粉煤灰对硫铝酸盐水泥水化历程的影响

研究了粉煤灰(FA)及其掺量对硫铝酸盐水泥(CSA)浆体的凝结时间、抗压强度和化学收缩的影响规律,并通过XRD、SEM等方法对72 h龄期时的水化产物进行分析.结果表明,粉煤灰缩短了硫铝酸盐水泥的凝结时间,当粉煤灰掺量为40％时,初凝时间和终凝时间分别缩短了76 min和94 min;掺入粉煤灰使得硫铝酸盐水泥的抗压强度降低,但在28 d龄期时,粉煤灰掺量为20％的硫铝酸盐水泥复合浆体的抗压强度仅略微降低;在硫铝酸盐水泥体系中掺入粉煤灰时,其浆体化学收缩随着粉煤灰掺量的增加逐渐减小,当粉煤灰掺量为20％和40％时,72 h龄期时的化学收缩值分别为0.138 mL/g和0.088 mL/g,较未掺粉煤灰时分别降低了26％和49％;微观分析表明,掺入粉煤灰后,72 h龄期时的水化产物主要是钙矾石和水化硅酸钙凝胶,并未发现氢氧化钙晶体.     

钢渣粉对硫铝酸盐水泥水化过程的影响及热力学模拟

通过测试水泥浆体的凝结时间、抗压强度、电阻率,同时结合水化产物分析及热力学模拟,研究了不同掺量钢渣粉对硫铝酸盐水泥水化行为的影响规律。结果表明,随着钢渣粉质量掺量的增大,初凝时间呈先延长后缩短的趋势,且在掺量为20%时达到最大值。在28 d龄期内,掺入钢渣粉的水泥硬化浆体抗压强度均小于未掺入钢渣粉的硬化浆体,但在龄期达到60 d和90 d时,掺入40%钢渣粉试样的抗压强度均大于未掺入钢渣粉的试样。钢渣粉与硫铝酸盐水泥复合浆体的电阻率在水化初始阶段随着钢渣粉掺量的增大而增大,在水化后期(约3 h后)则随钢渣粉掺量的增大而减小。在1 d龄期内,钢渣粉掺量为40%的试样中的钢渣粉发生了水化反应,使得水泥浆体在减速期的水化速率最大。由热力学模拟结果可知：在钢渣粉掺量为40%的试样中,C₂S在10 h后开始进行水化反应,C₂ASH₈则在168 h后开始生成;当钢渣掺量大于15%时,随着钢渣粉掺量的增大,钙矾石和铝胶的生成量逐渐减少,C₂ASH₈的生成量逐渐增多。     

沸石粉对硫铝酸盐水泥水化行为的影响机理研究

研究了沸石粉对硫铝酸盐水泥浆体流动度、凝结时间和抗压强度的影响规律,并通过自收缩、电阻率和XRD测试分析了沸石粉在硫铝酸盐水泥水化行为中的作用机理。结果表明,掺入沸石粉后水泥浆体的流动度明显降低,凝结时间显著延长,且延长时间随掺量的增大呈先增大后减小的趋势。当沸石粉掺量为5%~15%(质量分数)时,硬化水泥浆体的1 d、3 d、7 d抗压强度均有显著提高;沸石粉掺量为10%时,水泥浆体3 d、7 d、28 d的强度增长幅度最大,和空白组相比,分别增长了21.6%、13.9%和5.4%。掺入沸石粉后水泥浆体的24 h电阻率显著增大,硬化浆体的7 d自收缩减小,且在相同龄期时,硬化浆体的自收缩随沸石粉掺量的增大而减小。XRD分析显示沸石粉的掺入能有效促进硫铝酸盐水泥的水化,有利于1 d、3 d和28 d龄期内钙矾石的形成。     

