HiPerCem水泥对刚玉-尖晶石浇注料抗渣性的影响

以板状刚玉、尖晶石细粉和活性α-Al 2O 3微粉为主要原料,使用HiPerCem水泥作为结合剂制备刚玉-尖晶石浇注料,对比研究了HiPerCem水泥与Secar71及CMA72水泥在浇注料中的凝结行为及其对浇注料常温物理性能、抗渣性能的影响。结果表明,在保持引入浇注料中一铝酸钙含量为1.8%,尖晶石含量为10%的情况下,HiPerCem水泥结合浇注料的凝结速度居中,脱模及烘干强度较另外2种水泥结合浇注料的低。抗渣侵蚀实验表明,以HiPerCem水泥为结合剂的浇注料因引入的CaO含量较CMA72和Secar71水泥结合浇注料低,大尺寸气孔少,具有较好的抗渣性;而CMA72水泥结合浇注料因试样中大尺寸气孔比例较高,熔渣渗透严重,未能发挥出其水泥中微晶尖晶石相改善抗渣性的优势。

椎间隙注入不同弹性模量骨水泥对邻近上下椎体应力的影响

背景:近年来,针对腰椎间盘退变和椎间隙变窄所引起的腰部反复疼痛病症从国外引入了椎间隙注入骨水泥的治疗方法,但部分患者在治疗后出现椎体骨折的情况,原因可能是骨水泥弹性模量不佳。目的:通过腰椎三维有限元模型分析椎间隙中注入不同弹性模量骨水泥对上下椎体表面最大应力的影响。方法:招募1名脊柱正常志愿者获取CT数据,利用Mimics、Geomagic、SolidWorks、Ansys建立腰椎L_(2)-L_(5)有限元模型,随后建立L_(3)-L_(4)椎间隙注射不同剂量(1 mL与4 mL)骨水泥模型,每种剂量下赋予骨水泥4种弹性模量(1000,2000,4000,8000 MPa),在L_(2)椎体表面施加压力与弯矩,分析L_(3)椎体下表面与L_(4)椎体上表面的应力。结果与结论:①在骨水泥注入量相同的情况下,随着骨水泥弹性模量的增大,L_(3)椎体下表面与L_(4)椎体上表面的应力增加,其中弹性模量1000 MPa骨水泥对L_(3)椎体下表面与L_(4)椎体上表面的应力影响最小,弹性模量8000 MPa骨水泥对L_(3)椎体下表面与L_(4)椎体上表面的应力影响最大,不同弹性模量骨水泥对整个腰椎活动度的影响较小;②结果说明,在满足治疗要求的情况下注入较低弹性模量的骨水泥可以降低术后骨折风险。

深层环境下固井水泥水化放热特性及井周温度场演化规律研究

塔里木盆地已建成我国最大的超深层油气生产基地,深层环境会对水泥水化放热特性产生一定的影响,研究深层环境下水泥水化放热及传热特性对明确井周温度场演化规律至关重要。文章首先根据现场实测资料建立了塔里木油田近井和远井地层温度方程,根据不同地层深度的温度分布情况,开展了不同温度下G级水泥水化放热实验,基于Krstulovic-Dabic(K-D)经典水化动力学模型,结合水泥成核结晶与晶体生长、相边界反应以及扩散三过程反应特征推导了不同温度下水泥水化放热预测曲线,进一步推导了套管-水泥环-地层热传导模型,并将放热曲线作为热源代入到有限元模型中,得到了不同井深的套管与水泥在水化放热与高温地层的共同作用下温度场的变化情况。研究结果可为下一步分析有限局部空间的温度场变化对地层压力和套管变形影响提供技术支持。

镁硅比和养护温度对硅酸镁水泥电磁性能的影响

采用波导法测定硅酸镁水泥的电磁性能,分析镁硅比和养护温度的影响,并基于微观测试结果进行机理分析.结果表明:提高养护温度可以显著增强硅酸镁水泥的早期强度;硅酸镁水泥的复介电常数实部随着镁硅比和养护温度的提高逐渐增大;提高养护温度使硅酸镁水泥的复介电常数虚部和损耗角正切值增大;与镁硅比相比,养护温度对硅酸镁水泥的透射率、反射率和吸收率的影响更为明显.微观测试结果显示含水量和孔结构对硅酸镁水泥的电磁性能有重要影响.

