石膏对石灰石粉水泥基材料水化及硬化性能的影响

针对我国目前非荷载作用下混凝土严重开裂的问题,以"比表面积较低的水泥熟料-比表面积较高的掺合料-足够掺量的石膏"构成的胶凝材料体系为研究对象,通过水化热速率、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、压汞法(MIP)及热重-差示扫描量热法(TG-DSC)等手段,研究石膏对石灰石粉水泥基材料水化及硬化体微结构的影响。结果表明,石灰石粉能够加速C3A与石膏作用生成钙矾石相,在足量石膏存在的条件下,能够阻碍钙矾石向低硫型硫铝酸钙转变;石灰石粉的掺入与石膏一起延缓了C3A的水化;在石灰石粉和足够石膏同时存在的情况下,C3A水化生成具有膨胀性的水化碳铝酸钙和高硫型硫铝酸钙,补偿了收缩,提高了水泥基材料的抗裂性能;熟料粗磨、掺合料细磨及较高石膏掺量的胶凝材料体系配制的C30和C50等级混凝土,强度能持续增大,从28d到180d,强度分别提高了36.7%和33.3%,混凝土结构紧密、孔隙率低、有害孔含量少。     

冶金渣制备高强人工鱼礁结构材料的试验研究

为了研究钢渣粉磨时间和矿渣钢渣复掺比例对矿渣-钢渣-熟料-石膏体系胶凝材料强度的影响,采用一次线性回归得到胶凝材料强度的变化趋势,并利用XRD和SEM方法分析钢渣粉磨和净浆的水化过程.试验表明:矿渣与钢渣的复合比为7∶1,钢渣和矿渣的比表面积分别为550和480 m2/kg,且与质量分数10%的水泥熟料和质量分数10%的脱硫石膏复合的胶凝材料具有较高的强度.以优化后的胶凝材料代替水泥,并以热闷法稳定化的钢渣颗粒为骨料,可以制备出抗压强度达到60 MPa以上,水泥熟料总用量为2%的高强人工鱼礁混凝土.研究表明,对钢渣适度粉磨能改善钢渣性能,适量加入钢渣对促进体系的水化有积极作用.     

低能耗、低排放、高性能、低热硅酸盐水泥及混凝土的应用

介绍了以贝利特(硅酸二钙,C2S)为主导矿物的高贝利特水泥(HBC)的熟料制备、水泥性能以及典型混凝土性能及其应用.通过与以阿利特(硅酸三钙,C3S)为主导矿物的通用硅酸盐水泥(PC)的系统比对研究以及HBC在三峡工程现场应用时与中热硅酸盐水泥(MHC)混凝土的比对分析,证明HBC是一种新型低能耗、低CO2排放、低水化放热、高强度、高性能的硅酸盐水泥.与PC相比,HBC熟料烧成温度降低100 ℃,CO2排放量减少10%,水泥混凝土不仅具有更为优越的工作性、力学性能和耐久性,而且具有优异的热学性能和抗裂性能.     

复合水泥基自流平材料的研究进展

详细介绍了复合水泥基自流平材料的胶凝体系,分析了二元胶凝体系和三元胶凝体系的水化机理及其对自流平材料的凝结时间、流动性、力学强度、体积稳定性等性能的影响;同时指出,复合胶凝体系水化反应生成钙矾石是实现材料改性的关键所在。在此基础上,系统地探讨了胶凝材料、骨料和化学外加剂对材料性能的影响。最后,综述了当前的应用状况,并对今后的研究重点进行了展望。     

碳酸化钢渣和矿渣作硅酸盐水泥混合材水化性能研究

通过对钢渣碳酸化前后的硅酸盐相提取及水化放热性能和将碳酸化钢渣和矿渣作为混合材的硅酸盐水泥的胶砂强度和水化产物种类的测定,以及对它们微观形貌的观察,研究了碳酸化钢渣对胶凝体系水化性能的影响.结果表明,碳酸化使钢渣中硅酸盐相的含量由47.06％下降至14.38％;碳酸化促进了钢渣的早期水化,抑制其后期水化;在配比相同的条件下,碳酸化钢渣-矿渣-硅酸盐熟料体系试样的3、28d抗压强度较未碳酸化钢渣-矿渣-硅酸盐熟料体系试样的高;碳酸化生成的CaCO3促进了熟料的水化;碳酸化钢渣促进了胶凝体系中AFt的生成,且生成水合碳铝酸钙.     