超细矿渣粉和偏高岭土对硫铝酸盐水泥水化和强度的影响

掺入矿物掺合料是改善硫铝酸盐水泥(CSA)混凝土凝结硬化性能和降低生产成本的主要技术途径之一。研究了水胶比为0.4时,单掺超细矿渣粉(UFS)、偏高岭土(MK)与复掺超细矿渣粉、偏高岭土对硫铝酸盐水泥凝结时间、流动度、电阻率、抗压强度的影响,并对其1 d、28 d龄期时的水化产物进行XRD半定量分析。结果表明,单掺和复掺缩短了水泥浆体的凝结时间,但单掺偏高岭土时的缩短效果更明显,且水泥浆体的流动度随着超细矿渣粉和偏高岭土掺量的增加而减小。掺入超细矿渣粉、偏高岭土缩短了水泥浆体电阻率变化速率曲线峰值出现的时间,峰值大小与掺量成递减关系。当掺量从0%(质量分数,下同)增大到20%时,单掺超细矿渣粉试样的28 d抗压强度减小了24.7%,单掺偏高岭土试样的28 d抗压强度减小了17.7%,两者复掺试样的28 d抗压强度减小了17.3%。超细矿渣粉和偏高岭土对水泥水化产物没有明显影响,但促进了硅酸二钙(β-C₂S)的早期水化。     

聚乙烯醇纤维掺量对水泥胶砂力学性能的影响

为了研究聚乙烯醇(PVA)纤维的掺量对水泥胶砂力学性能的影响,采用硫铝酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、聚乙烯醇纤维等材料制备40 mm×40 mm×160 mm胶砂试件,通过流动度试验、抗折试验、抗压试验测试7组试件的力学性能。试验结果表明,随着纤维掺量的增加,胶砂的流动度逐渐降低。抗折、抗压试验中,试件的抗折强度均比不加纤维的有不同程度提高,掺加质量分数0.20%的PVA纤维的试件3、7、28 d的抗折强度均最大;试件的抗压强度和抗折强度的变化规律相同。韧性数值表明,试件在龄期为3 d的测试结果呈上升趋势,龄期为7 d和28 d呈下降趋势。经综合比较,PVA纤维质量分数为0.20%时,试件的力学性能最佳。     

AFm阴离子类型对硫铝酸盐水泥水化产物钙矾石稳定性的影响

钙矾石是硫铝酸盐水泥主要水化产物之一,其稳定性对水泥性能影响很大。将碳酸钙、硝酸钙或亚硝酸钠按不同掺量加入硫铝酸盐水泥,并研究了它们对水泥水化、线性膨胀率和抗压强度等影响。结果表明,掺入这3种物质后可生成相应的阴离子单取代水化铝酸钙(AFm);含硝酸钙或亚硝酸钠净浆线性膨胀率均高于纯硫铝酸盐水泥净浆;含有这3种物质的水泥砂浆56 d龄期抗压强度均高于纯硫铝酸盐水泥砂浆。碳酸钙、硝酸钙或亚硝酸钠可提高硫铝酸盐水泥水化产物钙矾石的稳定性,从而提升水泥性能,其中硝酸钙和亚硝酸钠效果较佳。     

石膏掺量对三元胶凝体系水泥基自流平砂浆的影响

研究了不同石膏掺量对硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、石膏组成的三元胶凝体系制备的水泥基自流平砂浆工作性能、力学性能、收缩性能、水化产物、水化热的影响.结果 表明:石膏掺量基本不会影响自流平砂浆的流动度和凝结时间,石膏掺量≤40 g/kg时,自流平砂浆各龄期的抗折强度、抗压强度和28 d拉伸粘结强度随着石膏掺量的增加而增大,但石膏掺量≥50 g/kg时自流平砂浆因膨胀开裂各龄期的抗折强度、抗压强度和28 d拉伸粘结强度随着石膏掺量增加而降低.随着石膏掺量的增加自流平砂浆各龄期的收缩值由负变正,即由收缩变为膨胀.24h之前三元胶凝体系的水化放热速率及水化放热量均随着石膏掺量的增加而增大,当石膏掺量为60 g/kg时,因膨胀使得容器胀裂,三元胶凝体系的水化放热量在30 h出现最高峰后逐渐减小.     

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.     

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。     

硼砂对硫铝酸盐水泥水化行为的影响研究

研究了不同硼砂掺量对硫铝酸盐水泥(SAC)浆体凝结时间、抗压强度的影响规律,并通过XRD和TG分析等方法对3d龄期时的水化产物进行分析.结果表明,硼砂对硫铝酸盐水泥具有很明显的缓凝效果,并且在一定的掺量范围内,早期抗压强度随着硼砂掺量的增大而有明显提高,且后期强度不会有倒缩现象.硫铝酸盐水泥的主要水化产物是钙矾石,当硼砂掺量从0增大到0.30％时,钙矾石的生成量先增多后减少,使得水泥浆体的强度先增大后减小.     