中国水泥行业2011-2022年二氧化碳和大气污染物排放分析

2011—2021年,熟料产量呈波动上升趋势。水泥行业整体生产运行水平不断提高,熟料单条生产线平均规模由43.8万t/条提升至115.3万t/条,熟料单位产品综合能耗下降14.4%,熟料单位产品CO_(2)排放强度下降6.3%,但CO_(2)排放总量增加了13.8%,与氮氧化物减排趋势形成较大反差,碳污治理水平差距明显。熟料生产中石灰石分解和煤炭燃烧过程的CO_(2)排放合计占比为92.9%~93.8%,是CO_(2)排放的主要来源。由于熟料系数偏高、非碳酸盐原料替代不足、综合能耗仍然较高等原因,安徽等7个熟料产量大的省份的CO_(2)排放强度高于全国。建议实行碳酸盐熟料产量总量控制,逐步降低熟料应用比例,加快建材市场熟料产品和非碳酸盐原料替代,降低高标号水泥使用比例。应大力推广水泥行业节能降耗增效技术,加快熟料落后产能淘汰。对熟料产量大、碳排放强度高的地区,应结合当地碳排放特点,实行差别化降碳策略。各大气污染防治重点区域应因地施策推进水泥行业减污降碳工作。

环氧树脂乳液改性油井水泥的性能研究

随着油气井勘探领域的不断扩展和深入,油井水泥脆性较大的弊端越来越明显,在复杂的压力和温度条件下,水泥石容易产生裂缝从而造成强度损失,甚至会进一步导致水泥环的完整性失效,对油气井的安全生产有着严重的危害.为克服油井水泥的脆性,聚合物乳液因其能有效改善水泥的韧性、保水性而得到广泛应用.针对深井、超深井高温高压固井需求,制备了水性环氧树脂乳液改性水泥,并对其流变性能、稠化性能、抗折抗压强度和弹性模量等应用性能进行了研究,同时利用X射线衍射(XRD)、固体核磁共振(NMR)和热失重(TG)等表征手段探究了环氧树脂乳液体系在水泥中的作用机理.结果表明,环氧树脂乳液的加入改善了水泥浆的静态滤失性能,对水泥浆的流变性能和稠化行为没有负面影响.改性水泥石的抗折强度显著提高,尤其是当环氧树脂乳液掺量为15%时,90℃养护7 d、14 d和28 d的水泥抗折强度分别提高了25%、111%和100%.同时,与空白试样相比,环氧树脂乳液掺量为5%、15%和20%的水泥弹性模量分别降低了39.4%、42.8%和58.1%.环氧树脂乳液不会改变水泥的水化产物,只会在水泥水化早期起到一定的延缓和阻碍作用;环氧树脂在水泥基体中发生固化交联反应,在水泥水化过程中水化产物之间形成了联结,从而提高了水泥石的抗折性能,降低了水泥石的弹性模量.

骨水泥联合型股骨近端防旋髓内钉固定治疗老年骨质疏松性股骨转子间骨折的临床效果

目的分析给予老年骨质疏松性股骨转子间骨折患者骨水泥联合型股骨近端防旋髓内钉(PFNA)固定治疗的效果。方法选取2020年11月至2023年11月93例老年骨质疏松性股骨转子间骨折患者为研究对象,入院后,按照随机数字表法分为对照组(n=46)、试验组(n=47)两组,对照组给予股骨近端防旋髓内钉固定术,试验组在其基础上增加骨水泥强化固定,对比治疗有效率、各项手术指标、髋关节功能、并发症发生率与内固定物失效率。结果试验组治疗总有效率以及Harris髋关节功能量表(HHS)评分较对照组相比更高(均P<0.05);试验组较对照组的下床行走锻炼时间、恢复正常行走时间、骨折愈合时间更短(均P<0.05);试验组手术并发症发生率与内固定物失效率均低于对照组(均P<0.05)。结论骨水泥联合型PFNA固定治疗能够对老年骨质疏松性股骨转子间骨折起到显著疗效,可加速患者肢体功能与髋关节功能的康复,减轻患者的疼痛感与不适感。

