掺纳米SiO2与掺硅粉的水泥硬化浆体的性能比较

作者应用XRD物相分析净浆稠度与凝结时间和硬化浆体强度试验，对掺纳米SiO2与掺硅粉的水泥硬化浆体的性能进行了比较性研究。研究得到：与掺硅粉的水泥浆体相比，掺纳米SiO2的浆体具有流动性变小和凝结时间缩短的现象，掺入纳米SiO2能显著地提高水泥硬化浆体的早期强度，能更有效更迅速地吸收界面上富集的氢氧化钙，能更有效更大幅度地降低界面氢氧化的取向程度。这些结果均有利于界面结构的改善和界面物理力学性能的提高。     

激发剂对低碳少熟料水泥的影响试验研究

利用矿渣、粉煤灰、钢渣、脱硫石膏等工业固废，粉磨后直接与少量水泥复配，可制成低碳少熟料水泥，但难以达到硅酸盐水泥的性能要求。文中通过掺入两种不同的碱性激发剂、早强型激发剂以及复合盐类激发剂提升低碳水泥的性能，研究了各类激发剂对低碳水泥的凝结时间和强度的影响。结果表明,不同种类的激发剂都会对低碳水泥的强度的提升和凝结时间降低，采用熟石灰碱性激发剂掺量1.5%时，低碳水泥的28 d强度最高；采用氯化钙早强型激发剂掺量1.0%时，低碳水泥的3 d强度最高，凝结时间降低效果最好。试验所制备的低碳水泥的凝结时间和抗压强度基本可以达到P·O 42.5水泥强度要求。     

聚羧酸减水剂复合无碱速凝剂对水泥浆体凝结时间和早期强度的影响

研究了不同聚羧酸减水剂与自制无碱液体速凝剂复合后对水泥浆体凝结时间与早期强度的影响。结果表明:当无碱速凝剂掺量为水泥质量的6%时,复合推荐掺量的不同类型减水剂会显著延缓水泥净浆的凝结时间;当速凝剂掺量提高至7%时,凝结时间会缩短-延长。掺入市售聚羧酸减水剂的水泥净浆在静置30、60 min后再加入速凝剂,与同掺减水剂和速凝剂的水泥净浆相比,凝结时间延缓明显;但采用复合了保坍组分的自制聚羧酸减水剂再加入速凝剂,对水泥浆体的凝结时间影响不大。添加自制聚羧酸减水剂还会对掺无碱速凝剂水泥砂浆的1 d强度有一定的提高。     

人造硅灰的制备工艺与应用性能初探

石棉尾矿酸浸渣具有较高的无定形SiO2含量和巨大的比表面积,对其处理加工后可制得人造硅灰,本文通过水泥胶砂强度、标准稠度用水量、凝结时间和水泥净浆流动度试验,对人造硅灰的制备工艺及应用性能进行了初步研究。试验结果表明:在5%掺量下,900℃煅烧4小时,并经二次粉磨制得的人造硅灰D可以大幅度提高各龄期胶砂强度;减小终凝时间和初终凝结时间差;提高初始净浆流动度并减小经时损失;其标准稠度用水量与硅灰相同。人造硅灰D有望成为一种新型低掺量高活性矿物掺合料。     

减水剂中缓凝组分对速凝剂性能的影响

研究了蔗糖、葡萄糖酸钠等减水剂中常用缓凝组分对掺碱性速凝剂、无碱速凝剂的净浆凝结时间和砂浆抗压强度的影响规律。结果表明,减水剂中缓凝组分的种类和掺量对掺碱性速凝剂的净浆凝结时间影响较大,其中蔗糖的缓凝作用最强。蔗糖对掺碱性速凝剂砂浆1 d抗压强度的降幅最大。除高掺量(≥0.06%)的蔗糖外,缓凝剂对掺碱性速凝剂砂浆的3 d抗压强度无不利影响。环糊精和三聚磷酸钠则会随着掺量增加而降低掺碱性速凝剂砂浆的28 d抗压强度比。减水剂中缓凝组分对掺无碱速凝剂的净浆凝结时间基本无不利影响,对掺无碱速凝剂的砂浆的后期强度亦无不利影响,但会不同程度降低其早期强度。     

