C-S-H/PCE凝胶的制备及性能

采用硝酸钙、水玻璃和PCE制备C-S-H/PCE凝胶。探讨醚类PCE用量和钙硅比(Ca/Si)对其早强和促凝性能的影响,并采用XRD和SEM探讨其早强(24h内)机理。实验发现,当醚类PCE折固掺量为1%、Ca/Si为1.25时,C-S-H/PCE凝胶早强性能最佳。随着C-S-H/PCE凝胶掺量的增加,早强性能逐渐提高,水泥凝结时间逐渐缩短;掺量为1%时,8h抗压强度达4MPa,24h达37MPa,比空白组高17MPa;较空白组初凝时间缩短75min,终凝时间缩短60min。C-S-H/PCE凝胶的提强作用(24h内)是通过加速C3S水化,促进C-S-H(III)凝胶的生成,使水化产物之间搭接紧密而实现的。

C-S-H/PCE凝胶对掺磷渣水泥的低温促凝早强性能研究

探讨C-S-H/PCE凝胶对掺磷渣硅酸盐水泥的低温促凝早强性能的影响,并通过上清液pH值、Ca^(2+)浓度和化学结合水量分析其对水化的影响机理。低温下(8℃)C-S-H/PCE凝胶能有效缩短混凝土终凝时间,并提高早期强度,当掺量5%时,混凝土终凝时间缩短近6 h,16 h、24 h和3 d抗压强度比分别为160%、150%和110%,且不影响2.5 h混凝土工作性能。C-S-H/PCE凝胶能使低温下掺磷渣硅酸盐水泥浆体处于高pH状态,加速早期水泥矿相离子溶解,提高Ca^(2+)过饱和度,加速后期析晶过程,提高化学结合水量,从而促进掺磷渣硅酸盐水泥的水化,实现低温促凝早强。

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。

碱激发矿渣-钢渣复合胶凝体系的性能研究

以氢氧化钠和水玻璃为激发剂制备矿渣-钢渣复合胶凝材料,研究矿渣掺量、碱当量和水玻璃模数对复合胶凝材料抗压强度的影响,并采用XRD、SEM对硬化试样的显微形貌和水化产物组成进行了分析。结果表明:随矿渣掺量减少,抗压强度降低。随碱当量的增加,抗压强度先提高后降低,碱当量为11%时强度达到最高。随水玻璃模数的增大,抗压强度先提高后降低,当水玻璃模数为1.2时强度达到最高。水化产物主要为CaCO3、C-S-H凝胶、C-A-S-H凝胶、托贝莫来石及RO惰性相。

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。

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。

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.

C-S-H凝胶的制备与性能研究

利用水热合成法制备了C-S-H凝胶,重点研究了不同的制备工艺、原材料与钙硅比对C-S-H凝胶结构的影响。经过详尽的X衍射(XRD)与核磁共振(NMR)分析表明,制备的样品都具备C-S-H凝胶的峰型特征;活性反应法相对于沉淀反应法制备的C-S-H凝胶层间距小、聚合度低;证实了C-S-H凝胶的层状结构,且层间距随钙硅比的增大而减小;Q^2/Q^2值与直链平均长度随钙硅比的增大而减小。

Ca(OH)_2解耦法对混合水泥中C-S-H凝胶的半定量研究

基于掺合料反应程度与Ca(OH)2消耗量之间关系的建立,结合水泥水化平衡计算理论,提出混合水泥水化产物中Ca(OH)2量的解耦方法并将其用于混合水泥水化产物C-S-H凝胶半定量计算。采用该法对掺粉煤灰的混合水泥不同龄期水化产物C-S-H凝胶进行了半定量分析研究。

C-S-H凝胶对掺元明粉碱渣拌合土性能的影响

为综合利用工业废料——碱渣,将其与粉煤灰按一定比例混合,并掺加一定量的元明粉,制成碱渣拌合土。通过SEM、FTIR、EDS、XRD和无侧限抗压强度五种试验方法,对比分析不同配比下的试样外貌、结构特征及力学性能。研究表明:1经SEM和FTIR分析,强碱条件下碱渣拌合土有新物质C-S-H凝胶体生成。2经EDS和XRD分析,碱渣拌合土随元明粉相对掺量的增加,生成C-S-H凝胶含量和晶体含量也增多,且C-S-H凝胶生成量与Ca/Si比值大致呈正比增长关系。3随着C-S-H凝胶体生成量的增加,碱渣拌合土试件的强度也逐渐增大,但拌合土体强度并不是完全由C-S-H凝胶所提供。28d龄期C-S-H凝胶生成量使碱渣拌合土试样抗压强度达到2.4~5.33MPa,足可满足公路路堤填垫的承载力要求。研究结论为碱渣和粉煤灰的治理提出了新思路。

