氧化石墨烯对水泥水化进程及其主要水化产物的影响EI北大核心CSCD

研究了氧化石墨烯（GO）对水泥水化进程及其主要水化产物氢氧化钙（CH）、水化硅酸钙凝胶（C-S-H）的影响。采用原子力显微镜、透射电镜等对所用GO进行了表征,采用水化热、X射线衍射分析以及热重分析等方法对不同GO掺量的新拌水泥浆体水化程度以及水化产物含量等进行了测量。结果表明：GO的掺入对水泥水化进程并无明显影响,即GO并不存在促进水化的作用,但是GO的掺入可以影响水化产物尤其是氢氧化钙的结晶过程和形态;GO对水泥浆体硬化后形成的凝胶孔特征有重要影响,随着GO掺量的增加,能够使凝胶孔中存有更多的自由水,并在一定程度上细化、封闭孔结构;GO的存在不仅对六方片状晶体的生成有明显抑制作用,并且能够细化晶体氢氧化钙的尺寸。     

固化模拟放射性核素Sr对磷酸镁水泥水化特性的影响EI北大核心CSCD

研究了固化模拟放射性核素Sr对磷酸镁水泥性能的影响,通过分析固化体水化热、物相组成及微观形貌,探讨了Sr对磷酸镁水泥水化特性的影响机理。结果表明:固化体的力学性能优异,1 d抗压强度即可达到国家标准的4.5倍以上;磷酸镁水泥固化体具有优异的抗浸出性,42 d浸出率及累计浸出分数远低于国家标准的要求;Sr会阻碍磷酸盐在水化初期的水解及电离,同时MgO溶解及水化产物MgKPO_4·6H_2O生成的速率随Sr掺量增大而减缓;掺入Sr后水化产物生成量大幅下降是水化初期抗压强度降低的主要原因,随着龄期增长,水化产物结晶程度降低、结构改变以及孔隙孔径增大成为固化体抗压强度降低的主要原因。     

硅酸盐水泥水化电阻率法和热量法的相关性EI北大核心CSCD

电阻率法和热量法是研究水泥水化过程2种常用的方法,但是由于温度条件的不同,这2种方法无法进行合理的比较。考虑温度对电阻率和水化速率的双重影响,基于等效时间原理探讨了温度对电阻率变化率的放大效应、温度变化效应和加速效应,建立了电阻率法和热量法的关系。理论分析与试验研究表明,电阻率法和热量法所确定的水化过程溶解期、加速期和减速期在时间上具有一致性。在温度的多种影响因素中,加速效应是引起电阻率变化率主峰出现的最主要原因。     

硅烷减水剂对水化硅酸钙晶核粒径调控EI北大核心CSCD

为了获得稳定分散的水化硅酸钙(C-S-H)晶核,提高其对水泥水化的晶核诱导效应,实现水泥熟料的高效利用,采用自由基聚合制备出了结构中含有不同比例丙烯酸(AA)和硅烷基团(KH570)的聚羧酸分散剂(PCE),通过溶液沉淀法合成了相应C-S-H/PCE晶核。分别测试了C-S-H/PCE晶核粒径分布、稳定性、晶核界面结合方式。结果表明,硅烷减水剂显著增加了C-S-H/PCE晶核的稳定性。在PCE分子结构中引入适当比例的KH570能有效调控C-S-H/PCE晶核粒径,随着KH570比例的增加,PCE在C-S-H表面的吸附方式由Ca^(2+)络合向更加稳定的Si—O—Si化学键合方式转变,C-S-H/PCE晶核粒径先减小后增大。当KH570:AA比例为1时,PCE在C-S-H表面的吸附层厚度最大(2.5 nm),制备的C-S-H/PCE晶核粒径最小(60 nm)和稳定性最佳,继续增加KH570比例,PCE在碱性条件下发生PCE分子内脱水缩合过程,形成网状的硅树脂结构,对C-S-H/PCE晶核粒径调控不利。     

