纳米C⁃S⁃H晶种与掺和料及早强剂复配对混凝土强度的影响

为了提高混凝土早期强度,根据不同混凝土配方的组成差异,将纳米C‐S‐H晶种与掺和料以及早强剂复配,成型不同龄期的混凝土试件,分析复配后混凝土初终凝时间、抗压强度和抗折强度受到的影响。结果表明:粉煤灰和硅灰会降低混凝土的早期抗压和抗折强度,纳米C‐S‐H晶种与粉煤灰、硅灰复配后可减弱粉煤灰、硅灰对强度下降的影响;纳米C‐S‐H晶种可缓解石膏的缓凝作用,并且可以与石膏、硫酸钠、硫铝酸盐水泥发挥协同作用,进一步提高混凝土的早期强度。

纳米C-S-H/PCE对蒸养UHPC力学性能增强机理研究

目前超高性能混凝土(UHPC)制品的力学性能有待进一步提升,采用纳米C-S-H/PCE对UHPC进行增强在理论上是一种可行的技术途径。本文研究了蒸养条件下掺入以聚羧酸(PCE)为分散剂的纳米水化硅酸钙(C-S-H/PCE)对UHPC力学性能的影响,通过测试水化热、水化产物、微观形貌和孔结构等对其机理进行了分析。结果表明,掺入3.0%(质量分数)纳米C-S-H/PCE可以显著提高蒸养UHPC的抗压强度和抗折强度。掺入纳米C-S-H/PCE可以促进UHPC的早期水化,生成更多的水化硅酸钙(C-S-H)凝胶,使水化放热温峰增高,并缩短达到水化温峰的时间。掺入纳米C-S-H/PCE可有效改善蒸养UHPC的孔结构,在掺量为3.0%(质量分数)时总孔隙率最小,有害孔比例最低。该研究可为纳米C-S-H/PCE在蒸养UHPC中的应用提供参考。

C-S-H晶核早强剂制备及性能研究

针对常规早强剂可能引起混凝土后期强度倒缩、泛霜等问题,采用聚羧酸减水剂作为分散剂,并以四水硝酸钙和五水合硅酸钠作为原料制备了C⁃S⁃H晶核早强剂,研究了不同反应条件对晶核早强剂稳定性能及强度性能的影响。结果表明:钙硅比为1.5、分散剂相对分子质量为17000时所制备的晶核早强剂具有良好的水泥适应性,其18、24 h的抗压强度比空白组分别提高160%、130%,对后期强度也有一定的促进作用。

10℃条件下纳米C-S-H掺量对水泥早期水化的影响

目的探究10℃条件下不同掺量纳米C-S-H对水泥早期水化进程及强度发展的影响,并分析其早强剂作用机理。方法通过溶液共沉淀法制备纳米C-S-H悬浮液,将其掺入到普通硅酸盐水泥中,在10℃条件下进行养护,分析其对水泥凝结时间、抗折强度、抗压强度的影响;通过XRD、TG等检测手段分析水泥的水化进程及对水化产物的影响。结果掺入0.05%纳米C-S-H,可使水泥初凝时间缩短9.9%,终凝时间缩短10.4%;24 h时抗折强度和抗压强度分别提高了34%和33.5%。纳米C-S-H的掺入造成水泥3 d抗折强度略有降低。水化产物中Ca(OH)2质量分数在12 h、16 h和24 h时较参比样分别提高了17.6%、21.3%和29.6%。结论在10℃条件下,纳米C-S-H的加入能够有效促进C 3S和C 2S的水化过程,形成更多的水化产物,从而缩短水泥凝结时间,提高24 h内水泥砂浆强度,28 d强度没有显著降低。

内蒙古根河三道桥铅锌银矿床C-H-O-S同位素和U-Pb定年研究及其意义

内蒙古根河三道桥大型铅锌银矿床位于大兴安岭得尔布干成矿带中北段,矿体主要呈脉状赋存于火山岩地层中。氢氧同位素研究表明,成矿期石英和绢云母的δD值变化范围为-149.1‰~-156.7‰,δ^(18)OH_(2)O值变化范围为-13.6‰~3.4‰;成矿后期石英δD值变化范围为-131.9‰~-147.7‰,δ^(18)OH_(2)O值变化范围为-16.5‰~-18.2‰。碳同位素分析结果表明,与矿化有关的方解石δ^(13)C值变化范围为-1.8‰~-3.1‰,δ^(18)O值变化范围为5.3‰~8.6‰。原位S同位素分析结果表明,硫化物的δ^(34)S值变化范围为2.3‰~5.6‰,与其西南侧下护林矽卡岩型铅锌银矿床中的硫化物的δ^(34)S值(1.2‰~5.9‰)基本一致。上述同位素组成特征指示成矿物质主要来源于岩浆热液,在上升到地壳浅部时有一定量的大气降水混入。锆石U-Pb年代学研究表明,矿化的闪长玢岩脉年龄为(136.0±0.7)Ma(MSWD=0.44);未矿化、穿切硫化物微细脉的闪长玢岩脉的锆石U-Pb年龄为(120.8±0.6)Ma(MSWD=0.49)。结合前人相关研究进展,认为三道桥铅锌银矿床形成于136.0~120.8 Ma期间(早白垩世),为伸展构造背景下与浅成侵入岩有关的中温热液型铅锌银矿床。

