碱激活粉煤灰-矿渣-煤矸石复合体系胶凝材料强度研究

碱激活粉煤灰-矿渣-煤矸石复合体系胶凝材料较优养护环境为20±1℃、相对湿度90%湿气养护,其在28d养护龄期内强度发展势头较好.碱激活粉煤灰-矿渣-煤矸石复合体系胶凝材料28d、40d强度随煤矸石含量(30%~50%)的增加而增加,随矿渣含量增加而增加,随水玻璃:氢氧化钠值的增加而先增大后降低,随液胶比的增加而降低,随激发剂的增加而先增大后降低.粉煤灰受碱性激发水化硬化较缓慢,在28d龄期对材料的强度增长贡献不大,但在40d龄期对材料强度的提高作用就较为明显了.碱激活粉煤灰-矿渣-煤矸石复合体系胶凝材料较优制备参数为煤矸石:矿渣:粉煤灰为5:4:1,水玻璃:氢氧化钠为5:1,激发剂掺量为20%该配比下,材料在0.40水灰比条件下,28d强度达到17.7MPa,40d强度达到41.55MPa.     

碱激发矿渣胶凝材料的试验研究

影响碱激发矿渣胶凝材料性能的因素有很多,该文系统地探讨了水玻璃模数、水玻璃掺量、水灰比、养护条件及复合粉料比例等因素对碱激发矿渣胶凝材料凝结时间和强度的影响规律.结果表明:碱胶凝材料凝结时间主要取决于溶液中碱离子浓度;水玻璃模数为1.4,掺量为8％时,碱胶凝材料强度最高;提高养护温度有助于抗压强度的增长,普通硅酸盐水泥与水玻璃配合,可作为复合激发剂使用.     

碱激发粉煤灰/钢渣胶凝材料的制备

以低钙粉煤灰和钢渣为主要原料制备碱激发胶凝材料,对比了碱激发粉煤灰和碱激发粉煤灰-钢渣复合胶凝材料的力学性能,研究了原料配比、水玻璃模数和早期养护温度对力学性能的影响,并对比了两种胶凝材料的水化产物.结果 表明,钢渣与粉煤灰质量比为1∶2,水玻璃模数为1.4,早期养护温度为80℃时,复合胶凝材料的抗压强度最高,且优于纯粉煤灰组的强度.钢渣的掺入促进了体系中生成较多的钠系菱沸石,为胶凝材料提供了更高的强度.     

利用铅锌冶炼废渣制备碱激发胶凝材料的实验研究

以铅锌冶炼废渣为主要硅铝原料,以水玻璃为碱性激发剂制备碱激发胶凝材料。实验结果表明:当水玻璃模数为1.5,掺量为6%,水灰比为0.35时,所制得碱激发胶凝材料3 d、7 d和28 d龄期抗压强度均最高,分别达到23.82 MPa,25.34 MPa、33.93 MPa。SEM分析表明:铅锌冶炼废渣碱激发胶凝材料中,凝胶类产物将未反应原料颗粒紧紧黏结在一起,微观结构致密,有助于强度的提高。     

早强快硬粉煤灰地质聚合物的制备

本文研究了复合碱掺量(水玻璃与氢氧化钠),水玻璃模数及固化温度对制备粉煤灰地质聚合物早期抗压强度的影响。结果表明:当复合碱掺量为50g(复合碱:原料=0.35),水玻璃模数为0.8,固化温度为80℃时,制备得到的粉煤灰地质聚合物早期抗压强度最佳,1天龄期样品抗压强度即可达到近40MPa,自然条件下养护,早期强度增长较快,5d时,粉煤灰地质聚合物的抗压强度可达到71.3MPa,5d后强度增长缓慢;对地质聚合物材料进行IR、XRD、SEM等分析表明,地质聚合物与原料粉煤灰在微观结构上并没有大的变化,地聚合物抗压强度的增长是由于样品内部发生聚合反应。     

碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的性能与硬化浆体结构

为充分利用磷渣和粉煤灰两种工业废渣生产高性能胶凝材料,研究了不同磷渣/粉煤灰配合比的碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料性能,并用扫描电子显微镜和压汞仪分析了硬化浆体的细观结构和孔结构.结果表明:碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的凝结时间正常,在粉煤灰掺量为0～30 %(质量分数)范围内,随粉煤灰的掺量的增加,碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的凝结时间略有延长.与普通硅酸盐水泥相比,碱-磷渣胶凝材料的抗压强度较高,其3d和28d抗压强度分别可达到30.9MPa和98.8MPa,但其抗折强度相对较低.掺加粉煤灰后碱胶凝材料的抗压强度降低,而抗折强度提高.碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的耐蚀性和抗冻性能均显著优于硅酸盐水泥,其干缩比硅酸盐水泥的大.用部分粉煤灰取代磷渣粉可一定程度减小干缩.碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料硬化浆体的结构非常致密,其孔隙率和平均孔径均小于普通硅酸盐水泥硬化浆体.     

NaOH激发粉煤灰基胶凝材料的水化产物

以粉煤灰为原料,NaOH为激发剂,制备出高抗压强度的粉煤灰基碱激发胶凝材料,研究养护条件对粉煤灰基碱激发胶凝材料抗压强度的影响。用x射线衍射分析不同龄期粉煤灰基碱激发胶凝材料的矿物组成,并用带能谱分析的扫描电镜观察不同龄期材料的微观形貌和区域元素组成。结果表明：蒸汽养护可以显著提高材料的抗压强度：粉煤灰中的玻璃相参加材料的水化反应,莫来石、石英等晶相则为惰性物质,不参加反应：在水化过程早期,粉煤灰基碱激发胶凝材料的气孔内会形成钠系菱沸石的前驱体,蒸汽养护1d后长大为表面呈十字交叉状的1pm左右颗粒,随着时间延长,这些颗粒可长至5μm左右,交错重叠充满整个气孔内壁,形成致密的空间网状结构,使材料强度得到提高。     

温度对水泥-矿渣复合胶凝材料水化的影响（英文）

研究了温度对水泥-矿渣复合胶凝材料硬化浆体微观结构及净浆和砂浆后期强度的影响。利用背散射图像分析法测定了硬化浆体中水泥和矿渣各自的反应程度。探讨了水泥-矿渣复合胶凝材料水化程度、微观结构和力学性能之间的关系。结果表明:温度对纯水泥的水化程度影响很小,但高温(60℃)降低了纯水泥净浆的后期抗压强度。高温阻碍了复合胶凝材料浆体中水泥的后期水化,但促进了矿渣的水化,提高了矿渣的后期反应程度。高温下矿渣持续反应使硬化浆体的孔结构细化,使复合胶凝材料净浆的后期抗压强度与常温养护时相近。高温对水泥-矿渣复合胶凝材料砂浆后期抗压强度的不利影响大于净浆后期抗压强度。高温养护并不导致水泥-矿渣复合胶凝材料的后期水化程度降低。复合胶凝材料的水化程度与强度不呈线性相关。     

化学激发硅灰强化钢渣基胶凝材料的微观结构及力学性能

化学激发钢渣基胶凝材料的抗压强度低,难以满足建筑材料对强度的要求;通过掺入少量硅灰以加速其水化反应,改善化学激发钢渣基胶凝材料的力学性能.当碱激发剂Na2SiO3·9H2O用量11wt％,硅灰掺量10wt％时,碱激发硅灰-钢渣基胶凝材料在室温养护28 d后,其抗压强度达56.7 MPa,较不掺硅灰的胶凝材料强度提高了59.72％.XRD、SEM及MIP结果表明:钢渣在碱激发作用下,随龄期的延长,氢氧化钙量逐渐减少,无定形的水化产物增多,微观结构更加致密,加入硅灰后,最可几孔径明显减小,无害孔的数量明显增多,导致其强度大幅度提高.     

养护制度对高强混凝土强度发展规律的影响

对比研究了标准养护(20℃、相对湿度≥90%)、高温养护(50℃)以及温度匹配养护对高强混凝土的抗压强度发展规律的影响。结果表明:提高养护温度到50℃以上可显著激发水泥–磨细矿渣粉和水泥–粉煤灰–硅灰复合胶凝材料的反应活性,复合胶凝材料混凝土的3 d强度提高1倍以上,并使其后期强度持续增长,但对纯水泥混凝土的后期强度发展有抑制作用;当胶凝材料处于结晶成核与晶体生长或相边界反应阶段时,混凝土强度随之明显增长,当水化反应进入扩散控制阶段时,混凝土强度增长幅度减小,各种混凝土之间的差别也变小;无论何种养护条件,用水泥–粉煤灰–硅灰复合胶凝材料配制的混凝土都具有最高的强度和最好的抗氯离子渗透性能,适合配制高强混凝土。采用标准条件养护的试件进行强度测定,基本能反映实体结构内部混凝土长龄期的状态。     

