硫铝酸盐基复合胶凝体系水化性能的温度敏感性

研究了5、20℃和40℃硫铝酸盐水泥熟料-硅酸盐水泥-无水石膏三元体系(简称三元体系)的初凝时间、抗压强度及水化产物组成。结果表明:源自水化产物的显著差异,所涉硫铝酸盐水泥熟料为主的复合胶凝体系的性能对养护温度的敏感程度直接取决于初始配合比。与纯硫铝酸盐水泥熟料相比,单掺硅酸盐水泥时水化产物由钙矾石变为水化钙铝黄长石,导致硬化浆体力学强度显著降低。而单掺无水石膏或复掺无水石膏和硅酸盐水泥时,石膏的掺入促进了钙矾石的生成,有效抑制了向单硫型水化硫铝酸钙的转变(尤其在高温下),使得高温下的抗压强度略有提升。此外,欲使三元体系在不同养护温度下的初凝时间变化不大,硅酸盐水泥的掺量需控制在30%以上;要使抗压强度变化不大,石膏掺量宜在25%以上。     

低温养护对硫铝酸盐基三元复合体系水化性能的影响

研究了低温养护对硫铝酸盐水泥-硅酸盐水泥-石膏三元体系凝结时间、抗压强度、干燥收缩等宏观性能的影响,并采用X射线衍射仪分析了不同温度下的水化产物。结果表明,低温及石膏掺量均影响着水化产物钙矾石及单硫型水化硫铝酸钙的生成,从而对宏观性能产生影响。石膏掺量较低时,低温对凝结时间影响不大;石膏掺量较高时,低温大幅延缓了凝结。低温养护延缓三元体系的早期水化,明显降低早期强度及干燥收缩,但对后期强度影响不大。     

养护温度对贝利特-硫铝酸钡钙水泥水化的影响

通过水化程度测试、抗压强度测试、XRD及SEM分析,研究了养护温度对贝利特-硫铝酸钡钙水泥水化程度、力学性能和水化产物的组成及其结构的影响,并将实验结果与普通硅酸盐水泥的相关性能进行比较.结果表明:养护温度对贝利特-硫铝酸钡钙水泥的早期水化影响较大,适当提高养护温度对贝利特-硫铝酸钡钙水泥的早期水化具有显著的促进作用,而对后期水化影响较小.养护温度从5 ℃提高到35 ℃时,该水泥3 d水化程度由31.57%提高到62.56%,水化3 d抗压强度由28.1 MPa增强到52.7 MPa.与普通硅酸盐水泥相比,贝利特-硫铝酸钡钙水泥早期抗压强度受养护温度的影响更大.     

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。     

蔗糖对水泥水化历程的影响

通过研究蔗糖对水泥凝结时间、水化热、化学收缩及抗压强度等的影响,探讨了蔗糖对水泥水化历程的影响规律及调凝机理。结果表明;蔗糖的掺量存在一个临界值,低于此掺量时,随着蔗糖掺量的增加,凝结时间逐渐延长;高于此掺量时,凝结时间迅速从最大值回落,直至促凝,净浆强度显著降低。在蔗糖作用下,预诱导期出现一个温度高峰,且峰值随掺量的增大而升高,加速期温峰逐渐减小且后移,水泥水化8h内,化学收缩随蔗糖掺量的增大而增加,化学收缩随掺量的增大而降低。蔗糖对水泥浆具有增溶作用,促进铝酸三钙及中间相的水解,加速钙钒石的生成。     

低温养护下硫铝酸盐水泥的水化进程及强度发展

研究了0、5℃和20℃养护下硫铝酸盐水泥的水化产物、水化程度及强度发展。结果表明:低温(0℃和5℃)养护延缓了硫铝酸盐水泥的水化,早期水化程度大幅减小,并出现二水石膏结晶;但2~3 d期间水化程度出现显著增长,二水石膏也被完全消耗。低温养护未阻碍水化反应的持续快速进行,也未改变水化产物的种类,但对其数量产生影响。抗压强度的发展规律与水化程度基本一致,低温养护下1 d的抗压强度显著降低,但后期增长明显,5℃养护28 d的抗压强度甚至超过20℃的。早期抗压强度的发展主要受制于水泥的水化速率和水化程度,后期的增长则更多地取决于主要水化产物的量变和微观结构的发展。     

