多壁碳纳米管改性水泥基复合材料的性能研究

通过试验研究了多壁碳纳米管(MWCNTs)掺量对水泥净浆的力学性能、水化特性、凝结时间、孔隙分布等性能的影响,并采用SEM(扫描电镜)观察与分析了MWCNTs改性水泥净浆的微观形貌。结果表明,MWCNTs的掺入会降低水化过程中矿物的溶解速率,因而延缓了水泥的水化进程;在适宜的掺量范围内,MWCNTs能够有效提升水泥净浆的力学强度,但当其掺量过高时,反而会对力学强度造成不利影响;MWCNTs在水泥净浆中能够分散均匀并降低水泥净浆的孔隙率,使其变得更加密实。     

多壁碳纳米管改性水泥基复合材料的性能研究

通过试验研究了多壁碳纳米管(MWCNTs)掺量对水泥净浆的力学性能、水化特性、凝结时间、孔隙分布等性能的影响,并采用SEM(扫描电镜)观察与分析了MWCNTs改性水泥净浆的微观形貌。结果表明,MWCNTs的掺入会降低水化过程中矿物的溶解速率,因而延缓了水泥的水化进程;在适宜的掺量范围内,MWCNTs能够有效提升水泥净浆的力学强度,但当其掺量过高时,反而会对力学强度造成不利影响;MWCNTs在水泥净浆中能够分散均匀并降低水泥净浆的孔隙率,使其变得更加密实。     

铝酸盐矿物对氯氧镁水泥的影响

本讨论了铝酸盐矿物对氯氧镁水泥的水化产物、耐水性和强度的影响。通过ＸＲＤ相分析，证明了具有水化活性的铝酸盐矿物（如ＣＡ，Ｃ４ＡＦ等）对氯氧镁水泥的水化相有影响；而没有水化活性的铝酸盐矿物（如Ｃ２ＡＳ）对氯氧镁水泥的水化相没有影响。当氯氧镁水泥中ＭｇＯ／ＭｇＣｌ２摩尔比大于５时，含有ＣＡ或Ｃ４ＡＦ的净浆硬化体中主要水化相是３·１·８相，而不含ＣＡ或Ｃ４ＡＦ或含Ｃ２ＡＳ的净浆硬化体中主要水化相是５·     

CFRC中分散剂甲基纤维素对水泥水化的影响

用直接测温、XRD、SEM及DTA等技术,系统研究了CFRC中分散剂甲基纤维素(MC)对水泥水化的水化热、初期产物与后期产物的影响.实验结果表明:添加质量为水泥干重0.5%的MC,水泥净浆出现了缓凝现象,其水化放热曲线的第二个放热峰被分割成两个放热峰,Ca(OH)2比C-S-H首先成核.在水泥净浆的后期水化中,MC并没有参与反应,其对水泥水化的最终产物没有影响,只作为一种高分子聚合物存在,增强了水泥石的强度.     

CoFeMgAl-LDHs/CNTs复合材料对水泥水化及微观结构的影响

通过进行水化热测试、非蒸发水含量测试、X射线衍射分析、扫描电镜分析、压汞测试及强度试验,研究了钴铁镁铝水滑石-碳纳米管复合材料(CoFeMgAl-LDHs/CNTs)对水泥水化过程、硬化水泥净浆孔结构及强度的影响。结果表明,CoFeMgAl- LDHs/CNTs复合材料通过成核作用显著提升了水泥3 d内的水化程度,从而显著提高了水泥净浆3 d内的抗压强度,3 d后强度提高效果逐渐减小,7 d后复合材料对硬化水泥浆体强度没有明显的提高作用。掺入CoFeMgAl-LDHs/CNTs复合材料的水泥净浆与空白净浆相比,胶凝孔和毛细孔含量明显增多,大孔含量有所降低,同时复合材料的桥联作用进一步优化了水泥净浆的微观结构,从而提高了水泥基体薄弱部位的应力承载能力。因此在同一龄期,复合材料掺入后硬化水泥净浆的强度有所增大。由于复合材料掺量的变化对孔径分布没有明显的影响,改变复合材料的掺量对同龄期硬化水泥净浆强度提升影响较小。     

