在水泥—矿渣混合浆体中外加剂对初期水泥性能的影响

一前言外加剂做为混凝土的第五种组成已在许多国家得到广泛应用。实践证明:混凝土中适当地掺入外加剂可以改善性能,提高强度,收到了节约水泥用量,扩充混凝土品种等方面的技术经济效益。近一二十年来,世界上对外加剂的研究十分活跃,美国的M.Daimon和D·M·Roy教授,日本的服部健一和大门正机等人在水泥浆体中掺超塑化剂研究方面做了不少工作,最近几年,国内也开始重视外     

5CaO.SiO2.P2O5结构族中的新数据

多年以来,许多科技工作者,特别是Korber,Tromel,Gunter,Negelschmidt 和Keppler,都对CaO-SiO_2-P_2O_5系统中的三元化合物5CaO·SiO_2·P_2O_5和7CaO·2SiO_2·P_2O_5进行过研究.Tromel还在1525℃以矿渣为原料合成了上述两个三元化合物.在我们的研究中,采用了溶胶-凝胶法,在CaO-SiO_2-P_2O_5系统中于低于1500℃的温度下得到了形式为“(4-6)CaO(1-2)SiO_2·P_2O_5”的属于5CaO·SiO_2·P_2O_5结构族的新数据.在研究中以Ca(NO_3)_2·4H_2O、H_3PO_4、和SiO_2溶胶为原材料.具体实验程序如下:     

CaO-Al2O3-P2O5三元系统富铝区水硬活性的研究

首次研究了ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－Ｐ２Ｐ５三元相图中Ｃ１２Ａ１７－Ｐ２Ｏ５连线附近富铝区域组成的水硬活性,讨论了高场强阳离子Ｐ＾５＋极化作用形成［ＰＯ４］＾３－四面体对体系相组成,进而对其水硬活性的影响。由所研制的磷铝酸盐水泥中,得到了新化合物－三元磷铝酸钙。通过ＸＲＤ、ＩＲ和电子探针微区分析（ＥＰＭＡ）等手段,证实了α－Ｃ３Ｐ和ＣＡ矿相在结构上的变化。由于三元磷铝酸钙化合物与改性α－Ｃ３Ｐ（３ＣａＯ     

复合磷铝酸盐-硅酸盐水泥的早期水化行为

主要研究了复合磷铝酸盐-硅酸盐熟水泥新拌和硬化浆体早期水化行为以及外加剂(NB)掺量对相应参数的影响,并与52.5级硅酸盐水泥浆体的相应行为进行了比较.测定了外加剂(NB)掺量对净浆和砂浆1d和3d强度,分析了新拌和硬化磨细浆体悬浮溶液的pH值、ζ电位和离子电导(K);并运用分光光度法和比尔定律研究了浆体中[Ca2+]和[AlO4]5-溶出浓度的规律同时用XRD半定量分析了浆体早期的水化程度.硬化浆体粉末悬浮液的ζ电位、离子电导(K),[Ca2+]和[AlO4]5-离子的溶出浓度的研究结果综合表明:外加剂掺量为水泥的0.15%～0.21%范围内时各早期水化行为呈现出最佳值:复合水泥浆体1d,3d和7d中Alite的水化程度较硅酸盐水泥浆体相应龄期分别提高了35%,33%和49%;净浆和砂浆1d抗压强度较同龄期硅酸盐水泥浆体分别增长了3%～15%和10%～17%;3天净浆强度增长了9%～19%;与此同时,浆体溶液的pH值维持在11.6～11.75;与此同时,复合浆体的凝结时间随外加剂掺量有所增长,但仍在国标范围内,而且终凝时间较PC短.复合水泥新拌浆体悬浮液的[Ca2+]的比浓度和溶液离子电导分析表明:复合水泥诱导期出现的时间较PC的缩短了1倍,并且加速期较PC约提早2h出现;而且诱导期和加速期之间,溶液中[Ca2+]浓度差明显小于PC的.这意味复合水泥加速期到来所需要的活化能比PC低;同时比PC较低的离子电导表明更多的大尺寸基团[AlO4]5-和[PO4]3-的存在,减缓了Ca2+的过度快速迁移,使其有充足的时间与OH-,[AlO4]5-和[PO4]3-结合生成水化产物.     

