大掺量石灰石粉-水泥复合体系水化机理的研究

通过XRD、综合热分析、水化放热等测试手段对大掺量石灰石粉-水泥复合体系的水化机理进行分析,分析结果表明：石灰石粉对水泥早期水化有显著的促进作用,石灰石粉比表面积越大,效果越明显,在水化后期,部分石灰石粉参与水化反应生成少量水化碳铝酸钙,掺有石灰石粉的水化浆体中凝胶数量较纯水泥系统少。     

速凝剂与石灰石粉对水泥浆体性能的影响

通过不同掺量的速凝剂和石灰石粉对水泥浆体凝结时间、流动度、粘度、胶砂强度和水化进程的影响研究,探讨速凝剂与石灰石粉共同作用下对水泥浆体性能的影响。结果表明:石灰石粉能够提高水泥净浆的流动度和粘度,并且其流动度和粘度损失随着石灰石粉掺量的增加而增大。速凝剂掺量为5%时,石灰石粉掺量为5%,水泥的凝结时间进一步缩短,水泥胶砂3 d、7 d和28 d的抗压强度略有提高,当石灰石粉超过5%时,水泥的凝结时间随着石灰石粉掺量的增加反而延长,水泥的胶砂抗折、抗压强度随着石灰石粉掺量的增加而降低。水泥水化初始期和加速期的水化放热速率随着速凝剂掺量的增加而增加,掺加速凝剂后,水化加速期提前10 h,同时石灰石粉也能够提高水泥水化初始期和加速期的水化放热速率。掺加速凝剂后,水泥水化放热量反而降低了一半,但是加入石灰石粉后,水泥水化放热量增加。     

高炉镍铁渣粉在水泥基复合胶凝材料中的水化特性研究

通过对不同高炉镍铁渣掺量的水泥-高炉镍铁渣粉复合胶凝材料水化放热速率、高炉镍铁渣粉的反应程度、硬化浆体化学结合水含量以及水化产物中C-S-H凝胶Ca/Si的测定,分别研究了水泥-高炉镍铁渣粉复合胶凝材料的早期、中长期水化进程、浆体微观形貌以及水化产物特点等水化特性.研究结果表明:高炉镍铁渣的掺入会降低水化放热速率,并推迟水化加速期放热峰的出现时间;在复合胶凝体系中,随着高炉镍铁渣粉掺量的增大,其反应程度和硬化浆体中化学结合水含量将降低.复合胶凝材料水化生成的C-S-H凝胶的Ca/Si低于水泥,且随着水化的进行呈降低趋势;高炉镍铁渣粉中的Al,在水化过程中会取代部分Si进入C-S-H凝胶中,形成C-A-S-H凝胶.     

石灰石粉对水泥水化及C-S-H成核的动力学影响

通过等温量热试验研究了掺入不同掺量和细度的石灰石粉时水泥水化的放热速率及放热量,分析其随时间的变化规律.同时对水化放热速率及放热量曲线进行动力学分析,通过计算拟合得到水泥-石灰石粉体系的KNG、KI、KD等水化动力学参数,分析石灰石粉掺量、细度对水泥水化动力学过程及其对C-S-H成核的影响,探究石粉加速水泥水化的关键因素.研究结果表明:石灰石粉加速了水泥早期水化,C-S-H成核效率随石粉掺量增大先增大后减小,10％掺量时最大,C-S-H成核效率随石灰石粉细度的增大而增大.水泥水化的NG过程随石粉掺量增大而逐渐延长,I过程随石灰石粉掺量增大而缩短.     

大掺量钢渣复合胶凝材料早期水化性能和浆体结构

通过对胶凝材料早期水化放热性能和水化产物种类的测定,以及对硬化浆体显微形貌和孔结构的观察,研究了大掺量钢渣复合胶凝材料的早期水化性能和硬化浆体结构.结果表明:钢渣具有弱胶凝性能,早期活性低,大掺量钢渣使复合胶凝材料的水化诱导期延长,水化放热量降低,但对水泥早期的水化产物形成过程影响很小.大掺量钢渣复合胶凝材料早期的硬化浆体结构较疏松,孔隙率高于纯水泥浆体,且大孔数量较多.     

三异丙醇胺对石灰石硅酸盐水泥的水化机理及微观结构的影响

通过水泥净浆和砂浆强度试验、测量水化热、硬化水泥浆体的热分析、微观结构的扫描电镜观察和孔结构的测量,研究了三异丙醇胺（triisopropanolamine,TIPA）对石灰石硅酸盐水泥强度、水化过程和硬化水泥浆体的微观结构的影响。结果表明：掺加TIPA能够显著提高石灰石硅酸盐水泥净浆和砂浆的后期强度;TIPA对C4A...     

