穆红英[1]2000年在《关于外加剂/混合材料对硅酸盐水泥的水化热影响研究》文中研究表明本文着重研究了水灰比、各种调凝外加剂以及混合材料对硅酸盐水泥水化放热量和水化放热速率的影响，并讨论了影响水泥水化热的机理。比较详细地研究了WHⅡ型超缓凝剂对硅酸盐水泥水化、水化热、凝结时间、强度等的影响，运用XRD、DTA以及SEM对硅酸盐水泥的水化过程进行跟踪测试，结果表明适量使用WHⅡ型超缓凝剂可以得到合适的缓凝效果和增强作用。
董荣珍[2]2005年在《化学外加剂对高性能水泥水化及初始结构形成的调控机理的研究》文中研究说明本文依托于国家重点基础研究发展规划(国家“973”计划2001CB610704-3)“高性能水泥制备和应用的基础研究”,针对高性能水泥制备中C_3S高活性、高含量(High C_3S content cement,简称.HCC)的关键科学问题,探讨了“973”课题组研制的水泥(本文称为973专用水泥)与传统水泥对化学外加剂兼容与调控的差异。系统研究了不同化学外加剂对HCC初始水化历程的影响规律、结构形成的作用机理和相应的调控技术路线,主要工作及成果如下: 1.水泥初始水化历程的综合性评价手段 (1)提出水泥水化初始结构形成模型采用在线检测水泥水化瞬时电性能,以电阻率描述水泥水化初始结构形成的瞬时状态。水泥水化初始结构形成分为三个发展阶段:溶解—溶解平衡期、结构形成期、结构稳定期。 (2)首次建立水泥初始水化热-电模型 运用本文建立的水泥水化初始结构形成模型,并结合水化热模型,建立水泥水化热—电模型,结合水化动力学分析,提供水泥初始水化历程的热学参数及结构形成参数,将水泥水化进程中的化学反应状态及结构形成的物理状态结合起来。 (3)建立水泥初始水化流变特性模型 采用小振幅振荡方法测试储能模量动态时间谱可准确在线检测水泥新拌浆体的流变特性,研究表明储能模量变化规律为S形变化,并且存在储能模量突变,表明水泥水化进入诱导期时存在结构突变。 2.运用热—电模型研究了典型减水剂对HCC初始水化的影响 运用热—电模型的研究结果表明:HCC对化学外加剂的适应性相对普通水泥更为敏感,这表明化学外加剂在HCC中的吸附及对水化的调控作用更为复杂,与传统水泥体系存在显著差异。平行对比实验表明973专用水泥对化学外加剂(萘系高效减水剂+减缩剂)的兼容性优于小野田水泥。对于不同种类的减水剂,新型聚羧酸盐系减水剂对HCC水化历程的调控作用较强,适应性最好。 3.聚羧酸系减水剂的合成研究 根据HCC水化特点,进行了高性能聚羧酸系减水剂(PC-23)的合成与应用研究,结果表明,研制的聚羧酸系减水剂在0.5%掺量水平下,减水率及经时流动度损失均优于国际先进产品水平,在0.15%掺量水平下,减水率及经时流动度损失均优于国内先进产品水平。与意大利产品X404平行对比研究了对水泥水化热.电性能的影响,结果表明,PC-23在对水泥初始水化的热性能及电性能的调控方面均优于X404。 4.研究了调凝剂对HCC初始水化的影响及调控作用 (1)无机盐类调凝剂的作用 无机电解质因其阴阳离子的结合方式、各自在溶液中对电荷的吸附状态而表现出对水泥水化较为复杂的影响规律,对于硫酸盐,其阳离子的种类对其在水泥水化中的调控作用具有更大的影响,
邓铃夕[3]2015年在《原生硫酸复盐对水泥性能的影响》文中研究表明随着生产技术的发展和节能减排的需要,硅酸盐水泥熟料中原生硫酸盐含量明显提高,一些固硫技术的发展使混合材中SO3含量进一步提高。为了预防和抑制水泥中过多硫酸盐带来的不利影响,一般都对水泥总SO3含量,也包括混合材的SO3含量,进行限制,这使得高硫废渣难以得到实际应用,人们甚至担心熟料中过高的硫含量引起的不利影响。在水泥生产中通常还需要掺入二水石膏,如果水泥熟料和混合材中的原生硫酸盐能一定程度上代替二水石膏使用,则不必过于担心熟料中的原生硫酸盐,甚至可以利用SO3含量超过规定的废渣。因此我们必须了解原生硫酸盐与二水石膏对水泥性能影响的差异。①采用高温合成法模拟制备了原生硫酸钠钾、原生硫酸钾钙。原生3K2SO4·Na2SO4模拟煅烧制度为1000oC,保温时间2h。原生2CaSO4·K2SO4模拟煅烧制度为920oC,保温时间2h。采用水溶法测试了模拟制备的原生硫酸复盐与天然二水石膏溶解特性的差异,溶解速率:硫酸钠钾>硫酸钾钙>二水石膏。②在水泥中掺入原生硫酸钠钾、原生硫酸钾钙以研究原生硫酸复盐对水泥凝结时间、强度、体积稳定性的影响。