高密实多元复合水泥浆体组成设计与抗侵蚀性能研究

Cl^-与SO₄^2-侵蚀是造成海洋环境下水泥混凝土劣化的主要原因，掺入辅助胶凝材料(SCMs)是改善水泥浆体抗侵蚀性能的有效方法。引入细粒度、高活性胶凝材料能加速复合水泥力学性能的发展并改善其抗蚀性，但会造成浆体流变性差、收缩应力大、开裂风险高等问题。基于Dinger-Andersen颗粒级配模型，在硅酸盐水泥基础上引入细矿渣、粗粉煤灰以及偏高岭土活性组分，设计并制备了SCMs含量高达60%的高密实度多元级配复合水泥。研究结果表明:多元级配复合水泥强度接近硅酸盐水泥，抗Cl-与SO₄^2-侵蚀性能显著提升，采用快速氯离子迁移系数法(RCM)测得氯离子扩散系数降低81%,30次干湿循环硫酸盐侵蚀后耐蚀系数仍有77%。高密实度多元级配复合水泥浆体初始堆积密实、持续水化，使得孔隙显著细化，同时水化产物对氯离子固化作用强，有效阻滞有害离子向内部迁移。此外，SCMs的高效水化大量消耗Ca(OH)₂，抑制了二次钙钒石等侵蚀产物的生成。通过颗粒级配调控与组成设计，可充分发挥...     

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。     

钢渣粉性能优化及制备无熟料混凝土的试验研究

为提高固体废弃物综合利用率,通过钢渣分段除铁优化试验和钢渣粉对无熟料混凝土抗压强度影响试验,研究以钢渣-矿渣-脱硫石膏作为胶凝材料制备无熟料全固废混凝土。结果表明,经分段磁选可获得金属铁含量低于0.5%的高性能钢渣粉;当钢渣粉比表面积为640m~2/kg,m(钢渣)∶m(矿渣)=1∶2.5时,无熟料混凝土同时获得较优的3d和28d强度。XRD、TG-DSC、IR和FE-SEM分析表明,在脱硫石膏的激发作用下钢渣和矿渣可以相互促进水化,水化产物以AFt(钙矾石)和C-S-H(水化硅酸钙)凝胶为主。早期钢渣水化促进矿渣的解聚并结合脱硫石膏生成AFt网状结构,随着水化反应的进行胶凝体系生成的C-S-H凝胶充填于AFt网络中使硬化浆体结构致密从而保证强度的增长。     

纳米二氧化硅对苯丙共聚物/水泥复合胶凝材料凝结硬化的影响

采用纳米二氧化硅作为调凝物质以期解决苯丙共聚物/水泥复合胶凝材料凝结硬化慢的问题。通过测定纳米二氧化硅改性苯丙共聚物/水泥复合胶凝材料的凝结时间及早期强度,分析纳米二氧化硅对复合胶凝材料凝结硬化过程的影响;采用等温量热法测定纳米二氧化硅改性苯丙共聚物/水泥的水化热,并采用X射线衍射仪对其水化产物进行表征;综合以上分析结果探讨纳米二氧化硅的作用机制。结果表明:掺入二氧化硅能有效促进复合胶凝材料的凝结硬化,二氧化硅掺量为1. 25%时促进作用最为显著;掺入纳米二氧化硅可促进铝酸三钙和硅酸三钙的水化,加快钙钒石和氢氧化钙的生成,缩短复合胶凝材料的水化诱导期和加速期,加快水泥水化进程,从而缩短凝结时间,提高早期强度。     

石灰石粉和含铝相辅助性胶凝材料的协同作用对混凝土抗碳化性能的影响

为了研究石灰石粉和含铝相辅助性胶凝材料的协同作用对混凝土抗碳化性能的影响,选取了两种含铝相辅助性胶凝材料和石灰石粉以不同比例取代水泥,并采用差热分析、XRD和压汞法测试了其水化产物和微观结构。研究结果表明,单掺石灰石粉降低了混凝土的抗碳化性能,当石灰石粉掺量约为10%时,混凝土的碳化深度最低。当复掺石灰石粉和含铝相辅助性胶凝材料时,两者反应生成了碳铝酸钙,增大了固相体积,优化了孔结构,它们的协同作用提高了混凝土的抗碳化性能。当石灰石粉掺量为5%~15%,粉煤灰掺量小于10%,或者矿粉掺量为10%~30%时,混凝土的碳化深度最低。