玻璃纤维增强碱式硫酸镁水泥制备工艺研究

以玻璃纤维为增强材料,木屑为轻质骨料,碱式硫酸镁水泥为胶凝材料制备了复合板材.研究了水泥的氧化镁活性、摩尔比、水灰比、外加剂掺量、养护温度、玻璃纤维层数对复合板材不同龄期下的抗折强度和抗压强度的影响.研究结果表明,采用a-MgO/MgSO4摩尔比为6.0,水灰比为0.35,木屑掺量为20%,玻璃纤维层数为3时可制备出抗压强度为35.89 MPa,抗折强度为15.6 MPa的复合板材.采用高温养护,可提高复合板材的早期强度.采用XRD、SEM分析了外加剂和养护工艺对水化相组成和形貌的影响.     

钢渣-粉煤灰复合胶凝材料的试验研究

以钢渣、粉煤灰等固体废物,掺加少量的普通硅酸盐水泥、脱硫石膏,辅以适量化学激发剂,研制开发新型复合胶凝材料。试验表明,少量水泥能够有效地激发出钢渣-粉煤灰体系潜在的活性,单掺水泥的钢渣-粉煤灰体系最优配比为:钢渣/粉煤灰=6:4,水泥掺量为15%;对于复掺水泥和脱硫石膏的钢渣-粉煤灰体系来说,最优配比为钢渣/粉煤灰=6:4,水泥掺量为15%,脱硫石膏掺量为10%。合适的化学激发剂可以较好地提高复合胶凝材料的性能,复合胶凝材料在自然养护的条件下比标准养护条件下强度增长更快。     

基于ARIMA模型的硅钙渣水泥复合胶凝材料水化热预测

预测硅钙渣水泥复合胶凝材料水化过程中产生的热量,对于这种材料在混凝土结构中的应用具有现实意义。本文基于ARIMA模型基本理论,建立了硅钙渣掺量分别为0%、10%、30%(质量分数,下同)下硅钙渣水泥复合胶凝材料的水化放热量预测模型,通过与试验数据的对比,验证了模型的准确性与可靠性;基于0%、10%、30%这三种硅钙渣掺量下复合胶凝材料的水化放热量试验数据,建立不同龄期下复合胶凝材料的水化放热量预测模型,并对其他硅钙渣掺量下复合胶凝材料的水化放热量进行预测。结果表明:0%、10%、30%这三种硅钙渣掺量下水化放热量预测值与试验值的相对误差均值均小于5%,这说明运用ARIMA模型预测硅钙渣水泥复合胶凝材料的水化放热量具有较高准确性和可靠性;其他硅钙渣掺量下复合胶凝材料水化放热量的预测结果符合实际变化趋势,进一步证明了ARIMA模型在水化热预测方面的可行性,这为定量研究与预测不同类型胶凝材料的水化放热量提供了一种有效方法。     

矿渣-粉煤灰混合材料水化产物、微观结构和性能

用X射线衍射仪和扫描电子显微镜等对矿渣、粉煤灰混合材料的水化产物、硬化体微观结构及强度进行了检测和分析,确定了水化产物的组成及微观结构特点,揭示了矿渣粉煤灰材料的水化作用特点及强度特征.结果表明:矿渣在激发剂作用下使玻璃体首先发生表面水解,产生水化反应,进而引发粉煤灰的火山灰作用;混合材料的水化产物组分以水化硅酸钙凝胶为主,硬化体具有与油井水泥相类似的网络状微观结构;随养护时间增长,混合材料后期强度持续增加.     

