改性磷石膏对石膏矿渣水泥水化过程的影响研究

采用质量分数为5％～25％的改性磷石膏、15％的硅酸盐水泥熟料、60％～80％的矿渣混合磨细制成石膏矿渣水泥,研究了改性磷石膏掺量对石膏矿渣水泥浆体的抗压强度、水化热、孔溶液pH值及水化产物的影响情况.结果表明,掺入改性磷石膏使得石膏矿渣水泥的3 d、7 d抗压强度降低,其掺量为10％、15％时,水泥的28 d、90 d抗压强度超过普通硅酸盐水泥.在3 d至90 d龄期内,水泥孔溶液pH值随龄期增长而逐渐增大.在相同龄期时,随着改性磷石膏掺量的增大,水泥孔溶液pH值减小,水化放热峰出现时间延缓.微观分析表明,掺入改性磷石膏后,28 d龄期时的水泥水化产物主要为钙矾石和C-S-H凝胶,水化产物的生成量在改性磷石膏掺量为15％时最多.     

二水磷石膏配制水泥基湿拌抹灰砂浆试验研究

采用石灰中和改性二水磷石膏,再添加水泥、机制砂及增塑剂制备水泥基湿拌抹灰砂浆,分析了磷石膏、水泥及增塑剂不同掺量下湿拌砂浆的凝结时间、稠度以及力学强度等物理性能,并采用X射线衍射（XRD）及扫描电镜（SEM）分析了磷石膏在湿拌砂浆中的作用机理。结果表明,随着磷石膏用量增加,湿拌砂浆的凝结时间延长,28 d抗压强度及14 d拉伸黏结强度降低;随着水泥用量增加,砂浆的凝结时间缩短,强度逐渐增大;随着增塑剂用量的增加,砂浆的黏结性能及润滑性能逐步优异,凝结时间逐渐增加。当控制材料掺量比例（质量分数）磷石膏为35%、机制砂为48%、水泥为17%、外掺石灰为2%、增塑剂为0.3%时,砂浆的凝结时间为25 h,28 d抗压强度为6.2 MPa,14 d拉伸黏结强度为0.31 MPa,均符合行业标准JC/T 230—2007《预拌砂浆》中WP M5质量技术指标要求。磷石膏在水泥基湿拌砂浆中的主要作用是参与反应的磷石膏提供硫酸根并与水化铝酸钙反应生成钙矾石,形成提高砂浆强度的矿物起胶结作用,未反应的磷石膏作为细集料起填充作用。     

硅酸盐水泥-粉煤灰-脱硫石膏复合材料的性能研究

在脱硫石膏中掺入不同质量分数的硅酸盐水泥和粉煤灰,组成硅酸盐水泥-粉煤灰-脱硫石膏复合材料,研究了其力学性能和耐水性能.结果表明:当硅酸盐水泥和粉煤灰的掺量分别为16％和8％的时,其7d的抗折强度达5.85 MPa、抗压强度达21.33 MPa,吸水率下降18.19％.在硅酸盐水泥、粉煤灰和脱硫石膏的共同作用下,硅酸盐水泥和粉煤灰水化生成的主要产物水化硅酸钙、钙矾石填充于脱硫石膏晶体之间和硬化体的空隙当中,有效增强了脱硫石膏的强度,降低了吸水率.     

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。     

粉煤灰对水泥水化与强度的影响

采用测定化学结合水含量的方法反映水泥浆体的水化程度,并通过对水泥硬化浆体强度的分析,评价粉煤灰对水泥水化和力学性能的影响。结果表明,粉煤灰加速了水泥熟料的水化反应,却减缓了水泥-粉煤灰体系的水化进程。掺加粉煤灰虽然降低了水泥浆体的早期强度,但对水泥浆体后期强度的发展有利。     

半水磷石膏固化原状磷石膏制备胶凝材料及性能研究

以原状磷石膏（RPG）为基材,通过单因素实验研究了原状磷石膏（RPG）与β-半水磷石膏（HPG）相对掺量以及生石灰、水泥、硅灰3种掺合料对磷石膏基复合胶凝材料（PGBM）抗压强度、抗折强度及软化系数的影响规律以及作用机理。结果表明：HPG、生石灰、水泥、硅灰相对掺量的增加均能有效提高PGBM的强度及软化系数,其中硅灰的作用最为明显。但是,当生石灰和水泥的掺量（以质量分数计）分别大于4%和6%时,对PGBM耐水性能的改善不明显。当RPG与HPG相对掺量（质量分数比）为7∶3,生石灰、水泥、硅灰掺量（以质量分数计）分别为4%、12%、5%时,试件28 d抗压强度和软化系数分别可以达到26.29 MPa和0.79。微观分析表明：各掺合料主要通过水化产物填充率影响RPG颗粒之间的接触强度,进而对PGBM的强度和耐水性产生影响。     