硅烷减水剂对水化硅酸钙晶核粒径调控EI北大核心CSCD

为了获得稳定分散的水化硅酸钙(C-S-H)晶核,提高其对水泥水化的晶核诱导效应,实现水泥熟料的高效利用,采用自由基聚合制备出了结构中含有不同比例丙烯酸(AA)和硅烷基团(KH570)的聚羧酸分散剂(PCE),通过溶液沉淀法合成了相应C-S-H/PCE晶核。分别测试了C-S-H/PCE晶核粒径分布、稳定性、晶核界面结合方式。结果表明,硅烷减水剂显著增加了C-S-H/PCE晶核的稳定性。在PCE分子结构中引入适当比例的KH570能有效调控C-S-H/PCE晶核粒径,随着KH570比例的增加,PCE在C-S-H表面的吸附方式由Ca^(2+)络合向更加稳定的Si—O—Si化学键合方式转变,C-S-H/PCE晶核粒径先减小后增大。当KH570:AA比例为1时,PCE在C-S-H表面的吸附层厚度最大(2.5 nm),制备的C-S-H/PCE晶核粒径最小(60 nm)和稳定性最佳,继续增加KH570比例,PCE在碱性条件下发生PCE分子内脱水缩合过程,形成网状的硅树脂结构,对C-S-H/PCE晶核粒径调控不利。     

无固化剂环氧树脂乳液对油井水泥早期水化的影响EI北大核心CSCD

将不同聚合度环氧树脂乳液以不同掺量掺加到固井水泥浆中,制备环氧树脂乳液改性水泥浆。在无固化剂、不同温度条件下,通过水化热测量,扫描电子显微镜,X射线衍射等方法研究了环氧树脂乳液对油井水泥早期水化特性的影响。结果表明:相对于纯油井水泥浆体,环氧树脂水泥浆的水化进程被延缓,但是水化产物没有明显变化,环氧树脂在硬化水泥浆体中主要以聚合物膜的形式存在,可填充水泥石内部的毛细孔隙,使环氧树脂水泥石的抗压强度随着环氧树脂掺量的提高而略有增加。     

硅酸盐水泥水化产物微纳结构的原位研究EI北大核心CSCD

采用BSE-Raman原位表征了硅酸盐水泥水化产物的Raman光谱和空间分布。结果表明:BSE-Raman能够原位获取水化硅酸钙(C–S–H)中硅氧四面体链Q^(1)、Q^(2)、Q^(3)的结构信息。不同形貌组分的原位Raman光谱均由多种水化产物的Raman特征峰组成,即水泥水化产物在纳米尺寸存在混合现象。其中,占比最大的绒球状骨架主要由C–S–H和钙矾石(AFt)组成。BSE-Raman可快速、原位、精确识别不同的物相,在水泥基材料微结构表征方面具有广阔前景。     

丙三醇磷酸酯的制备及其对水泥水化的影响

为研究丙三醇磷酸酯对水泥水化的影响,制备了不同醇酸比的丙三醇磷酸酯,通过胶砂强度、净浆流动度、水化热、X射线衍射和热重分析等测试,分析了丙三醇磷酸酯对水泥力学性能及水化过程的影响规律。结果表明:当醇酸比为2时,丙三醇磷酸酯促进矿渣-钢渣水泥复合胶凝体系水化的作用优于三乙醇胺;丙三醇磷酸酯与聚羧酸减水剂的相容性优于三乙醇胺;丙三醇磷酸酯使水化产物中结合水量增大,氢氧化钙量减少。     

