孔结构测试技术及其在硬化水泥浆体孔结构表征中的应用

分别概述了压汞测孔法、同步加速X射线层析扫描测孔法、核磁共振弛豫时间测孔法和核磁共振冷冻干燥测孔法.压汞测孔法能直接获取硬化水泥浆体孔结构第一手信息,孔隙结构换算时无需大量、复杂的模型和假定.利用此特点,结合新报道的测孔技术有望实现硬化水泥浆体孔结构表征技术的新突破;同步加速X射线层析扫描测孔法和核磁共振弛豫时间测孔法适合于表征介观尺度的孔隙结构,而核磁共振冷冻干燥法适合于表征微观尺度的孔隙结构.无论是核磁共振弛豫时间测孔法还是核磁共振冷冻干燥测孔法,水泥浆体中铁磁性物质的存在可能会对测定精度产生影响,需要进一步研究.     

煤矸石对硬化水泥浆体结构形成的影响

通过对硬化水泥浆体物理力学性能的检测,结合XRD和SEM分析,研究了不同掺量的煤矸石对硬化水泥浆体水化性能的影响。结果表明:随着煤矸石掺量的增加,水泥的标准稠度用水量增加,凝结时间缩短,抗压强度降低,熟料矿物的水化速率提高,水泥-煤矸石体系的水化速率降低。煤矸石掺量不同,水化模式亦不同。     

粉煤灰对水泥浆体早期水化和孔结构的影响

通过硬化水泥浆体力学性能、交流阻抗和孔结构等性能的测试,以及扫描电镜分析,研究了不同掺量的粉煤灰对硬化水泥浆体早期水化和孔结构的影响。结果表明：随着粉煤灰掺量的增加,水泥的凝结时间增加,抗压强度降低,熟料矿物的水化速率提高,但水泥-粉煤灰体系的水化速率降低,水泥浆体中孔溶液电阻和阻抗相应降低,硬化水泥浆体中大孔数量减少,微孔数量增加。     

磷渣对水泥浆体水化性能和孔结构的影响

通过对水泥浆体凝结性能、水化放热、力学性能和孔结构的测定,以及扫描电镜分析和差热-热重分析,研究了不同掺量磷渣对水泥浆体水化性能和微观结构的影响.结果表明:随着磷渣掺量的增加,浆体的凝结时间延长,水化热减少,早期抗压强度下降.但掺磷渣水泥浆体的后期抗压强度已接近或超过了纯水泥浆体的,磷渣掺量的增加对水泥浆体的后期抗压强度影响不显著.浆体中的Ca(OH)2量随龄期的延长而增加并随磷渣掺量的增加而降低.磷渣的活性效应和填充效应的发挥有效地改善了浆体水化后期的微观结构和孔结构,从而使浆体的力学性能有所提高.     

硬化水泥浆体体积电阻和孔结构的关系

用交流阻抗技术研究了硬化硅酸盐水泥浆体体积电阻和孔结构的变化特征。结果表明:硬化水泥浆体的体积电阻在前7d增长迅速,7d龄期时,体积电阻已经达到了总电阻的60%～70%,水灰比对体积电阻增长率的影响也主要体现在前7d。根据硬化水泥浆体中连通孔隙和闭合孔隙的特点,提出了硬化水泥浆体固、液相的串并连模型,建立了体积电阻与水泥硬化浆体中连通孔隙和非连通孔隙的关系。基于该模型和压汞法测试的总孔隙率的计算表明:当孔隙率接近20%时,闭合孔隙在总孔隙中所占的比例急速提高;当孔隙率大于25%时,连通孔隙所占的比例明显增大。     

硅粉对硬化水泥浆体微结构的影响的研究进展

主要从3个方面阐述了硅粉对硬化水泥浆体微结构影响的研究进展.同时预测该项研究今后的发展方向.     

不同纤维对水泥浆体强度和孔结构的影响

研究了废纸纤维、UFS00纤维素纤维和聚丙烯纤维对水泥浆体抗折强度和抗压强度的影响.通过氮吸附法对水泥浆体的孔结构进行了测试,分析了三种纤维掺入后对水泥浆体孔结构的改变.试验结果表明:密封养护条件下,三种纤维对水泥浆体强度和孔结构的影响是不同的,废纸纤维对水泥浆体强度和优化孔结构方面的影响略次于UF500纤维素纤维,但优于聚丙烯纤维,从成本方面考虑,用废纸纤维代替UF500纤维素纤维是值得尝试的.     

煤矸石对硬化水泥浆体早期自收缩的影响

研究了煤矸石对硬化水泥浆体早期收缩的影响。结果表明:在实验温度为20℃的封闭环境中,硬化水泥净浆的自收缩主要发生在消化初期,3D后试样的收缩趋于稳定;掺煤矸石后,硬化水泥浆体试样的自收缩显著增加。     

石灰石粉对水泥浆体填充效应和砂浆孔结构的影响

用环境扫描电镜和压汞测孔法观察了石灰石粉对水泥浆体和砂浆显微结构的影响.试验结果表明:石灰石粉比水泥颗粒更细,能够很好地填充水泥浆体中的孔隙,改善浆体的颗粒级配,使浆体更为密实;当砂浆含有石灰石粉时,由于石灰石粉具有填充效应,能有效地改善砂浆的孔结构,降低其孔隙率.     