石灰石粉在水泥基材料中的作用及对其耐久性的影响

作为水泥基材料的矿物掺合料,石灰石粉对它的凝结硬化、微观结构和耐久性能会有显著影响。本文概述了石灰石粉在水泥基材料中的4个作用:晶核、填充、化学和稀释作用。在一定的掺量范围内,石灰石粉的粒径越小或者掺量越大,能加速硅酸盐水泥的水化、改善孔结构和硬化水泥浆体的界面,从而提高基体性能。当石灰石粉粒径较大或者掺量过多时,石灰石粉反而起稀释作用,降低基体性能。然后基于石灰石粉的4个作用机理,综述了其对水泥基材料渗透性、碳化性能、硫酸盐腐蚀、抗冻性、钢筋锈蚀的影响。最后对掺石灰石粉水泥基材料的进一步研究工作提出了建议。     

磨细矿物掺合料对水泥硬化浆体孔结构及砂浆强度的影响

采用压汞法研究了钢渣、矿渣、粉煤灰单掺或复掺对水泥硬化浆体孔结构的影响.同时还研究了掺合料单掺或复掺对水泥砂浆抗压强度的影响.结果表明:掺合料单掺或复掺对早期水泥硬化浆体的孔结构有一定的劣化作用;水化后期,矿渣与钢渣均明显降低了水泥硬化浆体的孔隙率,矿渣与粉煤灰均明显降低了水泥硬化浆体的中值孔径并改善了水泥石的孔径分布,掺合料复掺对改善水泥硬化浆体的孔结构有积极作用,尤其是掺合料三元复合可取得最佳的效果.3种掺合料降低水泥硬化浆体孔隙率能力的大小顺序为:矿渣>钢渣>粉煤灰.3种掺合料降低水泥硬化浆体孔径并改善孔径分布能力的大小顺序为:矿渣>粉煤灰>钢渣.掺合料降低了水泥砂浆早期的抗压强度,却增加了水泥砂浆90 d的抗压强度.掺合料的活性大小顺序为:矿渣>钢渣>粉煤灰.     

钢渣-矿渣复合矿粉对水泥水化的影响

为了促进钢渣的资源化利用,克服纯钢渣粉活性低的缺点,将钢渣粉与矿渣粉按不同比例进行复配,并取代30%的水泥制备净浆。测试各试验组的抗压强度、水化放热速率和放热量,并对硬化浆体进行XRD、SEM和MIP测试。结果表明,当钢渣粉与矿渣粉的质量比例为1∶1时,最有利于提升水泥的抗压强度,而单掺30%钢渣粉的抗压强度最低。水化热测试发现,掺入30%纯钢渣粉的试验组具有最大的水化放热速率和水化放热量。XRD、SEM和MIP测试发现,掺入复合矿粉后生成新的水化产物Al₂Mg₄(OH)₁₂(CO₃)(H₂O)₃,硬化体更为致密,并且孔隙率和平均孔径均降低。     

水泥-石灰石粉浆体流变经时行为研究

研究了水泥-石灰石粉浆体流变参数随水化时间的变化,采取RHEORIAB QC型旋转黏度计测定水泥-石灰石粉浆体流变,采用Herschel-Bulkley模型拟合浆体曲线得到相关流变参数,分别利用Roussel和Philippe提出的模型对水泥-石灰石粉浆体的动态屈服应力和稠度进行拟合。结果表明：水泥浆体动态屈服应力比石灰石粉浆体小,稠度比石灰石粉浆体大;水泥-石灰石粉浆体动态屈服应力、稠度随水化时间线性增大,随石灰石粉掺量增加,增大速率线性减小,其初始动态屈服应力线性增大,初始稠度按二次抛物线先增大后减小。     

己二酸对掺石灰石粉水泥浆性能的影响

为探究掺加石灰石粉的水泥浆中加入己二酸的作用效果,对添加己二酸的掺石灰石粉水泥浆体流动性、强度、水化热及化学结合水的影响规律进行了研究.利用X射线衍射和扫描电镜技术手段对其机理进行分析.结果表明:己二酸的加入提高了掺石灰石粉水泥浆体的流动度、3 d强度、早期水化温升值和早期水化结合水量,掺入己二酸在3d时生成更多的水化碳铝酸钙,水化产物结构更加致密.     

石灰石粉含量和粒径对水泥水化热的影响

为研究石灰石粉(以下简称石粉)参数对水泥水化热的影响,利用TAM Air-八通道微量热仪探究不同石粉含量和粒径对水泥水化放热量以及水化放热速率的影响。研究表明,随着石粉含量的增加,辅助胶凝材料的水化放热量和水化放热速率总体上呈降低的趋势。其中当石粉含量为15%(质量分数)时,石粉粒径为400目时放热量为223.22 J/g,水化峰值速率为2.399 2 mW/g,石粉粒径为3 000目时放热量为215.98 J/g,水化峰值速率为2.214 0 mW/g,其放热量和水化峰值速率降低的趋势最明显。同时,当石粉掺量较大时,石粉粒径对水化反应的影响更加明显,粒径过小或者过大都会提高水化放热量和水化放热速率。当石粉粒径为1 250目时水化放热量较小且水化放热速率较低。通过物相分析发现,石粉的加入不会使体系产生新物质,当石粉含量为15%(质量分数)、粒径为1 250目时,Ca(OH)₂衍射峰强度最高并伴随着大量C-S-H的生成,说明了该组石粉能够更大程度地促进水泥水化,使反应更充分。     

