固态碱组分碱矿渣水泥的研制及其水化机理和性能的研究

本研究针对液态碱组分碱矿渣水泥的缺陷,研制成功了强度标号达425R～625R的固态碱组分碱矿渣水泥,并对这种新型胶凝材料的生产工艺、水化机理、物理力学性能和耐久性进行了深入的研究。 运用现代测试手段详细研究了矿渣玻璃体的微观结构,发现矿渣玻璃体具有主要由富钙相和富硅相组成的微观分相结构,并且各相的存在状态和性质有很大的差异。在这一发现的基础上,本研究很好地解释了矿渣水硬活性的潜在性以及固态碱组分碱矿渣水泥的水化机理。研究表明,固态碱组分碱矿渣水泥的水化过程中没有诱导期或诱导期相当短,该水化过程主要经历矿渣的解体、新相的形成和长大、水化产物的缩聚和“混凝”三个阶段,其水化产物主要是沸石类矿物,另外还有少量的低碱性水化硅酸钙C-S-H(Ⅰ)。 研究表明,固态碱组分碱矿渣水泥属于低热水泥;其水泥石的孔隙率较小,且孔径大于10~3A的有害孔所占的比例较小;其抗渗性、抗冻性、抗碳化性能及抗化学腐蚀性等耐久性能良好。通过试验证实了用这种水泥配制的混凝土不会发生因碱集料反应而引起的膨胀破坏。 本研究研制成功的固态碱组分碱矿渣水泥不仅性能优良,而且充分利用工业废渣、成本低廉、生产工艺简单、使用方便,具有重要的实用意义。     

矿渣水泥水化产物平衡体系的研究

通过分析硅酸盐水泥熟料矿物组成、水化特性,矿渣的化学组成和水化过程,研究了普通矿渣水泥、碱矿渣水泥水化产物平衡体系的稳定性,并根据矿渣水泥系统水化产物稳定存在的条件,研制了适用于高掺量矿渣水泥的复合外加剂。     

利用红外和核磁技术分析矿渣硅酸盐复合胶凝材料的水化产物

采用傅里叶红外光谱(FTIR)和高分辨29Si固体核磁共振技术(NMR),研究了不同水化龄期的水泥-矿渣复合胶凝硬化浆体的微观结构。结果表明:纯硅酸盐水泥随着水化时间的增长,水化程度变大,聚合度增加,生成更多的长链水化硅酸钙(C-S-H)凝胶;矿渣硅酸盐水泥试样水化早期主要生成二聚体凝胶,随着龄期增长,逐渐转变为长链型凝胶,平均链长逐渐增加;随着矿渣掺量的增加,激发矿渣所需时间增长,早期Q~2(1Al)很少,但随着龄期延长,矿渣逐渐被激发,C-A-S-H凝胶变多。     

基于PZT机电阻抗技术的水泥水化反应监测

通过制备了一种用于水泥的水化反应进程监测的压电传感器,对水泥的早期水化反应进行监测。研究结果表明:压电传感器的机电阻抗谱能够实时反映出水泥浆体结构的变化,尤其在水泥水化反应初期,压电传感器的电阻抗谱图随着水泥水化反应进程产生了显著变化;依据压电传感器的机电阻抗谱图的变化规律,采用数学统计方法建立了量化指数,可将水泥12h内的水化反应分为三个主要阶段,即水化开始后大约3h内,水化约3~8h阶段和水化8~12h阶段。说明利用压电传感器与水泥浆体结构间的机电耦合特性,能够为水泥的水化反应进程研究提供新的方法。     

电学方法研究掺有窑灰水泥的水化特性

利用非接触式电阻率新方法,研究普通硅酸盐水泥及粉煤灰和粉磨时间分别为1h、3h和4h的窑灰混掺后胶凝材料的水化特性.试验结果表明,窑灰分别粉磨1h、3h和4h后,在同样掺量情况下,对水泥浆体早期电阻率随时间的变化有明显的影响.高碱度和高Cl-、高SO3含量将直接影响到窑灰作为混合材或直接回窑后水泥的早期水化特性.不同掺量的粉煤灰在一定程度上可以平衡窑灰水泥浆体系中的碱,同时窑灰中的碱也可激发粉煤灰的早期活性,在熟料掺量小于50%时仍可获得较高的早期强度.     

