氧化石墨烯改善高贝利特水泥性能的研究

试验研究了不同掺量的氧化石墨烯(GO)对高贝利特水泥(HBC)材料流动度、强度、水化热和微观结构的影响.结果表明:水泥胶砂流动度随着GO掺量的增加而降低;单掺GO对试件各龄期强度的增强效果不明显,而复掺PC/GO可明显提高试件各龄期的强度,且当GO掺量为0.05%时,试件各龄期的抗折强度和抗压强度均达到最佳,与基准试件相比,其强度得到明显提高;同时GO对水泥各龄期的水化热还有降低作用.由SEM、XRD分析表明,掺入GO可提高水泥材料的密实度,促进水化产物(C-S-H)和钙矾石AFt的形成,从而达到增强效果.     

碱渣-矿渣基胶凝材料的制备及水化特性研究

为了探索碱渣在碱激发矿渣胶凝材料中大宗利用的可行性,以硅酸盐水泥熟料和硬石膏为激发剂,制备出达到32.5 R复合硅酸盐水泥抗压强度等级的碱渣-矿渣基复合胶凝材料.采用X射线衍射(XRD)、热重(TG)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的水化产物和微观特征进行研究.结果表明：该材料的水化产物主要为水化硅酸钙(CSH)凝胶、针棒交织状钙矾石(AFt)、片层交织状Friedel’s盐(Fs),AFt和Fs发挥骨架支撑作用,CSH凝胶将骨架与未水化反应颗粒黏结在一起,同时填充在水化产物空隙中.胶凝材料宏观抗压强度主要与250℃以下水化产物分解所引起的失重率成正相关,失重率越大,抗压强度越高.     

掺硫酸渣粉水泥砂浆的抗硫酸盐侵蚀性能

通过测定以0(参照样)、10%、20%、30%掺量的硫酸渣粉代替水泥制成的砂浆试件,在不同硫酸盐溶液环境中的抗蚀系数,并借助XRD测定水泥基内部主要化学成分,以探究硫酸盐对水泥基材料的侵蚀规律.试验结果表明:细小的硫酸渣粉可有效改善水泥石的孔结构,减缓硫酸根离子的侵蚀速率,并且与空白样对比,掺有硫酸渣粉的砂浆试件内部的Ca(OH)_2和石膏的量有所减少,表明硫酸渣粉与水泥水化产物Ca(OH)_2发生了化学反应,降低了水泥石的易蚀成分.不同比例硫酸渣粉的引入,并未提高水泥砂浆的抗压强度,但在一定程度上,改善了水泥材料的抗蚀性能.     

碱渣复合胶凝材料制备无熟料混凝土

碱渣作为氨碱法制备纯碱过程中产生的固体废弃物,目前无较好的大规模处理利用方法.本文以最大限度利用碱渣为目的,利用碱渣、矿渣、钢渣和脱硫石膏为复合胶凝材料,铁尾矿砂和废石为骨料制备无熟料混凝土.胶凝材料中碱渣掺量30%、矿渣45%、钢渣15%、脱硫石膏10%时,无熟料混凝土的28 d抗压强度可达38.33 MPa.通过XRD、SEM-EDS、TG-DSC和IR等表征方法研究了复合胶凝材料体系的水化产物及水化过程,结果表明该复合胶凝材料的水化产物主要为C-S-H凝胶、钙矾石（AFt）和 Friedel盐（FS）.对碱渣、矿渣、钢渣和脱硫石膏4种固废之间的协同反应机理进行分析,阐述了水化产物的生成过程.对全固废混凝土做耐久性分析发现,混凝土抗冻性及抗碳化性能良好,但干燥收缩性能和抗硫酸盐侵蚀性能不佳.分析了碱渣无熟料混凝土的制备条件、应用方向和应用前景,为固体废弃物的无害化和资源化利用提供科学依据.     

不同材料修补混凝土裂缝后的抗盐蚀性研究

基于模拟盾构管片裂缝,采用不同材料对裂缝修补,通过测试氯离子扩散系数和经硫酸盐侵蚀后的抗压和抗折强度,得到不同材料修补管片裂缝后的抗盐蚀性能.结果表明:丙烯酸酯共聚乳液(BR)和环氧树脂(HY)修补后,管片抗Cl~-渗透能力有所下降,Cl~-扩散系数较原基体增大了20%和8.7%;而聚氨亚酯修补材料(JZ)以及新型修补材料(XC)修补后的抗Cl~-渗透性均有所增强,较原基体分别下降了11.9%和10.1%.不同材料修补后抗硫酸盐侵蚀能力均有所降低,其中HY修补后经硫酸盐侵蚀后的抗压强度是未侵蚀试件的95.7%,降幅最小,JZ修补后经硫酸盐侵蚀后的抗折强度是未侵蚀试件的75.6%,降幅最小.     