原生硫酸复盐能显著延长水泥凝结时间、提高早期强度、改善水泥体积稳定性,但不同原生硫酸复盐对水泥性能的作用与二水石膏相比有所差异,总体上原生硫酸钠钾的作用次于二水石膏,原生硫酸钾钙的作用和二水石膏相近。③在不同铝酸三钙含量的水泥中掺入原生硫酸钠钾和原生硫酸钾钙,并测试各水泥体系的凝结时间、强度和体积稳定性,以研究铝酸三钙含量对原生硫酸复盐作用的影响。凝结时间方面,原生硫酸钠钾的缓凝作用随铝酸三钙含量提高急剧下降,当水泥中铝酸三钙含量达到11.8%时,即使提高原生硫酸钠钾掺量也不能使水泥的凝结时间达到国家标准要求;原生硫酸钾钙的缓凝作用受铝酸三钙影响较小,即使铝酸三钙含量提高,原生硫酸钾钙仍能较好地调节水泥凝结时间。强度和体积稳定性方面,原生硫酸钠钾能提高水泥早期强度但却使水泥后期强度倒缩,且硫酸钠钾作用的水泥其收缩和膨胀都较二水石膏和硫酸钾钙作用的水泥大;原生硫酸钾钙能使水泥强度提高,同时具有良好的体积稳定性。总体上硫酸钠钾作用次于二水石膏,受铝酸三钙含量影响显著;硫酸钾钙的作用与二水石膏差别不大,受铝酸三钙含量变化的影响较小。④采用XRD和SEM等测试手段研究硫酸钠钾、硫酸钾钙对水泥水化产物及微观形貌的影响。纯熟料和掺有不同硫酸盐的水泥其水化产物并没有显著不同,主要水化产物仍然是水化硅酸钙以及Ca(OH)2等。但掺有原生硫酸钠钾和原生硫酸钾钙的水泥体系其微观形貌有比较明显的区别,硫酸钠钾水泥体系扫描电镜图片中存在较多氢氧化物,而原生硫酸钾钙水泥体系比较致密。
祖天钰[4]2013年在《纳米碳酸钙对超高性能混凝土性能影响的研究》文中研究指明超高性能混凝土（Ultra High Performance Concrete,简称UHPC）是一种超高性能水泥基复合材料，具有超高强、高韧性、高耐久性的特点，在工程实践中具有广泛的应用前景。本文在超高性能混凝土的基础上引入了纳米碳酸钙，旨在于设计并制配性能良好的超高性能混凝土。同时本文研究了纳米碳酸钙对超高性能混凝土多项性能的影响，为在实践工程中改善其性能提供了思路。本文利用差热分析、水化放热分析、收缩仪、扫描电镜、流动扩展度、力学试验等方法，研究了纳米碳酸钙对超高性能混凝土体系的结合水含量、水化放热特点、自收缩、水化产物特征、流动性和力学性能的影响。研究结果表明：（1）通过纳米碳酸钙对超高性能混凝土新拌浆体流动性能的影响研究，发现由于自身极小的颗粒尺寸以及高比表面积使得纳米碳酸钙需水量大，随着纳米碳酸钙掺量的增加新拌水泥浆体流动度逐渐下降。但通过改变水胶比、采用超活性矿渣粉部分取代石英粉、优选减水剂等方式，可以弱化纳米碳酸钙对超高性能混凝土流动性的降低程度。（2）由于纳米碳酸钙的微集料效应、晶核效应、钉扎效应等的共同作用，小掺量的纳米碳酸钙对超高性能混凝土基体的力学性能有较大幅度的提高。且掺入钢纤维、玄武岩纤维、不锈钢微纤维等后，纳米碳酸钙对纤维超高性能混凝土的力学性能仍起到较大的优化作用。（3）应用SEM技术对掺有纳米碳酸钙的超高性能混凝土的微观形貌进行分析。研究表明掺入纳米碳酸钙后，超高性能混凝土基体的颗粒材料之间的级配更好，堆积密实度大。且掺入纳米碳酸钙的微观结构更为致密，水泥颗粒表面的附着物多，即水化反应程度大。与此同时，应用SEM技术研究了掺有玄武岩纤维的超高性能混凝土的微观形貌，观察了其基体与纤维的界面粘结。（4）掺入纳米碳酸钙会缩短超高性能混凝土的初凝时间和终凝时间，增大水化开始时体系的放热速率，使其水化放热曲线的放热峰提前出现，水化放热量增大。同时，纳米碳酸钙的掺入会使得体系内的水化产物数量增加。（5）超高性能混凝土会在水化早期出现放热膨胀的现象。随着水化过程的进行，消耗大量自由水，将产生自收缩的现象。且在水化3d后自收缩率趋于稳定，增长速率大幅变缓。将纳米碳酸钙掺入超高性能混凝土后，随着纳米碳酸钙掺量的增加，自收缩率呈增大的趋势。