蒸养条件下复合胶凝材料水化过程(英文)

复合胶凝材料水化性能在蒸汽养护及标准养护下有很大差异。通过水化程度、水化产物分析,研究了养护条件及胶凝材料组成对大掺量粉煤灰和磨细矿渣粉矿物掺合料复合胶凝材料体系水化性能的影响。采用化学结合水法、氢氧化钙法及X射线衍射法对复合胶凝材料的水化程度和水化产物进行了表征。结果表明:蒸汽养护条件加速了复合胶凝材料的早期水化,在蒸养阶段更为明显;化学结合水法和氢氧化钙法均能表征胶凝材料的水化程度,当采用氢氧化钙法时,应考虑掺合料火山灰反应影响;蒸汽养护条件下,复合胶凝材料的水化产物种类不变,但水化产物含量增多。     

A novel two-dimensional method to measure surface shrinkage in cementitious materials

A novel experimental technique, Cure Reference Method (CRM), was developed for the measurement of surface shrinkage in cementitious materials. The technique combines the replication of diffraction grating on a specimen during the curing process and the use of high-sensitivity moiré interferometry. Once demolded, the specimen was stored in an environmental chamber in order to establish specific curing conditions. Measurements were conducted on a daily basis for the duration of 7 days by recording a set of the consecutive phase shifted fringe patterns using the Portable Engineering Moiré interferometer II (PEMI II). An automated fringe analysis system was developed and used to obtain displacement and strain information in two dimenzsions. Surface shrinkage behavior in both cement paste and mortar specimens was investigated by the use of the technique under controlled temperature and humidity conditions. Furthermore, an experimental control was developed in an effort to remove the effects of drying shrinkage on cementitious specimens at early ages. This was done in an effort to explore the relative contribution of autogenous shrinkage to the overall shrinkage in cementitious materials.     

养护温度对凝灰岩基胶凝材料力学性能的影响机理

凝灰岩是经过火山喷出散落在地面,经过压结和水化胶结固化而形成的一种火山灰碎屑岩,具有一定的火山灰活性。本文研究养护温度对凝灰岩基胶凝材料力学性能的影响,并借助FTIR、TG、SEM和MIP等对凝灰岩基胶凝材料水化产物的微观结构进行分析。结果表明,提高养护温度对凝灰岩基胶凝材料的力学性能具有一定的增强作用,提高养护温度不仅能提高早期强度,还可以提高后期强度,凝灰岩基胶凝材料的最佳养护温度为50 ℃。提高养护温度后凝灰岩基胶凝材料中没有生成新的水化产物,AFt和C-S-H等水化产物含量增加,Ca(OH)₂的含量减少。提高养护温度有利于增加凝胶孔和过渡孔占比,细化孔径结构,降低孔隙率,提高基体结构的致密度。     

The influence of superabsorbent polymers on the autogenous shrinkage properties of cement pastes with supplementary cementitious materials

Fly ash and blast-furnace slag containing binders are frequently used in the construction industry and it is important to know the extent of autogenous shrinkage and its (ideal) mitigation by superabsorbent polymers in these systems as a function of their age. In this paper, the autogenous shrinkage was determined by manual and automated shrinkage measurements. Autogenous shrinkage was reduced in cement pastes with the supplementary cementitious materials versus Portland cement pastes. At later ages, the rate of autogenous shrinkage is higher due to the pozzolanic activity. Internal curing by means of superabsorbent polymers is successful, independent of this long term higher rate of shrinkage in mixtures with supplementary cementitious materials.     

利用磷渣制备复合材料研究

采用工业固体废弃物磷渣作为主原料制备复合材料,研究了氢氧化钠(NaOH)用量(%)、硅酸钠(Na2SiO3)用量(%)、水(H2O)用量(%)、胶集比(C/S)以及压制压力对复合材料性能的影响。研究结果表明以活化磷渣作为胶凝粉体,以原状磷渣作为集料进行复合,并通过湿热养护工艺可制备出综合性能比C60混凝土、天然石材、蒸压砖更优异的复合材料。     

掺合料对磷石膏基复合胶凝材料耐水性及强度的影响综述

磷石膏中含有的可溶性磷、氟等杂质使其在建筑行业利用率较低。而且磷石膏材料耐水性较差,需要复配其他水硬性掺合料来提高其耐水性,不同地区的磷石膏因其理化性质不同,其复合胶凝材料的力学性能也存在一定的差异。针对上述问题,介绍了主要的磷石膏基复合胶凝材料类型,分析了粉煤灰、矿渣、生石灰、水泥对不同磷石膏基复合胶凝材料耐水性及强度的影响,阐明其影响规律,确定了粉煤灰、矿渣、生石灰、水泥在磷石膏基复合胶凝材料中的建议掺量区间。