超细矿粉对混凝土界面区硫酸盐腐蚀的影响

为了研究骨料与水泥石界面区(ITZ)的组成及结构对混凝土抗硫酸盐腐蚀性能的影响,利用紫外分光光度计绘制了硫酸钠溶液浸泡混凝土试样的SO2-4浸入浓度/深度曲线,并辅以扫描电镜(SEM)和电子探针能谱(EDS)等对ITZ进行观测;同时利用XRD定量分析研究了混凝土本体相和界面相的水化产物富集的差异.结果表明:Ca(OH)2、钙矾石(AFt)等晶体富集于硫酸钠溶液浸泡后试样的ITZ,引起AFt二次结晶型的硫酸盐腐蚀破坏.在适量石膏的激发下,掺入超细矿粉(GGBS)可阻止AFt转变成单硫型水化硫铝酸钙(AFm),减少AFt二次结晶的生成,明显提高抗硫酸盐侵蚀能力,试样的同深度硫酸根浓度最低,抗硫酸盐侵蚀性能最好.     

工业废渣制备复合胶凝材料特性研究

通过对水泥、矿渣、粉煤灰分别粉磨再复配制成的复合胶凝材料与硅酸盐水泥在水化热、水化性能、抗硫酸盐性能对比研究,证实复合胶凝材料的水化热较低,抗硫酸盐性能好,耐久性好.     

煤矸石-水泥二元胶凝材料水化动力学研究

为揭示煤矸石对水泥水化过程的影响,采用等温量热仪研究了煅烧煤矸石-水泥复合胶凝体系的水化动力学。煤矸石-水泥二元胶凝材料水化放热规律与纯水泥基本一致;复合盐(CaCl2—K2SO4,CaCO3—K2SO4)能够促进煤矸石-水泥胶凝材料的水化,缩短煤矸石-水泥胶凝材料的水化诱导期,提高煤矸石-水泥的水化放热量;从加速期水化反应速率常数和水化放热量来看,氯盐-硫酸盐比碳酸盐-硫酸盐对煤矸石-水泥二元胶凝材料激发效果更好。     

黄金尾矿制备高贝利特相胶凝材料试验研究

利用黄金尾矿和石灰石,通过配料、粉磨、高温煅烧制备出富含高贝利特相矿物的胶凝材料,实现黄金尾矿的资源化.采用X射线衍射仪(XRD)测定矿物材料的矿物组成,用扫描电子显微镜(SEM)对其水化物相进行了研究,并考察其胶凝性能.结果表明:以黄金尾矿配以石灰石为原料可低温烧成富含高贝利特相矿物的水泥胶凝材料,其水化浆体中水化产物AFt晶相的数量较多,对浆体起到了良好的补偿收缩作用,强化了硬化水泥石的结构.     

插层材料-偏高岭土复合改性混凝土抗硫酸盐侵蚀

以插层材料(LDHs)和偏高岭土(MK)为主要功能组分改善混凝土耐久性能,针对混凝土的工作性能、力学性能和抗硫酸盐侵蚀性能进行研究。结果表明,LDHs材料可有效吸附外界侵入的硫酸根离子,而MK在混凝土中的火山灰特性可促进水泥的水化过程,改善混凝土内部的显微结构。LDHs与MK的复合可实现吸附硫酸根离子和优化孔结构的叠加效应,从而大幅度增强混凝土的早期抗压强度和抗硫酸盐侵蚀性能。     

硅灰对水泥净浆抗硫酸盐侵蚀性能的改善作用

将水泥净浆试件在5%Na2SO4溶液中长期浸泡,用试件强度随浸泡时间的变化和试件中物相的XRD分析,研究了硅灰对水泥净浆抗硫酸盐侵蚀性能的影响.在Na2SO4溶液侵蚀下,普通硅酸盐水泥净浆试件强度随浸泡时间先增长,然后急剧降低;外观和XRD相分析表明,其原因是由于形成了膨胀性钙矾石,造成试件开裂破坏;加入硅灰的水泥净浆试件强度损失明显减小,尤其是抗折强度没有降低,其抵抗强度下降系数还略有增加;原因是由于硅灰的稀释作用和火山灰效应减少了水泥净浆中Ca(OH)2的量,从而降低了水泥净浆试件在硫酸盐溶液侵蚀下形成的膨胀性钙矾石的量.因而,硅灰对水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀性能有改善作用.     

