磷酸盐改性高铝水泥强度性能及其机制

CCUS(碳捕获、利用与封存)环境下常规波特兰水泥耐CO_(2)腐蚀性能较差,不能满足长期安全封存要求。磷酸盐改性高铝水泥可以改善高铝水泥强度衰退问题,水泥石具有较高的耐CO_(2)腐蚀性能。测试添加不同类型磷酸盐和加量后水泥石抗压强度,分析磷酸盐类型和加量对抗压强度的影响,结合矿物组成、微观形貌以及孔隙结构等方面特征揭示改性水泥强度机制。结果表明:磷酸盐的本身性质对高铝水泥抗压强度影响较大,优选出SHMP作为高铝水泥改性材料,可以显著提高改性后水泥的抗压强度且后期强度不倒缩;同一龄期下,随着SHMP掺量增加,CAP材料抗压强度先增大后减小,再增大后趋于稳定,在SHMP掺量为3%抗压强度达到最大值;SHMP加量3%时会生成少量C-A-P-H凝胶,其依附在结晶铝酸钙水合物上,并填充在水泥颗粒之间,在水泥基质中形成网状结构更有利于强度的后期发展;SHMP会抑制/转化铝酸钙水合物的生成,即SHMP加量越多铝酸钙水合物生成越少,C-A-P-H凝胶生成越多。

混合高铝水泥及其水化反应特点

研究了掺加高炉矿渣的混合高铝水泥在不同养护条件下的水化反应特点和强度特点。结果表明，在低于５０℃的养护条件下，混合高铝水泥浆体中能够生成足够多的、稳定的水化产物Ｃ２ＡＳＨ８，且具有较好的抗硫酸盐性能，因此，混合高铝水泥克服了一般高铝水泥耐久性差的缺点，可以作为结构材料使用。

石灰石粉对高铝水泥性能的影响

研究了石灰石粉对高铝水泥胶砂试件强度及孔结构的影响,分析了石灰石粉在高铝水泥水化过程中的作用.结果表明:高铝水泥胶砂试件抗折强度和抗压强度均随石灰石粉掺量(质量分数,下同)的增加呈现先升高后降低的趋势,各龄期(1,3,7,28d)胶砂试件的抗折强度与抗压强度均在石灰石粉掺量为3%时达到最大值;适量石灰石粉掺入高铝水泥中可生成单碳型水化碳铝酸钙和氢氧化铝,提高胶砂试件的密实度和强度;高铝水泥胶砂试件28d总孔隙率、大孔孔隙率和小孔孔隙率均随石灰石粉掺量的增加呈现先减小后增大的趋势,当石灰石粉掺量为3%时,胶砂试件各孔隙率均最小.

石灰石混合材改善高铝水泥后期强度的研究

研究石灰石作为混合材对高铝水泥强度的影响，探讨其水化作用机理．研究结果表明，适量的石灰石混合材不但可以稳定高铝水泥的早期强度，而且可以有效改善高铝水泥后期强度．

新型Q相高铝水泥的烧成条件

将高铝水泥中的惰性成分硅铝酸二钙(C2AS)转化为水化活性良好的Q相,组成Q相铝酸一钙(CA)七铝酸十二钙(C12A7)高铝水泥系统,对此系统的烧成条件进行研究。研究表明:在Q相CAC12A7高铝水泥系统中,Q相在1260℃开始生成,随着温度的升高,Q相的生成量逐渐增大。在1300℃时,随着保温时间的延长,Q相的生成量逐渐增大;超过1300℃,试样开始融化;Q相CAC12A7高铝水泥具有早期强度高,中后期强度仍在发展且不倒缩等特点。

高铝水泥耐火混凝土火灾高温后强度及耐久性试验研究

研究了以高铝水泥为胶结材料 ,以陶粒、耐火砖块、陶砂等为骨料配制的 4种耐火混凝土 ,在模拟火灾高温后的强度及氯离子渗透性的变化。试验表明 ,在慢速升温的条件下 ,不同骨料的高铝水泥耐火混凝土强度均有所下降 ,经高温后耐火砖混凝土、陶砂陶粒混凝土和普砂陶粒混凝土较普通混凝土表现出良好的耐火性能。

