硼砂对硫铝酸盐水泥水化行为的影响研究

研究了不同硼砂掺量对硫铝酸盐水泥(SAC)浆体凝结时间、抗压强度的影响规律,并通过XRD和TG分析等方法对3d龄期时的水化产物进行分析.结果表明,硼砂对硫铝酸盐水泥具有很明显的缓凝效果,并且在一定的掺量范围内,早期抗压强度随着硼砂掺量的增大而有明显提高,且后期强度不会有倒缩现象.硫铝酸盐水泥的主要水化产物是钙矾石,当硼砂掺量从0增大到0.30％时,钙矾石的生成量先增多后减少,使得水泥浆体的强度先增大后减小.     

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.     

AFm阴离子类型对硫铝酸盐水泥水化产物钙矾石稳定性的影响

钙矾石是硫铝酸盐水泥主要水化产物之一,其稳定性对水泥性能影响很大。将碳酸钙、硝酸钙或亚硝酸钠按不同掺量加入硫铝酸盐水泥,并研究了它们对水泥水化、线性膨胀率和抗压强度等影响。结果表明,掺入这3种物质后可生成相应的阴离子单取代水化铝酸钙(AFm);含硝酸钙或亚硝酸钠净浆线性膨胀率均高于纯硫铝酸盐水泥净浆;含有这3种物质的水泥砂浆56 d龄期抗压强度均高于纯硫铝酸盐水泥砂浆。碳酸钙、硝酸钙或亚硝酸钠可提高硫铝酸盐水泥水化产物钙矾石的稳定性,从而提升水泥性能,其中硝酸钙和亚硝酸钠效果较佳。     

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.     

稻草纤维对硫铝酸盐水泥水化特性的影响

通过对凝结时间、电阻率和强度的测定,研究了稻草纤维对硫铝酸盐水泥水化特性和力学性能的影响。结果表明,(1)稻草纤维浸提液延长了硫铝酸盐水泥的凝结时间,但会降低硫铝酸盐水泥的强度,且随着浸提液浓度的增加,强度越低;对硫铝酸盐水泥水化产物的种类无影响。(2)用冷水、热水和氢氧化钠预处理稻草纤维,可降低稻草纤维对硫铝酸盐水泥水化的延缓作用和强度的不利影响。     

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。     

锂化合物对硫铝酸盐水泥水化历程的影响

研究了锂化合物对硫铝酸盐水泥凝结时间、水化历程、水化产物种类和形貌的影响。水化热试验表明:锂化合物的掺入使得硫铝酸盐水泥的水化诱导期消失,直接进入水化加速期,同时使得早期的水化速率和水化放热量显著增加,后期的水化放热量减小。X射线衍射分析表明:锂化合物的作用仅提高了水化产物的生成速率,对水化产物种类无影响。扫描电镜观察结果表明:锂化合物的掺入提高了水化产物的生成速率和生成量。研究结果还表明:空白硫铝酸盐水泥在水化加速期依次出现的3个水化放热峰是由于不同的钙钒石生成阶段所致;在相同的Li+掺量(以摩尔计)下,相对于Li2CO3而言,LiOH·H2O具有更强的加速硫铝酸盐水泥水化的能力。     

缓凝剂对高贝利特硫铝酸盐水泥水化和性能的影响

高贝利特硫铝酸盐(HB-CSA)水泥是一种具有低收缩特性的新型低碳水泥。针对该种水泥凝结硬化不易控制的问题,系统研究了氨基三亚甲基膦酸(ATMP)和葡萄糖酸钠(SG)对HB-CSA水泥水化和凝结硬化的影响。采用等温量热仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了缓凝剂在HB-CSA水泥中的作用机理。结果表明:ATMP可以显著延缓HB-CSA水泥水化进程,延长凝结时间,提高HB-CSA水泥的中后期强度;而SG仅表现出有限的作用。两种缓凝剂与聚羧酸减水剂(PCE)复配可以延迟HB-CSA水泥水化放热速率,抑制钙矾石等早期水化产物的形成,且不同种缓凝剂会使钙矾石呈现出不同的形貌。     

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。     

海水对不同矿物组成的铝酸盐水泥水化的影响

铝酸盐水泥(CAC)具有优良的抗海水侵蚀性能,为进一步开发其在海洋环境中的应用前景,研究了海水拌合对不同铝酸一钙/二铝酸一钙(CA/CA₂)比例的CAC水化的影响。结果表明:水化早期,海水延缓了CAC水化,而且CA/CA₂比例越低,延缓作用越显著;水化后期,海水促进了CAC水化,使得浆体中水化铝酸一钙(CAH₁₀)生成量明显增加、孔结构优化,强度较自来水拌合时大幅提升,且CA/CA₂比例越低,提升效果越显著。但与自来水相比,海水拌合时CAC后期强度倒缩程度更明显。无论自来水还是海水拌合,CAC主要水化产物都是CAH₁₀,氯离子主要以物理吸附方式结合;所涉龄期内未发现与硫酸盐和镁离子侵蚀相关的水化产物。     