贝利特-硫铝酸钡钙水泥的水化硬化过程

贝利特-硫铝酸钡钙水泥熟料的矿物组成主要有C2S、C2S、C3A、C4AF和C2.75B1.25A3S,其早期和长期强度均较高。研究水泥水化放热速率的结果表明：石膏掺量为10％的贝利特一硫铝酸钡钙水泥（BS）,预诱导期阶段水化放热速率高,诱导期持续时间长,加速期曲线峰型尖锐。石膏掺量不同时水化放热量总量基本相同,均介于硅酸盐水泥（PC）和贝利特水泥（BE）之间。该水泥水化产物主要有含钡AFt、CH、C—S—H凝胶及少量CAH10C3AH6等,相同龄期时比贝利特水泥水化程度高,水化铝酸钙转化为AFt的量较多。其早期水化程度略低,水化程度增进率高,15d左右就超过了硅酸盐水泥,且各龄期水化程度和水化速度都远远超过贝利特水泥。     

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。     

钢渣-粉煤灰-硅灰复合改性剂对硫铝酸盐水泥性能的影响

为调节硫铝酸盐水泥凝结时间,提升其抗压强度,以钢渣、粉煤灰及硅灰部分取代硫铝酸盐水泥,基于曲面响应法(RSM)进行实验设计,研究各因素对硫铝酸盐水泥初、终凝时间和28 d抗压强度的影响并给出相应的机理分析,得到在改性剂复掺时硫铝酸盐水泥28 d强度的最优配比并对相应的配合比进行实验验证.结果表明:三种改性剂复掺可延长硫铝酸盐水泥的凝结时间;硫铝酸盐水泥28 d强度的最优配比为钢渣取代率5％、粉煤灰取代率14.11％、硅灰取代率6％,改性后硫铝酸盐水泥强度得到显著提升.     

硫铝酸盐基促强减缩剂与硫铝酸盐水泥对比分析

将硫铝酸盐基促强减缩剂(SP-SRA)掺入到基准水泥中,并且按一定的比例设计了硫铝酸盐熟料-硬石膏-基准水泥的配合比,对宏观性能、水化过程、微观产物进行了对比分析.结果表明:掺SP-SRA的水泥各个龄期抗压抗折强度均高于硫铝酸盐熟料-硬石膏-基准水泥三元体系;掺SP-SRA的水泥早期水化放热速率大于硫铝酸盐熟料-硬石膏-基准水泥三元体系;XRD结果表明,掺SP-SRA的水泥水化生成的AFt(三硫型水化硫铝酸钙即钙矾石)含量多于三元体系生成的AFt,钙矾石的微膨胀性使得水泥石结构更加致密,有利于提高水泥石的强度,硫铝酸盐熟料-硬石膏-基准水泥体系有明显的AFm(单硫型水化硫铝酸钙)生成,即部分AFt转化成AFm.     

低掺量硫铝酸盐水泥对大掺量粉煤灰净浆体系的水化行为研究

基于粉煤灰掺量为60%与70%的净浆体系,掺入少量硫铝酸盐水泥,研究硫铝酸盐水泥掺量对该体系早期水化行为的影响。结果表明：在大掺量粉煤灰净浆体系中,掺入低于8%的硫铝酸盐水泥,凝结时间大为缩短,净浆体系抗压强度没有明显降低。     

纤维素醚对不同水泥和单矿水化热的影响

本文通过等温量热试验,比较了纤维素醚对普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、硅酸三钙和铝酸三钙72 h内水化热的影响.结果表明:纤维素醚能够明显降低普通硅酸盐水泥和硅酸三钙的水化放热速度,且对硅酸三钙水化放热速度的降低效果更显著;纤维素醚降低硫铝酸盐水泥水化放热速度的效果非常弱,对铝酸三钙水化放热速度有微弱的提高作用.纤维素醚会被一些水化产物吸附,从而延缓水化产物的结晶,进而影响了水泥和单矿的水化放热速度.     

