3℃下不同矿物掺合料的水泥水化程度试验研究

通过试验,研究3 ℃下水灰比为0.31的水泥净浆水化程度以及添加不同矿物掺合料的水泥水化程度,研究矿物掺合料对水泥水化的影响和添加了不同矿物掺合料的水泥水化规律,为定量化研究水泥水化提供参考依据.对试验原材料性能进行了测试,分别进行了不同矿物掺合料以及不同配合比的水泥浆体水化热测定和水化程度计算.试验结果表明:在3 ℃下用粉煤灰、矿粉等量取代部分水泥,胶凝材料的水化程度比普通硅酸盐水泥的水化程度低,但降低的幅度不完全与掺量成比例关系,粉煤灰降低水化程度的值比矿粉要高.同时拟合出了3 ℃下添加矿物掺合料的水泥水化规律曲线函数,通过对比试验数据,函数曲线与3 ℃下添加矿物掺合料的水泥水化规律有较高的相符程度.     

矿物掺合料对氯氧镁水泥早期水化行为的影响

研究了矿物改性氯氧镁水泥前期水化行为,绘制了各矿物掺合料氯氧镁水泥水化电阻率-时间曲线,测试终凝时间以及1 d抗弯与抗压强度。结果表明,矿物掺合料能够延缓氯氧镁水泥水化速度,并随着矿物掺合料掺量的提高,其水化速度逐渐变慢。同等掺量下硅灰延缓反应时间的作用最为明显,其次是石粉与粉煤灰。硅灰的掺入延缓氯氧镁水泥水化速度,大幅度提高其初终凝时间,降低早期强度,其掺量不宜超过20%。粉煤灰与石粉氯氧镁水泥初终凝时间均在规范要求以内,对早期抗弯拉强度与抗压强度影响幅度相对较小。添加粉煤灰与石粉试样晶体较掺硅灰试样结晶程度更高。     

矿物掺合料对轻集料混凝土性能影响研究

通过将不同掺量粉煤灰、矿渣粉及硅灰等量取代水泥制备成轻集料混凝土,然后分别测试坍落度和不同龄期抗压强度,探讨矿物掺合料对轻集料混凝土工作性能及力学性能的影响。结果表明:粉煤灰掺量控制在20%内能避免混凝土沁水离析,可有效提升了轻集料混凝土的工作性能和力学性能;轻集料混凝土的坍落度随着矿渣粉的增加呈先减后增,抗压强度随之先增后减,故低掺量矿渣粉等量取代水泥对轻集料混凝土的工作性能和力学性能提升效果更好;高掺量硅灰混凝土的后期抗压强度小于低掺量,制备硅灰轻集料混凝土的硅灰掺量建议控制在10%左右。     

-3 ℃养护下考虑矿物掺合料影响的水泥水化程度计算模型

针对多年冻土地区工程施工时混凝土养护的问题,采用10%、20%、30%的矿粉和粉煤灰替代量等量替代水泥,测试了-3 ℃恒温养护条件下0.38水胶比水泥浆体在各个龄期的水泥水化热,计算了水泥水化程度;分析了龄期及矿物掺合料对水泥水化程度的影响规律,建立了综合考虑龄期和矿物掺合料替代量的水泥水化程度计算模型.结果表明:-3 ℃恒温养护下,矿物掺合料等量替代水泥,水泥浆体的水化程度会降低,粉煤灰降低水化程度的值要比矿粉高;在相同矿物掺合料替代量下,随着龄期的增长,矿物掺合料对水泥水化程度的影响逐渐减弱;同一龄期时,随着矿物掺合料的增加,矿物掺合料对水泥水化程度的影响逐渐增强;利用建立的模型计算了分别掺入15%矿粉和粉煤灰的水泥水化程度,与实测值相比,计算值偏离值较少,预测精度较高.     