大掺量磷石膏矿渣水泥的水化历程与长期强度研究

采用大掺量磷石膏、粒化高炉矿渣和熟石灰制备石膏矿渣水泥，通过水化热、化学收缩、孔溶液pH值和抗压强度试验，并结合XRD和SEM-EDS测试，探究磷石膏掺量对石膏矿渣水泥的水化历程与长期强度的影响规律。结果表明，当磷石膏的掺量从40%增大到70%(质量分数，下同)时，水泥浆体的第三放热峰峰值逐渐减小，14 d化学收缩从0.066 mL·g^-1增大到0.193 mL·g^-1,早期(0～1 d)化学收缩速率明显增大，孔溶液pH值在28 d龄期内趋于稳定，且与28 d龄期相比，90 d龄期试件的抗压强度提高了12.3%～27.8%。XRD和SEM-EDS分析表明，水泥浆体中主要包含二水石膏、石英、钙矾石和C-S-H凝胶等物质。28 d龄期时，随着磷石膏掺量的增大，钙矾石的生成量从7.48%减小到2.84%,C-S-H凝胶的钙硅比(摩尔比)从1.08增大到2.24。     

利用磷石膏制备低热、微膨胀复合水泥的研究

为大量利用磷石膏,本文采用在复合水泥中掺加磷石膏的方法,开展了制备低热、微膨胀复合水泥的试验研究,并采用DSC、XRD、SEM及等温水化热仪表征了该复合水泥的水化特征.研究结果表明:磷石膏具有显著的缓凝效果,通过掺加Na2SO4和提高磷石膏掺量的方法,可大幅度缩短水泥的凝结时间、提高水泥的早期强度.当磷石膏掺量超过10％时,水泥水化产物中钙矾石量显著增加,并出现二水石膏,硬化水泥浆体呈现出微膨胀性.通过调整磷石膏的掺量,可控制复合水泥的膨胀率.     

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.     

不同改性处理方法对磷石膏水泥调凝剂性能的影响

采用了3种不同的处理方法,包括水洗法、石灰中和法及石灰粉煤灰复合改性法来处理磷石膏,并对其配制的水泥进行了物理性能的检测.结果表明,水洗磷石膏做调凝剂其凝结时间长于掺天然石膏的水泥;石灰中和磷石膏与天然石膏的效果比较一致;石灰粉煤灰改性磷石膏可以有效固化或固结可溶磷和可溶氟,效果更明显,在代替天然石膏的同时,还可节省熟料.     

外掺料对磷石膏基胶凝材料力学及导热性能的影响

将磷石膏应用于建筑业,可以解决磷化工副产物堆积的问题。采用单因素实验,通过改变水灰质量比、粉煤灰掺量、生石灰掺量等条件来研究各因素对磷石膏基胶凝材料力学性能及保温性能的影响,借助X射线衍射（XRD）、X射线荧光光谱（XRF）、扫描电镜（SEM）等手段来分析磷石膏基胶凝材料的物化性质和形貌结构。结果表明,磷石膏基胶凝材料的导热系数和抗压强度都与水灰质量比呈负相关,在水灰质量比为0.250时胶凝材料的抗压强度最大、水灰质量比为0.550时胶凝材料的导热系数最小;粉煤灰在磷石膏基胶凝体系中除了提供胶凝性能外,还会被生石灰激发出活性,增强胶凝体系的综合性能,粉煤灰掺量为50%（质量分数）时胶凝体系的综合性能最佳;生石灰在磷石膏基胶凝体系中对杂质的吸附效果明显,生石灰掺量超过7%（质量分数）以后对胶凝体系的保温性能和力学性能的增强效果明显。     

外加剂和粉煤灰对碱式硫酸镁水泥混凝土性能影响研究

利用碱式硫酸镁水泥制备了不同外加剂和粉煤灰掺量的碱式硫酸镁水泥(BMSC)混凝土.研究了外加剂和粉煤灰对BMSC混凝土抗压强度以及抗硫酸盐腐蚀性能的影响,并对BMSC混凝土物相组成和微观形貌进行了分析.结果表明:掺加外加剂后混凝土的强度有大幅度地提高.当外加剂掺量为水泥质量的0.5%时,混凝土的强度达到最大值;继续增加外加剂掺量,对混凝土的强度影响不大.掺加粉煤灰后,混凝土的强度有所下降.且水灰比一定时,粉煤灰掺量越多,对混凝土的强度越不利.掺加外加剂和粉煤灰后,混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能得到了明显的改善;且同等条件下,碱式硫酸镁水泥混凝土抗硫酸盐腐蚀性能优于普通硅酸盐水泥混凝土.     

