高贝利特硫铝酸盐水泥在免拆钢筋桁架楼承板中的应用

装配式叠合楼板是由预制混凝土底板和现浇钢筋混凝土层叠合而成的装配整体式楼板。对比分析了装配式叠合楼板、钢质楼承板、纤维水泥板楼承板、细石混凝土免拆钢筋桁架楼承板的生产工艺与性能特点。重点分析了采用高贝利特硫铝酸盐水泥制作的细石混凝土免拆钢筋桁架楼承板的工艺特点及性能。高贝利特硫铝酸盐水泥细石混凝土底板吊装速度快、脱模时间短、低温免蒸养、免拆模;底板密度较小、收缩变形量小、抗压强度高、吸水率小、跨度大。

C_(3)A含量对硅酸盐-硫铝酸盐复合体系水化及力学性能的影响

针对硫铝酸盐水泥(CSA)和硅酸盐水泥(PC)复配时存在凝结时间不易控制、强度发展不协调与后期体积不稳定等问题。为探究硅酸盐中铝相组成对PC-CSA复合体系水化的影响,通过外掺不同比例的C_(3)A单矿,研究了C_(3)A含量与硫铝比变化对PC-CSA复合体系体积稳定性和力学性能的影响及其作用机制。研究结果表明:随着C_(3)A含量的增加,PC-CSA凝结时间延长、力学强度降低及自由膨胀率增大。C_(3)A含量增加8%,PC-CSA体系初凝和终凝时间分别延长36 min、66 min,28 d抗压强度降低8.45 MPa,28 d自由膨胀率增加0.17%。C_(3)A和C_(4)A_(3)S存在竞争水化关系,C_(3)A含量会抑制C_(4)A_(3)S的水化,AFm含量增多,延缓C_(3)S的早期水化。体系水化产物AFt/C-S-H为0.15时,两者比例适中,AFt呈短粗棒状,强度高、体积稳定性好。

快硬型水泥基防火门芯板的制备及应用

本文主要介绍了采用水泥基化学发泡工艺方法制作的防火门芯板及其应用领域。通过在200~220 kg/m3干粉投料的前提下,分别确定了:化学发泡剂过氧化氢的最佳用量为5%、稳泡剂为0.5%、聚丙烯纤维为0.3%、促强减缩剂为6%,水温在45℃时,防火门芯板的稳泡效果最佳,可以在16 h以内切板,抗拉强度、抗折强度、抗压强度达到峰值。

海水环境下GFRP筋与低碱混凝土界面黏结性能研究

针对GFRP筋在低碱耐腐蚀水泥基体环境下界面黏结性能的时变规律进行研究,采用中心拉拔试验方法测定了GFRP筋-矿渣硫铝酸盐水泥(G·SAC)混凝土、GFRP筋-硅酸盐水泥(OPC)混凝土在淡水和人工海水环境下养护30 d、90 d和180 d的界面黏结强度,并利用扫描电子显微镜(SEM)及pH计分析了孔溶液浸泡后GFRP筋微观结构的劣化过程及水泥基体孔溶液pH值的变化规律。结果表明:在淡水环境下,GFRP筋-G·SAC混凝土界面黏结强度随养护时间的增加而提高,但GFRP筋-OPC混凝土的黏结强度逐渐降低;在海水环境下,G·SAC基体碱度进一步降低,且海水对其强度发展有促进作用,GFRP筋-G·SAC混凝土在海水中的黏结强度较淡水增长较快。

浅谈低碳水泥国内外研究进展

水泥工业是我国碳排放量的主要来源,其二氧化碳排放量占人类活动排放量的5%-10%,因此降低水泥工业二氧化碳排放是碳减排重点之一。降低能耗、减少废气排放、提高性能、创新CCUS技术是水泥工业发展的方向。本文主要介绍了低碳水泥国内外研究进展,其重点对Aether低碳水泥和一种新型的快凝快硬高贝利特硫铝酸盐低碳水泥的特点进行研究。

