两种表征粉煤灰-水泥复合浆体整体水化程度方法对比研究

采用了化学结合水法(Chemical Combined Water Content Method,CC)和水化热法(Hydration Heat Method,HH)共同研究了不同粉煤灰掺量、不同养护温度和不同水胶比下粉煤灰-水泥复合浆体(Fly Ash-Cement,FA-C)的整体水化程度。通过水化产物解耦分析得到了粉煤灰-水泥复合浆体理论完全水化时的化学结合水含量;通过提高养护温度加速复合浆体水化反应,结合Knudsen方程线性拟合得到了更为理想的粉煤灰-水泥复合浆体完全水化放热量(Qmax)。粉煤灰-水泥复合浆体整体水化程度随粉煤灰掺量的提高、养护温度的升高和水胶比的增大而增大。     

电阻率法研究早期水泥净浆孔结构的演变过程

采用无电极电阻率法原位连续监测3种水灰比（0.23、0.35和0.53）水泥净浆早期水化过程中电阻率的变化全过程,同时结合等温量热仪测试的水化程度,建立水泥净浆随时间发展过程中浆体电阻率与孔结构发展的定量关系。结果表明：根据电阻率及其微分曲线的变化规律可以把水泥水化过程分为4个阶段：溶解期、诱导期、加速期和减速期。水灰比越低,毛细孔隙率和收缩因子变小,曲折因子变大,致使浆体电阻率升高,而孔溶液电阻率却下降。     

多因素作用下水泥乳化沥青胶浆性能特征及机理

为揭示多因素作用下水泥乳化沥青胶浆(cement emulsified asphalt mortar, CEA)的水化特征及强度形成机理,选取乳化沥青与水泥质量比m(A)/m(c)、水灰比和养护方式等因素,研究新拌CEA的流动性以及在凝结硬化过程中水泥水化进程、力学性能、水分蒸发速率以及内部孔隙结构的发展规律。结果表明,随着m(A)/m(c)的增加,水泥水化诱导期不断延长,CEA的流动性与内部结构致密性遭到劣化,抗压强度受到不利影响;水灰比的增加虽可以减弱乳化沥青对水泥水化的延缓作用,但高水灰比CEA的内部水分蒸发速率较高,基体内部结构疏松多孔,抗压强度大幅降低;对于低m(A)/m(c)和高水灰比的CEA,可通过裹覆养护降低CEA基体内部水分蒸发速率,进而提升CEA的抗压强度。本研究揭示了多因素作用下水泥乳化沥青胶浆的性能特征及机理,为高性能水泥乳化沥青胶浆的设计提供理论依据。     

不同CO2养护压力下硫铝酸盐和硅酸盐水泥浆体早期微观结构

研究硫铝酸盐和硅酸盐水泥（CSA-OPC）浆体在不同碳养护压力下的早期碳化过程,通过X射线衍射、红外光谱、热重、压汞和扫描电镜等测试方法,表征碳化前后水泥浆体的物相组成和微观结构.实验结果表明,CSA-OPC浆体的水化产物主要为钙矾石,碳化作用使钙矾石转变为碳酸钙和硫酸钙晶体;水泥中碳酸钙以3种晶型存在,其中方解石为主要存在形式.碳化使半碳型的水化硫铝酸钙（Hc-AFm相）逐渐转化为单碳型的水化硫铝酸钙（Mc-AFm相）,碳化程度和碳化深度随着碳化压力的增加而递增.碳化后CSA-OPC水化产物体积减小,样品总孔隙率增大、孔隙结构变疏松.研究结果阐明了CSA-OPC浆体在早期碳化养护条件下的微结构变化过程,为制备基于硫铝酸盐水泥的高效碳汇材料提供了技术支撑.     

复合胶凝浆体中粉煤灰组分反应程度定量表征方法研究

采用了盐酸选择性溶解法(Hydrochloric Acid Selective Dissolution Method,SD)和核磁共振法(Nuclear Magnetic Resonance Method,HH)共同研究了不同粉煤灰掺量、不同养护温度和不同水胶比下粉煤灰-水泥复合浆体(Fly Ash-Cement,FA-C)中FA组分的水化程度。两方法所得规律一致:粉煤灰-水泥复合浆体中FA组分水化程度随着粉煤灰掺量的提高而降低,随着养护温度的升高和水胶比的增大而提高。粉煤灰-水泥复合浆体FA组分水化程度定量表征研究中,核磁共振法表征值高于选择性溶解法,两者的差值随FA掺量的增加而减小,随养护温度的升高和水胶比的增大而增大。     

超硫酸盐水泥的水化产物及孔结构特性

采用抗压强度试验、X射线衍射分析、电镜扫描及压汞仪法等测试技术,测试和分析了超硫酸盐水泥在不同龄期的强度、水化产物及孔结构,并将其与普通硅酸盐水泥、矿渣水泥对比,探讨超硫酸盐水泥的水化机理.研究结果表明,超硫酸盐水泥早期强度较低,但后期强度发展快,28 d强度高于42.5普硅水泥;超硫酸盐水泥的主要水化产物为水化硅酸钙、钙矾石及少量石膏晶体,未见普硅水泥及矿渣水泥的主要水化产物氢氧化钙;90 d时,超硫酸盐水泥硬化浆体的阈值孔径、最可几孔径、中孔孔径及平均孔径均小于普硅水泥和矿渣水泥,具有更小的孔隙率和更高的密实度,有效地促进了超硫酸盐水泥后期强度的增长.     

