Abstract ：

铁铝酸盐水泥具有节能、利废、减排优良的工艺性能和环境友好的特点,目前已逐渐引起了国内外学者的研究兴趣.本文通过水化热、XRD、TG-DTG、孔结构分析、SEM等测试手段对比了铁铝酸盐水泥(FAC)、硫铝酸盐水泥(SAC)和硅酸盐水泥(PC)三类不同水泥体系水化过程,分析了三种水泥水化产物和水化机理.结果表明:FAC的1 d强度相比于PC提高了 130％,28 d强度超过SAC.FAC和SAC水化放热主要集中在1 d之内,且FAC熟料中的铁相能缩短加速期时间,促进钙矾石的生成.相较于PC和SAC,FAC水化产物不仅含有钙矾石、水化硅酸钙凝胶和铝胶,还含有铁钙矾石和铁胶,其总孔隙率较低,水泥石结构更加致密,强度和耐久性进一步提高.

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铁铝酸盐水泥 水化进程 水化产物 微观分析 硅酸盐水泥 硫铝酸盐水泥

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将促强减缩剂与普通硅酸盐水泥组成复合胶凝体系,表征复合胶凝材料的凝结时间和其在不同水灰比时的强度变化,通过XRD、压汞法、SEM和水化热等测试方法研究复合胶凝体系的水化机理.结果表明:促强减缩剂的掺入可以促进硅酸盐水泥的凝结硬化,提高复合体系的水化速率,促进C3S的水化程度,增加水化产物中AFt的生成,使结构更加紧密.在水灰比为0.3条件下,当促强减缩剂掺量为25%时,混凝土的8 h强度最高,为23.3 MPa;当促强减缩剂掺量为10%时,混凝土的28 d强度最高,为87.3 MPa.

Keyword ：

协同水化 免蒸养混凝土 复合胶凝材料 早期强度

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本发明属于减水剂技术领域，本发明公开了一种早强型聚羧酸减水剂及其制备方法与应用。本发明通过含铝和羟基的有机物、含钙和羟基的有机物、不饱和卤代烃、碱催化剂、相转移催化剂与溶剂进行威廉姆斯醚化反应得到功能性单体；再将功能性单体与现有的减水剂常用小分子单体和大分子单体进行多元共聚反应，得到早强型聚羧酸减水剂。本发明所得早强型聚羧酸减水剂，其在水泥浆体系中释放的铝和钙，可以增加孔溶液中铝离子和钙离子的浓度，促进水化产物的沉淀，加快水化产物钙矾石的形成，显著提升了混凝土的早期强度。

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为研究聚羧酸减水剂改性水化硅酸钙晶核(C–S–H/PCE)对水泥水化的促进过程,了解C–S–H/PCE对水泥水化的促进作用机理,采用丙烯酸类型的聚羧酸减水剂(PCE-1)和硅烷类型的聚羧酸减水剂(PCE-2)对水热合成的水化硅酸钙(C–S–H/Unmodified)晶核进行表面处理得到聚羧酸减水剂改性水化硅酸钙晶核C–S–H/PCE-1和C–S–H/PCE-2,随后将不同C–S–H晶核添加到水泥净浆中.对C–S–H晶核表面张力和水泥净浆抗压强度、物相组成、水化放热曲线进行了测试,结果表明:PCE-1和PCE-2表面改性导致C–S–H晶核表面接触角从36.9°增加到41.1°和42.9°,造成了沉积相(水化产物)在衬底材料(晶核)表面的晶格失配,抑制了水泥水化产物在C–S–H晶核表面外延生长,降低了C–S–H晶核对硅酸盐水泥水化进程的促进作用,且C–S–H/PCE-2晶核对硅酸盐水泥水化促进作用降低程度明显大于C–S–H/PCE-1晶核.对水泥净浆空隙溶液中PCE的吸附平衡过程测试表明,C–S–H/PCE晶核并非直接引入了新的结晶成核位点,而是通过表面PCE的解吸附暴露出新C–S–H表面,且PCE在C–S–H/PCE晶核表面解吸附过程决定了C–S–H/PCE晶核对水泥水化促进效果.

Keyword ：

水化硅酸钙晶核 聚羧酸减水剂 水泥 吸附 水化进程

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水泥固化酸性红土时,水泥水化受到抑制,水化产物生成量减少,从而削弱了固化土强度的发展.针对此问题,选用普通硅酸盐水泥作为主固化剂,Ca(OH)2、二水石膏和无水硫酸钠作为复合添加剂,研究了单掺水泥和水泥复合添加剂固化我国西南地区酸性红土的强度发展情况,结合XRD、MIP、SEM等微观手段,分析了固化土无侧限抗压强度、水稳性以及微观结构变化规律.结果表明,固化酸性红土需要消耗更多的水泥,掺入水泥用量5％的复合添加剂可显著提升固化土的强度,复合添加剂的最佳比例为Ca(OH)2∶二水石膏∶无水硫酸钠=1∶3∶1;提高pH值和Ca2+浓度以及保持合理的SO42-浓度,可以改善水泥的水化环境,促使CSH、CASH、AFt等水化产物生成量增加,从而提高固化土强度和水稳系数.