亚麻纤维水泥基复合材料研究现状及发展展望

亚麻纤维具有断裂强度高、伸长变形小、弯曲性好、扭转刚度大等特点,因此亚麻纤维水泥基复合材料是一种应用前景广阔的土木工程材料。从亚麻纤维物理化学性质、亚麻纤维对水泥基复合材料性能的影响、亚麻纤维水泥基复合材料性能改善方法3个方面系统阐述了亚麻纤维水泥基复合材料的研究现状与存在问题。提出未来发展趋势:加强用亚麻纤维替代聚丙烯纤维制备水泥基复合材料;揭示潮湿情况下亚麻纤维水泥基复合材料性能演变规律;在三轴应力、潮湿条件耦合作用下构建亚麻纤维水泥基复合材料力学损伤模型;从增加亚麻纤维本体强度、改善亚麻纤维和水泥基材料界面黏结性角度来提高亚麻水泥基复合材料的应用性能。

磷建筑石膏矿渣水泥的水化过程与耐水性能

通过凝结时间、流动度、孔溶液pH值、抗折强度、抗压强度、吸水率、软化系数、水化热和水化产物分析测试,探究了磷建筑石膏(CPG)掺量对石膏矿渣水泥水化过程与耐水性能的影响.结果表明:随着CPG掺量的增加,石膏矿渣水泥的凝结时间缩短,流动度减小,吸水率与3 d水化累计放热量均增大;水泥净浆孔溶液的pH值在水化早期快速下降,56 d时保持不变;当CPG掺量从40%增加到70%时,56 d水泥净浆孔溶液的pH值从11.02减小到10.62,水泥胶砂的软化系数从0.98减小到0.91,主要水化产物均为二水石膏和钙矾石,并且钙矾石的含量随着CPG掺量的增加而减少.

低压养护下低热水泥混凝土的性能研究

研究了不同养护(低压养护、标准养护)条件下掺不同品种水泥(普通硅酸盐水泥OPC、低热水泥LHPC)混凝土的性能,分析了LHPC混凝土的孔结构对其性能的影响。结果表明:相同养护条件下,LHPC混凝土的后期抗压强度高于OPC混凝土;低压养护条件下,LHPC的放热量远低于OPC,LHPC可以持续进行水化,对低压环境的适应性更好,LHPC混凝土的孔结构更加致密,LHPC混凝土的耐久性能更好;混凝土的耐久性能与孔结构呈线性关系,且耐久性能随着孔结构的劣化而降低。

纳米硅溶胶−EVA−粉煤灰水泥基复合浆材配比正交优化及对其物性的影响

针对传统水泥基浆材不能满足煤矿大变形巷道注浆加固实际需求的难题,通过添加纳米硅溶胶、乙烯−醋酸乙烯共聚物(EVA)和粉煤灰对普通硅酸盐水泥进行改性获得高性能复合浆材。采用正交试验和极差分析法系统研究复合浆材物理力学性能的变化规律,确定最优配比,并进一步分析最优配比复合浆材与纯水泥的物性差异,构建复合浆材的水化反应机理模型,阐明其加固破碎岩石的力学特性。研究结果表明,复合浆材最优配比为:水灰比0.7,粉煤灰掺量15%,硅溶胶掺量2%,EVA掺量7.5%;相较于纯水泥,复合浆材流变性略有下降,但浆液稳定性、力学性能等均有显著提升,初凝时间缩短了38.9%,终凝时间缩短了53.8%,析水率降低了60%,结石率提高了3.3%,单轴抗压强度提高了39.1%,抗拉强度提高了97.2%,拉压比提高了41.7%;硅溶胶和粉煤灰在不同时期与Ca(OH)2发生火山灰反应生成更多水化硅酸钙(C-S-H)和水化铝酸钙(CA-H),促进复合浆材的水化反应,并加速EVA成膜,使结石体更加致密;复合浆材注入量和胶结体单轴抗压强度均随注浆压力的增大而增加,随Talbot指数的增加,抗压强度先增大后减小,破坏形式多呈鼓状,剪胀变形明显;当注浆压力大于2 MPa,Talbot指数为0.5时,胶结体强度较大,破坏较小。本研究为水泥基复合浆材早期强度、增韧改性提供了可行途径。