刘明[5]2015年在《聚羧酸减水剂对水泥水化的影响及相关机理研究》文中研究表明水泥及其外加剂化学是设计和改善混凝土各种性能的理论基础。本论文以凝胶渗透色谱、ζ电位分析、X-射线衍射、差示扫描量热分析以及扫描电镜等,研究了聚羧酸减水剂对水泥水化的影响及其作用机理,并探讨了减水剂对水化产物结晶习性和微观形貌的影响。研究以聚羧酸减水剂的吸附为重要线索,将水泥水化研究和单矿水化研究相结合。主要研究内容及创新点如下:1.研究了不同结构的聚羧酸减水剂在水泥单矿C3S表面及其水化产物Ca(OH)2表面的吸附以及对C3S水化的影响。结果表明,水化60 min,C3S对聚羧酸减水剂的吸附量为5.5~6.5 mg/g,相应的ζ电位为-3.2 mV。此时,Ca(OH)2的吸附量为1.9 mg/g,相应的ζ电位为-4.32 mV。综合数据研究表明,C3S对减水剂的吸附发生在C3S及其水化层表面,并对C3S水化产生重要影响。诱导前期,减水剂的吸附增大C3S水化放热量,促进C3S表面Ca2+溶解;诱导期和减速期,放热滞后,C3S水化延迟,且水化相分布、形貌也发生明显变化,Ca(OH)2晶粒明显细小。减水剂掺量越高,分子羧基密度越大,C3S水化延缓的效应越明显。模拟的Ca(OH)2晶体合成实验表明,不掺聚羧酸减水剂的Ca(OH)2晶粒尺寸约为0.5~1μm,而掺0.2%聚羧酸减水剂的Ca(OH)2晶粒尺寸仅为0.2~0.5μm。上述研究表明,在硅酸盐水泥浆体中,聚羧酸减水剂不仅起到高效减水和改善混凝土气孔结构的作用,而且通过吸附影响到C3S的水化及其水化相形态。这为聚羧酸减水剂提高混凝土密实性和力学性能提供了新的依据。2.研究了不同结构的聚羧酸减水剂在C3A、Ca2SO4·2H2O及其水化产物AFt表面的吸附以及对C3A水化的影响。结果表明,C3A、AFt和Ca2SO4·2H2O的ζ电位分别为+12、+4.1和-0.6 mV。水化60 min,C3A对三种聚羧酸减水剂的吸附量在9~12 mg/g,此时AFt和Ca2SO4·2H2O对聚羧酸减水剂的吸附量分别为13~15 mg/g和0.21 mg/g左右。减水剂主要吸附在C3A和AFt的表面,羧基密度越大,吸附量相对越高。聚羧酸减水剂吸附对C3A水化产生重要影响。诱导前期,C3A和Ca2SO4·2H2O的溶解均受到减缓,从而使诱导期被延长1~2 h,并抑制了加速期AFt向AFm的转化,低羧基密度的聚羧酸减水剂对C3A水化的抑制作用表现得更加强烈。AFt对聚羧酸减水剂较强的吸附作用导致其晶体的生长、形貌及其分布形态受到严重影响。溶液结晶法模拟实验制备的AFt为2μm左右针状晶体,且相互聚集。但聚羧酸减水剂存在条件下得到的AFt晶体外形为1μm左右长的棒状,分散且生成量大。3.研究了不同结构聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附及其对水泥水化的影响。结果表明,聚羧酸减水剂在水泥颗粒表面的吸附量随时间延长逐渐增大。水化60 min,水泥颗粒对聚羧酸减水剂的吸附量为1.3~1.6 mg/g之间,吸附平衡的ζ电位在-9~-12 mV范围。这一吸附量虽然比上述C3S和C3A单矿的吸附量都低,但却与混凝土工程中聚羧酸减水剂的常规掺量相一致,原因可能与水泥中C2S的矿物含量以及水泥中的助磨剂有关。聚羧酸减水剂对水泥水化的影响是:诱导期延长,水化速率减慢;减水剂掺量增加,诱导期延长越明显,这与C3S和C3A单矿的水化情况相一致。另外,由于水化相中Ca(OH)2、AFt被C-S-H凝胶所覆盖,其形貌特征不明显。但从聚羧酸减水剂影响单矿水化产物Ca(OH)2、AFt的结果来看,聚羧酸减水剂可以细化AFt、Ca(OH)2的晶粒,因此会对水泥石的强度产生贡献。4.为了进一步验证吸附是影响水泥及其单矿水化的主要原因,本论文还研究了有机膦酸HEDP在水泥表面的吸附及其对水泥水化的影响。结果表明,HEDP的吸附能力比聚羧酸减水剂强,在掺量0.02~0.2%的范围,吸附率达到掺量的98%以上且未达到饱和。0.2%掺量时水泥水化温峰出现时间也从正常的11 h延长至50 h。HEDP掺量越大,其水化诱导期越长。进一步的岩相研究表明,HEDP的吸附明显抑制了AFt和Ca(OH)2的形成与生长,得到的水化产物由正常的短纤维状变为独特的毛绒状。HEDP的缓凝机理可被认为是通过“吸附”和“螯合沉淀”使水泥水化受到抑制作用。
