油井水泥水化研究的几种常用方法

本文介绍了红外光谱法、热分析法、X射线衍射法和扫描电镜法（SEM）等方法在研究水泥水化反应中判定水泥水化进程、水化速度和程度以及水化产物的组成、结构、形貌等方法的应用情况。说明了这四种方法是研究水泥水化硬化规律的有效手段。     

高掺量混合材复合水泥的水化性能

通过水化微量热、化学结合水测定和X射线衍射、热重-差热分析、扫描电镜等测试方法研究了3种高掺量矿渣、粉煤灰、石灰石复合水泥的水化性能,并与硅酸盐水泥的水化进行了对比。结果表明：高掺混合材复合水泥的水化放热特征与硅酸盐水泥有明显不同,早期水化反应速度低于硅酸盐水泥,但后期由于矿渣、粉煤灰的二次水化反应使其水化速度增长较快。主要的水化产物亦为水化硅酸钙凝胶、钙钒石和Ca(OH)2晶体,但Ca(OH)2含量明显低于硅酸盐水泥浆体中的Ca(OH)2含量。     

氧化石墨烯对水泥水化进程及其主要水化产物的影响EI北大核心CSCD

研究了氧化石墨烯（GO）对水泥水化进程及其主要水化产物氢氧化钙（CH）、水化硅酸钙凝胶（C-S-H）的影响。采用原子力显微镜、透射电镜等对所用GO进行了表征,采用水化热、X射线衍射分析以及热重分析等方法对不同GO掺量的新拌水泥浆体水化程度以及水化产物含量等进行了测量。结果表明：GO的掺入对水泥水化进程并无明显影响,即GO并不存在促进水化的作用,但是GO的掺入可以影响水化产物尤其是氢氧化钙的结晶过程和形态;GO对水泥浆体硬化后形成的凝胶孔特征有重要影响,随着GO掺量的增加,能够使凝胶孔中存有更多的自由水,并在一定程度上细化、封闭孔结构;GO的存在不仅对六方片状晶体的生成有明显抑制作用,并且能够细化晶体氢氧化钙的尺寸。     

水泥水化产物的热分析研究进展

水泥基水化产物的性质决定着水泥混凝土材料的工程性能.借助热分析手段,可以开展水泥水化产物的热分解脱水过程的研究,从而有助于探索水泥基材料的组成、结构与性能之间的关系.本文综述了近年来水泥水化产物的热分析研究进展.     

机械活化煅烧煤矸石水泥的早期水化过程

用差热-热重分析和X射线衍射、等温量热计、扫描电子显微镜研究了机械活化煅烧煤矸石比表面积的变化对其水泥早期水化过程的影响,同时,用甘油-乙醇法测定了整个水化过程中Ca(OH)2含量.结果表明:机械活化煅烧煤矸石的比表面积越大,其水泥水化加速期延续的时间越长,水化放热速率越低;在水化减速期早期阶段的水化放热速率越高,二次水化产物形成的时间越早,在整个水化期间内水化产物中的Ca(OH)2含量越低.煅烧煤矸石水泥开始水化后,共产生4个水化放热峰,依次为初始放热峰、生成水化硅酸钙和Ca(OH)2放热峰、熟料水化生成钙矾石的放热峰及煤矸石被大量激发所形成的放热峰.     

丙三醇磷酸酯的制备及其对水泥水化的影响EI北大核心CSCD

为研究丙三醇磷酸酯对水泥水化的影响,制备了不同醇酸比的丙三醇磷酸酯,通过胶砂强度、净浆流动度、水化热、X射线衍射和热重分析等测试,分析了丙三醇磷酸酯对水泥力学性能及水化过程的影响规律。结果表明:当醇酸比为2时,丙三醇磷酸酯促进矿渣-钢渣水泥复合胶凝体系水化的作用优于三乙醇胺;丙三醇磷酸酯与聚羧酸减水剂的相容性优于三乙醇胺;丙三醇磷酸酯使水化产物中结合水量增大,氢氧化钙量减少。     

水泥水化产物结构及其对重金属离子固化研究进展

水泥基材料对重金属离子吸附固化是处理固化废弃物中重金属元素的有效途径,也是多年来人们研究热点.本文分析了水泥基胶凝材料主要水化产物结构特点及对外来离子吸附交换特性,并就目前国内外对重金属元素(Pb、Cr、Cu、Zn、As、Co等)在水化产物中存在形式、固化机制,以及其对水泥水化进程影响等研究现状进行归纳总结,指出了当前重金属元素在水化固化研究中存在的不足,并对今后水泥基材料重金属离子固化的研究方向进行了展望.     