Keyword ：

酸性红土 固化土 水稳性 微观结构 无侧限抗压强度

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近些年来的研究发现,将一些纳米粒子加入到水泥中,可以为水化产物提供更多形核位点,降低水化产物的形核势垒,加快水泥的水化进程.这些纳米材料包括纳米SiO2、纳米CaCO3、纳米TiO2、碳纳米管、纳米水化硅酸钙(C-S-H)等.其中,人工合成的纳米C-S-H晶种与水泥水化产物C-S-H凝胶具有相似的化学组成,是C-S-H凝胶的良好的形核基质,在众多晶种材料中,对水泥水化的加速作用最为显著,成为近年来的研究热点.到目前为止,众多学者围绕C-S-H微/纳米材料的成核方式、制备方法及对水泥水化的促进机理进行了大量研究,发现采用共沉淀法在聚合物存在的条件下制备的纳米C-S-H晶种成核剂遵循非经典成核方式,其具有纳米级的晶粒尺寸和良好的分散稳定性.将纳米C-S-H晶种以一定掺量加入到水泥中,可以充当水泥水化产物C-S-H凝胶的额外成核位点,极大地降低了 C-S-H凝胶的成核势垒,有效地促进了水泥水化速率和早期强度的发展,尤其可以显著提升水泥1 d龄期以内的强度.与常用的早强剂相比,这种纳米C-S-H晶种成核剂除具有掺量低、早强效果好、对水泥混凝土耐久性无不利影响的优点外,还可以在一定程度上弥补辅助性胶凝材料(SCMs)早期强度增长缓慢的问题.因此,纳米C-S-H晶种在低温施工、滑模施工、预制混凝土制品生产等对早期强度要求较高的工程中具有良好的应用前景,有潜力成为水泥混凝土的新型早强剂.本文尝试对众多研究成果进行总结分析,从纳米C-S-H晶种的成核方式、制备方法、与聚合物的作用机理以及对水泥水化过程的影响等方面进行综述,在明确现有的规律和成果的基础上,分析了目前存在的不足,得出尚待继续研究的问题,以期为未来纳米C-S-H晶种的科学研究、工程应用提供理论基础和发展方向.

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成核方式 水化 早期强度 纳米水化硅酸钙 晶种

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以钢渣、矿渣和石膏为原料制备胶凝材料,测试了50％钢渣掺量试块的宏观强度和孔隙率,通过使用XRD、TG-DTG、水化热、SEM、ICP等测试方法对胶凝材料的水化性能进行了研究.结果表明,当m(钢渣):m(矿渣):m(石膏)=50:40:10时,试块强度较高.水化液相环境早期碱度低,加入石膏促进钢渣的水化,后期碱度上升,矿渣水化反应消耗钢渣水化产物氢氧化钙[Ca(OH)2]生成钙矾石(AFt).体系以AFt生成为驱动力,共同促进水化反应持续进行.在石膏的激发下,3 d龄期时试块内部有大量的水化产物生成,硬化浆体结构基本形成;28 d龄期时,AFt数量增加且尺寸明显增大,同时C-S-H凝胶填充于针棒状AFt空隙,使硬化浆体的结构更加致密.

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固废利用 液相环境 水化产物 钢渣基胶凝材料 微观结构

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本文通过净浆凝结时间和砂浆抗压强度表征3种粉体促凝早强剂(FAC、FAS和CN)单掺时的促凝早强效果.在掺加无碱液体速凝剂的基础上加入促凝早强剂,结合水泥水化放热特性、水化产物组成测试结果表征双掺体系的促凝早强效果及机理.结果表明,促凝早强剂与速凝剂双掺能够显著提高砂浆的早期抗压强度,6h抗压强度均大于3.50MPa.FAS促凝早强剂大量促进CSH凝胶生成,CSH和钙矾石形成紧密的空间网络结构提高强度,FAC和CN促凝早强剂通过生成大量的钙矾石提高强度.

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抗压强度 速凝剂 喷射混凝土 凝结时间 促凝早强剂

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本发明涉及超早期强度高、抗海水侵蚀性能优异的铁铝酸盐水泥，通过铁铝酸盐水泥熟料、硅灰、石膏、减水剂、亚硝酸盐、增强剂、氧化钙各原料配合，协同水化及调控作用，快速生成适当比例的Al, (Fe)钙矾石与铁胶、铝胶及C‑S‑H凝胶，协调水化产物间内应力并优化其微结构，进而促进铁铝酸盐水泥超早期强度发展并在海水侵蚀环境下获得较高的强度。

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在普通硅酸盐水泥P.O 42.5的基础上,采用掺杂量为0,0.03％,0.05％和0.07％(质量分数)的氧化石墨烯作为基体的增强相,制备了氧化石墨烯改性混凝土.测试了改性混凝土试样的孔隙率、力学性能、碳化性能和磨损性能,并对各指标的相关性进行了分析.结果表明,适量氧化石墨烯的掺杂促进了改性混凝土的水化反应,对水泥水化产物的结晶组成没有影响,且使水化产物尺寸得到细化,生成了更加规则的结晶化合物;随着氧化石墨烯掺杂量的升高,改性混凝土的孔隙率、碳化深度和磨损量均呈现出先降低后升高的趋势,而抗压强度和抗折强度表现出先升高后降低的趋势;当氧化石墨烯的掺杂量为0.05％(质量分数)时,孔隙率最低为27.53％,7和28 d的碳化深度均为最低值1.46和3.81 mm,磨损量为最低值1.24 kg/m2,28 d的抗拉强度和抗折强度均为最大值53.9和6.7 MPa.可知,当氧化石墨烯的掺杂量为0.05％(质量分数)时,改性混凝土的综合性能最佳.

Keyword ：

氧化石墨烯 碳化性能 磨损性能 力学性能 混凝土

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