李永鑫[6]2003年在《含钢渣粉掺合料的水泥混凝土组成、结构与性能的研究》文中提出随着水泥混凝土研究与应用技术的发展与深入，矿物掺合料是现代混凝土必不可少的重要组成之一，开发新型高效的矿物掺合料以满足现代混凝土的发展与需求己成为水泥混凝土研究的一个重要内容。磨细钢渣粉作为一种新的水泥混凝土掺合料，它的活性明显优于一级粉煤灰，与矿渣活性不相上下，而且分布较广，数量较多，有较高的应用与研究价值。 本文在深入研究钢渣粉本身的组成、结构与性能关系的基础上，通过水化产物的组成与微结构测试、混凝土宏观力学性能、工作性能及长期耐久性能实验，揭示了含钢渣粉水泥混凝土的组成、结构与性能之间的相关规律，为钢渣粉掺合料的应用与推广提供了理论依据与技术支撑。本文的主要工作及取得的重要成果包括以下几个方面。 系统地研究了钢渣粉的组成与结构特点，并探讨了钢渣组成与胶凝性能之间的关系。研究结果表明，碱度仅能反映钢渣中C_3S的含量，并不能完全反映钢渣的胶凝性能；钢渣的胶凝性能取决于由化学组成计算出的矿物组成及钢渣的处理方式，即钢渣中活性矿物C_2S、C_3S、C_4AF及C_3A的总量及表征活性损失矿物Ca(OH)_2的量决定着钢渣本身的胶凝性能。 通过一定的推导与数值分析，提出了用活性因子评价矿物掺合料胶凝性能的方法。活性因子计算结果表明，首钢钢渣粉活性最高，其次是武钢钢渣粉，上钢钢渣粉由于处理方式的原因活性相对较低；总体而言钢渣粉的活性明显高于一级粉煤灰。 实验研究了钢渣粉比表面积、颗粒形态特征对钢渣胶凝性能的影响。实验结果表明，提高比表面积可提高钢渣粉的胶凝性能，但当比表面积超过500m~2／kg时，钢渣粉的胶凝性能提高已不显著，钢渣粉的最佳比表面积应控制在450～500m~2／kg之间；比表面积相近时，表面有细小颗粒吸附且颗粒圆形度高的钢渣粉有相对较高的胶凝性能。 采用沸煮、高温长时间蒸养及压蒸方法研究了钢渣粉中的f-CaO、MgO、FeO、RO相及金属铁对水泥安定性的影响。实验结果表明，随着水泥混凝土研究与应用技术的发展与深入，矿物掺合料是现代混凝土必不可少的重要组成之一，开发新型高效的矿物掺合料以满足现代混凝土的发展与需求己成为水泥混凝土研究的一个重要内容。磨细钢渣粉作为一种新的水泥混凝土掺合料，它的活性明显优于一级粉煤灰，与矿渣活性不相上下，而且分布较广，数量较多，有较高的应用与研究价值。 本文在深入研究钢渣粉本身的组成、结构与性能关系的基础上，通过水化产物的组成与微结构测试、混凝土宏观力学性能、工作性能及长期耐久性能实验，揭示了含钢渣粉水泥混凝土的组成、结构与性能之间的相关规律，为钢渣粉掺合料的应用与推广提供了理论依据与技术支撑。本文的主要工作及取得的重要成果包括以下几个方面。 系统地研究了钢渣粉的组成与结构特点，并探讨了钢渣组成与胶凝性能之间的关系。研究结果表明，碱度仅能反映钢渣中C_3S的含量，并不能完全反映钢渣的胶凝性能；钢渣的胶凝性能取决于由化学组成计算出的矿物组成及钢渣的处理方式，即钢渣中活性矿物C_2S、C_3S、C_4AF及C_3A的总量及表征活性损失矿物Ca(OH)_2的量决定着钢渣本身的胶凝性能。 通过一定的推导与数值分析，提出了用活性因子评价矿物掺合料胶凝性能的方法。活性因子计算结果表明，首钢钢渣粉活性最高，其次是武钢钢渣粉，上钢钢渣粉由于处理方式的原因活性相对较低；总体而言钢渣粉的活性明显高于一级粉煤灰。 实验研究了钢渣粉比表面积、颗粒形态特征对钢渣胶凝性能的影响。实验结果表明，提高比表面积可提高钢渣粉的胶凝性能，但当比表面积超过500m~2／kg时，钢渣粉的胶凝性能提高已不显著，钢渣粉的最佳比表面积应控制在450～500m~2／kg之间；比表面积相近时，表面有细小颗粒吸附且颗粒圆形度高的钢渣粉有相对较高的胶凝性能。 采用沸煮、高温长时间蒸养及压蒸方法研究了钢渣粉中的f-CaO、MgO、FeO、RO相及金属铁对水泥安定性的影响。实验结果表明，摘要钢渣粉中的Mgo、Feo、Ro相一般不会引起水泥安定性不良的问题;氧化钙及金属铁是影响钢渣粉安定性不良的主导因素，应用中要严格控制它们的含量，钢渣粉中的游离氧化钙宜控制在3%以内，金属铁含量宜控制在2%以内。 利用XRD、DTA一TG研究了含钢渣粉胶凝材料水化产物的组成特征，并用极限水化产物的结合水量推算了掺合料对水泥水化速率的影响。实验结果表明，不同龄期含钢渣粉水化产物中的CZS、C3S及Ca(0H)2均明显高于含矿渣或粉煤灰的水化产物;水化早期掺合料结合水的能力大小顺序是:钢渣粉>矿渣粉>粉煤灰，水化后期掺合料结合水的能力大小顺序是:矿渣>钢渣>粉煤灰;矿渣粉完全结合水的能力最强，其次是钢渣粉，粉煤灰最低;钢渣结束水化的时间最早，粉煤灰次之，矿渣粉结束水化的时间最长;掺合料复合不仅可以协调掺合料的水化而且还能相互促进各自的水化。 采用sEM一EDS观察了含钢渣胶凝材料水化产物的微区形貌特征。结果表明，含掺合料胶凝材料的水化产物形貌与纯硅酸盐水泥的水化产物形貌比较相似，在较短龄期水化样的孔隙中能明显观察到针状?
