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。     

粉煤灰对硫铝酸盐水泥水化历程的影响

研究了粉煤灰(FA)及其掺量对硫铝酸盐水泥(CSA)浆体的凝结时间、抗压强度和化学收缩的影响规律,并通过XRD、SEM等方法对72 h龄期时的水化产物进行分析.结果表明,粉煤灰缩短了硫铝酸盐水泥的凝结时间,当粉煤灰掺量为40％时,初凝时间和终凝时间分别缩短了76 min和94 min;掺入粉煤灰使得硫铝酸盐水泥的抗压强度降低,但在28 d龄期时,粉煤灰掺量为20％的硫铝酸盐水泥复合浆体的抗压强度仅略微降低;在硫铝酸盐水泥体系中掺入粉煤灰时,其浆体化学收缩随着粉煤灰掺量的增加逐渐减小,当粉煤灰掺量为20％和40％时,72 h龄期时的化学收缩值分别为0.138 mL/g和0.088 mL/g,较未掺粉煤灰时分别降低了26％和49％;微观分析表明,掺入粉煤灰后,72 h龄期时的水化产物主要是钙矾石和水化硅酸钙凝胶,并未发现氢氧化钙晶体.     

钢渣粉对硫铝酸盐水泥水化过程的影响及热力学模拟

通过测试水泥浆体的凝结时间、抗压强度、电阻率,同时结合水化产物分析及热力学模拟,研究了不同掺量钢渣粉对硫铝酸盐水泥水化行为的影响规律。结果表明,随着钢渣粉质量掺量的增大,初凝时间呈先延长后缩短的趋势,且在掺量为20%时达到最大值。在28 d龄期内,掺入钢渣粉的水泥硬化浆体抗压强度均小于未掺入钢渣粉的硬化浆体,但在龄期达到60 d和90 d时,掺入40%钢渣粉试样的抗压强度均大于未掺入钢渣粉的试样。钢渣粉与硫铝酸盐水泥复合浆体的电阻率在水化初始阶段随着钢渣粉掺量的增大而增大,在水化后期(约3 h后)则随钢渣粉掺量的增大而减小。在1 d龄期内,钢渣粉掺量为40%的试样中的钢渣粉发生了水化反应,使得水泥浆体在减速期的水化速率最大。由热力学模拟结果可知:在钢渣粉掺量为40%的试样中,C₂S在10 h后开始进行水化反应,C₂ASH₈则在168 h后开始生成;当钢渣掺量大于15%时,随着钢渣粉掺量的增大,钙矾石和铝胶的生成量逐渐减少,C₂ASH₈的生成量逐渐增多。     

沸石对海水拌合超高性能混凝土性能的影响

利用沸石部分或完全(体积分数为0%、50%、100%)取代海水拌合超高性能混凝土(UHPC)中的河砂,对比研究了沸石对海水拌合UHPC宏观和微观性能的影响。结果表明,海水拌合促进UHPC的水化,从而缩短UHPC的凝结时间,提高UHPC的抗压强度和自收缩,而沸石吸收氯离子会抑制氯离子的加速水化作用,使海水拌合UHPC的凝结时间延长,抗压强度降低。此外,沸石的内养护作用可以有效改善海水拌合UHPC的自收缩,且效果比在淡水拌合UHPC中更好,这主要是因为沸石在海水拌合UHPC中释水的时间更早且更长。由于多孔沸石的强度低于河砂,所以UHPC的早期抗压强度随着沸石含量的增多而逐渐降低,养护至28 d后,沸石的内养护作用优化了界面过渡区,从而促使后期硬化浆体进一步密实。     

超细矿渣粉和偏高岭土对硫铝酸盐水泥水化和强度的影响

掺入矿物掺合料是改善硫铝酸盐水泥(CSA)混凝土凝结硬化性能和降低生产成本的主要技术途径之一。研究了水胶比为0.4时,单掺超细矿渣粉(UFS)、偏高岭土(MK)与复掺超细矿渣粉、偏高岭土对硫铝酸盐水泥凝结时间、流动度、电阻率、抗压强度的影响,并对其1 d、28 d龄期时的水化产物进行XRD半定量分析。结果表明,单掺和复掺缩短了水泥浆体的凝结时间,但单掺偏高岭土时的缩短效果更明显,且水泥浆体的流动度随着超细矿渣粉和偏高岭土掺量的增加而减小。掺入超细矿渣粉、偏高岭土缩短了水泥浆体电阻率变化速率曲线峰值出现的时间,峰值大小与掺量成递减关系。当掺量从0%(质量分数,下同)增大到20%时,单掺超细矿渣粉试样的28 d抗压强度减小了24.7%,单掺偏高岭土试样的28 d抗压强度减小了17.7%,两者复掺试样的28 d抗压强度减小了17.3%。超细矿渣粉和偏高岭土对水泥水化产物没有明显影响,但促进了硅酸二钙(β-C₂S)的早期水化。     