复合碱激发剂协同处理高钙粉煤灰研制土聚水泥

采用复合碱激发剂协同处理高钙粉煤灰研制土聚水泥,试验确定了复合碱激发剂的模数和掺量、养护温度和养护时间,并研究了高钙粉煤灰基土聚水泥的抗压强度、反应产物和微观形貌。试验结果表明:复合碱激发剂适宜的模数为1.5,掺量为Na2O当量10%;适宜养护条件为75℃养护8h,然后在23℃室温养护至所需龄期,其28d抗压强度达63.4MPa;碱激发高钙粉煤灰过程中体系内同时生成土聚水泥凝胶和水化硅酸钙凝胶,并有类沸石矿物生成,反应产物与未反应的粉煤灰颗粒胶结成较为密实的高钙粉煤灰基土聚水泥硬化浆体。     

0～20℃养护下硅酸盐水泥水化时钙矾石的生成及转变

采用X射线衍射仪及核磁共振仪研究了0、5、10、20℃硅酸盐水泥水化产物钙矾石的生成及转变。结果表明：硅酸盐水泥水化1d至180d,4种养护温度下钙矾石生成量皆先增大后减小,但该规律随养护温度不同而不同：在10℃和20℃养护时,钙钒石生成量在水化3 d时达到最大,0℃和5℃养护时,水化28d时才达到最大;而从水化龄期来看,钙矾石生成量在水化1d时20℃养护时最高（10.2%）,水化3d时10℃养护时最高（12.1%）,3～180 d时0℃时最高;此外,低温养护显著延迟了钙矾石向单硫型水化硫铝酸钙转变。     

蒸汽养护条件下甲酸钙/纳米C-S-H复合对粉煤灰-水泥体系早期水化的影响

本文研究了蒸汽养护条件下,甲酸钙/纳米C-S-H(NC)复合对粉煤灰-水泥体系早期抗压强度的影响,并结合XRD、DSC-TG、MIP、SEM及FTIR等手段分析了其影响机理。结果表明:蒸汽养护条件下掺入甲酸钙能显著提高粉煤灰-水泥体系的早期抗压强度,且掺量为1.5%(质量分数)时效果最佳;甲酸钙能促进水泥和粉煤灰水化,提高水化产物的生成速率,降低粉煤灰-水泥体系的孔隙率和总孔容;在掺入甲酸钙的基础上掺入NC可进一步提高体系抗压强度,且随着NC掺量的增加而提高;NC能促进水化产物生成,提升水化程度,细化孔结构,提高体系致密度。     

拜耳法赤泥对水泥浆体孔溶液碱度及强度发展的影响

通过测定同水胶比下拜耳法赤泥与普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥复配的水泥浆体孔溶液pH值和抗压强度,结合XRD分析研究了赤泥掺量对复配体系孔溶液碱度及抗压强度的影响.研究表明,普通硅酸盐水泥浆体和硫铝酸盐水泥浆体孔溶液碱度均随赤泥掺量的增加而增大.掺入赤泥并不会引起水泥水化后期孔溶液碱度的增加.普通硅酸盐水泥中赤泥掺量宜控...     

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.     

地热环境下AFt和AFm的转化机制

在地热环境下水泥水化初期，单硫型硫铝酸盐(AFm)易与硫酸根在孔隙或界面处生成延迟钙矾石(DEF),导致混凝土膨胀开裂。本文采用溶液法模拟钙矾石(AFt)生成的温湿耦合液相环境，通过分子动力学模拟方法研究AFt在常温和地热环境下的内部结构变化，确定DEF的生成温度界限和水泥中石膏临界掺量。结果表明，地热高温环境会影响AFt晶体在(100)、(110)晶面上的生长，导致AFt生成量随温度升高逐渐减少；70～75℃为AFt转变为AFm的关键温度区间，但在75℃以上液相环境中AFt依然能够生成，转化的AFm含量会随温度增加而逐渐增多；高温对水泥早期水化生成AFt具有促进作用，但随着养护龄期增长，高温会造成早期生成的AFt逐渐转化为AFm;混凝土中AFt生成量随石膏掺量增大而增加，质量分数为4%左右的石膏是适宜掺量；分子动力学模拟结果同样表明AFt在常温下结构稳定，而在地热条件下结构发生改变。     