赵计辉[7]2015年在《钢渣的粉磨/水化特征及其复合胶凝材料的组成与性能》文中进行了进一步梳理钢渣是炼钢过程中产生的工业废渣,其每年产生量巨大,但利用率很低,基本处于废弃和堆积状态,造成了环境污染、土地占用和资源浪费。由于钢渣的化学和矿物组成与硅酸盐水泥熟料相似,故将其用于水泥混凝土行业中的潜力很大。然而,钢渣易磨性差、水化活性低和体积不稳定是其三个重要的缺点或不足,很大程度上限制了钢渣在水泥混凝土行业的推广应用。此外,与研究和应用均很成熟的矿渣相比,有关钢渣的系统性理论研究较少,也是造成钢渣利用率低的重要原因。目前,我国排放的钢渣主要为转炉钢渣,近些年随着钢渣处理技术的提升(尤其近些年广泛采用的热焖处理工艺),使得引起钢渣体积不稳定的因素(游离氧化钙和游离氧化镁)得到较大程度的控制和改善,且热焖处理后的钢渣还具有粒度小、易磨等优点,这为钢渣的后续加工及用于水泥混凝土行业创造了良好的条件。为此,本文以转炉热焖钢渣为研究对象,从钢渣微粉的制备、自身胶凝性及其在水泥基材料中的应用性能等方面入手,对钢渣的粉磨性能、水化硬化特征及其复合胶凝材料的组成、结构与性能进行了较深入地系统研究。从化学成分、铁矿相、矿物组成、显微形貌、硬度等方面研究了转炉热焖钢渣的矿物特征,结果发现:热焖钢渣的矿物相包括硅酸盐相、RO相、铁钙相、镁蔷薇辉石与钙铁榴石相及少量金属铁相等。钢渣矿物相的显微形貌多种多样,具体为:①黑色的六方板状、树叶状和不规则形状是以O、Si、Ca元素组成的硅酸盐矿物相;②黑色圆形状是以O、Mg、Si、Ca、Fe元素组成的硅酸盐相、镁蔷薇辉石和钙铁榴石的混合相;③填充在矿物之间的不规则形状的灰色矿物是以O、Ca、Fe元素组成的铁钙相或铁酸钙相;④连续分布的浅灰色或近白色不规则状物相是以O、Mg、Ca、Mn、Fe元素组成的RO相;⑤镶嵌在其它矿物之间的白色或光亮色圆粒状矿物主要是Fe元素组成的金属铁相。从钢渣粉的细度、比表面积、休止角及颗粒分布等随粉磨时间的变化规律研究了钢渣的粉磨性能,结果发现:钢渣在粉磨过程中的比表面积与粉磨时间的对数成线性关系,特征粒径与粉磨时间的二次对数成线性关系,并伴随着筛余量先降后升(颗粒团聚)、堆积密度减小和机械力化学效应等特征。钢渣在粉磨前期中的难磨相为铁钙相、RO相和金属铁相,而在粉磨后期中的难磨相主要为金属铁相。研究了多种有机物对钢渣的助磨效果和作用规律后发现,有机物对钢渣的作用效果与其掺量、功能基团数量、类型、碳链长度和分子构型等因素有关。具体为:(a)有机物的掺量越大,其对钢渣的总体助磨效果一般越强,并非单分子层理论掺量是最佳的掺量,有机物在双分子层或多分子层理论掺量时,其效果也会缓慢增长,只是带来较高成本,在实际应用中很少采用;(b)有机物功能基团数量对其助磨性能的影响基本遵循如下规律:当羟基数≤3时,含有相同功能基团的同系列有机物的助磨效果一般随功能基团数量的增加而逐渐增强;而对于羟基>3的有机物而言,功能基团数量增多,助磨作用逐渐减弱;(c)不同类型功能基团之间的助磨效果比较为:羟胺基>羟基/羟醚基>羟醛基;(d)不同系列有机物的助磨效果达到最佳时,各自基本对应着一个最佳碳链长度,如一元醇、二元醇的最佳碳链长度就为3;(e)具有异构的空间立体结构有利于提高有机物的助磨性能,如异丙醇胺类有机物的助磨效果优于含有相同种类和数量官能团的乙醇胺类有机物;(f)不同系列有机物的助磨效果比较为:醇胺有机物>二元醇/三元醇>一元醇>多元羟基有机物,前两类有机物适宜作钢渣助磨剂,而后两类不适宜作钢渣助磨剂;(g)粉磨时间对有机物助磨效果的影响与其掺量有关,一定掺量的某种钢渣助磨剂达到其最佳助磨效果时有一个相应的最佳粉磨时间。从水化热、水化产物、反应程度、胶凝强度、浆体结构和水化动力学方程等方面研究了钢渣粉的水化硬化特征。水化热的研究发现:钢渣也具有与水泥相似的五个水化阶段,但其水化前期(诱导前期+诱导期)的时间较长,第二放热峰值很低,水化放热速率和放热总量均远低于水泥。对钢渣水化产物的研究发现:钢渣+石膏的水化产物为无定形c-s-h凝胶、棒状钙矾石和少量六方板状ca(oh)2组成的疏松结构;纯钢渣浆体的水化产物中基本无钙矾石。对反应程度和强度的研究发现:钢渣粉浆体的非蒸发水含量和ca(oh)2含量均与养护龄期成幂指数关系,钢渣粉浆体的硬化强度与养护龄期成对数关系。