铁尾矿微粉复合矿物掺合料的试验研究

为促进尾矿资源利用,开发新型矿物掺合料,将铁尾矿微粉和矿渣粉、粉煤灰复掺,研究了复合掺合料组成、比例及掺量对混凝土性能的影响。结果表明:铁尾矿微粉可取代粉煤灰与矿渣粉按1:1比例复掺,复合掺合料在胶凝材料中掺量不超过40%时,可以满足混凝土性能要求,技术效果与粉煤灰相当。初步试验证明了铁尾矿微粉作为矿物掺合料的技术可行性。     

膨胀型复合矿物掺合料对混凝土耐磨性能的影响

试验研究了添加膨胀组分的复合矿物掺合料的混凝土耐磨性能。设计了20个配合比的试验来评价混凝土的性能,研究发现,在掺合料取代率为40％时混凝土具有较高的耐磨性。对于矿粉-膨胀组分复合型掺合料,膨胀剂占掺合料比例8％～12％时,混凝土耐磨性能随膨胀剂掺量的增加而增大。     

C-S-H纳米晶核对矿物掺合料复合胶凝材料水化性能的影响研究

水泥中掺入大量矿物掺合料易造成其早期强度低、施工周期长等问题。本文研究了C-S-H晶核对含矿物掺合料的复合胶凝材料体系水化性能的影响规律;通过热力学计算阐述了C-S-H晶核降低水化产物成核势垒的机理,并通过离子溶出与沉积探讨大掺量矿物掺合料胶凝体系水化机理。结果表明：矿物掺合料复合胶凝材料体系水化能力较弱,这是由于Ca²⁺溶出受到制约,C₃S的水化反应缓慢;当加入晶核后,水泥中硅酸盐相溶解-结晶能力得到大幅提升,使得矿物掺合料水泥体系的水化反应活性接近纯水泥体系。研究表明,C-S-H晶核可解决大掺量矿物掺合料胶凝体系所带来的水化能力严重不足问题。     

超细复合矿物掺合料的制备及其在水泥工业中的应用

水泥行业正致力于推动低碳化和超低排放,通过研发新型低碳材料、利用工业固废资源,降低熟料消耗量和污染物排放,以实现绿色可持续发展。采用粉煤灰、水渣矿粉、脱硫石膏及外加剂等组分材料经科学配比、良好的质量控制制备而成的超细复合矿物掺合料,通过部分取代熟料生产低碳水泥,分析超细复合矿物掺合料取代率对水泥性能的影响。结果表明：在三家水泥企业生产的P·O42.5水泥中,掺入20%超细复合矿物掺合料取代水泥熟料,28d抗压强度分别提升4.7%、3.0%和3.6%,28d抗折强度分别提升6.67%、6.0%和7.1%。超细复合矿物掺合料具有取代水泥熟料的良好可行性。     

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。     

矿物掺合料混凝土的试验研究

以矿物掺合料为混凝土主要胶结材料,以少部分普通硅酸盐水泥为活性激发剂,在高效减水剂作用下,研究了该砼的强度变化规律。     

矿物掺合料对水泥强度及水化热的影响研究

研究单掺不同细度矿粉对于水泥强度和水化热的影响,复掺矿粉和粉煤灰对于水泥强度和水化热的影响,同时还对比研究了单掺矿粉和复掺矿粉粉煤灰对于提高水泥强度及降低水化热的效果.     

不同矿物掺合料在复合胶凝材料中水化特性的对比研究

通过强度、X射线衍射(XRD)、差热-热重(DTA-TG)及扫描电镜(SEM)测试,对比研究了玻璃粉、石灰石粉和钢渣粉在水泥基材料中的水化特性.结果表明:养护早期,钢渣粉、石灰石及玻璃粉在胶凝体系中主要作为惰性材料起到填充作用,单掺15％的石灰石粉和钢渣粉能促进胶凝体系早期强度增长.养护至90 d时,由于掺合料的二次水化作用,复合胶凝体系的强度增长率高于纯水泥样;石灰石粉能与熟料中的铝相发生水化反应生成单碳水化碳铝酸钙;钢渣粉胶凝体系内,除了水泥水化继续生成的氢氧化钙之外,钢渣粉中的活性物质如C2S和C3S后期水化也能生成氢氧化钙,使得体系内氢氧化钙含量随龄期增加而增加;玻璃粉在养护后期能与氢氧化钙发生火山灰反应,且玻璃粉火山灰反应消耗的氢氧化钙量大于水泥水化的氢氧化钙量,导致玻璃粉体系内氢氧化钙含量随龄期增加而降低.     