纳米C-S-H的合成及其对普通硅酸盐水泥早期水化的影响

为提高水泥基材料的早期强度,制备了纳米C-S-H悬浮液,并通过XRD和Zeta电位对其组成和粒度分布、稳定性进行了分析。通过水化放热、热重分析和扫描电子显微镜扫描电镜(SEM)研究了纳米C-S-H对硅酸盐水泥早期强度发展、水化放热、水化产物的影响。结果表明:合成了具有半结晶结构的稳定的纳米C-S-H悬浮液。纳米C-S-H的加入促进了C3S的水化,尤其是在前24 h,并使水泥的水化诱导期明显缩短。含有0.05%纳米C-S-H砂浆的8 h、16 h和24 h抗压强度分别提高了176.0%、145.6%和43.9%,与此同时,砂浆的3 d抗压强度没有明显减少。

南秦岭柞水-山阳矿集区金盆梁金矿床成因——来自流体包裹体及C-H-O-S-Pb同位素的制约

金盆梁是南秦岭柞水-山阳矿集区勘查的一处微细浸染型金矿床,矿床成因与成矿机制尚不清楚。矿体产于上泥盆统桐峪寺组粉砂质板岩和钙质板岩中,以浸染状、脉状金锑矿化为主,成矿过程可划分为3个阶段:毒砂-黄铁矿-硅化阶段(Ⅰ)、石英-辉锑矿-白铁矿±锑氧化物阶段(Ⅱ)和方解石-石英阶段(Ⅲ)。流体包裹体及C-H-O-S-Pb同位素研究结果显示,Ⅱ阶段主要为金锑矿化,以H_(2)O-NaCl两相包裹体占绝对优势,成矿流体属于中温(200~290℃)、低盐度(w(NaCl_(eq))为0~6.0%)、低密度(0.64~0.99 g/cm^(3))的H_(2)O-NaCl±CO_(2)体系,以循环大气降水为主。无矿化的Ⅲ阶段主要发育H_(2)O-NaCl两相包裹体,含少量CO_(2)-H_(2)O-NaCl±CH_(4)、纯CO_(2)±CH_(4)及含子晶多相包裹体,流体以中低温(140~280℃)、低盐度(w(NaCl_(eq))为2.0%~8.0%)、低密度(0.68~1.02 g/cm^(3))的富CO_(2)-H_(2)O-NaCl±CH_(4)体系为主,或存在少量高温、高盐度、高密度H_(2)O-NaCl体系的岩浆热液混入。硫化物δ^(34)S值为较大负值(−12.50‰~−10.20‰),Pb同位素组成具上地壳源铅特征,成矿物质主要来源于围岩地层。综合研究表明,金盆梁金矿的成因类型属于卡林型金矿,水-岩反应(围岩硫化作用)是金富集沉淀的主要机制。

C-S-H凝胶无定型纳米孔隙中NaCl蒸发结晶分子动力学分析

氯化钠(NaCl)干湿循环结晶会对水泥混凝土材料产生破坏,现有试验方法存在局限性,很难从纳米尺度对盐结晶破坏机理进行研究。因此本文采用分子动力学方法,针对水泥水化主要微观产物水化硅酸钙(C-S-H)凝胶,研究NaCl在C-S-H凝胶无定型孔隙中蒸发结晶过程和结晶破坏机理。结果表明,本文构建的C-S-H凝胶无定型模型更接近于低密度的C-S-H凝胶模型,NaCl在这个模型孔隙中蒸发结晶遵循两步成核机制,蒸发结晶后的NaCl晶体填充C-S-H凝胶纳米孔隙,会显著降低C-S-H凝胶整体抗拉变形能力,使C-S-H凝胶变脆,这一结论为解释C-S-H凝胶在蒸发结晶作用下产生破坏的现象提供了依据。

