碳酸盐反应活性的新快速鉴定方法

系统研究了大量具有不同化学组成、结构和地质特征的碳酸盐集料 ,并选择加拿大Kingston的碱活性碳酸盐集料作为标准进行对比试验。研究内容涉及集料的化学组成、矿物分析和岩相检验 ,集料不同颗粒大小的碱碳酸盐反应动力学 ,探讨并否定了 80℃下晶体热致膨胀因素的影响。根据试验结果提出了一种新的评价碳酸盐集料碱活性的方法。方法的主要试验参数为 :集料尺寸 5～ 10mm、水泥中碱质量分数 1.5 0 % (等当量Na2 O)、水灰比0 .3的小混凝土试件在 80℃、1mol/L的NaOH养护溶液中养护 14d的试件膨胀率大于 0 .10 %。

碱—碳酸盐岩反应的快速鉴定法

在唐明述等的小砂浆棒快速鉴定硅酸类集料碱活性方法的基础上,采取增大集料粒径和试体尺寸的措施,提出了鉴定碳酸盐岩碱活性的快速法—小混凝土柱压蒸法和岩石柱压蒸法,并就本方法的各种试验条件进行了系统研究。此方法具有高灵敏度、快速、方便且行之有效等特点。通过 SEM/EDS、XRD和热分析研究表明,在压蒸条件下碱对岩石渗透和碱—白云石反应被大大加速,导致了碱性压蒸条件下的试体膨胀。

碱碳酸盐反应活性快速试验方法的比较研究

研究了长江上游三叠系碳酸盐的碱活性 ,将小混凝土柱快速法(即超快快速法)试验结果与传统的岩相法、岩石体柱法、混凝土棱柱体法试验结果进行比较分析后认为 ,超快快速法与传统方法的结果具有较好的可比性和可靠性。结合岩相分析 ,可以利用超快小混凝土柱法作为碱碳酸盐反应活性鉴定的集料筛选方法。

C-S-H凝胶的持碱机制研究

碱是混凝土发生碱-硅酸反应(ASR)的重要因素之一。K+、Na+离子在水化产物和孔溶液中的分配直接影响碱与活性集料发生ASR的潜能。许多学者研究发现,水泥的主要水化产物C-S-H凝胶对K+、Na+有很强的结合力,且随其n(Ca)/n(Si)比降低,结合能力增强。本文采用HRTEM(高分辨率透射电镜)/EDS(能量散射谱仪)、FT-IR(付立叶变换红外光谱)以及29Si MASNMR(带魔角旋转的核磁共振)测定不同粉煤灰掺量的水泥石样品中C-S-H凝胶的化学组成和结构变化,讨论其对C-S-H凝胶持碱能力的影响。结果表明:随粉煤灰掺量增加,二次火山灰反应生成大量低n(Ca)/n(Si)比的C-S-H凝胶。且随n(Ca)/n(Si)比降低,C-S-H凝胶的持碱能力增强。低n(Ca)/n(Si)比的C-S-H凝胶中硅氧四面体的平均链长较大,Si-OH数目增多,从而导致碱在C-S-H凝胶中的结合位置增多,因此碱离子更容易进入低n(Ca)/n(Si)比的C-S-H凝胶中。

粉煤灰水泥基材料的水化产物

用热重仪差示扫描量热仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线能量散射、高分辩电子显微镜、压汞仪,测定了粉煤灰水泥基材料水化产物的形貌特征、微观结构、化学组成及水泥石的孔结构,讨论了水化产物性质及水泥石孔结构随粉煤灰掺量的变化规律。结果表明:粉煤灰的大量掺加,可以改善凝胶的化学组成。水化后期,粉煤灰与Ca(OH)2及由熟料水化生成的高n(Ca)/n(Si)的水化硅酸钙(CSH)凝胶发生二次水化反应,生成低n(Ca)/n(Si)的CSH凝胶,此种凝胶的固碱能力强,可减少碱集料反应的危害性。同时,二次水化产物能够填充那些对水泥石强度和耐久性极为不利的孔隙空洞,使水泥石的结构更加致密,优化水泥石的孔结构,对提高水泥基材料的耐久性作用极大,为进一步提高工业废渣利用的技术水平奠定了基础。

CaF_2对硅酸三钙的制备及其生物活性的影响

采用固相反应制备不同CaF2掺量的生物活性硅酸三钙(3CaO·SiO2,C3S),并研究CaF2对C3S的制备及生物活性的影响。化学滴定、TGA/DTA、XRD、SEM和FTIR的分析结果表明,在煅烧过程中,CaF2有效的促进CaCO3的分解,并能形成低共熔化合物,促进C3S的形成;在急冷过程中,CaF2抑制C3S晶型转变和分解,CaF2有效提高固相反应制备C3S的纯度;模拟体液(SBF)浸泡实验结果表明掺与不掺CaF2的C3S表面分别在1d和3d内诱导形成诱导磷灰石,这表明掺CaF2可以提高C3S的生物活性。

水泥粉煤灰复合浆体中粉煤灰的火山灰反应程度

采用选择性溶解法测定了水泥-粉煤灰复合浆体中粉煤灰火山灰反应的程度,探讨了养护温度、养护龄期、水灰比、外界水的影响.结果表明：提高养护温度可以加速复合浆体中粉煤灰的火山灰反应;在给定的养护温度、水灰比条件下,复合浆体中粉煤灰的火山灰反应程度在1~2月后不再随龄期的延长而明显增加;水灰比决定了复合浆体中粉煤灰的最大火山灰反应程度,高水灰比有利于粉煤灰的火山灰反应;外界水对粉煤灰后期参与火山灰反应的程度没有明显的影响.