石膏溶解特性对无水硫铝酸钙水化进程的影响

石膏的溶解度和溶解速率等特性对无水硫铝酸钙水化及性能有重要的影响。本文采用等温量热仪、XRD、TG-DTG等多种测试方法,研究了半水石膏、二水石膏、硬石膏溶解特性及其对无水硫铝酸钙水化进程的影响,并基于Krstulovic-Dabic和Kondo模型,计算了水化反应各阶段的动力学参数。结果表明,半水石膏、二水石膏、硬石膏在纯水中的溶解度分别为2.74、2.30、2.38 g/L,半水石膏的溶解速率最大,其次是二水石膏,硬石膏的最小(1 h的溶解度为1.19 g/L)。石膏的加入缩短了无水硫铝酸钙水化诱导期进而加快了水化进程,其中半水石膏表现最为显著,水化热曲线几乎不存在诱导期,二水石膏次之,硬石膏对诱导期的影响最小;加速期初期的水化反应速率常数从小到大为硬石膏体系、二水石膏体系、半水石膏体系。石膏溶解速率和溶解度影响钙矾石的形成过程,溶解速率大的石膏促使水化早期钙矾石沉淀出现,生成量快速达到最大值;且在相同时间内,溶解度高的石膏体系钙矾石生成量大,在水化1 h时,半水石膏体系中钙矾石生成量约占试样总量的15.77%(质量分数),二水石膏体系中钙矾石生成量占13.28%(质量分数),硬石膏体系中钙矾石生成量仅占3.60%(质量分数)。

BF-ECC力学性能及应变硬化机理研究

火灾、爆炸等突发事件时常威胁人们的生命和财产安全,研发一种抗爆炸、抗冲击的建筑材料成为较为热门的研究方向。通过多缝开裂的应力准则设计配合比,掺入玄武岩纤维使复合材料发生应变硬化;并研究了裂缝数量和宽度随纤维掺量的变化规律,得出复合材料的强度和延性同时随着玄武岩纤维掺量的增大而提高的结论。薄板拉伸试件多缝开裂的裂缝宽度保持在3μm。还利用纤维简化模型对裂缝间距进行计算,与实测裂缝间距误差在10%以内;给出了玄武岩纤维应变硬化水泥基复合材料的峰值强度计算式,并用于预测高强水泥基体改变玄武岩纤维掺量的峰值应力。

免蒸养混凝土用胶凝材料的性能研究

将促强减缩剂与普通硅酸盐水泥组成复合胶凝体系,表征复合胶凝材料的凝结时间和其在不同水灰比时的强度变化,通过XRD、压汞法、SEM和水化热等测试方法研究复合胶凝体系的水化机理。结果表明:促强减缩剂的掺入可以促进硅酸盐水泥的凝结硬化,提高复合体系的水化速率,促进C_(3)S的水化程度,增加水化产物中AFt的生成,使结构更加紧密。在水灰比为0.3条件下,当促强减缩剂掺量为25%时,混凝土的8 h强度最高,为23.3 MPa;当促强减缩剂掺量为10%时,混凝土的28 d强度最高,为87.3 MPa。

钙矾石纤维的生长与形貌

采用硫铝酸盐水泥熟料-石膏-氧化钙三元体系、硫酸铝-氧化钙二元体系和硫酸铁-氧化钙二元体系制备钙矾石纤维,研究钙矾石纤维生长过程,分析不同铝质原材料、反应温度和水固比对钙矾石纤维生长速度和形貌的影响。结果表明:不同铝制原材料制备的钙矾石纤维形貌差异较大,由硫铝酸盐水泥熟料制备的钙矾石纤维尺寸最大,为类木质形貌,由硫酸铝制备的钙矾石纤维尺寸最小且形貌多样,由硫酸铁制备的钙矾石纤维为层状结构;提高反应温度和加大反应水固比均促进反应进行,增大钙矾石纤维尺寸,其中反应温度的影响更为显著。将钙矾石作为一种纤维材料进行研究,突破了钙矾石单纯为水泥水化产物的局限,为调控钙矾石纤维在纤维增韧复合材料中的应用提供了理论基础。

古建筑修复用石灰基砂浆的研究进展

古建筑暴露在自然环境中,长年经受日晒雨淋,大多受到了不同程度的破坏。古建筑修复材料一直以来都是文物保护工作者研究的重点。石灰是人类最早使用的无机胶凝材料之一,具有良好的透水性和透气性,与古建筑基体材料兼容,且不会对古建筑造成二次破坏,在古建筑修复领域具有其他材料不可取代的优势。然而,石灰修复砂浆还存在一些问题,尤其是材料的早期强度低和耐久性不足,严重阻碍了其发展和应用。石灰是一种气硬性胶凝材料,在空气中逐渐结晶和碳化而硬化,其强度发展缓慢。此外,石灰在干燥硬化过程中会失去大量游离水,形成多孔结构,为水分及一些可溶性离子进入浆体内部提供通道,对其抗冻性和抗侵蚀性等造成不利影响。近年来,学者们经过对石灰砂浆组成的不断探索和优化,显著提高了石灰基砂浆的性能。石灰基砂浆主要包括石灰砂浆、天然水硬性石灰砂浆、石灰-水泥砂浆和石灰-火山灰质材料砂浆四类。石灰砂浆与古建筑的兼容性最好,但由于早期强度低,限制了它的应用。近几年的研究工作集中在探索胶砂比和一些添加剂对石灰砂浆孔隙结构和力学性能的影响规律。天然水硬性石灰含有一定量的水硬性成分硅酸二钙,与气硬性石灰相比,早期强度更高。国内对天然水硬性石灰的研究起步较晚,现已有学者在实验室成功制备出不同强度等级的天然水硬性石灰,但制备工艺尚不成熟。而国外研究人员在天然水硬性石灰中引入适量辅助胶凝材料,获得了性能优异的修复砂浆;石灰-水泥砂浆原料来源广泛,与天然水硬性石灰砂浆的结构及性能相似,但石灰-水泥砂浆与古建筑基体材料的兼容性问题还存在争议。石灰-火山灰质材料砂浆早期强度主要来源于氢氧化钙和火山灰质材料之间的火山灰反应,火山灰反应又与材料的火山灰活性及养护条件密切相关。本文介绍了四类石灰基古建筑修复砂浆的优缺点及应用现状,阐述了石灰基砂浆结构与性能之间的关系。根据古建筑修复的兼容性要求,指出了石灰基砂浆发展过程中存在的问题,并为石灰基砂浆的进一步研究工作提出了建议。

