沸石粉对硫铝酸盐水泥水化行为的影响机理研究

研究了沸石粉对硫铝酸盐水泥浆体流动度、凝结时间和抗压强度的影响规律,并通过自收缩、电阻率和XRD测试分析了沸石粉在硫铝酸盐水泥水化行为中的作用机理。结果表明,掺入沸石粉后水泥浆体的流动度明显降低,凝结时间显著延长,且延长时间随掺量的增大呈先增大后减小的趋势。当沸石粉掺量为5%~15%(质量分数)时,硬化水泥浆体的1 d、3 d、7 d抗压强度均有显著提高;沸石粉掺量为10%时,水泥浆体3 d、7 d、28 d的强度增长幅度最大,和空白组相比,分别增长了21.6%、13.9%和5.4%。掺入沸石粉后水泥浆体的24 h电阻率显著增大,硬化浆体的7 d自收缩减小,且在相同龄期时,硬化浆体的自收缩随沸石粉掺量的增大而减小。XRD分析显示沸石粉的掺入能有效促进硫铝酸盐水泥的水化,有利于1 d、3 d和28 d龄期内钙矾石的形成。     

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。     

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.     

一种新形态钙矾石—管状钙矾石

用扫描电镜、Ｘ射线能谱仪观测和分析了硫铝酸盐水泥系列的水化产物钙矾石的一种特殊显微形貌－管状钙矾石。在水泥净浆试体中、界面上、不同石膏掺量的水泥浆试体、砂浆试体、水化的熟料颗粒中均可观测到管状钙矾石。它的形成可能与非平衡状态生产的熟料中Ｃ４Ａ３Ｓ矿相的某种晶体结构有关。     

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。     

5～40℃不同硫酸盐侵蚀对铝酸盐水泥水化的影响

采用X射线衍射仪、热分析仪、压汞仪等分别研究了5℃、20℃和40℃Na_2SO_4和MgSO_4侵蚀对铝酸盐水泥(CAC)水化的影响。结果表明:不同温度CAC水化产物的稳定性与硫酸盐种类密切相关。在5℃和20℃,浆体中主要生成十水铝酸钙(CAH_(10))和八水铝酸二钙(C_2AH_8),两者在MgSO_4溶液侵蚀下均能稳定存在;但在Na_2SO_4溶液侵蚀下,C_2AH_8不稳定而基本消失,并有膨胀性钙矾石形成,试样强度降低。在40℃,浆体中主要生成C_2AH_8和六水铝酸三钙(C_3AH_6),其中C_3AH_6在Na_2SO_4溶液侵蚀下基本稳定,而C_2AH_8在两种硫酸盐溶液侵蚀下均基本消失,Na_2SO_4侵蚀样中形成大量钙矾石,MgSO_4侵蚀样中则形成大量石膏,试样破坏严重。但在40℃高温条件下,两种硫酸盐侵蚀均可在一定程度上起到收缩补偿作用。     

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。     

负10℃条件下缓凝剂对快硬硫铝酸盐水泥水化及强度的影响

研究了–10℃环境中氯化钙溶液拌合冷物料条件下,硼砂、葡萄糖酸钠、L(+)-酒石酸对快硬硫铝酸盐水泥凝结硬化行为、强度发展的影响,分析了缓凝剂对水化产物的影响。结果表明:–10℃条件下采用氯化钙溶液拌合时,0.6%掺量硼砂可使初凝时间延长至25 min、终凝时间延长至28 min,而葡萄糖酸钠和L(+)-酒石酸对初终凝时间影响不显著。随着硼砂、葡萄糖酸钠掺量的增加,不同龄期强度均逐渐下降,28 d最大降低值可达到25.5 MPa;L(+)-酒石酸会使得强度下降得更为明显,0.3%(质量分数)掺量时便会使得1 d抗压强度下降10.9 MPa,0.6%掺量时28 d抗压强度下降27.3 MPa。掺0.6%硼砂的1 d试样中钙矾石的形貌未发生明显变化,但生成量减少5.31%;葡萄糖酸钠使钙矾石呈短柱状,生成量几乎不变;L(+)-酒石酸使得钙矾石呈针状,生成量无明显变化。–10℃条件下硼砂可显著延长快硬硫铝酸盐水泥的凝结时间,且适当掺量时强度损失可接受,是适宜的缓凝剂;葡萄糖酸钠、L(+)-酒石酸的缓凝效果不明显,且会改变钙矾石的形态与分布,并会使强度显著下降。     

