缓凝剂对磷建筑石膏-普通硅酸盐水泥复合体系性能的影响及其机理研究

磷建筑石膏(β-HPG)力学性能差,凝结硬化快,已有研究表明用普通硅酸盐水泥(OPC)替代部分β-HPG可改善其力学性能,但对此复合体系工作性能的调控作用及机理研究尚不明确。本文探讨了三种缓凝剂对β-HPG-OPC复合体系性能的影响,通过测试凝结时间和抗压强度来表征性能变化,通过分析水化热曲线、电导率曲线、XRD谱和SEM照片来讨论作用机理。研究结果表明,三聚磷酸钠(STPP)对复合体系基本无缓凝作用,蛋白质类SC缓凝剂(SC)和柠檬酸(CA)的缓凝作用均较好,其中SC对初凝时间的延缓作用较好,CA对终凝时间的延缓作用更佳。CA使二水石膏晶体的形貌发生改变,导致体系抗压强度显著降低;SC对二水石膏晶体的粗化作用使体系形成相对致密的微观结构体,对抗压强度影响较小。研究结果将为β-HPG-OPC复合体系工程应用提供重要参考,有助于推进β-HPG在工程中的高附加值利用。

赤泥在建筑材料方面的综合利用

该文综述了赤泥的形成以及赤泥的物理性质、化学成分、矿物组成。并对赤泥在水泥基材料中的综合应用:水泥生料和混合材、生产碱激发水泥、混凝土掺合料以及路面基层的研究进展进行了报道,也总结了其在陶瓷、微晶玻璃中的应用研究的进展情况。

蒸养条件下矿粉、粉煤灰对高铁相硅酸盐水泥基材料毛细孔和抗侵蚀性能的影响

为提高蒸养高铁相硅酸盐水泥(HFC)构件的抗侵蚀性能,推进HFC在海洋工程中的应用,本文通过力学性能测试、毛细孔测试、氯离子固化测试及X射线衍射等手段,研究了50℃蒸养条件下矿粉(SL)和粉煤灰(FA)对HFC水泥基材料毛细孔结构和抗侵蚀性能的影响。结果表明,由于SL具有较高的火山灰反应活性,掺入SL可以提高蒸养HFC砂浆的早期力学性能,同时降低HFC砂浆的28 d毛细孔率。掺入FA显著降低了HFC砂浆的早期力学性能,且后期强度增长缓慢,但FA的“微集料”效应导致HFC砂浆的毛细孔率降低。氯离子固化结果表明,SL促进了水泥对氯离子的物理吸附,而FA促进了水泥对氯离子的化学固化,SL和FA均提高了复合胶凝材料的氯离子结合能力。

关注环保,发展可持续建筑材料

“可持续建筑材料的设计、性能和应用国际会议”于2012年10月18—22日在武汉召开。本届会议是由武汉理工大学主办的一次有关道路建筑材料研究方面的国际学术会议，其目的是为了促进国际和国内道路建筑材料以及土木工程领域新科研成果的交流、信息的沟通，加强国际间的学术联系与合作。

再生微粉-电石渣制备硅酸盐水泥熟料及其水化性能研究

以再生微粉(RCP)和电石渣(CCS)等典型固废作为原材料,开展了固废基低碳水泥熟料制备技术研究。试验分析了煅烧温度(1300℃、1350℃、1400℃和1450℃)以及CCS和RCP含量对熟料煅烧和矿相组成的影响,并研究了1400℃下制备的水泥熟料的水化特性与力学性能。结果表明,RCP的加入可以降低水泥熟料的烧成温度,适量的RCP(60%)作为水泥生料掺入会提高熟料的力学性能,有利于水泥的早期水化。这些工作有助于推进建筑垃圾的资源化利用,为水泥生产中钙硅质原料提供了替代方案。

不同K值含Ag碱硼硅酸盐玻璃的析晶行为研究

基于K_(2)O-B_(2)O_(3)-SiO_(2)三元体系玻璃,在固定玻璃组成参数R值的基础上,设计了不同玻璃组成参数K值含Ag碱硼硅酸盐玻璃。采用熔融法制备了基础玻璃,在析晶温度范围内经过一步法热处理,所有样品内部都析出了球形的AgCl晶粒。研究表明,玻璃组成参数K值对含Ag碱硼硅酸盐玻璃体内AgCl晶粒的析出产生了明显影响。对于设计制备的弱分相体系玻璃,玻璃组成参数K值的改变可以影响玻璃网络的聚合度,但玻璃的分相并不是影响玻璃析晶的主要因素。通过玻璃结构分析,玻璃组成参数K值的改变能够对ZrO_(2)在玻璃网络中的存在状态产生影响,进而降低ZrO_(2)在玻璃网络中的溶解度,增加了基础玻璃中的成核位点,从而对含Ag碱硼硅酸盐玻璃的AgCl析晶行为产生重要影响。