偏高岭土对低热硅酸盐水泥水化性能的影响

采用不同掺量偏高岭土取代水泥配制低热硅酸盐水泥净浆和砂浆,测试了不同净浆的凝结时间,采用微量热仪测试了净浆的水化放热速率和放热量,测试了砂浆抗压强度和抗折强度发展,采用XRD分析了净浆物相组成。结果表明,偏高岭土缩短了低热硅酸盐水泥初凝和终凝时间,缩短了胶凝材料体系的水化诱导期,并使加速期和减速期提前,但并未提高7 d水化放热量,其对早期水化的促进作用随掺量提高而更显著。掺量在10%以内时,偏高岭土促进砂浆强度发展,14 d时促进作用最为显著,但掺量不宜超过15%。偏高岭土未改变低热硅酸盐水泥水化物相种类,但可明显降低产物中氢氧化钙的含量,其火山灰反应在28 d后仍在进行。     

三乙醇胺复合聚羧酸减水剂对水泥性能的影响

尝试利用三乙醇胺复合聚羧酸减水剂生产早强型减水剂。研究了复合减水剂对水泥性能的影响,结果表明:三乙醇胺使得水泥标准稠度提高,凝结时间缩短,水泥净浆流动度下降;三乙醇胺掺量增加,水泥早期强度增加较明显,28d强度随着三乙醇胺掺量增加先增加后降低。     

氨基三亚甲基膦酸对水泥水化的影响

测试了掺氨基三亚甲基膦酸(ATMP)水泥净浆的凝结时间及抗压强度.利用水化热测试、X射线衍射分析、热重分析、扫描电镜分析、Zeta电位测试等手段研究了ATMP对水泥水化的影响,探讨了ATMP对水泥净浆的缓凝机理.结果表明:随着ATMP掺量(以占水泥质量分数计)的增加,水泥净浆凝结时间逐渐延长;掺ATMP水泥净浆3d抗压强度仅在ATMP掺量大于等于0.08%时低于空白样,而28d抗压强度在ATMP掺量0.10%范围内均高于空白样;在水化初期,ATMP促进了水泥中C_3A矿物的水化.ATMP与水泥净浆中的Ca~(2+)结合形成微溶性的Ca3.5(C_3H_7O_(10)NP_3)螯合物并包裹在未水化的水泥颗粒表面,抑制了C_3S矿物的水化和Ca(OH)_2的形成,导致水泥水化放热量和水化放热速率随ATMP的掺入而明显降低.     

偏高岭土掺量对水泥净浆、砂浆性能的影响试验

以广西高岭土矿为原料，通过一定温度煅烧、使其脱水形成白色粉末状的偏高岭土，利用煅烧所得产品，通过等量取代水泥用量的方式，对比研究了偏高岭土净浆、硅灰净浆及水泥净浆7、28 d的抗压、抗折强度关系和不同偏高岭土类型、掺量的砂浆7、28 d抗压、抗折强度的变化规律。结果表明：所制得的偏高岭土产品能够有效提升净浆试件的抗压、抗折强度，且当900℃下煅烧2 h的偏高岭土和硅灰掺量均为水泥用量的15%时，其性能提升作用甚至优于硅灰；能够有效提升砂浆试件的抗压、抗折强度，且当煅烧温度在750～800℃范围内，煅烧时间为3～4.5 h范围内所制得的偏高岭土砂浆性能最好。偏高岭土掺量对砂浆试件的抗压强度影响不明显，对中后期抗折强度具有一定积极作用。因此，将适量的偏高岭土掺入水泥净浆、砂浆中能够一定程度上提升结构强度性能。     

硅灰对硫铝酸盐水泥水化行为的影响机理

通过抗压强度、凝结时间、电阻率测定以及X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和孔溶液分析,研究了掺硅灰硫铝酸盐水泥浆体的水化行为.结果表明:5%掺量(质量分数,下同)的硅灰可以很好地改善水泥浆体的抗压强度,10%硅灰掺量的试样抗压强度只在1,28d时稍高于空白试样;掺入硅灰明显缩短了硫铝酸盐水泥的凝结时间;硫铝酸盐水泥的主要晶体水化产物是钙矾石,28d时的钙矾石量稍高于3d时,掺硅灰试样的钙矾石量要高于空白试样;掺硅灰试样的电阻率变化曲线高于空白试样,表明硅灰的掺入能够加快水泥的水化速率;硬化水泥浆体的孔溶液碱度随着硅灰掺量的增加而降低,掺硅灰试样的Ca2+浓度高于空白试样,表明硅灰促进了熟料的溶解,5%硅灰掺量试样的Al 3+浓度最低,表明其促进水化的效果更明显.     