沸石粉对硫铝酸盐水泥水化行为的影响机理研究

研究了沸石粉对硫铝酸盐水泥浆体流动度、凝结时间和抗压强度的影响规律,并通过自收缩、电阻率和XRD测试分析了沸石粉在硫铝酸盐水泥水化行为中的作用机理。结果表明,掺入沸石粉后水泥浆体的流动度明显降低,凝结时间显著延长,且延长时间随掺量的增大呈先增大后减小的趋势。当沸石粉掺量为5%~15%(质量分数)时,硬化水泥浆体的1 d、3 d、7 d抗压强度均有显著提高;沸石粉掺量为10%时,水泥浆体3 d、7 d、28 d的强度增长幅度最大,和空白组相比,分别增长了21.6%、13.9%和5.4%。掺入沸石粉后水泥浆体的24 h电阻率显著增大,硬化浆体的7 d自收缩减小,且在相同龄期时,硬化浆体的自收缩随沸石粉掺量的增大而减小。XRD分析显示沸石粉的掺入能有效促进硫铝酸盐水泥的水化,有利于1 d、3 d和28 d龄期内钙矾石的形成。     

利用低品位铝矾土和铸造废砂制备高贝利特硫铝酸盐水泥的研究

采用正交试验研究利用低品位铝矾土、铸造废砂、石灰石、石膏等原料制备高贝利特硫铝酸盐水泥的煅烧条件.对生料热稳定性、水泥熟料组成及其水化产物形貌等进行测试表征.可初步确定熟料的煅烧温度范围在1250～1360℃,该水泥熟料的主要矿物组成为贝利特和无水硫铝酸钙,用X-射线K值法定量分析熟料物相组成与理论计算值基本接近.该水泥的主要水化产物有钙矾石、水化硅酸钙凝胶、单硫型水化硫铝酸钙等.实验研究表明:煅烧温度1300℃,保温时间90 min,急冷,制得的高贝利特硫铝酸盐水泥凝结时间短,初凝时间30 min,终凝仅40 min,28 d水泥净浆强度可达65.4 MPa,胶砂强度与市售42.5硫铝酸盐水泥相比,早期强度比较接近,后期强度高出10％.     

缓凝剂对掺有萘系高效减水剂硫铝酸盐水泥流动性和强度的影响

为提高萘系高效减水剂(BNS)塑化硫铝酸盐水泥浆体的流动性,并减小该浆体流动性的经时损失、延长其凝结时间,本文采用缓凝剂柠檬酸(CA)和葡萄糖酸钠(SG)分别掺入到该浆体或胶砂试件中,测试水泥浆体流动性和凝结时间,及胶砂试件1d、7d、28 d的抗压强度,并采用Zate电位仪和X-射线衍射仪分别测试分析了浆体的Zate电位和7d时的水化产物.研究表明:随着CA和SG掺量均从0.03％增加到0.15％,水泥浆体30 min时的流动度从80 mm分别增加到230 mm和260 mm,初凝时间分别延长2～ 17 min和5～33 min,终凝时间分别延长6～ 19 min和22～50 min;CA和SG均使胶砂试件的1d、7d及28 d抗压强度有不同程度的降低,且当SG掺量为0.15％时最为明显,1d、7d及28 d抗压强度分别降低了34％、22％及13％.     