石膏和高铝水泥对自流平砂浆性能的影响

水泥基自流平砂浆的收缩开裂是导致自流平砂浆施工失败的主要原因。通过研究硬石膏、二水石膏、半水石膏和不同类型的高铝水泥对自流平砂浆性能的影响,分析石膏和高铝水泥对自流平砂浆抗压强度和限制收缩率的影响,为自流平砂浆石膏和高铝水泥的选择提供技术依据。研究表明,二水石膏和半水石膏对提高自流平砂浆的抗压强度和抑制收缩的作用优于硬石膏;高铝水泥中氧化铝含量对自流平砂浆强度和收缩的影响较大,氧化铝含量最高的CA70对提高自流平砂浆抗压强度和抑制收缩的作用优于CA50-A700和CA50-A900两种高铝水泥。XRD测试结果表明,石膏的掺入能促进胶凝体系中生成更多的钙矾石;相比掺CA50-A700的胶凝体系,掺CA70的胶凝体系中生成了更多的钙矾石。

高铝水泥系统中硅铝酸二钙向Q相的转变

采用分析纯的化学原料,将高铝水泥中的惰性成分硅铝酸二钙(C2AS,又称钙铝黄长石)转化为水化活性良好的Q相,组成Q相-铝酸一钙(CA)-七铝酸十二钙(C12A7)水泥系统,并研究转变前后两系统的抗压强度.结果表明:高铝水泥系统中的C2AS,在加入MgO和系统补钙的条件下,经过高温煅烧能够转化为Q相,高铝水泥系统CA-二铝酸一钙(CA2)-C2AS变化为Q相-CA-C12A7.Q相-CA-C12A7的烧成温度为1 260～1 300℃,保温时间为30～60 min.组成为Q相-CA-C12A7水泥的抗压强度比组成为CA-CA2-C2AS的高,而且其后期强度持续发展.

石墨/高铝水泥模压复合材料双极板的特性

采用高铝水泥作为粘结剂,石墨作为导电填料,通过室温模压的方法制备了导电复合材料,拟用于制作质子交换膜燃料电池的双极板。对石墨/高铝水泥复合材料双极板的电性能和力学性能的影响因数进行了分析和评价,并测量了该复合材料双极板的含水量、凝胶毛细孔尺寸分布和氢气渗透性。实验结果表明:含有60 wt%石墨的石墨/高铝水泥模压复合材料双极板的电导率和力学强度基本上可以同时满足质子交换膜燃料电池的使用要求;并且该复合材料双极板含有凝胶毛细孔,约具有7 wt%的含水量,具有自增湿功能;此外,氢气渗透率也较低。

改性高铝水泥吸附除去水中氟的研究

采用静态吸附法研究了改性高铝水泥对含氟水的除氟性能，结果表明：用硫酸铝溶液0．5mol／L浸泡高铝水泥8h制成改性高铝水泥，然后用其与含氟水震荡反应7h，控制含氟水的pH在6～8范围内，能提高改性高铝水泥的吸附率，对含氟10mg／g的溶液，此优化条件下的最大除氟率约96％。

高铝水泥浇注料损坏现象研究

分析了在实际生产现场发生损坏的高铝水泥浇注料的表面析出物 ,证实了造成这一现象的直接原因是浇注料水化物的碳酸化、硫酸化和盐析效应。研究认为 ,改善养护条件以及水源质量可以减少浇注料损坏现象的发生。

微量组分对高铝水泥系统中Q相形成的影响

研究微量组分Fe2O3和P2O5等对Q相铝酸一钙(CA)七铝酸十二钙(C12A7)高铝水泥系统中Q相形成的影响。结果表明:Q相CA C12A7高铝水泥系统中,掺加微量的Fe2O3抑制Q相的生成,并降低系统的熔点,降低系统的烧成温度。掺加微量的P2O5时,能够促进Q相的形成,P2O5的量过多,会抑制Q相的生成。掺加微量Fe2O3后,Q相CA C12A7各龄期的抗压强度略有减少。掺加微量的P2O5后,该水泥各龄期的抗压强度略有增加。

高铝水泥改性氯氧镁胶凝材料高温下的力学性能试验研究

纤维片材加固混凝土构件用的环氧类胶在70℃左右即失效,氯氧镁胶凝材料具有一定的耐高温性能,但是在高温下其力学性能特别是抗折性能损失较大,为了进一步提高氯氧镁胶凝材料在高温下的力学性能,通过对比试验研究了不同掺高铝水泥量对氯氧镁胶凝材料在常温和高温后抗压和抗折强度的影响,寻求改善氯氧镁胶凝材料在高温下的力学性能及掺和高铝水泥的最佳掺量。试验结果表明,高铝水泥是一种理想的添加剂,能够有效的提高氯氧镁胶凝材料在高温下的力学性能。

