煤矸石灰渣、粉煤灰的水化硬化程度较高,制得的胶凝材料强度最高、28 d抗折强度可达8.2 MPa、抗压强度可达42.4 MPa。实验得到此方案的最佳配比：m（煤矸石灰渣）∶m（粉煤灰）∶m（生石灰）∶m（石膏）=15∶30∶45∶10。     

煤矸石对硅酸盐水泥水化历程的影响

从强度、反应程度、孔溶液碱度和SEM等方面,研究了煤矸石作为水泥辅助胶凝材料的水化情况,并与Ⅱ级粉煤灰进行比较。试验结果表明:煤矸石发生火山灰反应时间比粉煤灰早,且发生火山灰反应所需的碱度值比粉煤灰低;掺煤矸石水泥水化样的早期抗压强度比粉煤灰水泥水化样低,但7d到28d强度增长速率明显大于相同掺量的粉煤灰水泥,相同28d抗压强度的条件下,煤矸石掺量比粉煤灰的掺量高10%。     

水泥锶渣混凝土路用性能评价

为了分析水泥锶渣混凝土用于低交通量道路路面的可行性,采用正交方法分析了水泥用量、用水量(坍落度)、砂率、碎石级配等因素对水泥锶渣混凝土抗压强度和抗折强度的影响规律,优选出合理的材料配合比;试验对不同水泥用量的水泥锶渣混凝土的力学性能、干缩性能、温缩性能和抗冻性能进行了系统评价.结果表明:水泥锶渣混凝土强度低于普通C30混凝土,但“折压比”高,弹性模量小,具有较好的抗裂性能;于缩系数比普通混凝土低20％,温缩系数为普通混凝土的53％,具有优良的抗收缩性能;抗冻性能低于普通混凝土;水泥锶渣混凝土可用于非冰冻地区低交通量道路路面.     

低温合成煤矸石水泥工艺参数的试验研究

通过低温合成煤矸石水泥正交试验,分析了有关因素对煤矸石水泥抗压强度的影响规律和效果,确定了低温合成煤矸石水泥的最佳工艺参数。同时证明低温合成这一技术路线是可行的,为煤矸石的综合利用寻找到一条新的途径。     

Property improvement of Portland cement by incorporating with metakaolin and slag

The physical and mechanical properties of Portland cement (PC) containing metakaolin (MK) or combination of MK and slag and the compatibility between such materials and superplasticizers were investigated in present study. After MK was incorporated into PC, the compressive strength of the blended cement was enhanced. However, the fluidity of MK blended cement became poorer than that of PC at the same dosage of superplasticizer and the same water/binder ratio. When both MK (10%) and ultra-fine slag (20% or 30%) were incorporated into PC together, not only the compressive strength of the blended cement was increased, but also the fluidity of the blended cement paste was improved comparing to MK blended cement. This indicates that ultra-fine slag can improve the physical and mechanical properties of MK blended cement. The physical and chemical effects of two mineral admixtures were also discussed.     

冻融作用下活化煤矸石粉混凝土损伤劣化规律

为促进寒冷地区煤矸石在混凝土中的应用,通过机械-微波方式对煤矸石进行复合活化,从表观形貌、质量损失率、相对动弹性模量、抗压强度和劈裂抗拉强度等方面对煤矸石粉混凝土的损伤劣化规律进行了研究,并使用扫描电子显微镜、核磁共振波谱仪和X射线衍射仪等研究了活化煤矸石粉对混凝土抗冻性能的改性机理。结果表明:20%(质量分数)掺量下活化煤矸石粉对混凝土抗冻性能改善效果最好,且经300次冻融循环后,质量损失率和相对动弹性模量分别为2.32%和91.32%,抗压强度和劈裂抗拉强度分别下降了16.40%和26.12%;活化煤矸石粉能填充、细化孔隙,且其二次水化能消耗水泥水化产物Ca(OH)₂,产生C-S-H和C-A-S-H,提升水泥石密实程度,改善孔结构,使大孔占比减少。