新型磷铝酸盐水泥抗硫酸盐侵蚀性能

初步研究了磷铝酸盐水泥(phosphoaluminate cement,PALC)的抗硫酸镁侵蚀性能,同时与硅酸盐水泥(portland cement,PC)浆体进行了比较,并利用X射线衍射、核磁共振等测试方法对水泥水化浆体微观组成进行分析.结果表明:PLAC呈现优异的力学性能和抗硫酸盐侵蚀的能力.在硫酸镁溶液中腐蚀360,510d时,PALC砂浆的抗蚀系数分别高达0.99和0.95,比PC的分别高出了27%和46%;以PC和PALC标准养护28d时的抗压强度为基准,PC的抗压强度的下降率分别为14.0%,24.2%,PALC的抗压强度下降率则仅为8.6%,14.5%.在腐蚀龄期为360,510d时,对比腐蚀前后水泥砂浆试样的弹性模量,PLAC砂浆的弹性模量的下降率仅为2.42%和7.79%,PC的则达到了22.48%和24.17%.PALC的水化产物中不含有Ca(OH)2和钙钒石,其水化产物主要是羟基磷灰石、水化磷铝酸盐凝胶及水化磷酸盐凝胶.由于水化产物中同时存在的水化磷铝酸盐凝胶及水化磷酸盐凝胶之间可以纵横交联形成致密的网络结构,改进PALC的物理性能,有效地阻止外界离子的侵入,因此,PALC具有更好的耐硫酸盐侵蚀性能.     

改性硅酸盐水泥的水化动力学研究

将磷铝酸盐水泥熟料掺入到硅酸盐水泥中制备改性水泥,从水化动力学的角度研究其水化情况,并与硅酸盐水泥的相应行为进行了对比.首先通过测定水化放热速率、新拌水泥浆体中的Ca2+和SiO44-离子浓度、电导率及pH值研究了改性硅酸盐水泥的水化历程,并求得了水化动力学方程.其次,测定了改性硅酸盐水泥的净浆与砂浆的强度,并用XRD等分析方法初步探讨论了改性水泥的水化机理.研究发现,改性硅酸盐水泥的水化历程与硅酸盐水泥相似,也经历初始期、诱导期、加速期、减速期和稳定期,但水化放热速率明显提高;在加速期,两者的水化反应均主要由自动催化反应控制,在减速期,均主要由扩散过程控制,但反应速率常数前者明显高于后者.无论是砂浆强度,还是净浆强度,前者也均高于后者,且凝结时间相对缩短.XRD图谱显示,前者的C3S/C2S衍射峰强度的降低率高于相应龄期的硅酸盐水泥.上述结果均意味着改性硅酸盐水泥的水化速度明显高于硅酸盐水泥;水化加速的机理为磷铝酸盐熟料水化吸收了水化浆体中OH-离子,使水化体系的OH-离子浓度减少,从而加速了C3S、C2S的水化反应.     

高掺量粉煤灰水泥早期强度的研究

本文用熟料加粉煤灰及外掺石灰石、外加剂A、石膏、外加荆B等,通过L_(16)4~5正交实验,找出了各因素的最佳组合。通过进一步实验,分析了各因素对大掺量粉煤灰水泥早期强度的影响,探索出提高大掺量粉煤灰水泥早期强度的途径。本文还研究了通过对粉煤灰进行晶化预处理,改善粉煤灰的活性,提高粉煤灰水泥早期强度。并用XRD和SEM对粉煤灰水泥浆体的水化进行了分析。     

磷铝酸盐水泥耐高温性能的初步研究

采用工业原料配制出具有良好耐高温性能的水硬性磷铝酸盐耐火水泥,研究了该水泥的高温体积收缩和抗压强度,结果表明,水泥中主要的耐高温相有新三元化合物L相、二元化合物CxP以及CA2在1500℃,其抗压强度可高达60．7MPa,借助XRD和SEM分析了磷铝酸盐水泥的耐高温机理。     

磷酸盐生物水泥劈裂强度和硬度改善的研究

本文主要以活性HAP（羟基磷灰石：Ca5(PO4)3OH)、磷酸盐生物水泥PBC为基础,研究了碳纤维、原蚕丝纤维和养护条件对水化试样的臂裂强度和表面硬度的改善。实验结果表明,生物纤维和适宜的养护条件使水化试体的臂裂强度有一定的提高,维氏硬度有较大的提高;用SEM和IR初步研究了纤维与水化产物之间的界面结构,发现纤维与生物水泥水化产物界面可能有不同程度的化学结合。