外加剂对氯氧镁水泥水化历程的影响Ⅰ:矿物掺合料

氯氧镁水泥具有放热量大、放热集中的特点.为了改善由放热量大引起的制品开裂、变形等缺点,本文采用水化热法,研究了内掺粉煤灰、硅灰和矿渣3种矿物掺合料对氯氧镁水泥水化历程的影响规律.研究结果表明,三者均能影响氯氧镁水泥的水化历程,延长水化时间,降低放热速率和总放热量,但三者影响效果不尽一致.当掺量为10％时,粉煤灰、硅灰和矿渣分别使镁水泥的诱导期延长了2％、6％和13％,第二最大放热速率分别降低了6％、16％和7％,3d水化放热量分别降低了9％、14％和6％;当掺量为30％时,粉煤灰和矿渣分别使镁水泥的诱导期延长了24％和45％,第二最大放热速率分别降低了29％和32％,3d水化放热量分别降低了27％和29％;三者对氯氧镁水泥水化历程的影响差异,与其矿物组成、比表面积、颗粒级配和形状等性质有关.实验结果为进一步寻找控制和改善氯氧镁水泥性能的合适外加剂提供了可靠的依据.     

海水环境下矿物掺合料对硫铝酸盐水泥的水化影响

研究了海水环境下掺入硅灰、粉煤灰、矿渣对硫铝酸盐水泥抗压强度、化学收缩和水化产物的影响规律.结果表明:当硅灰的掺量为2.5%时,水泥浆体的抗压强度比空白组高.矿渣掺量为10%的水泥浆体28 d抗压强度明显超过掺入硅灰和粉煤灰时的强度,60 d强度高于空白组.掺入2.5%硅灰后,水泥浆体的化学收缩增大;在水化早期,粉煤灰和矿渣的火山灰活性很低,导致水泥浆体的化学收缩降低.掺入10%硅灰加快了硫铝酸盐水泥3 d水化反应,钙矾石生成量增多,水泥浆体早期强度比掺其它掺合料有所提高,但体积过快膨胀会破坏其内部结构,对水泥浆体的强度发展不利.     

Adsorption of Admixtures on Portland Cement Hydration Products

The adsorption of calcium lignosulfonate and salicylic acid was studied on the hydration products of the four principal components of portland cement. To investigate the adsorption as a function of development of hydration product, the determinations were made after varying hydration times. The times allowed were from 5 min to 24 hr for tricalcium aluminate (C₃A) and tetracalcium aluminoferrite (C₄AF) and from 1 hr to 28 days for β-dicalcium silicate (β-C₂S) and tricalcium silicate (C₃S). Samples were characterized with respect to surface area and poresize distribution. The effect of gypsum on the adsorption was also investigated. The results indicate that the amounts of salicylic acid and calcium lignosulfonate adsorbed on the hydration products of C₃A, and of calcium     

不同掺和料对水泥水化热的影响

粉煤灰、磷矿渣和硅粉对水泥的水化热都有一定的影响.单掺粉煤灰可以降低水泥水化热;单掺硅粉提高水泥水化热;复掺粉煤灰和硅粉对水泥水化热影响不大;单掺磷矿渣对水泥水化热降低不大.结合不同工程的实际情况,综合考虑多种因素,选择合适的掺和料是提高混凝土性能,降低成本的有效途径之一.     