金属阳离子对氯氧镁水泥耐水性的影响EI北大核心CSCD

氯氧镁水泥(MOC)具有质轻早强、导热系数低、耐火等优势,但耐水性差限制了其在土木、建筑等工程的应用。为了提高MOC耐水性,以含不同金属阳离子的可溶性硫酸盐作为改性剂,分析了可溶性金属阳离子对MOC凝结时间、抗压强度和耐水性的影响,探究了被改性后的MOC相组成、微观形貌和孔结构的变化规律。结果表明:Al^(3+)、Fe^(2+)、Cu^(2+)与MOC料浆中的游离OH?可优先形成沉淀,这抑制了Mg(OH)_(2)的形成,延缓MgO水化,延长了凝结时间,降低了MOC基体的总孔隙率,提高MOC的耐水性。其中,对MOC耐水性的改善效果从高到低依次为:Fe^(2+),Cu^(2+),Al^(3+),Na^(2+)。此外,SO42?可通过与5Mg(OH)_(2)·Mg Cl_(2)·8H2O中Mg^(2+)的吸附配位作用提高5Mg(OH)_(2)·MgCl_(2)·8H2O在水中的稳定性。     

羟乙基甲基纤维素对硫铝酸盐水泥早期水化的影响EI北大核心CSCD

采用超声/电声谱仪、低场核磁共振仪、量热仪研究了羟乙基甲基纤维素(HEMC)对硅酸盐水泥和快硬硫铝酸盐水泥(CSA)早期水化的影响。测试了砂浆的保水性、含气量等宏观性能。结果表明:HEMC均显著提高了新拌砂浆的保水性和含气量,但对水泥浆体ζ电位的影响截然不同——HEMC的掺入大幅缩短了硅酸盐水泥浆体ζ电位变正的时间,却仅使快硬CSA浆体ζ电位的绝对值略微减小。此外,HEMC掺入后,水泥浆体横向弛豫时间分布曲线在100~1000 ms内出现新的弛豫峰。对硅酸盐水泥水化而言,3 d后此峰基本消失;而快硬CSA浆体120 min时此峰便已消失,表明HEMC在快硬CSA颗粒表面的吸附作用弱,因此不同于HEMC对硅酸盐水泥水化反应显著的延缓作用,HEMC几乎不影响快硬CSA早期水化放热。     

纳米二氧化硅的制备及其对水泥水化影响的研究进展

基于纳米二氧化硅具有良好的物理化学性能,介绍了最近几年国内外其制备方法的研究.从水泥水化的微观机理、水化热、硬化水泥浆体结构与性能三方面,综述了纳米二氧化硅对水泥水化的影响,并展望了纳米二氧化硅应用于水泥基材料的研究前景.     

氧化镁掺杂对铝酸盐形成和水化的影响EI北大核心CSCD

为探究方镁石在熟料铝相中的赋存状态,揭示水化反应机制,合成了不同MgO含量的铝酸盐,采用扫描电子显微镜,X射线衍射,红外光谱等,研究了MgO对合成铝酸盐的形成和水化性质的影响。结果表明:提高煅烧温度,增加MgO含量有助于C_(4)AF和C_(12)F_(7)的形成和稳定;含镁铝酸盐熔体发生分相现象,黑色相主要由C_(3)A和MgO组成,玻璃体和黄色相中的MgO含量较低,形成了Ca_(20)Al_(26)Mg_(3)Si_(3)O_(68)和Ca_(7)Mg Al_(10)O_(23)等含镁化合物;MgO掺杂降低了铝酸盐相的水化速率;随着MgO含量增加,铝酸盐相1 d的水化热降低。MgO掺杂的铝酸盐水化产物中存在Mg:Al摩尔比约为2或3的镁铝双金属氢氧化物。     

三乙醇胺和快硬硫铝酸盐水泥对盾构壁后注浆浆体性能的影响EI北大核心CSCD

针对盾构壁后注浆浆体(浆体)须具有较短凝结时间并保持良好流动性的难题,以快硬硫铝酸盐水泥(R·SAC)和三乙醇胺(TEA)为外加速凝材料,分析两者对浆体性能影响规律及微观机制。结果表明,随R·SAC替换P.O水泥至50%,浆体凝结时间从9.5 h降低至2.0 h,但150 min流动度损失约50%;TEA以0.6%掺量为拐点,浆体凝结时间和流动度均先增大后减小;复掺情况下,两者对浆体水化具有协同作用,起始期快速水化,凝结时间缩短,TEA解絮作用提高了浆体流动性,减缓流动度经时损失;复掺15%R·SAC和0.05%TEA,可制备出凝结时间6 h、150 min流动度250 mm的快凝高流动性浆体。     