海水对不同矿物组成的铝酸盐水泥水化的影响EI北大核心CSCD

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。     

硫铝酸盐水泥体系高温稳定性研究

针对硫铝酸盐水泥水化产物易转变和国际上对延迟性钙矾石形成和破坏的争议,研究了硫铝桎卤水泥在不同温度下的膨胀和性能变化行为,结果证明,无论是压蒸或蒸养处理,在120℃温度下形成的稳定产物是单硫型水化硫铝酸钙,常温下转化为Aft,并伴随一个快速的结构破坏过程,而在80℃条件下,硫铝酸盐水泥石的结构是稳定,未出现DEF破坏。     

负10℃条件下缓凝剂对快硬硫铝酸盐水泥水化及强度的影响EI北大核心CSCD

研究了-10℃环境中氯化钙溶液拌合冷物料条件下,硼砂、葡萄糖酸钠、L(+)-酒石酸对快硬硫铝酸盐水泥凝结硬化行为、强度发展的影响,分析了缓凝剂对水化产物的影响。结果表明:-10℃条件下采用氯化钙溶液拌合时,0.6%掺量硼砂可使初凝时间延长至25 min、终凝时间延长至28 min,而葡萄糖酸钠和L(+)-酒石酸对初终凝时间影响不显著。随着硼砂、葡萄糖酸钠掺量的增加,不同龄期强度均逐渐下降,28 d最大降低值可达到25.5 MPa;L(+)-酒石酸会使得强度下降得更为明显,0.3%(质量分数)掺量时便会使得1 d抗压强度下降10.9 MPa,0.6%掺量时28 d抗压强度下降27.3 MPa。掺0.6%硼砂的1 d试样中钙矾石的形貌未发生明显变化,但生成量减少5.31%;葡萄糖酸钠使钙矾石呈短柱状,生成量几乎不变;L(+)-酒石酸使得钙矾石呈针状,生成量无明显变化。-10℃条件下硼砂可显著延长快硬硫铝酸盐水泥的凝结时间,且适当掺量时强度损失可接受,是适宜的缓凝剂;葡萄糖酸钠、L(+)-酒石酸的缓凝效果不明显,且会改变钙矾石的形态与分布,并会使强度显著下降。     

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。     

硫铝酸钡钙矿物的早期水化

利用水化热分析、环境扫描电镜和X射线衍射对2.75CaO·0.25BaO·3Al2O3·BaSO4(C2.75B1.25A3(-S))矿物的早期水化行为进行了研究.结果表明:C2.75B1.25A3(-S)矿物水化放热速度迅速,早期水化反应剧烈.水化早期,水化产物均匀覆盖于熟料颗粒表面,至6 h时,熟料颗粒周围形成大量的细针状水化产物晶体.水化至12h后,晶体逐渐长大,附着于熟料颗粒的四周并相互交织在一起,熟料颗粒表面的水化膜消失.C2.75B1.25A3(-S)的早期水化过程在14h基本结束.     

矿渣种类对新型石膏矿渣硫铝酸盐水泥水化硬化的影响

矿渣的理化特性差异对新型石膏矿渣硫铝酸盐水泥(SAC-GS)各方面性能均有很大影响,因此本文选取3种生产用的典型矿渣,尝试多维度构建矿渣组成结构与SAC-GS宏观性能方面的联系。采用X射线衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)等方法对各矿渣的矿物组成、元素组成及其存在状态进行对比分析。通过扫描电镜(SEM)、XRD等方法分析各水泥硬化浆体试样的水化过程,并测试各试样不同水化龄期的抗压、抗折强度,对比其早期水化放热速率、孔径分布等,结果表明铝含量更高且活性更高的矿渣,其水泥试样强度发展更快、水化程度更高、孔结构更加致密。基于以上分析,SAC-GS应选用高铝含量的矿渣原料。     

提高硫铝酸盐水泥质量的措施

0引言硫铝酸盐水泥1974年投入工业生产,具有优异的早强、高强、抗冻、耐腐蚀和低碱等性能。但目前其用途多局限于GRC、保温板、自应力管、欧式构件等预制混凝土产品上,在结构上使用的不多,这除了由于该产品的成本价格高,不利于推广应用外,还跟目前该产品质量波动幅度大有关,甚至同一厂家不同批次的产品质量差异也很大,出现的问题主要集中在早期强度偏低、凝结时间忽长忽短、甚至强度倒缩等方面。当前硫铝酸盐水泥的新标准即将出台,借此机会,笔者根据近几年的实际生产经验,就如何稳定、提高硫铝酸盐水泥质量谈一些看法。1硫铝酸盐水泥的生…