硫铝酸盐基促强减缩剂与硫铝酸盐水泥对比分析

将硫铝酸盐基促强减缩剂(SP-SRA)掺入到基准水泥中,并且按一定的比例设计了硫铝酸盐熟料-硬石膏-基准水泥的配合比,对宏观性能、水化过程、微观产物进行了对比分析。结果表明:掺SP-SRA的水泥各个龄期抗压抗折强度均高于硫铝酸盐熟料-硬石膏-基准水泥三元体系;掺SP-SRA的水泥早期水化放热速率大于硫铝酸盐熟料-硬石膏-基准水泥三元体系;XRD结果表明,掺SP-SRA的水泥水化生成的AFt(三硫型水化硫铝酸钙即钙矾石)含量多于三元体系生成的AFt,钙矾石的微膨胀性使得水泥石结构更加致密,有利于提高水泥石的强度,硫铝酸盐熟料-硬石膏-基准水泥体系有明显的AFm(单硫型水化硫铝酸钙)生成,即部分AFt转化成AFm。

超轻发泡水泥保温板孔结构与性能关系研究

发泡水泥中的孔结构在很大程度上决定了材料的力学和热学性能。为了深入研究发泡水泥的孔结构与力学和热学性能的关系,本文利用图像分析法表征了发泡水泥的孔结构参数（气孔率、气孔尺寸）,测试了材料的抗压强度和导热系数。研究结果表明：气孔率、孔壁厚度、气孔尺寸对干密度、抗压强度以及导热系数均有影响。随着气孔率的增大,干密度、抗压强度和导热系数均呈现下降趋势;在相同容重下,导热系数随着平均孔径的增大而升高,抗压强度随之减小,发泡水泥的孔径每增大1 mm,则抗压强度减小25%～30%;气孔尺寸分布近遵循对数正态分布（R2=0.95）,高密度的发泡水泥的对数正态分布拟合相关系数相对较高。

游离石膏对高贝利特硫铝酸盐水泥熟料烧成的影响

设计了五种不同f-Ca SO_4/C_4A_3的生料配比,研究了f-Ca SO_4含量变化对高贝利特硫铝酸盐水泥熟料烧成的影响。通过TG-DSC分析了高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的形成过程,利用XRD、f-Ca O含量分析得到了熟料的适宜煅烧制度,进一步用SEM观察了不同含量f-Ca SO_4对熟料矿物微观形貌影响,最后研究了f-Ca SO_4对高贝利特硫铝酸盐水泥熟料力学性能的影响。结果表明:高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的适宜煅烧温度范围为1300～1400℃,保温时间为40 min;熟料中C_2S、C_4AF含量与设计值相一致,随着f-Ca SO4/C4A3增加,非晶固溶体有逐渐增多的趋势;随着f-Ca SO_4/C_4A_3增加,熟料早期强度先增大后降低,后期强度逐渐增大,当f-Ca SO_4/C_4A_3为0. 4时有最高早期强度。

快凝快硬高贝利特硫铝酸盐水泥熟料烧成过程研究

利用XRD和TG-DSC分析相结合的方法,研究了快凝快硬高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的烧成过程。研究结果表明:该水泥熟料的烧成温度范围在1250~1350℃之间,即(1300±50)℃,烧成范围与普通硫铝酸盐水泥熟料一样为100℃,但烧成温度要低50℃。当温度在1250℃以上时,硫的分解明显增加,因此快硬快硬高贝利特硫铝酸盐水泥熟料烧成温度不宜超过1350℃,以免硫的分解过多,造成C4A3S—的分解,降低水泥强度。