温度匹配养护对大掺量矿物掺合料混凝土抗压强度及早期水化性能的影响

大体积混凝土由于胶凝材料水化放热,其内部温升对混凝土强度发展规律有很大影响.采用温度匹配养护和标准养护两种不同的养护方式,研究了单掺40％粉煤灰、单掺50％矿粉以及复掺30％粉煤灰和20％矿粉三种大掺量矿物掺合料混凝土与纯水泥、单掺20％粉煤灰两种普通混凝土在不同温度养护条件下的抗压强度差异,并对胶凝材料水化早期的浆体进行了扫描电镜和化学结合水测试.结果 表明:与纯水泥混凝土相比,温度匹配养护对大掺量矿物掺合料混凝土早期强度发展的促进作用要显著得多,且大掺量矿物掺合料混凝土温度匹配养护方式下的各龄期强度均比标准养护方式下的要高,然而纯水泥混凝土温度匹配养护条件下的后期强度却要低于标准养护条件下的后期强度.温度匹配养护方式下较高的早期水化温度显著加速了大掺量矿物掺合料混凝土的水化反应进程,从而使大掺量矿物掺合料混凝土的早期强度提高.     

负10℃条件下缓凝剂对快硬硫铝酸盐水泥水化及强度的影响EI北大核心CSCD

研究了-10℃环境中氯化钙溶液拌合冷物料条件下,硼砂、葡萄糖酸钠、L(+)-酒石酸对快硬硫铝酸盐水泥凝结硬化行为、强度发展的影响,分析了缓凝剂对水化产物的影响。结果表明:-10℃条件下采用氯化钙溶液拌合时,0.6%掺量硼砂可使初凝时间延长至25 min、终凝时间延长至28 min,而葡萄糖酸钠和L(+)-酒石酸对初终凝时间影响不显著。随着硼砂、葡萄糖酸钠掺量的增加,不同龄期强度均逐渐下降,28 d最大降低值可达到25.5 MPa;L(+)-酒石酸会使得强度下降得更为明显,0.3%(质量分数)掺量时便会使得1 d抗压强度下降10.9 MPa,0.6%掺量时28 d抗压强度下降27.3 MPa。掺0.6%硼砂的1 d试样中钙矾石的形貌未发生明显变化,但生成量减少5.31%;葡萄糖酸钠使钙矾石呈短柱状,生成量几乎不变;L(+)-酒石酸使得钙矾石呈针状,生成量无明显变化。-10℃条件下硼砂可显著延长快硬硫铝酸盐水泥的凝结时间,且适当掺量时强度损失可接受,是适宜的缓凝剂;葡萄糖酸钠、L(+)-酒石酸的缓凝效果不明显,且会改变钙矾石的形态与分布,并会使强度显著下降。     

负10℃条件下缓凝剂对快硬硫铝酸盐水泥水化及强度的影响

研究了–10℃环境中氯化钙溶液拌合冷物料条件下,硼砂、葡萄糖酸钠、L(+)-酒石酸对快硬硫铝酸盐水泥凝结硬化行为、强度发展的影响,分析了缓凝剂对水化产物的影响。结果表明:–10℃条件下采用氯化钙溶液拌合时,0.6%掺量硼砂可使初凝时间延长至25 min、终凝时间延长至28 min,而葡萄糖酸钠和L(+)-酒石酸对初终凝时间影响不显著。随着硼砂、葡萄糖酸钠掺量的增加,不同龄期强度均逐渐下降,28 d最大降低值可达到25.5 MPa;L(+)-酒石酸会使得强度下降得更为明显,0.3%(质量分数)掺量时便会使得1 d抗压强度下降10.9 MPa,0.6%掺量时28 d抗压强度下降27.3 MPa。掺0.6%硼砂的1 d试样中钙矾石的形貌未发生明显变化,但生成量减少5.31%;葡萄糖酸钠使钙矾石呈短柱状,生成量几乎不变;L(+)-酒石酸使得钙矾石呈针状,生成量无明显变化。–10℃条件下硼砂可显著延长快硬硫铝酸盐水泥的凝结时间,且适当掺量时强度损失可接受,是适宜的缓凝剂;葡萄糖酸钠、L(+)-酒石酸的缓凝效果不明显,且会改变钙矾石的形态与分布,并会使强度显著下降。     