双掺复合水泥的研究

研究用矿渣和沸石生产双掺复合水泥的可行性，讨论了双掺复合水泥的合理配方，性能及水化机理。采用适宜的外加剂，使复合水泥各项性能达到了４２５＾＃水泥的标准要求，并通过ＸＲＤ和压汞测孔方法研究了复合水泥的水化产物及水化浆体的孔结构。     

养护制度对富硅铁尾矿粉的活性及其浆体结构的影响

研究了富硅铁尾矿粉的细度和养护制度对铁尾矿活性及其水泥胶砂强度的影响,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及压汞仪测试了铁尾矿水泥浆体在不同养护制度下的水化产物及孔结构分布。结果表明:铁尾矿粉磨至一定细度后其活性具有随细度增长变化不明显的特性;标准养护、90℃热水养护及200℃高温干热养护下,富硅铁尾矿粉的活性较低,主要起物理填充作用;蒸压养护激发了富硅铁尾矿粉的火山灰活性而形成大量C-S-H凝胶。90℃热水养护及200℃高温干热养护可降低铁尾矿水泥浆体中有害孔的数量,但增加浆体的孔隙率,而蒸压养护可细化浆体的孔径并显著降低孔隙率。     

水泥强度诱导提高方法研究

利用物理性能检测、水化放热测定和孔结构测定方法研究了通过掺加微细矿渣、高铝组分和水化硬化浆体诱导提高硅酸盐水泥强度的方法，并对其作用机理进行了探讨，试验表明，适量的微细高铝组分、矿渣组分及水化硬化浆体能够明显提高硅酸盐水泥强度。     

环氧水泥砂浆的改性机理

通过对环氧改性水泥净浆的水化程度和砂浆的孔结构研究，借助于扫描电镜分析，探讨了聚合物对水尼砂浆的改性机理，聚合物的存在一方面延缓了水泥的水化速度，另一方面改善了硬化浆体的毛细孔结构，一部分聚合物在硬化浆体中形成了不连续的薄膜。所以聚合物的必性作用是上述两方面的综合作用     

超强吸水聚合物在砂浆与混凝土中的应用研究

内养护是解决高性能混凝土自收缩过大的有效措施.试验采用一种具有超强吸水性的聚合物材料(SAP)吸水后对混凝土进行内养护.结果表明,超强吸水聚合物能够显著降低混凝土的自收缩变形.当因水泥水化导致水泥石内部湿度降低而影响水泥水化时,聚合物材料可释放出所蓄水分,为水泥的进一步水化提供水源,延缓水泥的自干燥进程.加入SAP后,混凝土的工作性尤其是保水性能够得到明显改善.混凝土硬化后SAP在混凝土内部留下形状相对规则的封闭孔,这使混凝土强度有一定程度的降低,     

矿物掺和料-水泥浆体电学特性与其微结构的关系

采用循环伏安法和交流阻抗法系统研究了粉煤灰、矿渣粉和石灰石粉水泥浆体的电学特性,通过等效电路对电学测试结果进行拟合,并将拟合所得浆体电学参数与浆体化学结合水和压汞所测孔结构之间的相关性进行比较。结果表明：浆体的化学结合水与其电阻率具有较好的正相关性,即化学结合水越多,水化程度越大,浆体电阻率越高;粉煤灰和矿渣粉可以提高浆体电阻率,而石灰石粉在5%掺量下对浆体电阻率无影响;随着水化龄期的延长,浆体孔溶液电阻增大,其变化规律与浆体电阻率一致;浆体凝胶电容和凝胶电阻与C-S-H凝胶含量有关,二者有很好的负相关性;随着水化龄期的延长,浆体孔结构曲折程度提高,交流阻抗法所测得常相角指数减小,压汞测得的分形维数增大。     

微胶囊对水泥自修复复合材料微观结构的影响

在环氧树脂微胶囊的制备实验基础上,制备水泥自修复复合材料,研究养护龄期和微胶囊掺量对水泥自修复复合材料微观结构的影响,采用多种测试仪器对复合材料孔结构特性、电性能、抗渗透性能和水化热进行了分析.结果表明,随着养护龄期的增加,复合材料电阻值显著增大,而累积孔体积和吸水性系数减小;随着微胶囊掺量的增加,电阻值增大,而累积孔体积、吸附量与脱附量、吸水性系数以及水化放热速率与放热量减小.     