高贝利特硫铝酸盐水泥改性白水泥的物理力学性能与水化作用

白色硅酸盐水泥(白水泥)具有较好的白度,是一种具有装饰效果的胶凝材料。针对该种水泥凝结时间长、早期强度发展慢及收缩变形较大等问题,采用高贝利特硫铝酸盐水泥对白水泥进行改性,系统研究了掺入10%~30%(质量分数)的高贝利特硫铝酸盐水泥对白水泥凝结时间、胶砂强度和自由膨胀率的影响。使用水化微量热仪、XRD、TGA、SEM等方法对复合胶凝体系水化过程、水化产物和微观形貌进行分析。结果表明:高贝利特硫铝酸盐水泥增大了白水泥水化放热率,显著缩短了白水泥的凝结时间;改性后的白水泥水化产物生成了大量的AFt,穿插生长在C-S-H凝胶中,消耗掉了部分Ca(OH)2,使结构更加致密,强度更高,膨胀性能更好。

快凝快硬高贝利特硫铝酸盐水泥熟料水化机理研究

研究了一种新型快凝快硬高贝利特硫铝酸盐水泥的水化性能,并利用微量热仪、XRD、TGA、SEM等方法进行了水泥水化过程,水化产物和微观形貌结构的表征。实验结果表明:新型高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的早期水化放热迅速并集中,早期强度发展迅速;该水泥的早期水化产物主要为AFt和铝胶相,未发现CH相;在水化后期,生成的AFt会发生转化生成AFm相,同样没有发现CH相。随着水化的进行,水化产物不断增多,针棒状的AFt穿插,交错在凝胶之间,形成了较为致密的结构,从而提高了水泥的强度。

超轻普通发泡水泥保温板的制备试验研究

本文从改善发泡水泥胶凝体系的角度入手,确定普通发泡水泥保温板各基本组分的掺量,研究超轻普通发泡水泥保温板的制备。结果表明:增大普通水泥的比表面积和掺加一定量的硫铝酸盐水泥熟料可以改善发泡水泥胶凝体系;确定各基本组分为发泡剂掺量8%,水灰比0.4,激发剂掺量1.5%,稳泡剂掺量2%,调凝剂掺量0.04%,纤维掺量0.4%,可以制备干密度较低的发泡水泥保温板。

矿渣-高贝利特硫铝酸盐水泥复合体系抗氯离子渗透性研究

通过氯离子扩散系数、氯离子结合能力、MIP、XRD、TG-DSC、SEM研究了矿渣掺量对高贝利特硫铝酸盐复合体系抗氯离子渗透性能的影响,并对机理进行了分析。结果表明:随着矿渣掺量的增加,复合体系的氯离子扩散系数先减小后增大,当矿渣掺量为20%时,氯离子扩散系数最低,为98.7×10^(-14) m^2/s;进一步研究发现,高贝利特硫铝酸盐水泥促进了矿渣的火山灰反应,提高了CS-H凝胶的生成量,提高了氯离子的结合能力,降低了水化产物结构的孔隙率。

超轻发泡水泥保温板孔结构与性能关系研究

发泡水泥中的孔结构在很大程度上决定了材料的力学和热学性能。为了深入研究发泡水泥的孔结构与力学和热学性能的关系，本文利用图像分析法表征了发泡水泥的孔结构参数（气孔率、气孔尺寸），测试了材料的抗压强度和导热系数。研究结果表明：气孔率、孔壁厚度、气孔尺寸对干密度、抗压强度以及导热系数均有影响。随着气孔率的增大，干密度、抗压强度和导热系数均呈现下降趋势；在相同容重下，导热系数随着平均孔径的增大而升高，抗压强度随之减小，发泡水泥的孔径每增大1mm，则抗压强度减小25％～30％；气孔尺寸分布近遵循对数正态分布（R2=0．95），高密度的发泡水泥的对数正态分布拟合相关系数相对较高。

缓凝剂对高贝利特硫铝酸盐水泥水化和性能的影响

高贝利特硫铝酸盐(HB-CSA)水泥是一种具有低收缩特性的新型低碳水泥。针对该种水泥凝结硬化不易控制的问题,系统研究了氨基三亚甲基膦酸(ATMP)和葡萄糖酸钠(SG)对HB-CSA水泥水化和凝结硬化的影响。采用等温量热仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了缓凝剂在HB-CSA水泥中的作用机理。结果表明:ATMP可以显著延缓HB-CSA水泥水化进程,延长凝结时间,提高HB-CSA水泥的中后期强度;而SG仅表现出有限的作用。两种缓凝剂与聚羧酸减水剂(PCE)复配可以延迟HB-CSA水泥水化放热速率,抑制钙矾石等早期水化产物的形成,且不同种缓凝剂会使钙矾石呈现出不同的形貌。