对钢渣水化动力学的研究发现:钢渣粉的水化深度与水化时间的关系在水化初期、中期和后期分别符合线性关系、幂指数关系和对数关系。粒径大于4.39μm的钢渣颗粒无法在360d内完全水化,在养护360d时,钢渣的水化初期、中期和后期对其水化程度的贡献率分别为37.59%、33.61%和28.80%通过对钢渣-矿渣、钢渣-粉煤灰、钢渣-石英、钢渣-硅灰四种辅助性胶凝材料复合微粉性能的研究发现:钢渣-矿渣复合微粉具有“1+1>2”的复合超叠加效应,钢渣与矿渣能相互促进其水化反应,提高其水化反应程度。钢/矿比为2:3和1:1分别为钢渣-矿渣复合微粉浆体的早期和后期水化硬化性能的最佳配比。从钢渣粉的掺量、粒径分布、作用贡献等角度出发,研究了钢渣粉对钢渣复合硅酸盐水泥性能的影响,结果发现:(a)钢渣粉的掺入使得复合硅酸盐水泥的水化诱导期延长,水化程度和强度降低,孔结构变差;掺量越高,影响越大;且复合硅酸盐水泥强度与钢渣粉掺量符合多项式函数关系。(b)粒径小于32μm的钢渣粉与复合硅酸盐水泥3d、7d、28d抗折强度和7d、28d抗压强度成正关联,而与3d抗压强度呈负关联;钢渣粉16-24μm粒径是与基准水泥匹配的最佳粒径区间。(c)钢渣粉对复合水泥的填充效应与其粒径有关,粒径越小,其物理和化学填充作用均越强。(d)钢渣粉对复合水泥的化学作用和水化程度的贡献率随其掺量的增加而增强,且钢渣粉粒径越小,其化学作用越强,反之,作用越弱。(e)钢渣粉对复合水泥强度的贡献率在3d龄期时为负值,在28d龄期时为正值。通过对钢渣-硫铝酸盐水泥(CS—A-SS)、钢渣-铝酸盐水泥(CA-SS)复合胶凝材料的组成与性能的研究发现:钢渣粉掺量较低时,CS—A-SS和CA-SS的各龄期强度和水化程度下降较小,反之,下降显著。钢渣粉使CS—A-SS浆体的孔隙率增大,孔分布变差。而较小掺量的钢渣粉会优化CA-SS浆体的孔分布(提高浆体中<20nm的无害孔含量,并降低20-50nm的有害孔含量),但整体上使CA-SS浆体的孔隙率仍增大。从少量水泥对钢渣水化硬化性能的影响角度研究,结果发现:少量(20%)硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和铝酸盐水泥均能显著提高钢渣的早期胶凝性能,作用大小为:铝酸盐水泥>硫铝酸盐水泥>硅酸盐水泥;但硫铝酸盐水泥和铝酸盐水泥对钢渣后期胶凝性能的提高程度较小,而硅酸盐水泥的后期效果显著,作用大小为:硅酸盐水泥>硫铝酸盐水泥>铝酸盐水泥。从超细粉磨、化学激发剂和热养护对钢渣的活性激发及其复合胶凝材料性能的影响研究发现:(a)超细钢渣微粉能明显提高钢渣的胶凝活性,降低钢渣粉掺量对复合水泥性能的影响,促进钢渣复合水泥的水化硬化过程和反应程度,改善水泥石孔结构。(b)所选的七种化学激发剂均能显著提高钢渣的水化硬化性能,其中效果最好的为Na2SO4和TEA。无机激发剂能提高钢渣复合水泥的早期性能,但会降低后期性能,而有机激发剂对钢渣复合水泥的早后期性能均有提高作用。(c)热养护对钢渣粉及其复合胶凝材料性能的影响与热养护时间有紧密关系,热养护时间越长,对早期性能的提高越有利,但对后期性能可能会产生不良影响,应综合早后期性能需求来选择适宜的热养护时间。基于Fuller分布提出了钢渣-矿渣-水泥三组分高性能复合水泥(“Fuller-SS-S-C水泥”)的组成模型,即:保持复合水泥的整体颗粒级配符合Fuller分布,但其0-15μm、15-30μm、30-45μm和45-80μm区间的颗粒分别由SS-S-C、C、SS-S和SS组成,并通过改变0-15μm区间内SS-S-C的组成比例来调整“Fulller-SS-S-C水泥”的性能。依据此模型制备的“Fuller-SS-S-C水泥”具有良好的物理、力学性能和致密的浆体结构。