偏铝酸钠对单组分地聚水泥的性能调控及水化机理

地聚水泥是一种新型胶凝材料,与普通硅酸盐水泥相比,具有绿色环保、节能低碳、性能优异等诸多技术优势。目前,地聚水泥主要由原材料粉体与碱溶液双组分混合所得,导致腐蚀性和高粘度碱溶液运输条件苛刻,且现场施工不易控制,因而在土木工程中难以大规模应用。本工作以偏铝酸钠(NaAlO_(2))对单组分地聚水泥的性能调控及水化机理为研究目标。在地聚水泥中,将碱溶液改为固体碱激发剂,并引入原材料粉体质量2%的NaAlO_(2)改善其工作性能。研究表明,NaAlO_(2)水解速度快,可在反应初期产生富Al反应环境,并快速形成水化硅铝酸钙,使得单组分地聚水泥在强度不变的情况下,凝结时间得到延长,工作性能得到改善,且微观结构也趋于凝胶化、致密化。可见,少量NaAlO_(2)的引入有利于突破当前双组分地聚水泥的应用技术瓶颈,推动地聚水泥在工程中的大规模应用。

氯氧镁水泥涂层钢筋混凝土长期耐久性及退化规律分析

针对氯氧镁涂层钢筋混凝土(coated reinforced magnesium oxychloride cement concrete,CRMOCC)长期耐久性尚无研究的问题,结合西部盐湖、盐渍土环境,对CRMOCC进行溶液浸泡试验研究其长期耐久性退化规律。采用电化学试验、超声波试验、质量检测试验和微观试验对不同浸泡的试件进行耐久性研究;以相对锈蚀评价参数(ω1)、相对动弹性模量评价参数(ω2)和相对质量评价参数(ω3)评价CRMOCC长期耐久性。结果表明:经过2160 d的溶液浸泡试验后,以ω1为耐久性评价指标,裸钢已达到锈蚀状态,涂层钢筋仍处于未锈蚀状态,以ω2、ω3为耐久性评价指标,涂层钢筋和裸钢试件均处于出现损伤未达破坏状态,涂层钢筋试件耐久性退化低于裸钢试件,表明涂层对钢筋具有良好的保护效果;以ω1、ω2、ω3作为退化参数,CRMOCC可靠度曲线分别在25000、20000和15650 d时为零。

多尺度钢纤维混杂增强水泥基材料抗冲击性能及阻裂能力

为更好地研究钢纤维混杂方式对水泥基材料的增强作用,本研究使用长度分别为6 mm(S)、13 mm(M)和35 mm(H)的三种钢纤维,进行单掺、双掺、三掺制备钢纤维增强水泥基材料,采用圆柱体试件进行落锤冲击试验,从冲击次数及耗能、破坏形态、裂缝宽度发展等方面探究混杂方式对水泥基材料抗冲击性能及阻裂能力的影响。试验结果表明:钢纤维从单掺到三掺,材料抗冲击性能逐渐增强。钢纤维单掺对水泥基材料强度及抗冲击性能提升效果依次为:M>H>S;双掺组合方式从优到劣为:M+H>S+M>S+H,当1.5%(体积分数,下同)M与0.5%H混掺时材料的增强、增韧效果最佳,28 d抗折强度为22.6 MPa,较单掺M和H分别提高了3.2%和31.4%,抗压强度为154.8 MPa,较单掺M和H分别提高了40.1%和65.5%,初裂与破坏冲击耗能比单掺M和H分别提高了23.5%、425%和36.7%、300%;三掺最优掺量为0.5%S、0.5%M和1%H,初裂和破坏冲击耗能比最优双掺M1.5H0.5组分别提高了33.3%、1.9%。双参数的Weibull分布可以合理地描述钢纤维混杂增强水泥基材料的初裂冲击次数(N1)和破坏冲击次数(N2)。S抑制微裂缝的产生与扩张,M和H阻止宏观裂缝在不同受荷阶段的发展,在不同结构层次、不同受荷阶段发挥逐级阻裂作用。

废弃橡胶粉对水泥稳定碎石抗疲劳性能的影响

为了消除水泥稳定碎石基层因疲劳损伤产生的裂缝,采用三分点加载方法系统研究了不同废弃橡胶粉掺量下水泥稳定碎石的疲劳性能,运用三点弯曲梁法表征了掺加废弃橡胶粉的水泥稳定碎石抗疲劳机理.结果表明:掺加10、20 kg/m^(3)废弃橡胶粉的水泥稳定碎石疲劳寿命优于基准组水泥稳定碎石;当废弃橡胶粉掺量为10、20 kg/m^(3)时水泥稳定碎石的起裂韧度是基准组的1.49、2.58倍,失稳韧度是基准组的1.30、2.21倍,断裂能也较大,抗疲劳性能显著;当废弃橡胶粉掺量为30 kg/m^(3)时,水泥稳定碎石的抗疲劳性能并没有提高,这可能与废弃橡胶粉掺量过大导致弯拉强度降低有关.