硫酸盐环境混凝土动弹性模量及微观研究

针对西部重盐渍土地区混凝土的耐久性问题,以内掺复合掺合料制成的高性能细石混凝土和普通硅酸盐水泥以及抗硫酸盐水泥制成的高性能细石混凝土作为研究对象,在硫酸钠溶液中进行干湿循环后,通过对动弹性模量的测量以及对混凝土SEM形貌分析,结果表明,在干湿交替的恶劣环境中,抗硫酸盐水泥混凝土的抗侵蚀性能并不比普通水泥混凝土好;掺加复合掺和料的高性能细石混凝土对硫酸盐侵蚀有较好的抵抗性能;掺加矿物掺合料能够与混凝土内部的不利成分Ca(OH)2发生二次水化反应,生成有利的C-S-H凝胶,有效改善混凝土的微观结构;并给出了在盐渍土地区拌制混凝土的建议.     

混凝土防腐剂对卤水侵蚀水泥-矿渣浆体微结构的影响

采用水化热分析、XRD、29Si和27 Al NMR、BET氮吸附等现代分析测试技术,研究了卤水侵蚀环境下混凝土防腐剂对水泥-矿渣浆体的微结构的影响。结果表明:混凝土防腐剂能够提高复合浆体的早期水化放热量,促进其早期水化,使其平均孔径降低,结构更加致密,阻碍了侵蚀性离子的扩散,因而抑制了卤水侵蚀产物Friedel盐和钙矾石的形成,提高了胶凝浆体的抗卤水侵蚀能力;同时防腐剂使得复合浆体的后期水化程度降低,导致矿渣水解产生的Al3+减少,从而使得进入水化硅酸钙凝胶的Al3+减少,导致MCL和Al[4]/Si降低,但是适当掺量的防腐剂能抑制卤水对C-S-H凝胶的脱铝作用。     

氧化石墨烯分散液对水泥净浆水化和力学性能 影响机理分析

为研究氧化石墨烯(GO)掺量对水泥净浆水化和力学性能的影响,采用改进Hummers法和超声波分散法制备GO片层分散液,利用傅里叶红外光谱(FTIR)和X-射线衍射(XRD)表征GO;研究了GO掺量对水泥净浆抗压、抗折强度的影响规律,并从微观角度揭示了GO分散液对水泥净浆的调控机理。结果表明:与普通水泥净浆相比,掺入适量的GO能够促进水泥水化进程,提高水泥净浆中的化学水结合量,水化晶体互相缠绕、交织形成规整有序的多面体状微结构,使水泥净浆的早期力学性能显著提高,最佳GO掺量为水泥质量的0.03%。适量的GO能够提高水泥净浆的抗压和抗折强度,促进水泥净浆水化晶体的生长,改变晶体的尺寸和形状,实现对水泥净浆微结构的调控。     

川藏铁路石灰石粉–水泥基材料抗低温硫酸盐侵蚀研究

为研究川藏铁路掺石灰石粉混凝土抗低温硫酸盐侵蚀性能,通过对低温硫酸盐溶液浸泡侵蚀和电脉冲低温硫酸盐侵蚀作用下掺不同石灰石粉的水泥基材料的外观侵蚀变化等级、质量评价参数、抗压强度评价参数、孔隙特征以及侵蚀产物的测试,研究了低温环境下石灰石粉掺量对水泥基材料硫酸盐侵蚀行为的影响规律,并建立非单调Wiener随机过程模型对低温环境下石灰石粉-水泥基材料硫酸盐侵蚀服役寿命进行了预测。结果表明:（1）低温环境下硫酸盐浸泡侵蚀反应缓慢,侵蚀周期内,石灰石粉-水泥基试件外观未出现可见剥落、质量持续增加;强度先提高后降低,在侵蚀120d时出现转折;孔隙先细化后劣化,在侵蚀90d时出现转折;在侵蚀180d时有少量碳硫硅钙石生成。（2）电脉冲加速了低温环境下石灰石粉-水泥基硫酸盐侵蚀反应,电脉冲低温硫酸盐侵蚀60d时,试件表面开始剥落,质量和强度下降,内部孔隙劣化。石灰石粉掺量越多,碳硫硅钙石侵蚀破坏就越严重,石灰石粉掺量为40%的试件在侵蚀60d时就有碳硫硅钙石生成,而石灰石粉掺量为10%、20%的试件在侵蚀90d才生成碳硫硅钙石。（3）基于Wiener随机过程的可靠性寿命退化分析表明,电脉冲低温硫酸盐侵蚀作用下掺10%、20%和40%石灰石粉-水泥基材料室内加速侵蚀寿命分别为265d、130d及105d。     