碱－白云石反应及碱－碳酸盐岩反应的膨胀机理

应用分析电镜／能谱仪（ＡＥＭ／ＥＤＳ）和薄膜试样分析技术，研究了与碱反应前后活性碳酸盐岩的结构和组成变化，采用ＥＤＳ定量分析测定了白云石晶体中的Ｃａ／Ｍｇ（Ｃ）的分布，从理论上求出了碱－白云石反应碱溶液的ｐＨ临界值与白云石的组成Ｃ有关。认为采取降低混凝土溶液ｐＨ值的措施不能保证以活性碳酸盐岩作集料的混凝土的耐久性，提出碱－碳酸盐岩反应膨胀机理是：固相产物吸水肿胀加上产物水镁石和方解石晶体生长及重排产生的结晶压力。膨胀值的大小不仅取决于碱－白云石反应进行的程度，而且取决于产物的晶粒尺寸和结晶度。

低Ca/Si比的C-S-H凝胶产物在抑制AAR中的作用

碱是混凝土发生碱-集料(AAR)反应的重要因素之一。许多资料报道低Ca/Si比的C-S-H凝胶对碱有强烈的吸附作用。从C-S-H凝胶的组成出发,指出低Ca/Si比的C-S-H凝胶在抑制AAR中的作用,解释了低Ca/Si的C-S-H凝胶对碱的吸附能力强的原因及其影响因素。为在实际工程应用中掺加混合材来抑制AAR反应,提高混凝土耐久性有重大指导意义。

用铅锌尾矿和页岩制备高C_3S硅酸盐水泥熟料的研究

研究了采用铅锌尾矿和页岩配制的高C_3S硅酸盐水泥生料的易烧性及所得熟料的性能。设计了18个熟料组成并分别在1350℃,1400℃,1450℃和1500℃下进行煅烧,对所得熟料作游离氧化钙及X射线衍射测试。结果表明1500℃下可以制备出C_3S含量达74.52%的熟料。在工业回转窑正常煅烧温度下烧成了C_3S含量达70.71%的熟料。部分熟料中加入4%的石膏制得水泥,其性能符合强度等级52.5R的硅酸盐水泥标准要求。加入20%尾矿粉后水泥可满足普通水泥42.5R的强度要求,掺加30%尾矿粉后水泥可达到普通水泥32.5R的强度要求。

混凝土中白云岩的去白云石化反应与机理

采用岩相分析、扫描电子显微分析、电子探针、电泳试验等研究了混凝土内白云岩中的去白云石化过程和机理。结果表明 ,白云岩中的去白云石化反应属原位化学反应 ,反应仅限定在界面处集料边缘反应环的窄小区间内 ,反应生成的胶体尺寸的水镁石吸附 OH-离子形成带负电的扩散双电层 ,阻止 OH-离子向白云岩内部迁移 ,水镁石和方解石在有限空间成核与生长 。

粉煤灰对水泥石氯离子渗透扩散性的影响

采用改进的ASTMC1202法研究了粉煤灰在不同龄期对水泥石氯离子渗透性的影响;用压汞仪、扫描电子显微镜、X射线能谱仪(EDS)测定了水泥石的孔结构、水泥基材料水化产物的形貌特征及化学组成。结果表明:在加速养护60℃条件下,掺入粉煤灰能在较短龄期内发生二次火山灰反应,形成大量蜂窝状结构;水化28d可以降低水泥石总孔隙率,形成更为密实的水化结构,进而显著提高水泥石的氯离子抗渗性。

油井水泥膨胀降滤失剂F17C提高二连油田调整井固井质量

二连油田多压力层系低温浅井固井作业中的水窜问题是长期影响调整井固井质量的技术难题。在分析水窜成因的基础上,研制出了一种油井水泥膨胀降滤失双效剂(F17C)。室内评价结果表明:该材料使水泥浆在塑性状态和硬化早期均可产生有效膨胀,使水泥浆具有低滤失、高早强、零析水和过渡时间短的特性。在二连油田不同区块2口井的应用中,F17C水泥浆成功地解决了多年来该区域固井质量差的难题,经CBL及VDL测井解释,2口井固井质量均为优质。F17C一剂多效,适用温度范围广,现场施工方便,易于推广,为防止固井作业中的流体窜流、提高固井质量提供了新材料的支持。