热活化水化高铝水泥颗粒吸附氟化物行为研究

对水化高铝水泥颗粒(ALC)进行热活化改性,制备成活化温度t不同的吸附剂(ALCt),研究了热活化温度、pH值、共存离子和离子强度等因素对ALCt吸附氟化物性能的影响,同时利用热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)、傅里叶转换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)等分析了其表面形态、内部结构特征和吸附机理.结果表明:在25℃、pH=7、初始氟浓度100mg/L条件下,热活化温度为600℃的吸附剂ALC600平衡吸附量高达17.42mg/g,且能在较宽的pH值范围(5~9)具有良好的除氟性能;共存离子Cl^-、NO3^-、SO4^2-和离子强度对ALC600的吸附效果影响不明显;ALC600的吸附过程遵循准二级动力学模型,符合Langmuir等温线模型,其理论最大吸附容量为223.72mg/g.结合吸附氟化物前后ALC600的晶体结构、化学键、表面形态的变化,确定其吸附机理是以化学吸附为主,通过内部络合和表面沉淀来实现氟离子的去除,同时也涉及离子交换和静电作用.

硬石膏与高铝水泥掺量对无收缩灌浆料性能的影响

测试了硬石膏和高铝水泥掺量对无收缩灌浆料力学性能的影响,利用X射线衍射分析无收缩灌浆料的水化产物。结果表明,硬石膏、高铝水泥掺量分别为硅酸盐水泥的23%、20%时,水泥基灌浆料的性能最佳。

酚醛树脂-高铝水泥基无宏观缺陷材料的微结构

以热固性酚醛树脂和高铝水泥为原材料 ,采用双辊剪切混炼和二阶段热压养护等加工手段 ,制作了一类新型高强无宏观缺陷 (MDF)水泥基材料 ,采用傅立叶转换红外光谱 (FT -IR)、X射线衍射谱 (XRD)

含Q相高铝水泥水化性能的研究

在实验室内采用化学原料烧制Q相 CA(CaO·Al2 O3) C1 2 A7(12CaO·7Al2 O3)高铝水泥 ,对所烧制的水泥进行水化性能研究。研究结果表明 :Q相 CA C1 2 A7高铝水泥早期强度高 ,中后期强度仍在发展且不倒缩。XRD和DTA分析表明 ,其早期水化产物为铝胶、CAH1 0 和C2 AH8,中后期为铝胶、CAH1 0 、C2 AH8和C3AH6 。

混合材对高铝水泥强度影响的试验研究

研究了石灰石、粉煤灰 ,矿渣三种矿物混合材不同掺量对高铝水泥强度的影响 .分析了它们在高铝水泥水化过程中的作用和水化产物的微观形貌 ,以及对高铝水泥水化产物晶型转变的影响 .研究表明 :对于高铝水泥净浆试件 ,掺适量的石灰石能够抑制高铝水泥水化产物的晶型转变 ,并能够生成单碳型水化碳铝酸钙 (C3 A·CaCO3 ·11H2 O) .但掺合粉煤灰和矿渣的作用效果不明显 ,对于高铝水泥胶砂试件 ,掺加适量的三种混合材都有利于高铝水泥强度的稳定 ,其中石灰石的作用效果较为明显 .

硝酸锌对高铝水泥早期水化产物的影响

通过XRD、TG-DSC和SEM等方法,研究硝酸锌(0.5%、1.0%、1.5%)对高铝水泥凝结时间、水化热及水化产物的影响。结果表明:0.5%的硝酸锌对高铝水泥水化有明显缓凝作用,而1.5%的硝酸锌有明显的促凝作用。高铝水泥前3 h的水化放热速率,随硝酸锌掺量的增加而增加,随时间的延长而缓慢下降。高铝水泥中添加1.5%硝酸锌后,1 d的水化产物中CAH10和C2AH8明显减少,立方粒状的C3AH6有所增多,Zn均匀的分布在疏松的水化产物表面。

矿物掺合料对高铝水泥强度影响的研究

通过在高铝水泥中掺入不同掺量(5%、10%、15%、20%)的石灰石、石膏、粉煤灰、矿渣四种矿物掺合料,研究其对高铝水泥的强度影响及水化作用机理。结果表明,四种掺合料均能不同程度抑制高铝水泥后期强度倒缩;石灰石、石膏、粉煤灰、矿渣的最佳掺量分别为10%、15%、5%、5%。掺入10%的石灰石、15%的石膏时,高铝水泥的3d强度分别提高6.80%、4.25%,28d强度分别提高11.63%、8.80%;掺入5%的粉煤灰时,28d强度提高9.91%;矿渣的掺入不能提高高铝水泥各龄期强度。