煤系高岭石热活化及其对水泥净浆长期强度的影响研究

【目的】煤矸石的高值化利用是目前研究的热点,煤矸石中高岭石的活化及作用对煤矸石的高值化利用意义重大。【方法】首先采用正交试验方法进行了煤系高岭石的热活化参数优化设计研究,再以最优条件形成的煤系偏高岭土替代部分水泥,对净浆的抗压强度、物相组成及微观结构进行了分析。【结果】试验结果表明,煤系高岭石最佳热活化条件为煅烧温度800℃,保温时间2 h,粉磨细度2.82μm.煅烧温度对煤系偏高岭土活性影响最大,粉磨细度次之,保温时间最小;采用煤系偏高岭土替代20%(质量分数)水泥,可加快水泥的水化反应速率,有效提升净浆在各养护龄期的抗压强度,其中早期强度提升最显著;微观机理分析发现,煤系偏高岭土发生火山灰反应消耗了大量氢氧化钙,形成了结构更致密的低钙硅比水化硅酸钙。

聚氨酯改性水泥基材料研究进展

聚氨酯应用于水泥基材料中可以改善水泥基材料的弹韧性、抗冻和抗渗等性能。总结了聚氨酯对水泥基材料的工作性能、力学性能、微观结构及抗冻融性能的影响规律,提出了聚氨酯在水泥基材料中应用的局限性,并结合工程实际,探究了聚氨酯水泥基材料的应用场景,展望了聚氨酯水泥基材料的发展新趋势。

水泥稳定砂砾力学强度增长机理及影响因素研究

为研究水泥稳定砂砾力学强度增长机理及影响因素,设计试验方案和方法,研究龄期、水泥剂量、温度等对水泥稳定砂砾力学强度的影响。结果表明:随龄期增长,水泥稳定砂砾力学强度增长速率呈现先快后慢的趋势,并逐渐趋于其极限值;合适的水泥剂量可实现工程项目的经济性;选择合适的温度并缩短混合料从拌合至压实完成的时间,可有效提高水泥稳定类材料的强度,从而提高高速公路建设质量。

脱硫石膏和磷石膏作调凝剂对水泥性能影响的对比研究

使用工业副产脱硫石膏和磷石膏替代天然石膏作水泥调凝剂,是大量消纳这些固废的有效途径之一。有鉴于此,本文在对硫石膏和磷石膏理化性质研究的基础上,系统对比研究了两类石膏作调凝剂对水泥性能的影响,结果表明:脱硫石膏呈中性,但磷石膏来源不同,可呈强酸性、中性和强碱性。试验所用四种石膏的F、P、重金属浸出特性和反射性均满足一类建材的要求。脱硫石膏所配水泥的性能稳定性较好,掺量波动对水泥性能影响也较小,但磷石膏杂质成分复杂,所配水泥的凝结时间较长,一般为脱硫石膏所配水泥凝结时间的二倍以上。磷石膏产地和掺量变化对所配水泥的凝结时间和强度影响较大,使用过程中需严格控制掺量,否则会导致水泥不合格。

钢渣-矿渣复合矿粉对水泥水化的影响

为了促进钢渣的资源化利用,克服纯钢渣粉活性低的缺点,将钢渣粉与矿渣粉按不同比例进行复配,并取代30%的水泥制备净浆。测试各试验组的抗压强度、水化放热速率和放热量,并对硬化浆体进行XRD、SEM和MIP测试。结果表明,当钢渣粉与矿渣粉的质量比例为1∶1时,最有利于提升水泥的抗压强度,而单掺30%钢渣粉的抗压强度最低。水化热测试发现,掺入30%纯钢渣粉的试验组具有最大的水化放热速率和水化放热量。XRD、SEM和MIP测试发现,掺入复合矿粉后生成新的水化产物Al_(2)Mg_(4)(OH)_(12)(CO_(3))(H_(2)O)_(3),硬化体更为致密,并且孔隙率和平均孔径均降低。