石膏矿渣水泥早期水化机理的研究

通过正交试验确定了石膏矿渣水泥的最佳配比,测定了石膏矿渣水泥的3d水化热及水化液相中离子的浓度,并对各龄期水化样进行XRD分析和SEM分析。结果表明：1）石膏矿渣水泥的最佳配比为：石膏14%,熟料3%,矿渣粉83%;2）由于石膏和熟料的共同激发,石膏矿渣水泥的早期水化速度和强度较对比样显著提高;3）石膏矿渣水泥的水化可分为四个时期,其早期水化产物主要为钙矾石和水化硅酸钙,浆体中还存在未反应完的无水石膏。     

煅烧硬石膏对硅酸盐水泥水化过程的影响

研究了不同温度煅烧的硬石膏对硅酸盐水泥水化过程的影响。用热导式微热量仪测定了它们的水化反应速度；用ＸＲＤ测定了它们的水化产物，结合ＳＥＭ分析，发现经４００℃以上攻的硬石膏对硅酸盐水泥的水化有明显的促进作用，并指出水化产物的迅速以致形成密实的水泥石结构是增强硅酸盐水泥的根本原因。     

磨细石灰石粉对水泥浆体水化特性的影响

通过凝结时间试验、量热分析、TG-DSC分析和XRD分析研究了石灰石粉对水泥水化特性的影响.试验结果表明:石灰石粉能够促进水泥的凝结硬化,改变水泥水化历程,使诱导期缩短,加速期提前;石灰石粉导致新相水化碳铝酸钙的形成,对水泥水化产物产生影响.     

回转窑与立窑熟料混合配制水泥的水化特性研究

在相同的水化条件下，通过水化程度分析、水化液相分析、XRD、DTA和SEM等方法研究了回转窑与立窑熟料混合配制的水泥的水化特性。结果表明，回转窑与立窑熟料混合后，其1d水化速率并非两种水泥水化效率的简单加极，而是有明显加快；水泥浆体中的水化产物种类未改变，但改善了水化产物的形貌，1d水泥浆体中生成了较多的针状和纤维状水化产物。     

钢渣对硅酸盐水泥水化硬化的影响研究

研究了钢渣的掺量对硅酸盐水泥强度的影响,采用SEM和EDXA分析了水泥水化产物的形貌和微区化学成分,并用XRD对水泥水化产物的矿物组成进行了分析。结果表明,钢渣经细磨后活性有很大提高,当钢渣试样的比表面积为444.5m~2/kg时,其28d强度活性指标可达82.4％;钢渣的掺入会降低水泥的抗压强度,但随钢渣-硅酸盐水泥混合体系水化的全面进行,7d以后龄期的强度增长较快,至120d时混合水泥的净浆抗压强度已与纯硅酸盐水泥相差甚小;掺入钢渣后混合水泥水化产物的形貌与纯硅酸盐水泥的水化产物无明显差别,都有六方片状的Ca(OH)_2,CSH凝胶的形貌也与纯硅酸盐水泥的水化产物类似,所不同的是此种凝胶合有较多的含铁相;掺钢渣的混合水泥的水化产物主要有C_2SH(C)、AFt和Ca(OH)_2,但C_2SH(C)性质的确定还需要继续深入研究。     

MgO活性对新型水化硅酸镁水泥性能的影响

通过对原料轻烧氧化镁粉在不同温度下进行二次恒温煅烧1.5 h制备不同活性MgO,研究了不同活性MgO与硅灰(SF)和磷酸氢二钾(K₂HPO₄)所制备的新型水化硅酸镁水泥胶凝材料(又称水化磷硅酸镁水泥,MSPHC)的凝结时间、流动度、抗压强度、反应溶液pH值。结合X射线衍射(XRD)、热重分析(TG-DTG)和扫描电子显微镜(SEM)测试手段,分析其影响机理。结果表明:随着煅烧温度的升高,MgO衍射峰强度增大,MgO活性降低;活性越高的MgO制备的MSPHC净浆凝结时间越短且流动性越差,而活性适中MgO制备的MSPHC具有较好的力学性能。MSPHC最主要的水化产物是水化硅酸镁(M-S-H)凝胶,另外还有Mg(OH)₂和MgKPO₄·6H₂O(MKP)生成,原料轻烧氧化镁粉中的MgCO₃成分不参与体系反应。活性适中的MgO制备的MSPHC在28 d龄期内的水化产物M-S-H凝胶生成量最多,因此硬化体抗压强度最高。活性越高的MgO在MSPHC反应体系中溶解的速度越快,体系水化反应进程速度也越快。     

磷渣硅酸盐水泥的水化与硬化

使用差热、红外、衍射、电镜、压汞等仪器和方法,对磷渣硅酸盐水泥的水化动力学和水化产物进行试验研究,取得了一致的结果;由于组成粒化磷渣的硅灰石玻璃体具有较高的凝聚程度和最终强度,帮磷渣水泥早期水沦速度较底,后期强度增进率较高。渣玻璃体中磷酸盐的溶出对水泥早期水化和凝结时间也有明显的影响。磷渣水泥的水化过程及水化产物基本相同于矿渣水泥。可以采用发迹磷渣成分,提高熟料质量、细磨、外加激发剂等工艺措施来提     

基于水化产物分析的煤矸石的活性评价

借助于X射线衍射分析(XRD)、示差扫描量热分析(DSC)、分析化学的方法对热激发煤矸石—Ca(OH)2体系的水化产物、Ca(OH)2含量及热激发煤矸石—水泥体系的水化产物、化学结合水量进行测定,结合不同煤矸石体系的宏观力学性质,分析水化产物、力学性质与热激发煤矸石活性之间的关系,提出了基于水化产物分析的煤矸石活性评价指标。     