缓凝剂对补偿收缩胶凝体系水化放热的影响

采用等温量热法,研究了酒石酸和硼酸这2种缓凝剂对掺氧化钙型膨胀剂与氧化钙-硫铝酸钙复合型膨胀剂的水泥净浆的诱导期结束时间、主放热峰出现时间及其最大放热速率、不同时间累计放热量等方面的影响.结果表明:与掺膨胀剂水泥净浆相比,缓凝剂均明显推迟补偿收缩胶凝材料体系的诱导期结束时间和主放热峰出现时间,减少最大放热速率和24 h内累计水化热,72 h总水化热略低.对氧化钙型膨胀剂水泥体系,硼酸比酒石酸缓凝效果好.     

减缩剂对水泥基材料水化和孔结构的影响(英文)

通过对水泥净浆水化放热量、Ca(OH)2的含量和化学结合水量及水泥砂浆的孔结构的测定,研究减缩剂对水泥基材料水化和孔结构的影响.结果表明:减缩剂会延缓水泥的水化,且随着龄期的发展,延缓作用渐弱.具体表现为减缩剂会降低水泥水化放热的峰值,延迟峰值出现的时间,减小水化放热量;减缩剂能够减小水泥净浆的化学结合水量;龄期为3d时,掺减缩剂的净浆中Ca(OH)2的含量明显低于空白样的,28d时与空白样的相当;减缩剂能够减小水泥砂浆中多害孔和有害孔的孔体积,增加无害孔的孔体积.另外还对减缩剂在水泥基材料中存在的形态提出设想.     

基于不同粒径分布的低熟料矿渣水泥水化特征和孔结构特性

低熟料矿渣水泥(LSC)是一种水泥熟料用量低,主要由粒化高炉矿渣和石膏组成的水硬性胶凝材料.本文研究水泥不同粒径分布(对应比表面积分别为358 m2/kg、450 m2/kg和516 m2/kg)对低熟料矿渣水泥的抗压强度、电阻率和水化热、水化产物、孔结构的影响.结果表明,当比表面积从358 m2/kg增加到450 m2/kg可以提高低熟料矿渣水泥浆体的抗压强度,当从450 m2/kg增加至516 m2/kg时,强度提高甚微.低熟料矿渣水泥主要的水化产物是钙矾石和水化硅酸钙,增加水泥细度导致放热速率明显加快,电阻率变化曲线的下降段持续时间明显缩短,因而会产生更多的钙矾石.水泥细度增加,浆体的凝胶孔的体积分数增大,大孔减少,进一步提高浆体的密实度.     

Limestone filler cement in low w/c concrete: A rational use of energy

The effect of limestone filler (up to 20%) on the degree of hydration, the volume of hydration products, and the optimal replacement of limestone filler in cement pastes at different w/cm ratios (0.25-0.50) were investigated by using a quadratic statistical model. The results show an increase in the degree of hydration in very low w/cm ratio paste when the limestone filler content is increased. However, the largest volume of hydration products occurs for high w/cm ratio pastes, for which the available space also increases with the limestone filler content. Finally, for a given cement, the optimum limestone filler content for different w/cm ratios can be obtained by using the gel-space ratio concept.In addition, concrete mixtures (w/cm=0.30 and 0.34) were made to determine the compressive strength. The results have shown that concretes containing limestone filler cements present a small reduction of strength at 28 days improving the hydration of clinker particles in the system. The strength of concrete depends on the gel-space ratio, which takes into account all of the effects produced by limestone filler addition: the increase of the degree of hydration, the dilution, and the increase of the effective w/c ratio.     

Application of Powers’ model to modern portland and portland limestone cement pastes

Powers’ model is a simple approach for estimating the relative volumes of hydration products, porosity, and chemical shrinkage present in portland cement paste as a function of its starting water‐to‐cement ratio (w/c) and current degree of hydration. It forms an important link between cement composition, microstructure, and performance, necessary for modeling cement‐based systems. Previous researchers have adapted Powers’ model for inert fillers to illustrate their effects on the hydration, porosity, and chemical shrinkage of blended cements; however, it is well‐documented that limestone is not, in fact, an inert filler, but rather participates in cement hydration through both chemical and physical processes. This research experimentally investigates the applicability of Powers’ model to modern portland cements containing up to 15% by mass finely divided limestone. The results demonstrate that the modified Powers’ model is insufficient for predicting the influence of finely divided limestone additions on the chemical shrinkage of both ordinary portland cement pastes and portland limestone cement pastes. Possible explanations for the discrepancy are discussed and a plausible source is proposed.