磷建筑石膏矿渣水泥的水化过程与耐水性能

通过凝结时间、流动度、孔溶液pH值、抗折强度、抗压强度、吸水率、软化系数、水化热和水化产物分析测试,探究了磷建筑石膏（CPG）掺量对石膏矿渣水泥水化过程与耐水性能的影响.结果表明：随着CPG掺量的增加,石膏矿渣水泥的凝结时间缩短,流动度减小,吸水率与3 d水化累计放热量均增大;水泥净浆孔溶液的pH值在水化早期快速下降,56 d时保持不变;当CPG掺量从40%增加到70%时,56 d水泥净浆孔溶液的pH值从11.02减小到10.62,水泥胶砂的软化系数从0.98减小到0.91,主要水化产物均为二水石膏和钙矾石,并且钙矾石的含量随着CPG掺量的增加而减少.     

水泥砂浆强度和阻尼增强掺料及试验

通过在水泥净浆或砂浆中掺加不同比例的增强掺料 (乳胶、硅粉和甲基纤维素 ) ,比较了各种掺料对水泥砂浆构件强度和对水泥净浆构件阻尼比的影响效果 ,另外初步探讨了各种掺料的作用机理。试验表明 :掺乳胶水泥净浆构件的阻尼比是基准水泥净浆构件阻尼比的 2～ 3倍 ,掺硅粉水泥砂浆构件比基准水泥砂浆构件强度提高 30 %～ 5 0 % ,而甲基纤维素在提高构件阻尼比和强度方面都很有效     

聚羧酸系减水剂对铝酸盐水泥性能的影响

测定了自制聚羧酸高效减水剂不同掺量对铝酸盐水泥净浆扩展度、凝结时间及胶砂强度的影响,通过扫描电镜测试了水化产物的形貌,对聚羧酸高效减水剂对铝酸盐水泥早期结构的作用机理进行了分析。结果表明:使用自制聚羧酸高效减水剂在适宜掺量时能显著提高铝酸盐水泥的净浆扩展度,并且具有良好的扩展度保持性能;标准稠度时,聚羧酸高效减水剂的掺入使铝酸盐水泥净浆的初凝时间略有延长,随掺量的增大会显著延长终凝时间;相同水灰比时,较低掺量聚羧酸高效减水剂对铝酸盐水泥的1d抗折强度和抗压强度影响不大,掺量大于0.6%时,会显著降低铝酸盐水泥的1d抗折强度和抗压强度,但聚羧酸高效减水剂掺量不同,对铝酸盐水泥胶砂3d抗折强度和抗压强度影响不大。     

硅灰掺量对水泥基灌浆料早期性能的影响研究

通过在水泥基灌浆料中掺加硅灰,研究硅灰掺量对该灌浆料早期性能的影响。试验结果表明,掺加一定量的硅灰可以提高灌浆料的流动度并改善灌浆料的表面状态,从而增加灌浆料的可灌性和密实性,并能够明显提高灌浆料的抗折强度和抗压强度,当硅灰掺量为2%时,和未掺加硅灰相比,灌浆料1d和3d抗折强度分别增加43%和22%,1d和3d抗压强度分别增加50%和73%。     

碱激发钒尾矿-矿渣基地聚合物的研究

以钒尾矿为硅铝质原料、以矿渣为促硬剂、以硅灰和氢氧化钠复合作为碱激发剂制备地聚合物。研究活化钒尾矿和矿渣的比例、激发剂中SiO2和Na2O的比例以及养护温度对地聚合物早期性能的影响。结果表明,在合适的碱性条件下,加入适量的矿渣后,由矿渣中活性Ca形成的水化硅酸钙(CSH)可在地聚合物结构中起到微集料填充的作用,从而提高地聚合物的早期强度。当活化钒尾矿和矿渣的质量比为60∶40,激发剂中SiO2和Na2O的摩尔比为2.0时,在65℃下养护24 h,再在室温条件下放置3 d后地聚合物样品的抗压强度可达到35.1 MPa。随着矿渣所占比例的增大,凝结时间先缩短后延长;随着激发剂中SiO2和Na2O比例的减小,凝结时间先缩短后延长。     