应用XRD分析水泥窑灰矿渣型生态水泥水化过程的研究

选用4种不同类型的水泥窑灰（CKD），利用XRF分析其化学成分，并将其分别与粒化高炉矿渣粉（GBFS）制成4种生态水泥。然后根据CKD-GBFS生态水泥净浆的水化产物的XRD图谱与各龄期的胶砂抗压强度研究其水化过程。结果表明：高碱度的CKD能促进水化，适量的fCaO能加快后期水化，而未反应的Ca（OH）2会降低后期抗压强度，K2Ca（SO4）2的产生会延缓水化进程。     

钢渣对硬化水泥浆体结构形成的影响研究

研究了钢渣对水泥强度及体积膨胀率的影响,采用SEM和EDXA分析了水化产物的形貌和微区化学成分,并用XRD对水化产物的矿物组成进行了分析研究。研究结果表明,钢渣的掺入会降低水泥净浆的早期抗压强度,但随钢渣水化的进行,掺钢渣的水泥浆体7d以后的强度增长较快,至120d时净浆抗压强度已与纯硅酸盐水泥相近。掺钢渣的水泥的体积膨胀率比纯硅酸盐水泥的体积膨胀率大,钢渣水泥的体积膨胀率主要取决于钢渣中的fCaO含量。掺钢渣水泥的主要水化产物组成和形貌与纯硅酸盐水泥无明显差别,所不同的是C-S-H凝胶中有较多的铁相。掺钢渣水泥的水化产物主要有C2SH(C)、AFt和Ca(OH)2。     

水泥净浆、砂浆和混凝土等温干燥过程对抗压强度的影响

研究了水泥净浆、砂浆和混凝土的等温干燥过程对抗压强度的影响,从微观尺度上分析了干燥对强度的影响机理。结果表明:等温干燥对水泥基材料抗压强度影响显著;干燥后混凝土抗压强度的增长主要来自水泥净浆的强度提高,且增强效应与净浆质量分数呈对数关系;水泥净浆、砂浆、混凝土的干燥变形具有先膨胀后收缩特征,混凝土干燥过程及其变形取决于水泥净浆的干燥失水与变形;干燥后水泥净浆和砂浆孔隙率与平均孔径均显著增大,净浆孔隙率增大主要源于100nm小孔的增多,而砂浆孔隙率增大主要源于100～1 000 nm毛细孔的增多;干燥后水泥水化产物密实度提高,但骨料与水泥水化产物间粘结减弱,混凝土干燥后强度的改变是水泥水化产物密实度提高引起的强化效应和孔隙率增大、微裂纹扩展引起的劣化效应共同作用的结果。     

常用外掺料对G级油井水泥体积稳定性及力学性能的影响*

针对G级油井水泥浆体体积收缩问题,对比研究了两种常用外掺料(矿渣和石英粉)对水泥浆体体积稳定性及力学性能的影响,并利用等温量热仪(ICC)、X射线衍射仪(XRD)、压汞仪(MIP)和扫描电镜(SEM)分别测试了两种外掺料对水泥水化放热速率,水泥水化产物、孔结构及水泥石微观形貌的影响。结果表明:80℃下水泥净浆体积收缩主要发生在水化早期,对应水泥石早期抗压强度、抗折强度增长迅速;掺入30%比表面积为340m2/kg的矿渣部分改善浆体体积收缩,150d线收缩率较净浆减小32%,早期抗压强度、抗折强度减小,后期强度增大并超过净浆;掺入30%比表面积为710m2/kg的石英粉加剧了浆体体积收缩,150d线收缩率较净浆增大40%,早期抗压强度、抗折强度远低于净浆及掺30%矿渣水泥。长期水养后部分超细SiO2参与反应,加之细颗粒的填充作用使其150d力学强度超过净浆及掺30%矿渣水泥,即水泥石力学强度不仅与外掺料活性有关,还与其粒径分布和养护龄期密切相关。     