硅酸盐水泥与阳离子乳化沥青颗粒的相互作用机理

本文研究了硅酸盐水泥与阳离子乳化沥青颗粒的相互作用机理。采用Zeta电位测定仪研究不同乳化沥青/水泥比例(简称A/C比)的水泥乳化沥青浆体中水泥颗粒Zeta电位的变化规律;采用水化热测定仪研究相同胶凝材料用量不同A/C比水泥乳化沥青浆体的水化放热规律;采用SEM观察不同A/C比水泥乳化沥青浆体的微观结构。结果表明,当A/C比由0增加到0.4时,阳离子乳化沥青在水泥颗粒表面大量吸附,Zeta电位与水化放热受到明显影响,乳化沥青在水泥水化产物上有较明显的破乳成膜现象;当A/C比大于0.4时,水泥颗粒的Zeta电位与水化放热受A/C比影响不大,沥青膜覆盖水泥水化产物的面积增大。最后,本文提出了水泥与阳离子乳化沥青的相互作用模型。

(Na_2O-Al_2O_3)/B_2O_3对高硼硅酸盐玻璃粘度和热学性能的影响

采用熔融冷却法制备了不同R'系数的高硼硅酸盐玻璃,其中R'=(Na2O-Al2O3)/B2O3。利用红外光谱、高温旋转粘度计和热膨胀仪等对玻璃的结构和性能进行表征。结果表明:高温段粘度-温度关系符合阿伦尼乌斯定律;R'值的增大导致非桥氧的增加,高温粘度和熔制温度呈显著降低。当R'>0.5时,热膨胀系数近似线性增大,玻璃化转变温度增大至590℃基本维持不变。R'值影响结构中的[BO3]与[BO4]的比例及硅氧网络的完整程度,从而决定高硼硅酸盐玻璃的性能。

碱土金属氧化物对无碱硼铝硅酸盐玻璃性能的影响

本研究制备了不同碱土金属氧化物(RO)含量的无碱硼铝硅酸盐玻璃,并测定其各项物理化学性质。当RO浓度从10增加到20mol%时,玻璃的密度从2.41g/cm^3增加到了2.58g/cm^3,弹性模量从73.83GPa增加到82.48GPa,介电常数从6.98增加到了8.35。当RO浓度从10增加到14mol%时,玻璃的维氏硬度略有降低;当RO浓度进一步增加到20mol%时,玻璃的维氏硬度增加到670 kgf/mm^2。RO浓度的增加提高了玻璃的耐碱性,降低了耐酸性。

掺月桂酸-硬脂酸/膨胀蛭石复合相变材料建筑砂浆的制备和性能表征

以改性膨胀蛭石为吸附材料,以月桂酸和硬脂酸为相变材料,通过熔融共混法与真空吸附法制备定型复合相变材料,然后将其掺入砂浆中制备得到蓄热砂浆。结果表明:复合相变材料经过1000次循环后相变焓为167.6 kJ/kg,变化率仅为3.6%,热稳定性良好,无渗漏现象,掺入30%体积含量复合相变材料的砂浆28 d强度为9.2 MPa。掺有该定型相变材料的蓄热砂浆具有优异的热力学性能,完全可以应用于建筑物围护结构来调节室内温度。

磨细钡渣对普通硅酸盐水泥水化历程的影响

测定不同磨细钡渣掺量下水泥-钡渣体系的抗折强度、抗压强度和水化热,结合X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)技术,分析磨细钡渣掺量对普通硅酸盐水泥水化历程的影响规律,探讨磨细钡渣资源化利用的技术方案。结果表明:随钡渣掺量的增加,水泥-钡渣浆体强度逐渐下降水化放热推迟,水化温峰消弱;由于稀释作用,钡渣抑制普通硅酸盐水泥1 d水化产物中钙矾石(AFt)和氢氧化钙(CH)的形成;钡渣中引入的大量可溶性SO2-4,使7 d水化产物中出AFt及石膏增加,当掺量质量分数达50%时,出现大量结晶较好的石膏晶体;磨细钡渣不具备较好的一次水化活性,可作为混合材应用于水泥工业。

聚合硫酸铝改性矿渣硅酸盐水泥水化及其抗氯离子渗透性能研究

通过RCM法研究不同掺量聚合硫酸铝(0wt%、1wt%、2wt%、3wt%)加入后对矿粉掺量60wt%的矿渣硅酸盐水泥浆体水化及其抗氯离子渗透能力的影响。研究了抗压强度、孔隙率的变化并对水化产物的组成、含量、微观形貌进行了XRD、TG-DSC及SEM分析。实验结果表明,掺入聚合硫酸铝后可以提高矿渣硅酸盐水泥抗氯离子渗透性能,可以显著提高硬化浆体28 d龄期抗压强度,降低孔隙率,促进矿渣颗粒水化,提高水化产物生成量,使微观结构更密实。