矿物掺合料和减水剂对桥梁混凝土水泥石水化热的影响

采用等温量热法研究高效减水剂对普通、中热水泥掺入不同品种及不同掺量的掺合料后水化热的耦合作用规律,分析了减水剂、矿物掺合料及两者双掺对水泥水化热及放热速率的影响.结果表明:矿物掺合料可减缓水泥水化放热的速率,推迟放热峰值的出现,粉煤灰的缓凝效果和削峰效果较矿渣要显著.外加剂对掺粉煤灰水泥的早期水化热有显著的降低作用.     

不同矿物掺合料对蒸养水泥水化产物与力学性能的影响

为探讨矿物掺合料对预制装配式混凝土水化产物与力学性能的影响,采用20％的镍铁渣粉、锂渣粉、钢渣粉与矿渣粉分别取代水泥,在早期80℃蒸养7h条件下制备了水泥净浆与砂浆,对比研究了镍铁渣粉、锂渣粉、钢渣粉与矿渣粉对7h和28 d龄期蒸养水泥水化产物和力学性能的影响.结果 表明:除了C-S-H与Ca(OH)2外,7h蒸养水泥的水化产物主要为AFm与Ca4Al2O6(CO3)0.5(OH)·11.5H2O,28 d蒸养水泥的水化产物主要为Ca4Al2O6(CO3)0.5(OH)·11.5H2O和Ca4Al2O6(CO3)·11H2O,矿物掺合料对蒸养水泥水化产物种类影响较小;掺镍铁渣粉、锂渣粉、钢渣粉、矿渣粉后,7h蒸养水泥的化学结合水含量分别达到了纯水泥的93.27％、102.22％、90.24％、102.22％,28 d蒸养水泥的化学结合水含量分别达到了纯水泥的93.76％、95.08％、86.27％、95.68％,掺锂渣粉与矿渣粉可以显著提高7h蒸养水泥的水化程度,掺钢渣粉的效果最差;此外,掺锂渣粉、钢渣粉、矿渣粉改变了蒸养7h水泥浆体C-S-H的形貌,除了纤维状C-S-H外,掺锂渣粉水泥浆体中还有蜂窝状C-S-H形成,掺钢渣粉水泥浆体与掺矿渣粉水泥浆体中还有球形与薄片状C-S-H形成;掺锂渣粉可以提高早期80℃蒸养7h水泥胶砂的抗压与抗折强度,但四种矿物掺合料均不能改善28 d蒸养水泥胶砂的力学性能.     

石膏-矿渣胶结材料的水化机理研究

通过实验分析了石膏一矿渣胶结材的水化机理,结果表明石膏一矿渣胶凝材料的水化产物主要是沸石类的矿物以及化学组成近似于沸石类矿物的无定形凝胶材料;标养条件下生成结晶尺寸较小的棒状和立方形的沸石类矿物;柠檬酸盐缓凝剂可以控制浆体中的各类矿物的生成机制,改变水化产物在半水石膏中的凝结、硬化前的数量、比例,都影响硬化体的结构组成.     

普通硅酸盐水泥基矿物掺合料对硫铝酸盐水泥性能的影响

本文研究了普通硅酸盐水泥掺量及不同种类和掺量的矿物掺合料对硫铝酸盐水泥性能的影响.结果表明普通硅酸盐水泥掺量小于60％时,普硅水泥-硫铝酸盐水泥体系(OPC-SAC体系)的胶砂强度随着普通硅酸水泥掺量的增加而降低,普通硅酸盐水泥掺量大于60％时,OPC-SAC体系的胶砂强度随着普通硅酸水泥掺量的增加而增大.并且对早期强度的影响较大.在硫铝酸盐水泥体系中掺入矿渣、粉煤灰和硅灰时,其胶砂强度随着掺量的增加而降低,在相同掺量下,矿物掺合料对强度的贡献率为:硅灰＞矿粉＞粉煤灰,对凝结时间的影响强弱为:硅灰＞矿粉＞粉煤灰.