氧化石墨烯改性水泥基复合材料的路用性能

为研究氧化石墨烯(graphene oxide,GO)对水泥基复合材料路用性能的影响,制备了含不同质量分数GO的改性水泥基复合材料.采用流动度、强度和抗冻性等指标评价GO水泥基复合材料路用性能,结合扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)与X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)试验探究其改性机理.结果表明,GO改性水泥基复合材料力学性能和抗冻性增幅较大,流动度有所下降; GO质量分数为0. 04%时,水泥基复合材料的强度最高,其28 d抗压与抗折强度较GO质量分数为0的对照组分别提高了31. 3%与44. 2%; GO质量分数为0. 02%时,抗冻性最好,冻融循环300次后,质量损失率仅为0. 6%,残留抗压与抗折强度比分别为69%和75%.微观分析可知,GO表面的含氧亲水基团(羟基、羧基等)可为水泥水化产物结晶提供生长点,硅酸钙凝胶(C-S-H)在其上生长、交联,并且随水化龄期增长交联作用日益增强,GO可以改善水泥基复合材料的力学性能和抗冻性.     

中性钠盐碱矿渣水泥抗化学侵蚀性能研究

研究了中性钠盐碱矿渣水泥在酸性溶液、硫酸盐溶液和海水中的抗化学侵蚀性能。借助X-射线衍射和压汞测孔法考察了中性钠盐碱矿渣水泥的水化产物及水泥石孔结构特征, 并指出高稳定性的水化产物和优良的孔结构是其具有优异抗化学侵蚀性能的主要原因。     

葡萄糖酸钠与高效减水剂复合使用对水泥水化历程的影响

用直接测温法及X射线衍射技术,系统研究了葡萄糖酸钠与萘系、氨基磺酸盐系及聚羧酸盐系3种高效减水剂复合使用对水泥水化热、水化温峰、温峰出现时间及不同水化龄期Ca(OH)2和钙矾石(AFt)生成量等方面的影响.结果表明:与糖钙和三聚磷酸钠相比,葡萄糖酸钠及其与高效减水剂复合对水泥水化历程的影响规律明显不同.单掺葡萄糖酸钠使水泥水化第2放热峰出现时间延迟,但温峰值及水化热与空白样基本持平,温峰时的Ca(OH)2生成量增大.复合使用葡萄糖酸钠与高效减水剂时,与不同品种高效减水剂复合使用对水泥水化历程的影响不同.     

不同品种水泥混凝土的抗酸雨侵蚀性能

研究了普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥和抗硫酸盐水泥等水泥混凝土浸泡在pH值为2的模拟酸雨中的外观、相对表面弹性模量和相对动弹性模量变化.结果表明:采用抗硫酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥可改善水泥基材料抗酸雨侵蚀性能,但作用有限;几种水泥的抗酸侵蚀能力由高到低依次为:SRCSPCOPC.X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析表明:酸雨对水泥混凝土的侵蚀破坏主要是由酸雨中H+和SO2-4共同侵蚀作用的结果.     

无机防腐剂抗硫酸盐侵蚀机理研究

以机械活化超细矿渣粉为主要原料、以石膏和硫铝酸盐水泥熟料(SAC)为辅料，制备海洋环境混凝土用无机防腐剂，利用三元云分析、SEM、XRD研究方法研究其防腐性能和防腐机理.研究结果表明：该多元复合无机防腐剂凝结时间、膨胀率、耐蚀系数等指标均满足标准要求；掺入该无机防腐剂的普通混凝土在硫酸盐侵蚀150次循环后，耐蚀系数仍高于75%,达到KS150级；防腐剂的加入有助于水化初期钙矾石(AFt)的生成，并抑制其在水化后期向低硫型钙矾石(AFm)的转化，同时消耗腐蚀原料，并生成多种凝胶体填充晶体骨架的空隙，增加了混凝土微结构的致密性，进而提高混凝土的耐蚀性能，从微观角度为矿渣粉在抗硫酸盐腐蚀中的应用提供理论参考.