石灰石微粉与偏高岭土复合对水泥强度和水化产物的影响EI北大核心CSCD

为探究石灰石微粉(LS)与偏高岭土(MK)在水泥中的复合效应,研究了两者以不同质量比复合对水泥砂浆强度的影响,并采用X射线衍射和热重分析研究了三元体系的水化产物。结果表明:LS与MK以1:1复合取代20%的水泥砂浆强度除3 d略低于水泥参比样外,7 d和28 d强度略高于或与参比样相当;复合取代量为30%时,LS与MK以2:1复合与以1:2比例复合,两体系3 d和7 d的强度相当,28 d时,高MK体系(LS/MK质量比为1:2)强度与参比样相当,而高LS体系(LS/MK质量比2:1)强度低于高MK体系约6 MPa;LS与MK以3:1复合取代量为40%时,体系在所研究各龄期的强度均显著降低,3、7 d和28 d强度分别为参比样的54%、55%和75%。LS与MK复合提高了水泥水化程度,强化了CaCO_3与铝质组分反应生成碳铝酸盐的化学效应,碳铝酸盐的衍射强度随龄期延长和复合体系LS的比例增加而增加。两者以适宜比例复合,可强化碳铝酸盐形成并实现与MK火山灰效应的复合,促进复合水泥不同龄期强度发展。     

基于电阻率法研究铝酸盐水泥的早期水化过程EI北大核心CSCD

通过测定铝酸盐水泥在24h内水化时的电阻率、浆体内部温度和水化产物的变化规律,研究铝酸盐水泥的早期水化过程。结果表明：根据电阻率变化规律可将铝酸盐水泥的水化过程分为4个阶段（溶解期、诱导期、晶相转变期和硬化期）;溶解期的电阻率快速减小;诱导期的电阻率几乎保持不变;晶相转变期的电阻率急剧减小,水泥浆体温度升高,水化产物CAH10发生转变,AH3凝胶转变为AH3晶体;硬化期的电阻率逐渐增大,水化产物增多,孔隙率减小;在相同龄期,高水灰比水泥浆体的电阻率比低水灰比水泥浆体的小。     

硅酸镁胶凝材料体积稳定性及水化特性EI北大核心CSCD

用硅灰(SF)和不同温度煅烧后MgO制备水化硅酸镁(MgO-SiO2-H2O,M-S-H)胶凝材料,研究其流动度、凝结时间、pH值与M-S-H胶凝材料强度及膨胀特性的相互关系。采用X射线衍射和热重分析等测试手段分析了不同温度煅烧的MgO对MgO-SF净浆水化产物和M-S-H结构的影响。结果表明:随着煅烧温度增加,MgO衍射峰强度增加,峰宽变窄,晶粒尺寸增加,活性降低。1150℃煅烧MgO制备的净浆中Mg(OH)2和M-S-H物相含量高,且M-S-H硅氧四面体聚合程度最大。1150℃煅烧MgO制备的MgO-SF流动度适中易成型(净浆和砂浆流动度分别为129 mm和206 mm),净浆pH值和凝结时间适中,砂浆强度高、自由膨胀率(εt)最小。εt与Mg(OH)2的含量变化幅度正相关。     