氢氧化钙对硫铝酸盐水泥-粉煤灰复合胶凝材料的水化影响

通过凝结时间、抗压强度和电阻率等分析手段,研究了Ca(OH)2对硫铝酸盐水泥-粉煤灰复合胶凝材料水化过程的影响.结果表明,掺入Ca(OH)2明显缩短了硫铝酸盐水泥-粉煤灰复合胶凝材料的凝结时间;当Ca(OH)2掺量为0.5%时,初凝时间最短,1 d、28 d强度均明显提高;当Ca(OH)2的掺量为2%时,28 d强度相比空白样提高了61.9%;掺入Ca(OH)2后,硫铝酸盐水泥-粉煤灰复合胶凝材料的1 d电阻率减小,随着Ca(OH)2掺量增大,电阻率逐渐减小,电阻率变化率极大值提前,说明Ca(OH)2加快了该复合胶凝材料的早期水化进程.XRD分析表明,掺入Ca(OH)2后,水化1 d时钙矾石的生成量增多,消耗无水硫铝酸钙的量增多;水化28 d时钙矾石的生成量相对变化较小,但强度明显增大,粉煤灰对硫铝酸盐水泥强度的贡献较为明显.     

锂盐对硼砂在硫铝酸盐水泥中作用的影响

在硫铝酸盐水泥实际工程应用中,硼砂作为常用的缓凝剂,容易导致硫铝酸盐水泥过度缓凝,为了更好调控水泥的凝结时间,本文研究了锂盐对硼砂在硫铝酸盐水泥中作用的影响,主要从凝结时间、抗压强度、水化产物方面进行了分析。结果表明:当硼砂掺量为0.1%(质量分数,下同)时,氢氧化锂能明显缩短硫铝酸盐水泥的凝结时间,降低水泥的抗压强度;当硼砂掺量为0.5%,氢氧化锂掺量大于0.07%时,水泥的凝结时间大幅度缩短,早期抗压强度随氢氧化锂掺量增加而略微提高,后期强度略微降低;在掺加硼砂的硫铝酸盐水泥体系中,锂盐的掺入不会改变水泥水化产物的种类,当硼砂掺量为0.5%时,1 d水化产物钙矾石衍射峰强度显著降低,28 d钙矾石衍射峰强度变化不明显。     

高水灰比条件下pH值对硫铝酸盐水泥水化的影响

研究了高水灰比(1.0)与常规水灰比(0.5)条件下pH值对硫铝酸盐水泥凝结时间和抗压强度的影响,并对其水化产物,孔结构和微观形貌进行了分析.结果 表明:pH值大于13时硫铝酸盐水泥凝结时间大幅缩短;pH值提升到13.5时硫铝酸盐水泥超高水灰比条件下抗压强度大幅提升.高pH值条件下钙矾石产物长径比增大,微观结构更加致密,硬化浆体的总孔隙率和最可几孔径减小.     

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。     

锂渣和钢渣对水泥浆体力学性能与微观结构的影响

利用锂渣粉和钢渣粉替代部分P·O 42.5水泥制备了复合水泥净浆试样。通过SEM、XRD、FT-IR等测试方法分析了二者对试样的影响及作用机制。结果表明,锂渣替代部分水泥会降低浆体的流动性,钢渣替代部分水泥有利于提高浆体流动性。锂渣具有促凝效果,而钢渣在浆体中可发挥缓凝作用。锂渣、钢渣复合掺入时可调控浆体的流动性和凝结时间。锂渣对浆体力学性能的提高相比钢渣具有更明显的优势,当水胶比为0.4时,掺入20%(质量分数)锂渣的试样28 d抗压强度可达62.3 MPa,相比空白样可提高23%左右。SEM结果显示掺20%锂渣可使试样28 d微观结构更致密。XRD结果显示试样的水化产物主要为C-S-H凝胶和Ca(OH)₂。FT-IR结果显示Si—O键峰位发生了一定的红移,H—O—H键发生了蓝移。     

富含重金属的焚烧飞灰对磷酸钾镁水泥体系性能的影响

为了研究富含Pb、Cd的模拟垃圾焚烧飞灰对磷酸钾镁水泥(MKPC)性能的影响,测试了含垃圾焚烧飞灰的MKPC体系的流动度、凝结时间、抗压强度和其中重金属Pb、Cd的浸出浓度,分析了MKPC体系的水化放热特性、物相组成和微观形貌,结果表明:复合缓凝剂和适量垃圾焚烧飞灰可有效延缓MKPC浆体的凝结时间.垃圾焚烧飞灰的加入和含量增加使MKPC浆体的早期抗压强度明显降低,随着水化龄期的延长,其抗压强度逐步提高,水化28 d时,掺50％飞灰的MKPC的抗压强度仍大于20 MPa.含垃圾焚烧飞灰的MKPC浆体中Pb、Cd的浸出浓度随垃圾焚烧飞灰含量的增加而增加、随水化龄期的延长而明降低.但含50％飞灰的MKPC硬化体(28 d)中Pb、Cd的浸出浓度均满足《危险废物鉴别标准》(GB5085.3-2007)要求.     