矿物掺合料对水泥基材料抗侵蚀性能的影响

研究了石灰石粉、硅灰-石灰石粉、硅灰-粉煤灰、硅灰-矿渣粉和纳米Al_2O_3、纳米Fe_2O_3对全浸泡水泥基胶砂抵抗硫酸盐和氯盐复合溶液侵蚀性能的影响,探讨了不同组成水泥基材料增强抗侵蚀性的可行性。测试了水泥基胶砂的外观形貌、强度,并利用XRD分析了侵蚀试样的物相组成。结果表明,硅灰-矿渣粉增强水泥基材料的抗侵蚀性能较好。     

功能组分对水泥基修补砂浆的性能影响研究

通过往水泥基材料中加入外加剂、硅灰等功能组分的方法,研制一种快速修补混凝土裂缝的材料。通过正交试验研究了早强剂,硅灰以及减水剂3种功能组分,对比找出对水泥胶砂快速修补材料强度影响的最佳掺量,以达到水泥胶砂快速修复材料的最佳强度。进一步研究了掺入外加剂和硅灰的水泥基材料的凝结时间。结果表明:掺入一定量的早强剂,硅灰和减水剂对增加水泥胶砂快速修复材料的强度有着显著的影响。通过正交试验分析,早强剂,硅灰,减水剂3种材料的掺量分别占胶凝材料的2%、6%、0.25%能够达到水泥胶砂快速修复材料的最优掺量,并且能够达到混凝土结构快速修复材料7 d抗压强度25 MPa以上,1 d抗折强度5 MPa以上的技术指标。     

激发剂对钢渣胶凝活性及微观结构的影响

研究了化学激发对钢渣胶凝活性的影响,分析了硫酸钠、硅酸钠和硅灰3种激发剂单掺和复掺对钢渣活性及其强度的影响。通过X射线衍射、红外光谱和扫描电镜等测试,揭示了的宏观性能和微观结构的内在联系。结果表明:激发剂单掺和复掺均能有效提高钢渣的活性和水化速率,从而提高钢渣水泥的强度。当硅灰和硫酸钠复掺时叫过最好,促使Ca(OH)2发生二次水化,生成钙矾石和C-S-H凝胶,使硬化体密实、强度提高,3、28 d强度相比空白样分别提高了128%、49%。     

纳米二氧化硅对矿粉-水泥体系物理力学性能及水化微结构的影响

研究了2%掺量纳米二氧化硅（Nano-silica,NS）对纯水泥体系和矿粉-水泥体系抗压强度和凝结时间的影响,并利用X射线衍射分析（XRD）、差热分析（DSC-TG）、扫描电镜（SEM）、压汞法（MIP）等测试手段探究其作用机理。结果表明,由于NS表面活性较高,其掺入可显著促进两种胶凝体系早期水化,明显缩短凝结时间并提高早期强度,且NS对矿粉-水泥体系1、3、7 d强度的提升效果均优于纯水泥体系。矿粉的微填充效应和活性效应可显著提高胶凝体系28 d的致密度,进而提升其28 d强度。矿粉与NS二者复合可有效弥补单掺矿粉带来的早期强度损失。     

纳米CaCO_3对水泥性能的影响

试验研究了纳米CaCO_3对水泥胶砂性能的影响。将纳米CaCO_3以1.0%、2.0%和4.0%等量取代水泥的试验结果表明,纳米CaCO_3对水泥标准稠度用水量影响不大;使初凝时间略有缩短,终凝时间显著缩短;对水泥安定性无不良影响;使水泥胶砂7 d抗折强度提高,14 d抗折强度变化不明显,28 d抗折强度降低;7 d、14 d和28 d抗压强度均有提高,尤其对早期抗压强度影响显著。从经济的角度考虑,纳米CaCO_3的最优掺量为2%。