水泥窑灰矿渣型生态水泥水化过程的研究

选用四种不同类型的水泥窑灰（CKD）利用XRF分析了它们的化学成分，并将它们分别与粒化高炉矿渣粉（GBFs）制成四种生态水泥。然后根据CKD-GBFS生态水泥净浆的水化产物的XRD图谱与各龄期的胶砂抗压强度研究CKD-GBFS生态水泥的水化过程。结果表明：高碱度的CKD能促进水化，适量的fCaO能加快后期水化，而未反应的Ca（OH）2会降低后期抗压强度，K2Ca（SO4）2的产生会延缓水化进程。     

减水剂对硫铝酸盐水泥早期水化影响

研究了聚羧酸系高效减水剂(PCE)和萘系减水剂(FDN)对硫铝酸盐水泥净浆工作性能及力学性能影响,通过XRD和SEM检测手段对水化产物进行表征.结果表明:两种减水剂对硫铝酸盐水泥净浆流动度的影响存在饱和点;相比于FDN型减水剂,PCE型减水剂对硫铝酸盐水泥净浆具有更好的减水效率及分散能力.PCE型减水剂阻碍硫铝酸盐水泥净浆早期水化,并降低硫铝酸盐水泥净浆1 d抗压强度;FDN型减水剂能够加速硫铝酸盐水泥净浆早期水化,缩短初凝和终凝时间,提高硫铝酸盐水泥净浆1d抗压强度.两种减水剂对硫铝酸盐水泥净浆3d后抗压强度及水化产物种类均没有影响.     

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...     

碳纳米管对硅酸盐水泥力学性能的影响研究

研究了用超声分散的碳纳米管对硅酸盐水泥物理力学性能的影响,并利用XRD和SEM等测试手段对碳纳米管改性水泥的水化产物及硬化浆体的形貌进行了分析.结果表明:碳纳米管的掺入改变了水泥净浆的标准稠度用水量和凝结时间,提高了其抗压和劈裂抗拉强度,但并未造成安定性不良.随碳纳米管掺量的增加,水泥净浆的标准稠度用水量逐渐增加,凝结时间不断缩短,标养28天的抗压和疲劳抗拉强度较未掺碳纳米管的硬化浆体分别提高了15.34％和18.44％.XRD分析表明碳纳米管的掺入不仅提高了水泥净浆的水化程度,增加了C-S-H的生成量,而且降低CH的结晶度.SEM证明碳纳米管的掺入较未掺的水泥净浆硬化浆体结构趋于优化,更致密.     

水泥窑灰-粉煤灰体系的水化与强度发展(英文)

研究了配合比与养护温度对水泥窑灰(cement kiln dust,CKD)—粉煤灰(fly ash,FA)净浆的水化与强度发展的影响。净浆采用5种不同的水泥窑灰与粉煤灰比例配制,部分试件添加硅酸盐水泥作添加剂。试件在24、38℃及50℃的条件下进行养护。采用热重分析与X射线衍射测试试件的水化产物。结果表明在50℃的养护条件下,75%CKD+25%FA与45%CKD+45%FA+10%OPC试件的28 d与56 d强度分别达到了100%OPC水泥净浆强度的70%与80%以上。CKD-FA体系中的主要结晶水化产物是钙矾石。无论CKD与FA比例多大,CKD-FA浆体中钙矾石的含量显著高于水泥净浆。CKD-FA体系中钙矾石在90d的龄期仍可保持稳定。     

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.     