海水对高贝利特硫铝酸盐水泥水化过程和力学性能的影响

研究了海水拌和与海水养护条件下高贝利特硫铝酸盐水泥(HB-CSA)和普通硅酸盐水泥(OPC)胶砂的抗压强度和抗折强度,采用等温量热法、X射线衍射分析法和热重分析法表征了两种水泥的水化过程和水化产物,分析了海水对HB-CSA水化过程和力学性能的影响。结果表明:海水拌和未明显影响HB-CSA的早期水化过程,海水拌和与海水养护未改变其主要水化产物类型;海水拌和显著加快了OPC的早期水化,海水中的氯盐与OPC的水化产物反应,导致水化氯铝酸钙(Friedel盐)的生成。海水拌和与海水养护对HB-CSA的抗压强度影响较小,但降低了OPC的后期抗压强度。海水养护对HB-CSA和OPC抗折强度的提高较为明显,钙矾石(AFt)含量的增加是抗折强度提高的主要原因。HB-CSA的水化产物中未见Ca(OH)₂和单硫型水化硫铝酸钙(AFm),避免了海水侵入后过量CaSO₄·2H₂O和AFt生成造成的混凝土膨胀开裂和强度下降的危害。     

三乙醇胺对水泥-粉煤灰体系水化进程与强度的影响机制

为掌握三乙醇胺(TEA)水泥-粉煤灰体系水化与强度的影响规律及其机理,促进粉煤灰的有效利用,采用等温量热法测试分析了不同温度条件下TEA对水泥-粉煤灰体系水化放热行为和体系活化能的变化,通过热重和X射线衍射分析了掺TEA水泥-粉煤灰体系的物相组成及其变化,研究了TEA对水泥-粉煤灰体系水化进程和强度的影响规律.结果 表明,TEA和温度均水泥-粉煤灰体系水化放热和强度发展存在较大影响.TEA提高了粉煤灰在72 h内的反应热,促进了水泥-粉煤灰体系早期的水化放热,并且在高温下更加明显,水泥-粉煤灰体系活化能随着TEA掺量增加而降低,TEA对水泥熟料矿物铝酸三钙(C3A)、硅酸三钙(C3S)和硅酸二钙(C2S)在不同龄期内的水化进程影响不同,TEA在早期对C3A熟料的水化具有明显的促进作用,而对C3S和C2S的水化则有延缓作用.     

聚合物改性水泥水化程度测定方法比较

介绍了当前测试水泥水化程度的几种方法：水化热法、化学结合水法、氢氧化钙含量测定法和背散射电子图像分析法。比较了这些方法对聚合物改性水泥水化程度测试的适用性和局限性。聚合物由于改变了水泥水化进程和水化产物的组成、其本身热分解的温度又与水化产物相近,在多种测试方法中都会对水泥水化程度测试带来干扰,使得测试结果存在较大的偏差。而背散射电子图像分析法是基于某一龄期未水化颗粒占原始颗粒的比例来表征水化程度的,而与水化过程和水化产物的组成无关,是测试聚合物存在下水泥水化程度的一种可靠方法。     

水泥的最早期水化及表征

水泥自加水后至加速期开始之前阶段的水化特性，与水泥的流变性能密切相关，目前尚没有便捷的表征方法。为此提出了一种更适合于工程应用的该阶段水化程度试验方法和一个新的水泥质量指标--稠化指数。稠化指数可反映水泥最早期的水化程度（水化速率）和水化产物形貌。在对一个与减水剂相容性较差的水泥样品进行石膏优化试验时，同时检验稠化指数和砂浆扩展度。结果表明，当最早期的水化程度（水化速率）和水化产物形貌为水泥与减水剂相容性的主要影响因素时，稠化指数与减水剂相容性具有良好的相关性。因此，稠化指数可以用来表征水泥与减水剂相容性影响因素中，与最早期水化相关的影响因素，并进一步与新拌混凝土的流变性能相联系。     

硅酸盐熟料-煤矸石/粉煤灰混合水泥水化模型研究

对两种不同3CaO·SiO_2(C_3S)含量的硅酸盐水泥和分别掺有30%(质量分数,下同)煤矸石和30%粉煤灰的混合水泥中水化产物含量变化和形态进行了研究,建立了水化产物量变模型和水化产物形态模型,分析了模型的主要特征和意义。相同龄期,高C_3S硅酸盐水泥比低C_3S硅酸盐水泥生成更多的水化硅酸钙(calcium silicate hydrate,CSH)凝胶和氢氧化钙。含混合材的水泥水化时,CSH凝胶在水化早期和后期有两个增长幅度较大的阶段,并且1年后形成的CSH凝胶量与纯硅酸盐水泥的相当。水泥水化产物与混合材的二次水化反应较慢,研究掺有混合材水泥更长龄期的水化产物含量及结构变化,将有助于理解混合材对水泥性能的作用机理。