纳米C-S-H凝胶对喷射混凝土性能的影响

为解决普通喷射混凝土凝结时间长、早期强度低和抗渗性能差等问题,通过外掺纳米水化硅酸钙(calcium-silicate-hydrate,C-S-H)凝胶的方式对其进行性能提升。研究纳米C-S-H凝胶对喷射混凝土凝结时间、抗压强度及抗渗等性能的影响,并采用水化热测试、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)等技术探究纳米C-S-H凝胶提升喷射混凝土性能的机理。结果表明:纳米C-S-H凝胶可明显缩短掺速凝剂水泥净浆的凝结时间,与基准组相比,掺2%纳米C-S-H凝胶的喷射混凝土1 d抗压强度可提高19.0%,渗水深度降低31.4%。机理分析表明,纳米C-S-H凝胶的晶核和填充效应能够促进水泥水化且可以致密混凝土内部结构,从而提升喷射混凝土的各项性能。

C-F-S-H/PCE纳米晶核对矿粉水泥水化和力学性能的影响

研究了水化铁硅酸钙/聚羧酸减水剂(C-F-S-H/PCE)纳米晶核对矿粉水泥水化和力学性能的影响.采用力学性能测试、等温量热分析、X射线衍射仪和压汞法测试了大矿粉掺量(50%、70%、90%)矿粉水泥的抗压强度、水化放热、水化产物和孔隙率.结果表明:C-F-S-H/PCE纳米晶核的掺入能够显著提升矿粉水泥的抗压强度,50%矿粉掺量的矿粉水泥1 d强度提升60%;C-F-S-H/PCE纳米晶核对矿粉水泥的水化反应具有调控作用,通过加速水泥的早期水化及氢氧化钙的形成激发了矿粉反应活性,从而推动了矿粉反应的持续进行.

纳米C-S-H晶核对水泥浆体流变性能的影响

纳米C-S-H晶核由于对水泥早期水化的显著加速效果逐渐被广泛用作早强剂,通过流变仪测试掺纳米C-S-H晶核水泥浆体的塑性黏度、动态屈服应力、静态屈服应力和触变性,以研究纳米C-S-H晶核对水泥浆体流变性能的影响。结果表明:纳米C-S-H晶核掺入水泥浆体后,水泥浆体塑性黏度、动态屈服应力、静态屈服应力和触变性均随之增加,掺量越大,增加越多。水灰比对水泥浆体的流变性能也具有显著影响,水灰比越小,浆体的塑性黏度、动态屈服应力、静态屈服应力和触变性越大。

C-S-H-PCE对基准水泥体系水化的影响

传统的早强剂在实际应用过程中会对混凝土的早强性能和耐久性能产生一定的影响,因此开发新型早强剂尤为重要。其中新开发的纳米C-S-H-PCE新型早强剂能够更好地加速水泥基材料的早期水化,有利于水化产物的快速生成。探究C-S-H-PCE早强剂对基准水泥体系水化的影响,对C-S-H-PCE的研发和应用具有重要意义。本文基于水泥水化的溶解-沉淀理论,研究C-S-H-PCE对基准水泥体系水化各阶段的影响,通过水化热测试对比分析C-S-H-PCE、纳米SiO_(2)对水化历程的影响,并测定各阶段的凝结时间和抗压强度。结果表明,C-S-H-PCE的加入显著缩短水化诱导期、提高水化最大放热速率、促进未水化颗粒的溶解;C-S-H-PCE缩短了初凝和终凝时间,1d和3d的强度得到明显提升。由此可知C-S-H-PCE对基准水泥水化的作用规律和影响机制,从而建立了水化微结构和宏观力学性能之间的联系。

基于红外与核磁共振技术揭示C-S-H聚合机理

采用傅里叶红外和高分辨29Si固体核磁共振技术,研究了2种硅酸盐水泥水化浆体中C-S-H凝胶的微结构,探讨了C-S-H的聚合机理.结果表明:硅酸盐水泥水化生成的C-S-H凝胶与矿物1.4nm tobermorite和jennite存在的显著结构差异主要表现在结晶性和硅氧四面体聚合度这2个方面.水泥水化持续生成的水化硅酸根单体(Q0H)与质子化后的二聚C-S-H发生聚合,形成少量C-S-H长链,这是随龄期增加C-S-H聚合度升高的主要原因;同时,C-S-H中四配位铝(Al[4])出现在桥四面体位置,其作用类似水化硅酸根单体,桥连二聚C-S-H形成更高聚合态的铝硅链.