C_3S含量变化对浆体强度及体积收缩的影响

为了研究硅酸三钙(C3S)含量对水泥浆体的抗压强度及线性收缩的影响,制备了不同C3S含量的水泥,并通过热质量损失法(TG)、扫描电镜(SEM)等方法分析了浆体中Ca(OH)2含量的变化规律和水化产物形貌,讨论了C3S含量对浆体基本性能的影响.结果表明:C3S质量分数为78.79%的水泥浆体水化过程中产生较多且晶粒尺寸较小的Ca(OH)2,其后期抗压强度出现倒缩.水化7 d时,C3S质量分数为67.33%的波特兰水泥抗压强度最大,28 d后C3S含量低的水泥的抗压强度可超过高C3S水泥浆体;加入质量分数为50%的粉煤灰后,熟料中C3S质量分数为67.33%的水泥浆体始终具有最高的强度.水泥浆体的线性收缩随着熟料中的C3S含量的增加而变大.从水泥硬化浆体的性能和节能方面考虑,熟料中C3S质量分数为67.33%较优.

油井水泥多功能防窜剂的研究及应用

针对国内外石油工程界尚未很好解决的固井技术难题,提出了新的防窜作用机制,并研制开发出了F17C油井水泥双膨胀降滤失剂,对其在不同条件下的膨胀量、滤失量、胶结强度和工程性能进行了评价。结果表明:F17C不仅可使油井水泥浆产生足够的塑性膨胀和后期膨胀,而且还能有效地控制水泥浆的失水量。掺入该材料后,水泥浆的其它工程性能也满足API规范和现场施工的技术要求。100多口井的固井实践证明:F17C可大幅度提高调整井的固井优质率,是一种值得推广的新型油井水泥多功能防窜剂。

纳米SiO_2对硅酸三钙基骨水泥性能的影响

研究纳米SiO2对硅酸三钙(Ca3SiO5,简称C3S)基骨水泥性能的影响。结果表明:纳米SiO2的掺入,可以加快C3S的水化进程,但延缓了浆体的凝结。纳米SiO2与Ca(OH)2反应生成较低n(Ca)/n(Si)的CSH凝胶,降低了固化体中Ca(OH)2的含量。纳米SiO2与Ca(OH)2反应生成的CSH凝胶呈网络交织状结构,既可对固化体起到密实填充作用,又可增强固化体的胶凝性能,从而提高固化体的力学性能。固化体中Ca(OH)2的含量随纳米SiO2掺入量增加而降低;当SiO2掺入量达到6%时,固化体中CSH凝胶的平均n(Ca)/n(Si)开始降低。

国外关于混凝土碱含量限定的规范与我国应采取的措施

本文讨论了水泥．混合材、化学外加剂、拌合水、集料和环境中的碱含量对混凝土碱－集料反应膨胀的影响．综述了国外顶防碱—集料反应的措施，并针对我国的活性集料，提出了减少碱－集料反应破坏的对策．

水硬性硅酸钙生物材料的研究

水硬性硅酸钙具有良好的生物活性、细胞黏附性和优异的骨传导性能,在生物医学领域有着广泛的应用。本文从水硬性硅酸钙的应用、制备方法和生物活性机理方面介绍了水硬性硅酸钙的最新研究进展。

C-S-H凝胶产物在抑制ASR中的作用

用粉煤灰部分取代水泥制作砂浆试件 ,在模拟孔溶液碱度的碱液中养护 ,测定了不同龄期砂浆棒的膨胀率和Ca(OH)2含量的变化。试验用扫描电子显微镜 (SEM)观察C -S -H凝胶的形貌和用能谱分析 (EDAX)测定了C -S-H凝胶的化学组成。结果显示 ,粉煤灰的掺入对ASR有较好的抑制效果。粉煤灰主要是通过与Ca(OH)2 及水泥熟料水化生成的高Ca/Si比的C -S-H凝胶发生二次火山灰反应 ,生成大量低Ca/Si比的C -S-H凝胶 ,提高了对孔溶液中Na+ 和K+ 的吸收 。

石英岩尾砂的表面改性及其对砂浆强度和干燥收缩的影响

采用电石渣对石英岩尾砂进行煅烧改性,利用X射线衍射仪、背散射扫描电镜和能谱分析等分析方法对改性石英岩尾砂矿物组成和微观结构进行表征,并测定了掺改性石英岩尾砂的水泥砂浆强度和干燥收缩。通过背散射扫描电镜和压汞仪研究了掺改性石英岩尾砂水泥砂浆的微观结构。结果表明,改性石英岩尾砂颗粒表面生成了具有水化活性的β-C_2S,水化生成CSH凝胶,可以改善石英岩尾砂与水泥浆体的界面结构,降低了水泥砂浆的孔隙率和干燥收缩,提高了掺改性石英岩尾砂水泥砂浆的抗压强度。