C-S-H凝胶对Pb(Ⅱ)的吸附固化作用

以分析纯Ca(NO3)2.4H2O、Na2SiO3.9H2O、Pb(NO3)2为原料,通过溶液反应法,制备纯净的C-S-H凝胶和掺杂Pb的C-S-H凝胶,研究了C-S-H凝胶在形成过程中对Pb的吸附固化作用及掺杂Pb后C-S-H凝胶的结构变化。结果表明,可溶铅盐由2%增至6%时,C-S-H凝胶对Pb均有良好的吸附固化作用,俘获Pb总量增大。XRD图谱发现掺杂Pb的C-S-H凝胶,其主峰位置发生偏移,出现明显的Ca(OH)2衍射峰。红外测试表明含Pb C-S-H凝胶硅氧四面体的链接方式发生变化,Q2伸缩振动峰向低波数方向偏移,Q1伸缩振动峰吸收强度增加。

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.

水泥-矿渣复合胶凝材料的水化C-S-H 凝胶的长龄期特征

研究了掺50%矿渣的水泥-矿渣复合胶凝材料3 a龄期的硬化浆体C-S-H凝胶特性,结果显示:3 a龄期时矿渣反应程度为68.3%,大部分小颗粒矿渣已反应,但许多大颗粒矿渣几乎未反应;长龄期时浆体中Ca(OH)2没有消耗殆尽,从SEM图像中可以发现Ca(OH)2大量存在;水泥-矿渣复合胶凝材料体系3 a龄期的C-S-H凝胶的Ca/Si比、(Al+Mg)/Si比均值分别为1.88和0.60,相较于水泥生成的C-S-H凝胶,水泥-矿渣复合胶凝体系的C-S-H凝胶Ca/Si比较低,且含有大量Al。但Ca/Si比明显高于水泥-粉煤灰复合胶凝材料生成的C-S-H凝胶。

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 。

C-S-H凝胶及其研究方法

在分析C S H凝胶的复杂性和特征的基础上 ,就测定它的化学组成、C S H凝胶中[SiO4 ]4 -四面体的聚合度及其结构的化学和物理的方法作了简要介绍。现代各种测试方法的出现和使用 ,对C S H凝胶的组成和集中 [SiO4 ]4

改进水吸附法用于C-S-H凝胶的半定量分析

在Olson水吸附法的基础上,针对其存在的问题,提出了改进水吸附法,然后用改进水吸附法对水泥中的C-S-H凝胶进行了半定量分析.

硫酸盐对C-S-H凝胶的侵蚀探讨

从硬化水泥浆体中萃取了C-S-H凝胶,用不同浓度的Na2SO4和MgSO4溶液进行侵蚀,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等手段观察和分析了其与硫酸盐之间的作用。结果显示,不论是Na2SO4还是MgSO4对C-S-H凝胶都有侵蚀作用,不论是在低浓度的Na2SO4或MgSO4溶液中,还是在高浓度的Na2SO4或MgSO4溶液中,都可以形成石膏晶体。

基于不同理论的C-S-H凝胶模型及结构参数表征研究进展

硅酸钙凝胶(C-S-H凝胶)是硅酸盐水泥主要水化产物,也是硬化水泥石强度重要来源。本文系统阐释了基于不同理论所得出的C-S-H凝胶结构模型,包括泰勒模型(Taylor模型)、固溶模型、瑞迟德森-格夫斯模型(R-G模型)、纳米结构模型(CM模型)、固相-液相-凝胶体系模型(SLGS模型)、三维介观结构模型,重点介绍了SLGS模型和三维介观结构模模型。并结合现有的研究进展对C-S-H凝胶的钙硅摩尔比、含水量、聚合度、硬度等的结构参数及其表征方法进行了介绍。

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。

C-S-H凝胶产物的Ca/Si比对碱-骨料反应的影响

采用混凝土加速实验,对添加不同混合材试样的膨胀率和试样中生成的C-S-H凝胶产物进行了研究,测定了不同混合材对试样膨胀率的影响以及所生成的C-S-H凝胶的化学组成,进一步验证C-S-H凝胶的Ca/S i比对碱骨料反应(AAR)的影响。