磷石膏基复合胶凝材料的性能优化及机理研究

采用水泥、矿渣粉、粉煤灰和减水剂对磷石膏进行改性。最终得到的磷石膏基复合胶凝材料的强度为原状磷石膏的2倍,软化系数从0.5提高至0.8。磷石膏基复合胶凝材料的比强度和孔隙率之间存在明显的线性关系,随着孔隙率的减小比强度增加。通过扫描电镜（SEM）对磷石膏基复合胶凝材料微观形貌的演变过程进行表征,发现随着矿渣粉、水泥、粉煤灰和减水剂的掺加,基体由疏松转变为致密;主要的水化产物二水石膏从针状转变为棒状或片状,并且出现了水化硅酸钙（C-S-H）凝胶,其填充于体系内部的孔隙并将二水石膏连成整体。利用X射线衍射（XRD）分析和傅里叶变换红外吸收光谱（FT-IR）测试对水化产物的微观结构进行研究。结果表明,复合体系中的主要产物为二水石膏,但是由于可用水量的减少,体系中仍剩余少量磷石膏未水化。     

粉煤灰和矿渣微粉在水泥基材料中的复合效应研究

通过测定不同龄期的水泥净浆、砂浆和混凝土的力学强度以及水泥净浆的抗模拟酸雨侵蚀性能，探讨了在矿物掺合料总量为胶凝材料总量的40％时，单掺粉煤灰、单掺矿渣微粉以及粉煤灰与矿渣微粉双掺对水泥基材料性能的影响。试验结果表明：在本试验条件下，与基准试件相比，矿物掺合料的掺入可以显著改善水泥基材料的工作性能，但是在一定程度上会导致其力学性能的降低；同时双掺可以发挥出明显的“叠加效应”，但是“超叠加效应”不显著.     

海水和矿物掺合料对硫铝酸盐水泥砂浆性能的影响

本文研究了不同拌和水以及海水拌和时粉煤灰和硅灰掺量对硫铝酸盐水泥(SAC)砂浆力学性能和表观孔隙率以及净浆凝结时间、化学收缩、孔溶液pH值和氯离子结合能力等的影响,并通过XRD、SEM和EDS分析水泥水化产物和微观结构。结果表明,海水能加快SAC早期水化并提高其早期强度,但后期强度和淡水拌和时无明显差别。粉煤灰和硅灰均会延长SAC凝结时间,对早期抗压强度不利,而掺加质量分数为5.0%和7.5%的硅灰能提高SAC砂浆28 d抗压强度。硅灰掺量增加时会提高用水量和表观孔隙率,降低流动性,使水泥化学收缩增大,降低净浆pH值且减少氯离子结合量;粉煤灰能够提高砂浆流动性,减少水泥化学收缩,但掺量越大对SAC砂浆抗压强度和抗折强度越不利,掺质量分数为10%的粉煤灰可小幅提高氯离子结合量且减小表观孔隙率。     

矿物掺合料对碱式硫酸镁水泥耐硫酸盐腐蚀性能的影响

为了研究粉碱式硫酸镁水泥耐硫酸盐腐蚀性能,对不同材料组成的碱式硫酸镁水泥浸入水和硫酸钠溶液中各龄期抗折强度、抗压强度、质量变化及水化产物进行了分析.结果表明,在0.3 mol/L的硫酸钠溶液试验环境下,掺入粉煤灰对水泥抗折抗蚀性能改善较为显著,而掺入矿渣对水泥抗压抗蚀性能改善较为显著.掺入粉煤灰和矿渣的碱式硫酸镁水泥180 d的抗折抗蚀系数和抗压抗蚀系数与未掺加矿物掺和料的碱式硫酸镁水泥相比分别提高了0.61和0.15;掺入粉煤灰和矿渣的碱式硫酸镁水泥各龄期的吸水率均低于未加外掺料的碱式硫酸镁水泥的吸水率,同时粉煤灰和矿渣的掺入能有效抑制Mg(OH)2晶相的产生.     

粉煤灰对高抗水泥混凝土抗侵蚀性能的影响

对不同粉煤灰掺量的高抗硫水泥胶砂试件,进行硫酸盐侵蚀试验。结果发现：粉煤灰掺量对高抗硫水泥混凝土的抗侵蚀能力有一定影响,在遭遇较高浓度（10000mg／L～20250mg／L）硫酸盐环境水情况下,采用较大掺量（≥25％）粉煤灰的方法可增强高抗硫混凝土抗侵蚀能力。