聚合物改性硫铝酸盐水泥防腐抗渗性能的研究

将苯丙乳液聚合物与硫铝酸盐水泥复合,制备了聚合物硫铝酸盐水泥,研究了该水泥的防腐抗渗性能和力学性能.结果表明:随着苯丙乳液掺入量的增加,聚合物硫铝酸盐水泥的抗渗性能逐渐增强.当聚灰比由0%提高到15%时,水泥试样的渗透高度下降了70%;随着苯丙乳液掺入量的增加,聚合物硫铝酸盐水泥的抗侵蚀系数增大,其抗硫酸盐侵蚀性能逐渐增强;苯丙乳液聚合物对硫铝酸盐水泥的抗折强度影响不大,当聚灰比小于15%时,聚合物硫铝酸盐水泥在28 d龄期的抗折强度均在7.1 MPa以上.借助于SEM初步分析了聚合物硫铝酸盐水泥硬化浆体的微观结构.     

外加剂对半柔性路面用早强型水泥基灌浆料工作性能的调控

针对大孔隙沥青混合料路面对灌浆材料工作性能要求较高的特点,本文开发了一种半柔性路面用早强型水泥基灌浆料。采用快硬硫铝酸盐水泥与普通硅酸盐水泥在不同比例下进行复掺,确定了水泥体系的基础配比;通过正交试验,确定了粉煤灰、硅灰、赤泥等矿物掺合料最佳配比。通过在灌浆料体系中复掺减水剂、胶粉、缓凝剂及早强剂外加剂,对灌浆料的工作性能进行了优化调控,最终获得满足性能要求的半柔性路面用水泥基灌浆料。结果表明,灌浆料体系的最优配比为m(快硬硫铝酸盐水泥)∶m(普通硅酸盐水泥)=7∶3,外掺粉煤灰、硅灰、赤泥的量分别为硫铝酸盐-普通硅酸盐复合水泥质量分数的9%、6%、3%,水胶比为0.40,砂胶比为0.25,早强剂、胶粉、减水剂、缓凝剂的掺量分别为0.08%、2.5%、0.35%、0.20%(质量分数),其初始和20 min流动度分别为13 s和19 s,初凝和终凝时间分别为62 min和65 min,3 h、1 d、7 d和28 d的抗压强度分别为17.08 MPa、18.13 MPa、24.59 MPa和26.19 MPa,7 d干缩率为0.18%。     

硅灰掺量对免烧粉煤灰陶粒性能的影响

以粉煤灰为原料,辅掺硅灰制备了碱激发免烧陶粒。采用筒压强度试验、吸水率试验、含泥量试验、磨破率试验、耐腐蚀试验、X射线衍射仪和扫描电子显微镜试验,系统地研究了硅灰掺量对陶粒性能的影响。结果表明,3 d、7 d、14 d龄期时,随着硅灰掺量增加,粉煤灰陶粒的筒压强度呈逐渐增加趋势,磨破率与吸水率呈逐渐下降趋势,耐腐蚀性能也得到提高。当硅灰掺量为15%和20%(质量分数)时,龄期为14 d时,陶粒的筒压强度分别达到19.43 MPa和20.37 MPa。由微观分析知,适量的硅灰掺量可以提高粉煤灰的水化程度,增加陶粒结构密实性,但当掺量达到15%~20%时,水化程度有所减弱。     

-3℃下粉煤灰对水泥水化和水泥石微观孔结构影响的试验研究

通过水泥水化放热试验和水泥石孔结构分析试验,研究持续-3℃下28 d龄期时水胶比和粉煤灰掺量对水泥水化和水泥石孔结构的影响,分析微观孔结构和水泥水化之间的关系,探究粉煤灰对水泥石微观孔结构的作用机理.试验结果表明,在持续-3℃下,水泥水化程度随着水胶比的增加而增大,水泥石含气量和平均孔径也随着水胶比的增大而增大,在一定的水胶比下,随着粉煤灰掺量的增加,水泥浆28 d龄期水化程度逐渐降低,同时,相较于纯水泥浆体,掺入粉煤灰后,水泥石28 d龄期含气量、平均孔径都有一定程度的升高,且粉煤灰掺量越大,升高幅度越大.