刘慧[8]2011年在《三异丙醇胺对水泥水化及其性能的影响》文中研究说明近年来,随着国家经济的高速发展,水泥年产量也在快速增加。而水泥作为高能耗产业,节能减排任务艰巨。水泥粉磨过程中,助磨剂的加入可以有效提高粉磨效率、降低能耗和生产成本。因此,水泥助磨剂的研究对于环保和社会经济的发展都有重要意义。三异丙醇胺(TIPA)是水泥助磨剂的常用组分之一。目前,TIPA对硅酸盐水泥和含有石灰石细颗粒的硅酸盐水泥的强度、水化性能已有研究。但是,TIPA对石灰石硅酸盐水泥的水化机理、以及对硅酸盐水泥及石灰石硅酸盐水泥硬化浆体的微观结构的影响研究还不够全面。因此,本文围绕TIPA对硅酸盐水泥和石灰石硅酸盐水泥的强度、水化过程和硬化浆体微观结构三个方面进行相关实验研究,主要结论如下。通过TIPA对硅酸盐水泥和石灰石硅酸盐水泥强度的影响研究,发现TIPA对水泥早期强度增强不明显,但随龄期延长,TIPA逐渐表现出其增强效果。TIPA对石灰石硅酸盐水泥后期强度的增强作用比对硅酸盐水泥更加显著。当TIPA与NaCl共同使用时,水泥早、后期强度均能得到增强。通过对水泥水化量热和X-射线衍射实验结果分析,TIPA可促进水泥中的C4AF水化生成AFt。但是,TIPA对水泥中C3S的水化没有明显作用。在石灰石硅酸盐水泥中,TIPA促进AFt的生成,待石膏耗尽,CaCO_3与水化铝酸钙反应生成碳铝酸钙,同时抑制了AFt向AFm的转化。对硬化浆体利用压汞实验进行孔结构分析,结果表明,TIPA具有引气作用,使硬化浆体中的孔隙增加,特别是大孔的数量增加较多。但TIPA的分散作用使水化凝胶孔隙减少、结构致密。利用中心复合设计(CCD)方法,对TIPA、NaCl和石灰石粉掺量对硅酸盐水泥强度的影响进行研究,试验得出了三因子与水泥各龄期水泥强度间的拟合回归方程和最佳掺量配比。
应洪浩[9]2018年在《水泥基自流平砂浆制备与力学性能研究》文中研究指明水泥基自流平砂浆(Self-Leveling Mortar,简称SLM)是以复合水泥为胶凝材料,添加骨料、填料、矿物掺合料和化学外加剂拌合而成的水泥砂浆,SLM具有很高的流动性和早期强度,无需人工抹平就可在自重作用下精准找平,并在短时间内达到较高的早期强度。SLM与传统砂浆相比,没有起砂、起皮、收缩开裂等问题,可作为垫层在其上直接铺设地板和地砖,以及一些薄层饰面材料等,也可直接作为面层使用。在欧洲等发达国家,SLM的应用有广泛的市场,而我国仅在一些大型公共建筑和有特殊使用要求的地面使用。本文以在德国莱比锡应用科技大学(HTWK)联合培养期间参与的研究项目和研究工作为基础,采用德国标准和方法,自主配制了多种水泥基自流平砂浆并进行了相应的试验,主要工作如下:(1)将2种铝酸盐水泥TSZⅠ、TSZⅡ分别和2种硅酸盐水泥CEMⅠ、CEMⅡ复掺,采用0%、5%、10%、20%、25%、30%、40%、100%的铝酸盐水泥分别取代硅酸盐水泥,在定量为75g混合水泥颗粒情况下,进行了8组共24次Puntke需水量对比试验,分析了水泥品种和取代率等对需水量的影响。结果表明,当取代率在10%以下时,水泥净浆的需水量较少,有较大的堆积密度;相对于硅酸盐水泥CEMⅠ,硅酸盐水泥CEMⅡ与铝酸盐水泥复掺后的需水量更小。(2)采用取代率分别为0%、30%、40%、50%、60%、100%的石灰石粉末取代细砂,0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、100%的硅灰取代粉煤灰,进行了13组共39次Puntke需水量对比试验,分析了掺合料性能和堆积密度等因素对需水量的影响。结果表明,对于石灰石粉末,取代率为20%~40%之间时需水量较低,硅灰取代粉煤灰时,取代率为50%左右时的需水量最少。(3)在水灰比为0.5的情况下,进行了12组共36个试件在不同水泥和不同龄期下纯水泥砂浆的强度试验,研究了CEMⅠ、CEMⅡ、TSZⅠ和TSZⅡ在1d、2d、7d时的抗压强度和抗折强度,分析了硅酸盐水泥砂浆和铝酸盐水泥砂浆强度的变化规律。结果表明,铝酸盐水泥砂浆早期强度大于硅酸盐水泥砂浆,特别是1d的早期强度增长很快;硅酸盐水泥砂浆CEMⅡ的早期强度大于硅酸盐水泥砂浆CEMⅠ,并且CEMⅡ的1d抗压强度可达25.70MPa。(4)在水灰比分别为0.5和0.68的情况下,采用取代率为0%,5%、10%、20%、40%的铝酸盐水泥TSZⅠ、TSZⅡ分别取代硅酸盐水泥CEMⅡ,进行了60组共180个试件的抗压和抗折强度试验,分析了不同取代率和不同水灰比对砂浆强度的影响。结果表明,取代率为5%左右时,复合水泥砂浆的强度最高,其中95%的CEMⅡ和5%TSZⅠ的早期强度最高,当水灰比为0.5时,其1d的抗压强度可达20.30MPa。(5)基于早期强度主要由铝酸盐水泥提供,后期强度主要由硅酸盐水泥提供的设计思路,根据上述试验结果,利用正交试验方法,通过5组共15个试块的强度试验,研究了在取代率为5%时,不同水灰比、胶砂比、掺量等对砂浆自流平性能和强度的影响,配制出一种强度较高的水泥基自流平砂浆,即粉煤灰掺量和硅灰掺量均为10%左右,其1d的抗压强度可达34.16MPa,可见其流动性能和强度均较好,可供工程应用参考。