减水剂对水泥水化行为的影响

研究了木素磺酸钙(calcium lignosulfonate,CLS)、氨基磺酸高效减水剂(amino-sulfonic based superplasticizer,ASP)、萘磺酸甲醛缩合物(sulfonated naphthaleneformaldehyde,FDN)和三聚氰胺脲醛树脂(sulfonated melamine urea formaldehyde resin,SMUF)4种减水剂对水泥水化行为的影响.结果表明:随着CLS和ASP掺量(质量分数)的增加,水泥水化温峰出现的时间延迟,温峰值降低,达到稳定水化程度所需的时间增加.FDN和SMUF则对水化温峰值、温峰出现和达到稳定水化程度所需的时间影响不大.4种减水剂均可提高水泥水化初始期的水化速率和延长诱导期.FDN对初始期水化速率的提高作用最强,当FDN的掺量为0.6%时,第一水化速率峰为60 kJ/(kg·h),而空白样仅为12 kJ/(kg·h).水化初始期后,CLS可以显著延长水化诱导期和降低其第二水化速率峰值,当CLS的掺量从0增加到0.6%时,水泥水化诱导期由¨h延长到40h,第二水化速率峰由49.8 kJ/(kg·h)降低到29.5 kJ/(kg·h).而ASP的掺量为0.6%时,则水泥水化诱导期由7 h延长到29 h,但不降低第二水化速率峰值.FDN对第二水化速率峰的出现有轻微的延迟作用,SMUF也可延迟第二水化速率峰的出现,却一定程度提高了第二水化速率峰值.减水剂对水泥颗粒的分散作用和对水化产物生成的影响是其对水化行为影响的主要原因.     

煅烧制度对硫硅酸钙结构及水化性能的影响EI北大核心CSCD

硫硅酸钙水化活性的发挥对新型贝利特-硫铝酸钙-硫硅酸钙水泥力学性能的发展至关重要,为了探寻硫硅酸钙水化活性提升的适宜煅烧制度,采用分析纯试剂于不同煅烧制度下合成硫硅酸钙单矿物。利用扫描电子显微镜、X射线衍射结合Rietveld精修、^(29)Si固体核磁、综合热分析和等温量热仪等,研究了煅烧制度对硫硅酸钙微观结构、晶体结构、水化活性及力学性能的影响。结果表明:一次煅烧制得的硫硅酸钙晶粒形态不规则,尺寸普遍较大(约10μm),而二次煅烧可减小硫硅酸钙晶粒尺寸(约5μm),其形态规则,多数呈现为卵粒状。鼓风急冷可降低硫硅酸钙结晶度,提高其早期水化活性,促进其早期力学性能快速发展。一次煅烧、鼓风急冷制得的硫硅酸钙晶体结构发育程度最低,早期水化活性和发展强度最高。随炉冷却制得的硫硅酸钙结晶度较高,早期水化活性低,但中后期力学性能可快速发展。     

木质素磺酸钙对水泥水化的影响

研究了掺加木质素磺酸钙(calcium lignosulfonate,CLS)后水泥净浆体系的水化速度、水化产物生成量,以及硬化水泥石的微观结构及孔隙结构的变化。CLS大幅度延缓了水泥水化放热,降低了水化速度,使3～10h内水泥的水化程度减少,但对1d后的水化程度影响不大且能促进水泥的后期水化。X射线衍射分析表明高掺量CLS促进硬化水泥中生成钙矾石,抑制水化硅酸钙(CSH)的早期生成,但对CSH的后期生成无影响。扫描电镜观察发现：CLS的掺加抑制了水化产物晶体的生长,使CSH凝胶难以形成空间网架,钙矾石晶体变得纤细。随CLS掺量的增加,硬化水泥中总孔隙容积增加,30nm以上的孔隙显著减少,10nm以下的微孔数量大幅度增加,平均孔径减小。掺加CLS的水泥浆体水化产物晶体发育不完全,硬化水泥的孔隙容积明显增加,是硬化水泥28d龄期内抗压强度显著下降的主要原因。     

非接触电阻率法在水泥基材料上的应用进展EI北大核心CSCD

非接触电阻率法是一种新型无损检测方法,能够原位连续监测样品电阻率的变化。简要概括了非接触电阻率法在水泥基材料的早期水化进程研究中的应用,详细总结了其在表征微结构表征和渗透性能上的应用。介绍了3种改进后的非接触电阻率法和基于新方法的微结构参数和扩散系数计算理论模型。指出了现有研究的不足,并提出了对非接触电阻率法在实验装置改进、微结构和渗透性能表征以及理论模型研究方面的展望。