脱钙对水泥浆体中C-S-H凝胶结构的影响

采用X射线荧光分析、X射线衍射、Fourier红外光谱、^(29)Si固体核磁共振谱结合去卷积技术研究了脱钙对水泥(ASTMⅠ型)浆体中C-S-H凝胶结构的影响.结果表明:对于水化3,28d的水泥浆体,其脱钙过程均为2个阶段,即:当水泥浆体的钙硅比(摩尔比)由2.78左右降至2.00左右时,几乎全部游离的CH被脱去,C-S-H凝胶部分脱钙,浆体的脱钙主要在这个阶段完成,C-S-H平均链长分别由2.4,2.9增加至4.4,5.8,且I(Q^2)/I(Q^1)增加;当水泥浆体的钙硅比降至1.83左右时,C-S-H凝胶脱钙,并产生了更显著的聚合,C-S-H平均链长进一步分别增加至6.2,9.9,且I(Q^2)/I(Q^1)继续增加;Alite和Belite在整个脱钙过程中的变化并不明显.脱钙过程中C-S-H二聚体向更高聚合态转变,但是Al掺杂会影响C-S-H结构的稳定性.从分子尺度理解,脱钙如能使桥硅氧四面体结构稳定,对于C-S-H结构的优化是有利的.

C-S-H凝胶的水热合成及其性能研究

水热合成C-S-H凝胶并将其作为晶种添加到水泥中,研究其对水泥物理性能及水化的影响。研究了不同的钙硅比、反应温度、反应时间对合成过程及产物的影响,并将合成产物作为晶种添加到水泥中,研究其对水泥胶砂强度及水化产物的影响。研究表明:水热合成C-S-H的最佳条件为水热温度80℃,反应7 d,钙硅比控制1.5;将C-S-H凝胶以2%的掺量添加到水泥中,可促进水泥水化,改善水泥石的机械强度尤其是早期强度,并且有效缩短水泥凝结时间。

不同钙硅比C-S-H对多种重金属离子的俘获及其稳定性

通过溶液法人工合成不同C/S的C-S-H,分析比较了C-S-H对多种重金属离子俘获能力及其稳定性。研究结果表明,多种重金属离子共存下,低钙硅比C-S-H对重金属离子俘获主要以物理吸附为主,高钙硅比C-S-H对重金属离子的俘获则以化学结合主,其对重金属离子固化作用较前者稳定。无论钙硅比高低,多种离子共存下,C-S-H对Cu2+、Cd2+离子均有很强的固化能力,但对Pb2+离子的固化及稳定性较差。重金属离子价态不同,C-S-H俘获固化作用存大巨大差异,C-S-H对Cr3+俘获作用较强,但对Cr6+固化不起主要作用且稳定性较差。水化液相中Cr6+离子的存在,对Pb2+离子在C-S-H中固化有极大影响。

纳米无定形C-S-H凝胶颗粒及其结构表征

以无水氯化钙(CaCl2)和水玻璃为原料,通过室温沉淀反应制备了水化硅酸钙(C-S-H)凝胶颗粒。采用SEM、FTIR、XRD、XRF、TEM等对不同C/S和pH值条件下制备的C-S-H凝胶颗粒的形貌和结构进行了表征。结果表明,较低pH值条件下制备的C-S-H凝胶颗粒间呈现不同程度的团聚,-Si-O键之间显示一定的聚合度,其平均粒径在15～25 nm之间,且呈无定形结构;在pH值较高时,该凝胶颗粒呈半结晶结构。

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。

碱在C-S-H凝胶中的存在形式

从工业硅酸盐水泥熟料中分离出硅酸盐矿物,制备了C S H凝胶,并利用能谱、红外光谱、X光电子能谱等技术研究了K+和Na+在C S H凝胶中的存在形式.研究结果显示,C S H凝胶中结合的K+,Na+量随C S H凝胶中n(CaO)/n(SiO2)的降低而增加;K+,Na+在C S H凝胶中均有2种存在形式,即既有通过表面力作用而吸附在C S H凝胶表面这种形式,也有通过化学键力结合在C S H凝胶结构中这种形式;在C S H凝胶的结构中,可能存在着Si—OK或Si—ONa基团,从而使K+,Na+可结合在C S H凝胶中.

不同重金属离子对C-S-H凝胶影响及其固化稳定性

通过溶液法人工合成不同钙硅比C-S-H凝胶,借助XRD,SEM,XPS,TEM,ICP等测试方法,分析研究了C-S-H凝胶对不同种类、不同含量重金属离子(Cr3+,Cr6+,Pb2+,Zn2+,Cd2+等)的俘获能力及其稳定性.结果表明:钙硅比不同,C-S-H凝胶对重金属离子固化稳定性及其固化机制均存在一定差异,高钙硅比C-S-H凝胶对重金属离子固化稳定性较强;重金属离子种类及价态不同,其在C-S-H凝胶中的结合方式及固化能力也不同,其中C-S-H凝胶对Cu2+,Cd2+,Zn2+等离子的固化能力较强,对Cr6+的固化能力较弱.水化液相中,C-S-H凝胶对Cr3+,Pb2+,Zn2+等多种重金属离子的固化能力低于其对单一重金属离子的固化能力;水化液相中Cr6+的存在,会对C-S-H凝胶对Pb2+的固化及其稳定性产生巨大影响,而Cr3+的存在对其影响则较小.