孔结构和含水量对水泥净浆矿化养护性能的影响

矿化养护水泥基材料在提高水泥制品性能的同时又能永久封存CO₂,被认为是一种非常有前景的减碳技术。水泥基材料孔结构对矿化反应的影响尤为显著，本文通过改变初始水灰比(w/c=0.35、w/c=0.40、w/c=0.45)和预处理时间(2、4、6、8、16、24、48和72 h)制备不同孔结构的水泥净浆，研究了孔结构及含水量对水泥净浆矿化反应的影响规律。结果表明，不同初始水灰比的水泥净浆均在预处理时间为8 h时固碳率达到最大值，并且固碳率随着初始水灰比的增加而增加。同时，对于早期水化(24 h标准养护+8 h预处理)的水泥净浆，初始水灰比对孔结构的影响远大于水化程度。初始水灰比为0.45的水泥净浆经8 h预处理后再进行8 h矿化养护，其固碳率、矿化深度、抗压强度分别达到20.35%(固碳率均为质量分数)、12.49 mm、61.99 MPa,与28 d标准养护试块强度(54.25 MPa)相比，经矿化养护后的试块抗压强度提高14.27%。矿化反应主要产物是CaCO₃和硅胶，CaCO₃的填充优化了水泥净浆的孔结构，孔径大于50 ...     

复合胶凝材料水泥体系水化机理的研究

纳米材料与粉煤灰、矿渣粉、天然矿物等按一定比例配成复合胶凝材料，通过比较复合胶凝材料水泥净浆与基准水泥净浆的SEM形貌差别，采用差示扫描量热法（DSC）对其吸热峰的峰高和峰面积的分析对体系中水化产物的成分进行分析，从而揭示复合胶凝材料水泥体系的水化反应机理。     

碱对硅酸盐水泥水化硬化性能的影响

系统地研究了以碱含量不同、存在形式各异的熟料所制水泥的水化液相成分、水化程度、水化产物和硬化浆体微观结构,揭示了碱对硅酸盐水泥水化硬化性能影响的机理。水泥水化时,熟料中的碱迅速溶入水化液相,使液相中[OH-]升高、[Ca~(2+)]降低。由此促进水泥早期水化,并阻滞了后期水化的发展。所以,高碱水泥凝结快,1～3d硬化浆体的孔隙少、强度高;7～28d硬化浆体的孔隙多、强度低。     

含镁铝尖晶石的铝酸钙水泥中物相分布状态对流变特性的影响

合成了3种不同配比含镁铝尖晶石的铝酸钙水泥(CAM)。借助X射线衍射和扫描电子显微镜对合成的水泥试样进行了物相组成和显微结构分析,使用电导率仪、维卡仪和流变仪测定了CAM水泥净浆的水化和流变特性。结果表明:当水泥中镁铝尖晶石(MgAl2O4,MA)分布在一铝酸钙(CaAl2O4,CA)周围时,MA阻碍了CA与水的接触,水泥水化较难进行,水泥砂浆凝结时间较长,水泥净浆的屈服应力、表观黏度和触变性较小,储能模量G’增长速率也较小。MA和CA交错分布时,CA晶粒外形不规整,与水接触面积较大,水泥水化较易进行,水泥砂浆凝结时间较短,水泥净浆的屈服应力、表观黏度和触变性较大,储能模量G’增长速率也较大。而当MA分布于CA晶粒之间时,CA晶粒发育完整,水泥溶解过程较慢,水泥凝结时间和流变参数都处于中间值。     

水化非常早期水泥浆体尺寸变化及其与凝结时间关系的研究

研发了一种基于LC振荡电路的微距测量仪,分辨率可以达到微米尺度,用于测量水化非常早期具有塑性的水泥浆体尺寸变化。研究中采用的水泥样品来自广西各地的水泥厂,均为P.O型32.5和42.5等级;采用自吸水方式制备水泥净浆。研究结果表明,在与水接触后的20min龄期内,不同样品的塑性浆体在初始几分钟内呈现了或膨胀、或收缩的不同的特点,但随着水化的持续,浆体均呈现膨胀的趋势。数据的相关性分析表明,水化非常早期的水泥浆体尺寸变化率与凝结时间呈现负相关的趋势,经过统计学分类后水泥净浆的尺寸变化率与水泥终凝时间存在着良好的线性负相关,相关系数均大于0.9。