一种增强型水泥促凝剂的研究

研究了由特定条件下煅烧的石膏和芒硝组成的促凝剂对水泥强度、凝结时间及其它性能的影响。研究结果表明，该促凝剂对掺有矿渣、沸石和炉渣混合材料的水泥有明显的促凝和增强作用，当煅烧石膏和芒硝在水泥中的掺量分别为4％和2％时，水泥3d和28d抗压强度分别增加5．5MPa～11MPa和3MPa～6MPa，水泥凝结时间明显缩短，初凝时间缩短约30min～50min．终凝时间缩短约25min～120min     

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.     

有碱无碱液体速凝剂双掺性能的研究

研究了有碱无碱液体速凝剂双掺的作用效果。测试了有碱无碱液体速凝剂双掺时水泥的凝结时间、水泥胶砂的1 d抗压强度、28 d抗压强度比和90 d抗压强度保留值。试验结果表明,有碱无碱液体速凝剂双掺时具有良好的速凝效果。有碱无碱液体速凝剂按照5∶5的质量比双掺时,在掺量5%的条件下,能够满足水泥的初凝时间5 min、终凝时间12 min;水泥砂浆的1 d抗压强度7.0 MPa,28 d抗压强度比90%,90 d抗压强度保留值100%。     

碱活性磷渣掺量对水泥浆体性能和结构的影响

本文研究了经混合碱激发活性的磷渣,以不同比例取代水泥制得碱激发矿渣水泥浆体的凝结性能和抗压强度,并用扫描电子显微镜观察其硬化浆体的微观结构。研究表明:随着碱活性磷渣掺量的增加,浆体的凝结时间延长,各龄期抗压强度均下降,其中早期强度降低幅度较大,后期强度降低不明显。当碱活性磷渣掺量为30%时,浆体28d强度和纯水泥浆体的最接近。碱活性磷渣的掺入能有效地改善硬化浆体水化后期的微观结构,主要起到活化作用。     

一种新型无碱液态速凝剂的研究

试验采用硫酸铝(Al2(SO4)3)、多聚磷酸钠(STPP)、乙二胺四乙酸二钠(EDTA)、二乙醇胺(DEA)和甘油(GL)等药品,通过有机-无机复合的方法合成了一种硫酸铝型无碱液体速凝剂,并研究了其对水泥凝结时间和胶砂抗压强度的影响,此外,还通过综合热分析等微观检测手段研究了掺加速凝剂之后水泥的水化过程.结果表明:当速凝剂掺量为8％时,可使基准水泥的初凝时间缩短至2 min 40 s,终凝时间6 min 20 s;1d抗压强度达到16.16MPa,28 d抗压强度保留率为109.9％;速凝剂能有效地加快水泥水化,但对水化产物的类型基本没有影响;水泥在短时间内能够迅速凝结的主要原因是速凝剂对于初始水化期的促进作用;而提高胶砂抗压强度的主要原因是速凝剂缩短了水泥水化的诱导期,使水化加速期被提前.     

喷射混凝土用新型液体无碱速凝剂的制备及性能研究

试验以二乙醇胺、磷酸和浓硫酸合成二乙醇胺磷酸酯添加剂,同时结合硫酸铝、氟硅酸镁、偏铝酸钠、二乙醇胺和水为原料,在65℃条件下合成了一种新型硫酸铝/偏铝酸钠液体无碱速凝剂。通过对基准水泥净浆初、终凝时间的测定及水泥胶砂抗压强度的测量,系统研究了该新型液体无碱速凝剂不同成分组成对混凝土凝结时间及抗压强度的影响。结果表明当水、硫酸铝、偏铝酸钠、二乙醇胺、氟硅酸镁、二乙醇胺磷酸酯所占质量百分比分别为32.8%、55.9%、2.4%、2.1%、5.5%、1.3%时,速凝剂的效果最好,且当速凝剂掺量为6%时,可使基准水泥的初凝时间不超过1 min 20 s,终凝时间不超过3 min 31 s;水泥胶砂1 d抗压强度为7.5 MPa,28 d为42.9 MPa,28 d保留率达到118%,达到一等品要求。