用普通水泥制备泡沫混凝土基体材料的研究

以普通硅酸盐水泥作基材制备泡沫混凝土,为了与泡沫的稳定时间相匹配,研究采用在普通水泥中掺入一定量的高铝水泥和碳酸锂来调整水泥浆的凝结时间.研究表明,掺入8%的高铝水泥,初凝时间20 min,加入高铝水泥2%的碳酸锂后,初凝时间仅12 min.XRD、孔结构分析表明:在普通水泥中碳酸锂,有LiH(AlO2)2·5H2O沉淀物生成,加速了铝酸钙的水化,但水化3 d浆体有害孔数量增加.     

PC-CSA复合水泥收缩特性与微观结构

为了解决水泥混凝土普遍存在的收缩开裂问题,研究了硅酸盐-硫铝酸盐(Portland cement and calcium sulfoaluminate cement,PC-CSA)复合水泥化学收缩、自收缩和干燥收缩的机理及影响因素,通过微观形貌扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)、孔结构分析等手段对复合水泥浆体微观结构进行表征,对比普通硅酸盐水泥与PC-CSA复合水泥,揭示了不同矿物组成的水泥基材料的收缩特性与水泥基材料微观结构的对应关系.结果表明:化学收缩直接由水泥矿物组成决定,相比于自收缩,膨胀组分的加入对干燥收缩的影响最小.自收缩特性同时受到水泥内部相对湿度和水化产物组成及结构的影响.运用SEM图像定量分析水泥的孔隙率,通过此研究得到了一个图像选取区域的最佳范围:矿物30%~45%,该范围与水泥水化程度密切相关.分析了水化过程中水泥浆体孔结构的变化规律,发现膨胀组分的加入会改变水泥初期孔结构,同时验证了水化1d时复合水泥表现出明显的微膨胀现象,与实际测量的体积变化规律吻合.     

磷铝酸盐水泥混凝土表面透气和吸水性能研究

研究磷铝酸盐水泥混凝土表面透气和表面吸水性能,利用XRD,MIP和交流阻抗分析对混凝土水化产物物相组成、孔结构特性和电性能进行了分析.结果表明:磷铝酸盐水泥混凝土具有较佳的表面性能,其表面抗透气和吸水性能优于普通硅酸盐水泥.养护28 d的磷铝酸盐水泥混凝土表面透气为1.37×10-2 Ln(P)/min,表面吸水系数为4.56×10-9 m3/min0.5.这是由于PAC和PC属于不同体系,其水化生成物和反应机理不同造成的.与PC相比,PAC具有快硬、早强特性,生成大量的水化产物相互交联形成的致密三维网络结构,连通孔的数量较少,结构较致密.随着养护时间的增加,PAC透气和吸水系数随之减小,这是由于不断生成的水化物填充内部孔隙,提高结构致密度造成的.     

氧化石墨烯分散液对水泥净浆水化和力学性能 影响机理分析

为研究氧化石墨烯(GO)掺量对水泥净浆水化和力学性能的影响,采用改进Hummers法和超声波分散法制备GO片层分散液,利用傅里叶红外光谱(FTIR)和X-射线衍射(XRD)表征GO;研究了GO掺量对水泥净浆抗压、抗折强度的影响规律,并从微观角度揭示了GO分散液对水泥净浆的调控机理。结果表明:与普通水泥净浆相比,掺入适量的GO能够促进水泥水化进程,提高水泥净浆中的化学水结合量,水化晶体互相缠绕、交织形成规整有序的多面体状微结构,使水泥净浆的早期力学性能显著提高,最佳GO掺量为水泥质量的0.03%。适量的GO能够提高水泥净浆的抗压和抗折强度,促进水泥净浆水化晶体的生长,改变晶体的尺寸和形状,实现对水泥净浆微结构的调控。     

水泥对乳化沥青混合料微观结构的改善机理

采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)以及Zeta电位仪等微观试验手段,研究分析了水泥对乳化沥青混合料微观结构的改善机理.结果表明,掺加3.0%水泥后,乳化沥青胶浆中光滑区域减小,凝胶体数量增加,胶浆结构致密性加强.水化产物与沥青以物理结合方式构成网状结构;混合料胶浆与集料界面距离缩小,界面区出现分层现象,存在致密结构区域,界面区微观结构得到改善;提出了水泥在乳化沥青混合料微观结构改善中的4个作用,即促进乳化沥青破乳、构成水化产物/沥青膜网状结构、弥补混合料内部缺陷以及提高沥青与集料粘附性.     

高温下硬化水泥浆体水化物相及孔隙结构的演化

为了解蒸汽养护温度对硬化水泥浆体水化物相及孔隙结构的影响,采用X射线衍射、原子吸收光谱、离子色谱、电导率仪、核磁共振、交流阻抗等方法研究了在蒸汽养护过程中水泥浆体的水化特征、孔溶液组成与导电特性、基体电阻率以及孔隙结构.试验结果表明,蒸汽养护促进了水化过程,大幅度提高了基体早期电阻率并降低了孔隙率.与在45℃ 养护温度...     

超快硬磷酸盐修补水泥水化硬化机理的研究

通过测定磷酸镁水泥的水化热和水泥净浆不同龄期的磷酸根离子浓度的变化，探讨了磷酸镁水泥水化硬化机理，并借助XRD、SEM等手段磷酸镁水泥硬化体的微观结构进行了分析。