张旭龙[10]2011年在《水泥基材料水化热动力学研究》文中认为硅酸盐水泥的水化放热行为包括水化放热速率和放热量,其对混凝土,尤其是大体积混凝土的耐久性有很大影响。工程施工时水泥水化放出的热量聚集在混凝土内部长期散发不出来,使混凝土温度升高,夏季甚至有时最高温度可高达75℃,内、外部之间形成了巨大温差与温度应力,导致裂缝产生。在大体积混凝土及水工混凝土的工程应用中,粉煤灰、矿渣、硅灰被广泛用作矿物掺合料以控制混凝土的温升和改善混凝土的抗蚀性能。论文以国家重点基础研究发展计划(973计划)：现代混凝土胶凝浆体微结构形成机理的研究为依托。采用微量热测试法和环境扫描电镜对不同矿物掺合料、不同水胶比条件下C3S和硅酸盐水泥的水化放热性能与微观形貌进行了测试与观察,并根据水化放热曲线对其水化热动力学特性进行了多层次的研究。论文进行的主要工作和取得的研究结果有：对C3S、硅酸盐水泥与不同矿物掺合料搭配体系的水化放热进行了测试与分析,研究了粉煤灰、矿渣和硅灰对水化放热的影响规律。研究表明,粉煤灰和矿渣对C3S与硅酸盐水泥的水化放热速率都有降低、削峰作用,诱导期有延迟作用。随着硅灰掺量的增加,C3S与硅酸盐水泥的水化放热速率和放热量均有不同程度降低,但对诱导期的作用却不尽相同,硅灰的掺入使C3S的水化诱导期缩短,硅酸盐水泥的水化诱导期延长。当水胶比大于0.30时,所有实验试样的最终水化放热量Qmax趋于定值,半衰期t50随水胶比的增大而减小,说明水化反应速度随着水胶比的增加而提高。根据常温下固定水胶比(0.35)不同实验样品的水化放热曲线进行的Krstulovic-Dabic模型研究表明,C3S的水化过程为NG-D类型水化历程,粉煤灰的掺入没有改变C3S的水化历程类型；矿渣掺量为20%时C3S的水化过程仍然为NG-D类型水化历程,当掺量为30%和50%时C3S的水化过程由NG-D类型转化为NG-I-D类型水化历程；硅灰的掺入对C3S的水化过程的影响与矿渣具有类似性,当硅灰掺量为10%时C3S的水化过程为NG-D类型水化历程,当掺量增加为15%和20%时C3S的水化过程为NG-I-D类型水化历程。硅酸盐水泥的水化过程为NG-I-D类型水化历程,粉煤灰和矿渣的掺入均没有改变硅酸盐水泥的水化历程类型；硅灰的掺量为10%和15%时硅酸盐水泥的水化过程为NG-D类型水化历程,当掺量增大到20%时硅酸盐水泥的水化过程为NG-I-D类型水化历程。论文还对不同类型水化历程转变点与无量纲特征粒径间的关系进行了探索研究,得出在本实验条件下,掺有粉煤灰、矿渣、硅灰时,当水化无量纲特征粒径大于0.95时,水化反应处于成核结晶与晶体生长(NG)过程控制阶段,当无量纲特征粒径小于0.84时,水化反应处于扩散反应控制阶段。根据化学反应热动力学研究的一级无量纲参数法对硅酸盐水泥及分别单掺粉煤灰、矿渣、硅灰的试样的水化放热过程进行了热谱重构,得到了与实际水化过程良好吻合的重构曲线。
参考文献：
[1]. 关于外加剂/混合材料对硅酸盐水泥的水化热影响研究[D]. 穆红英. 大连理工大学. 2000
[2]. 化学外加剂对高性能水泥水化及初始结构形成的调控机理的研究[D]. 董荣珍. 武汉理工大学. 2005
[3]. 原生硫酸复盐对水泥性能的影响[D]. 邓铃夕. 重庆大学. 2015
[4]. 纳米碳酸钙对超高性能混凝土性能影响的研究[D]. 祖天钰. 湖南大学. 2013
[5]. 聚羧酸减水剂对水泥水化的影响及相关机理研究[D]. 刘明. 武汉理工大学. 2015
[6]. 含钢渣粉掺合料的水泥混凝土组成、结构与性能的研究[D]. 李永鑫. 中国建筑材料科学研究院. 2003
[7]. 钢渣的粉磨/水化特征及其复合胶凝材料的组成与性能[D]. 赵计辉. 中国矿业大学(北京). 2015
[8]. 三异丙醇胺对水泥水化及其性能的影响[D]. 刘慧. 湖南大学. 2011
[9]. 水泥基自流平砂浆制备与力学性能研究[D]. 应洪浩. 西安建筑科技大学. 2018
[10]. 水泥基材料水化热动力学研究[D]. 张旭龙. 武汉理工大学. 2011
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