不同温度下合成沸石对铝酸钙水泥水化行为的影响

铝酸钙水泥的水化行为与物相组成、粉体粒径、水化温度、外加剂等因素密切相关。已有研究发现沸石结构矿物对铝酸钙水泥的水化行为影响显著,而作用机制有待进一步研究。本文采用XRD、SEM、FTIR、综合热分析以及电导率测试方法,系统研究了不同养护温度(20 ℃、25 ℃、30 ℃和40 ℃)下合成沸石对铝酸钙水泥水化行为的影响及作用机理。结果表明,合成沸石对铝酸钙水泥水化行为的影响与不同养护温度下离子浓度有关。在20 ℃养护时,铝酸钙水泥的溶解程度较低且沸石具有超高的比表面积及离子吸附能力,离子浓度难以达到饱和,延长了诱导期,从而延缓了铝酸钙水泥的水化;在25~40 ℃养护时,沸石的微孔结构和超高比表面积为水化产物提供更多成核位点,进而促进了铝酸钙水泥的水化。此外,合成沸石的引入有效消除了铝酸钙水泥在25 ℃养护时的异常凝结行为。     

快凝快硬高贝利特硫铝酸盐水泥熟料水化机理研究

研究了一种新型快凝快硬高贝利特硫铝酸盐水泥的水化性能,并利用微量热仪、XRD、TGA、SEM等方法进行了水泥水化过程,水化产物和微观形貌结构的表征.实验结果表明:新型高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的早期水化放热迅速并集中,早期强度发展迅速;该水泥的早期水化产物主要为AFt和铝胶相,未发现CH相;在水化后期,生成的AFt会发生转化生成AFm相,同样没有发现CH相.随着水化的进行,水化产物不断增多,针棒状的AFt穿插,交错在凝胶之间,形成了较为致密的结构,从而提高了水泥的强度.     

不同温度下矿渣对铝酸盐水泥早期水化行为的影响

通过凝结时间、抗压强度、电阻率、浆体内部温度测试和水化产物分析,研究了20 ℃、35 ℃和50 ℃下矿渣(GGBFS)对铝酸盐水泥(CAC)早期水化行为的影响。结果表明,掺入矿渣会逐渐减小CAC 72 h的化学收缩,降低化学收缩速率峰值。20 ℃时,电阻率变化曲线出现了明显的晶相转变期,化学收缩曲线存在明显的诱导期; 35 ℃时,凝结时间延长,掺入矿渣抑制了电阻率的发展;50 ℃时,电阻率在接近24 h时显著降低,凝结时间显著缩短,掺入矿渣缓解了24 h电阻率的减小。矿渣-铝酸盐水泥体系的水化产物和抗压强度受养护温度的影响较大。20 ℃时,掺入40%(质量分数)矿渣减少了CAH₁₀的生成量,降低了硬化浆体的强度;35 ℃和50 ℃时,1 d水化产物主要为C₂AH₈和少量C₃AH₆,掺入矿渣延缓了强度的倒缩。在28 d龄期时,不同养护温度下掺入矿渣均能促进C₂ASH₈的生成。     

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。     

EVA对硫铝酸盐水泥净浆微观结构和力学性能的影响

研究了乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)对硫铝酸盐水泥(CSA)净浆抗压强度、凝结时间、干燥收缩、质量损失及浆体内部温度的影响规律,并通过XRD、FTIR、SEM及EDS等测试手段对6 h、28 d龄期时的水化产物及微观结构进行分析。结果表明：掺入EVA后CSA净浆的凝结时间显著缩短,6 h的抗压强度升高,而1 d、3 d、28 d的抗压强度降低;CSA净浆的干燥收缩和质量损失率随着EVA掺量的增加逐渐减小;EVA的掺入提高了CSA净浆内部温度曲线的峰值,加快了峰值出现的时间。微观分析表明：EVA对CSA净浆6 h的水化具有促进作用,使其生成了更多的钙矾石,而对其28 d的水化具有抑制作用,水化产物有所减少。     

硫铝酸盐水泥抗酸侵蚀性能与机理研究

本文研究了硫铝酸盐水泥(CSA)在盐酸和硫酸环境下的力学性能演化规律,并探究了其抗酸侵蚀机理。分别测试了水和酸溶液养护的CSA胶砂试件的抗折强度,计算了CSA的抗酸侵蚀系数。采用XRD、TGA、CT和SEM分析了酸侵蚀导致的产物种类和数量变化,表征了微观结构演化过程。结果表明:与普通硅酸盐水泥(OPC)相比,CSA在盐酸和硫酸中抗折强度损失率更低,具有更好的抗盐酸和硫酸侵蚀能力;CSA主要水化产物(钙矾石)比OPC主要水化产物(氢氧化钙和硅酸钙凝胶)更难与酸反应,因此抗酸侵蚀能力更强。盐酸与硫酸对CSA的侵蚀机制略有不同,盐酸对CSA的侵蚀过程实质上为氢离子对CSA水化产物钙矾石的酸解,硫酸对CSA的侵蚀则是氢离子和硫酸根离子的共同作用。