低温养护下矿物掺合料湿喷混凝土力学性能及配比优化研究

为系统研究粉煤灰掺量、硅灰掺量及养护温度对湿喷混凝土力学性能的影响规律,通过设计正交试验对湿喷混凝土抗压强度进行极差和方差分析。结果表明:湿喷混凝土抗压强度随养护龄期增加而增大,但抗压强度增幅随养护龄期延长而减弱;增加硅灰和粉煤掺量均能有效提高湿喷混凝土抗压强度,但粉煤灰掺量超过10%(质量分数,下同)后,粉煤灰掺量的增加对混凝土后期抗压强度没有显著的影响;三因素对湿喷混凝土抗压强度影响程度顺序为硅灰掺量>养护温度>粉煤灰掺量;湿喷混凝土抗压强度对矿物掺合料的敏感性与养护温度呈正相关,增大养护温度能够提高矿物掺合料对湿喷混凝土抗压强度的改善效果;随着养护温度的提高,团絮状胶凝物质大量生成,水化产物黏结得更为密实,混凝土的抗压强度和承载性能得到进一步增强;构建多元非线性回归模型能够对混凝土抗压强度进行预测,并且湿喷混凝土在硅灰掺量、粉煤灰掺量及养护温度分别为15%、15%和10 ℃时具有最佳的抗压强度。     

促凝组分对掺葡萄糖酸钠水泥浆体的缓凝消除作用及其机理EI北大核心CSCD

研究了葡萄糖酸钠（SG）的缓凝机理以及在掺葡萄糖酸钠（SG）的缓凝水泥浆体中加入氢氧化钙（CH）、硫酸锥;（AS）或硝酸钙（CN）等促凝组分,对水泥凝结时间、水化热、抗压强度的影响,并结合X射线衍射分析水泥水化产物,探讨了促凝组分对掺葡萄糖酸钠水泥浆体水化的影响及其消除葡萄糖酸钠的缓凝作用机理,提出了葡萄糖酸钠-硫酸铝和葡萄糖酸钠·硝酸钙“缓凝-促凝”水泥水化速率控制体系。结果表明：葡萄糖酸钠加速了铝酸三钙（C3A）的溶解和钙矾石（AFt）的生成,同时抑制硅酸三钙（C3S）的水化和CH的生成,总体上表现出延缓水泥水化。促凝组分的加入,抑制了掺葡萄糖酸钠水泥浆体中C3S周围形成的较致密的保护膜层,为CH的结晶析出提供了晶核,促进了水泥水化。     

促凝组分对掺葡萄糖酸钠水泥浆体的缓凝消除作用及其机理

研究了葡萄糖酸钠(SG)的缓凝机理以及在掺葡萄糖酸钠(SG)的缓凝水泥浆体中加入氢氧化钙(CH)、硫酸铝(AS)或硝酸钙(CN)等促凝组分,对水泥凝结时间、水化热、抗压强度的影响,并结合X射线衍射分析水泥水化产物,探讨了促凝组分对掺葡萄糖酸钠水泥浆体水化的影响及其消除葡萄糖酸钠的缓凝作用机理,提出了葡萄糖酸钠-硫酸铝和葡萄糖酸钠-硝酸钙"缓凝-促凝"水泥水化速率控制体系。结果表明:葡萄糖酸钠加速了铝酸三钙(C_3A)的溶解和钙矾石(AFt)的生成,同时抑制硅酸三钙(C_3S)的水化和CH的生成,总体上表现出延缓水泥水化。促凝组分的加入,抑制了掺葡萄糖酸钠水泥浆体中C_3S周围形成的较致密的保护膜层,为CH的结晶析出提供了晶核,促进了水泥水化。     

放射性废液盐分对硅酸盐水泥水化的影响

为了评价放射性废物化学组分对水泥固化的影响,利用凝结时间、水化热、XRD和水泥固化体抗压强度的表征,本文研究了不同掺量硝酸钠、亚硝酸钠、碳酸钠、碳酸氢钠和尿素对硅酸盐水泥水化的影响。结果表明：(1)低掺量硝酸钠(≤2.0%)对水泥具有一定的促凝效果,随着掺量的提高,会明显延缓体系的水化速率,同时对固化体强度产生破坏作用;高掺量硝酸钠—水泥水化体系中检测到硝酸盐类钙钒石生成;(2)碳酸钠、碳酸氢钠(0%～2%)对固化体有明显的促凝效果;(3)亚硝酸钠、尿素(0%～2%)对固化体凝结时间影响不大。研究结果将为放射性废液水泥固化配方的研发提供数据基础和理论参考。     

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.