29Si固体核磁共振技术在水泥化学研究中的应用

^29Si核磁共振技术常用于研究Si原子核周围的中短程相互作用,与X射线衍射、中子衍射、电子衍射等研究长程整体结构的方法互为补充,在水泥化学的研究当中具有重要的作用。本文从水泥混凝土中硅酸盐物质结构的分析、各种水泥的水化、矿渣的碱激发以及混凝土碱集料反应等方面,通过分析Si原子结构特征在^29Si固体核磁共振测试结果中所反映出来的变化,阐述了^29Si NMR技术在水泥化学研究中的应用。     

低水灰比对硅酸盐水泥水化程度的影响

研究了低水灰比硅酸盐水泥的水化程度，并利用XRD和SEM分析了其水化产物的微观结构。结果表明在低水灰比条件下，水泥的水化程度较低，其硬化水泥浆体中存在较多的未水化水泥；同时由于自身的密实性增强和体系的低孔隙率，使水泥水化产物的结晶、生长情况也受到影响。     

基于电阻率和ζ-电位法的低热硅酸盐水泥早期水化特性

为研究低热硅酸盐水泥早期水化特性，采用电阻率测试仪和电声法ζ-电位分析仪分别对低热水泥和普通硅酸盐水泥水化的电阻率和ζ-电位进行测试。结果表明：电阻率和ζ-电位曲线在表征水泥浆体阶段的水化过程上具有较好的一致性。在水化20 min内，低热水泥浆体的ζ-电位与Ca²⁺浓度成正比，ζ-电位的急剧上升与{Ca₆[Al(OH)₆]₂·24H₂O}⁶⁺浓度有关；水化20 min后，浆体中开始形成AFt和CSH,ζ-电位的变化受SO₄^2-与{Ca₆[Al(OH)₆]₂·24H₂O}⁶⁺、Ca²⁺与HSiO₃^-反应速率控制。与普通水泥相比，低热水泥在水化20 min内Ca²⁺溶出速率更快，浆体中AFt形成时间更早；其诱导期持续时间短...     

环氧树脂缓释激发剂对碱-矿渣水泥性能的影响

碱-矿渣水泥目前常用缓凝剂延长凝结时间,但缓凝剂存在用量不宜控制、缓凝效果受温度影响较大、影响早期强度等问题。本研究采用一种缓释型碱激发剂对其凝结时间进行调节。实验采用不同总质量的环氧树脂包覆处理水玻璃,得到不同厚度的环氧树脂覆膜,研究了不同覆膜厚度的激发剂对碱-矿渣水泥凝结时间、力学性能、微观性能的影响。实验表明,使用环氧树脂覆膜于激发剂表面后,能显著延长碱-矿渣水泥的凝结时间,其中100%包裹组将初凝时间延长了90%;环氧树脂的加入提高了水泥的1 d强度,75%包裹组1 d强度提高了54.02%;环氧树脂对28 d的抗压强度贡献不大,但能提高试件的韧性,25%包裹组的压折比降低了10.18%;环氧树脂以覆膜形式加入碱-矿渣水泥中较直接以外加剂加入更能促进基体的水化进程。     

Cr~(3+)、Pb~(2+)在不同水泥水化体系中的固化

研究了重金属离子Cr~(3+)和Pb~(2+)对硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥及混掺水泥(普通硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥进行混掺)三种水泥的浆体凝结时间和力学性能的影响,并借助X射线衍射技术(XRD)和电感耦合等离子体发射光谱(ICP)等研究了水泥水化产物特征、重金属元素在水泥浆体中的固化方式与溶出特性。结果表明:Cr~(3+)对三种水泥均产生促凝作用,而Pb~(2+)对普通硅酸盐水泥和混掺水泥产生缓凝作用,对硫铝酸盐水泥产生促凝作用。Cr~(3+)和Pb~(2+)的掺加引起AFt和Ca(OH)_2形成量的变化,影响程度与水泥品种有关,掺加Cr~(3+)的28d浆体中有新相Ca_2Cr(OH)_7·3H_2O生成。所研究的三种水泥中,硅酸盐水泥对Cr~(3+)的固化效果最好,当Cr~(3+)掺量为1%时,其Cr~(3+)浸出浓度仅为0.177mg/L;而硫铝酸盐水泥对Pb~(2+)的固化效果最好,当Pb~(2+)掺量为1%时,其Pb~(2+)浸出浓度仅为0.0064mg/L。     

粉体改性与水泥的高性能化

建筑技术的进步对水泥的性能和品质提出了越来越高的要求,为了满足这些需求,水泥本身的改性是重要的技术措施。本文中介绍了水泥粉体改性的主要方法和对提高水泥性能的作用,提出了粉碎机械力化学法和球形水泥技术在水泥基材料中的应用研究,并认为这是应该关注的水泥粉体改性问题。     