磨细粉煤灰对水泥浆体孔结构力学性能的影响

采用压汞法试验对不同细度和掺量粉煤灰水泥浆体的孔结构进行测试。采用有限元(ANSYS)数值模拟方法对磨细粉煤灰水泥浆体孔结构进行力学分析。探讨不同细度和掺量下粉煤灰水泥浆体的孔结构对其力学性能的影响。     

典型水溶性聚合物对水泥浆性能影响研究

水溶性聚合物聚丙烯酸钾(K-PAM)是一种常用的钻井液处理剂,常常会对油气井固井水泥浆造成污染。考察了不同掺量的聚丙烯酸钾对水泥浆流动性能的影响。结果表明,随着掺量的逐渐加大,水泥浆流动性变差,瞬间失去流动性,对水泥浆造成污染。借助傅里叶红外光谱、扫描电镜(SEM)和能谱(EDAX)对聚丙烯酸钾和污染后的水泥浆体进行了微观结构分析,探寻了产生污染的本质原因。研究表明,水泥浆污染是聚丙烯酸钾与水泥水化析出的金属离子发生交联反应形成阳离子-聚合物空间网络结构以及聚丙烯酸钾与水泥水化产物形成互穿网络结构造成的。     

矿渣、粉煤灰和硅灰对硬化水泥浆体孔隙率的影响

本文用3种不同的试样制备方法和3种测孔方法分别测定了加矿渣、粉煤灰和硅灰等掺合料的硬化水泥浆体孔隙率。结果表明,试样制备方法和孔隙率测定方法一样,都会影响孔隙率的测定结果,掺加掺合料以后,这种影响更为显著。     

粉煤灰-水泥浆体的孔体积分形维数及其与孔结构和强度的关系

采用压汞法对不同龄期粉煤灰-水泥浆体的孔分形结构进行了实验研究，测定了复合浆体孔体积分形维数，探讨了孔体积分形维数与孔隙率，孔表面积、平均孔径、孔分布及宏观力学性能的关系。实验结果表明：粉煤灰-水泥浆体的孔结构具有明显的分形特征，孔体积分形维数在3．3～3．5之间；孔体积分形维数越大，浆体的孔径越小、孔隙率越低，孔表面积越大，小于20nm的微孔越多，大于100nm的大孔越少，而且复合体系的抗压及抗折强度也越高。     

炭化对活性炭孔结构及甲烷吸附性能的影响

在惰性气氛下对以石油焦为原料,以KOH为活化剂制得的超级活性炭进行了二次炭化处理,并考察了处理前后超级活性炭的孔结构变化及不同压力下该活性炭对甲烷的吸附行为。结果发现：活性炭经1200℃下二次炭化处理后其BET比表面积及孔容有所下降,孔径分布变窄;其对甲烷孤质量吸附量下降,对甲烷的体积吸附量在较低压力下（＜3MPa）稍有增加,而在较高压力下（＞3MPa）时明显减少。     

聚合物胶粉对聚合物加固砂浆性能的影响

通过掺加不同掺量的聚合物胶粉,研究聚合物胶粉对聚合物加固砂浆性能的影响。结果表明:添加适量的聚合物胶粉能够减低砂浆的用水量,改善新拌砂浆的施工性能,提高砂浆的含气量及保水率;在聚合物胶粉的掺量没有达到能够成膜的量时,抗折、抗压、抗拉强度都会有所下降,而当聚合物胶粉掺量超过临界点时,其强度会回升。     

基于图像观测的硬化水泥浆体孔径分析

硬化水泥浆体包含了混凝土最为重要的孔隙结构,对混凝土的耐久性和渗透性有着至关重要的作用.为了真实展现硬化水泥浆体的孔隙结构,分析其孔隙特征,研究采用聚焦离子束/扫描电镜方法(FIB/SEM)和三维重构软件,扫描并重构了硬化水泥浆体的真实孔隙结构;采用等面积法、连续孔径法和模拟压汞法对其孔隙结构进行研究,并与压汞试验结果进行对比.结果表明:FIB/SEM试件的观测尺寸能代表硬化水泥浆体的孔隙结构特征;等面积法获取硬化水泥浆体孔隙直径较大,主要集中在110～120 nm之间,而连续孔径法能够较好地模拟孔隙结构的复杂性,同时从内部"侵入",孔隙直径主要集中在40～100 nm;模拟压汞法基于孔隙结构图像模拟物理压汞过程,其孔隙最可几直径为50～60 nm且其结果与压汞试验相近.     

养护条件对EVA乳液改性水泥浆体水化行为和孔结构的影响

本文制备了不同乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)乳液含量的聚合物改性硅酸盐水泥浆体,对比了其在相同水灰比,不同养护制度(标准养护、蒸汽养护)条件的水化性能与孔结构.通过X射线衍射分析、水化热分析、压汞分析、氮吸附测试,以及立方体抗压强度测试评价了EVA乳液在不同养护状态下对水泥水化产物、水化特性、孔结构以及抗压强度的影响.结果...     

高能球磨活化硬化水泥浆体的研究

研究了硬化水泥浆体的高能球磨机械力化学活化，借助于XRD、SEM和DTA等，测定了硬化水泥浆体的结构和力学性能随球磨时间的变化。试验结果表明，在球磨过程中．强烈的机械力作用首先使水泥石中的各水化物发生脱水作用。DTA测定结果证明，脱水程度随球磨时间的而增大，球磨至60min时，Ca(OH)2已完全脱水；同时，脱水温度随球磨时间而降低。进一步球磨使水化物的晶体结构发生严重的畸变和破坏，最终成为无定形态物质。球磨80min后粉体净浆的3d和28d抗压强度分别达28，33MPa和38．85MPa，说明硬化水泥浆体经高能球磨机械力活化后可重新作为胶凝材料使用。