普通硅酸盐-硫铝酸盐复合胶凝体系水化性能和机理研究

对普通硅酸盐(P·O)-硫铝酸盐(R·SAC)复合胶凝体系的凝结时间、胶砂强度进行了分析,利用等温量热仪、综合热分析仪(TG-DSC)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等从水化速率及水化产物微观形貌等方面分析了复合胶凝体系的水化机理。结果表明:当R·SAC掺量约为10%时,复合胶凝体系的凝结时间相比P·O明显缩短,早期强度提高幅度较大,同时也能获得较大幅度的后期强度增长,力学性能较纯组分水泥性能优越。复合胶凝体系的早期水化速率和放热量高于单组分水泥。随着R·SAC的掺入,复合胶凝体系的水化产物中钙矾石(AFt)增多,Ca(OH)₂晶体减少,且AFt的生成量越多,越有利于早期强度的发展,当R·SAC掺量超过30%时,Ca(OH)₂消失。     

纳米技术在水泥领域中的应用研究

介绍了纳米技术及纳米材料的的概念,指出纳米技术在自然科学世界已进入全盛时代,纳米技术和纳米材料正逐步扩展应用于军事、医药、化工、环保、信息、机械等各领域。综述了近年来在水泥领域中纳米技术的国内外应用研究现状,探讨了在传统材料水泥、混凝土领域中应用纳米技术的前景。     

Flow Behavior of Fresh Portland Cement Pastes

Portland cement pastes prepared at various water/cement ratios were studied using the rate-controlled coaxial cylinder viscometer Rotovisko-Haake 20, system M5-oscillatory measuring device MV2P with serrated surfaces. The tests were performed under both continuous and oscillatory flow conditions. In this article, experimental shear stress and shear rate data were fitted very satisfactorily with a model proposed by the authors. Excellent results were achieved also by applying the Quemada equation. Oscillatory flow data gave further information on the workability of the pastes investigated. In addition, the influence of two different commercial superplasticizing agents (Concretan RX and Ergomix 1000, the first based on polycyclic copolymers with modified structures carrying hydroxylated side chains, the second on a modified polyacrylic resin) was studied with the aim of determining their optimum dosage. In the case of Ergomix 1000, agreement between the optimum dosage determined rheologically and that recommended by the producer was obtained.     

水泥工业生态化及其相关的技术和设备

主要提出了水泥工厂生态设计,介绍了生态设计的定义、原则、范围、内容、设计方法等,重点讲述了水泥生态化与相关技术、设备的关系,同时还介绍了水泥工厂生态设计的实例。作者认为:传统水泥工业向生态化转型,即从不可持续发展的传统工业转向可持续发展的生态工业,意味着水泥工业正在努力实现与资源、环境、经济和社会的全面协调发展。水泥工业的范畴属于粉体工程,水泥产品及生产过程的环境特性在很大程度上决定于设计阶段,而水泥工业生态设计就是要把生态环境意识贯穿或渗透到水泥产品和生产工艺的设计之中。     

Flow Behavior of Fresh Portland Cement Pastes

Portland cement pastes prepared at various water/cement ratios were studied using the rate-controlled coaxial cylinder viscometer Rotovisko-Haake 20, system M5-oscillatory measuring device MV2P with serrated surfaces. The tests were performed under both continuous and oscillatory flow conditions. In this article, experimental shear stress and shear rate data were fitted very satisfactorily with a model proposed by the authors. Excellent results were achieved also by applying the Quemada equation. Oscillatory flow data gave further information on the workability of the pastes investigated. In addition, the influence of two different commercial superplasticizing agents (Concretan RX and Ergomix 1000, the first based on polycyclic copolymers with modified structures carrying hydroxylated side chains, the second on a modified polyacrylic resin) was studied with the aim of determining their optimum dosage. In the case of Ergomix 1000, agreement between the optimum dosage determined rheologically and that recommended by the producer was obtained.     

GSAS软件在硅酸盐水泥和铝酸盐水泥物相定量分析中的应用

基于Rietveld定量分析原理,利用GSAS软件对硅酸盐水泥和铝酸盐水泥的主物相进行定量分析,并将推算出的氧化物含量与X射线荧光分析结果进行比较。结果表明,运用GSAS软件可降低择优取向等不良因素对定量分析结果的影响,实现快速且相对准确的物相定量分析。     

磷酸镁水泥制备及生物医学应用研究进展

磷酸镁水泥(MPC)是一种凝结硬化快、早期强度高、黏结强度高、干燥收缩小、耐磨、抗冻、生物相容性好的新型胶凝材料,无论在民用、军事建筑还是生物骨修复材料上都有很好的应用前景,因此得到了广泛的关注。主要对MPC的制备、水化产物、机理以及在生物医学领域的应用研究现状进行了综述。     

水泥及水泥基复合材料的机敏性研究

主要从水泥及基复合材料的压敏性，温敏性和电磁屏蔽等三个方面综述了这一领域的研究现状。     

磷酸镁水泥的研究进展

分析了磷酸镁水泥的原料制备、水化机理及主要水化产物,介绍了磷酸镁水泥凝结影响因素、强度影响因素研究现状,在此基础上对磷酸镁水泥的应用前景及亟需解决的问题进行了初步探讨.