无机胶凝材料复合改性磷建筑石膏的研究

研究了石灰、水泥掺量对循环流化床(CFB)粉煤灰-磷建筑石膏胶凝材料强度与耐水性能的影响,通过正交试验优化了CFB粉煤灰-水泥-石灰复合改性磷建筑石膏胶凝材料配合比,并采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)测试了改性石膏的水化产物和微观结构。结果表明,CFB粉煤灰掺量为10%时,较低掺量(1%-5%)的石灰能够明显增强CFB粉煤灰-磷建筑石膏胶凝材料强度,较高掺量(8%-12%)的水泥能够明显增强CFB粉煤灰-磷建筑石膏胶凝材料的耐水性能;经10%CFB粉煤灰、12%水泥和3%石灰复合改性,磷建筑石膏胶凝材料后期强度和耐水性能得到显著提高;复合改性石膏水化生成的水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石包裹并填充到二水硫酸钙晶体孔隙中,使得其水化产物孔结构得到优化,呈现出更致密的微观结构。

高铁低钙硅酸盐水泥体系的抗氯离子侵蚀性能研究

为了改善水泥基材料的抗氯离子侵蚀性能,提出高铁低钙硅酸盐水泥体系[C4AF≥18%,C3S≤50%,层状双氢氧化物材料(LDHs)]。分别制备了矿相组成为(18%C4AF,50%C3S)及(20%C4AF,48%C3S)的高铁低钙水泥熟料,探讨了高铁低钙水泥熟料的烧成制度和材料特性;测试了硬化高铁低钙水泥浆体的3、7、28 d抗压强度及28 d氯离子扩散系数,研究了0%～8%掺量的LDHs对高铁低钙水泥体系的力学性能及抗氯离子侵蚀能力的影响。结果表明,C4AF含量为20%的高铁低钙水泥熟料比C4AF含量为18%的高铁低钙水泥熟料的结晶度高;掺LDHs的高铁低钙水泥基材料的3 d和7 d强度有所提高,当掺量为2%时强度达到最大;高铁低钙水泥体系通过提高水泥熟料中的铁相含量、降低硅酸三钙含量、引入具有离子固化能力的LDHs,显著改善了其抗氯离子侵蚀性能,当LDHs掺量为4%时,高铁低钙水泥基材料抗氯离子侵蚀能力最强。

一种低熟料矿渣硅酸盐水泥的早强促凝研究

针对低熟料矿渣硅酸盐水泥早期强度低、凝结时间长的问题,研究了外掺外加剂和复合方案对低熟料矿渣硅酸盐水泥凝结时间和抗压强度的影响,并通过Jade软件计算31.5°~32.5°水泥矿物C3S对应的XRD图谱积分面积,用以探讨其促凝早强机理。结果表明:外掺方案中,4%熟石灰外掺时可以提高早期强度和缩短凝结时间,0.03%三乙醇胺可以提高早期强度,0.6%A(早强剂)和0.4%C(促凝剂)复合时其早强促凝效果最为明显。复合方案中,3%半水石膏取代硬石膏时可以缩短凝结时间,但会引起强度降低,在此基础上外掺4%熟石灰可以弥补强度损失,但是早期强度增幅不大。细磨熟料和矿渣粉、3%半水石膏取代硬石膏、外掺4%熟石灰复合时可以较大幅度缩短凝结时间,3d抗压强度提高幅度在17%左右。

用钢渣改善磷渣硅酸盐水泥性能的试验研究

研究了在磷渣硅酸盐水泥中掺加少量的钢渣对该水泥性能的影响。结果表明,添加不超过6%的钢渣后,磷渣水泥的抗压强度降低约10%,而水泥初凝时间和终凝时间分别减少了117min和62min以上;当采用钢渣、磷渣加小于3%水共同混合和混磨两种处理方式,水泥初凝时间和终凝时间可继续缩短95min和150min以上,并以混磨方式缩短凝结时间更明显,初凝时间和终凝时间最多分别缩短186min和209min。同时采用陈化处理,可大幅提高该水泥的早期强度,并随陈化时间的延长而增加,而水泥凝结时间则较未陈化时约增加20～40min。

硬石膏对硅酸盐水泥-铝酸盐水泥体系性能的影响

研究了硬石膏掺量(0%,1%,2%,3%)对硅酸盐水泥-铝酸盐水泥复合体系抗压强度和干缩性能的影响。结果表明:随着硬石膏掺量的增加,在水化早期,硅酸盐水泥-铝酸盐水泥二元体系的抗压、抗折强度变化不大,水化后期,硬化砂浆的抗压抗折强度在2%硬石膏掺量时达到最大;随着硬石膏掺量的增加,硅酸盐水泥-铝酸盐水泥复合体系的收缩率逐渐降低,且与预养护龄期无关。

粉煤灰对硅酸盐水泥-铝酸盐水泥-硬石膏体系性能的影响

研究了不同掺量的粉煤灰(0%,10%,20%,30%)对硅酸盐水泥-铝酸盐水泥-硬石膏三元复合体系力学性能的影响。试验结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,该三元体系浆体的抗压、抗折强度均减小,但减小的程度不一致,与养护龄期有关。随着养护龄期的延长,砂浆抗压、抗折强度降低幅度减小。这可能是由于在浆体水化后期,粉煤灰的火山灰作用起了一定的作用。

高校实验室仪器设备管理模式研究

仪器设备,特别是大型精密仪器作为高校拥有的重要资源,对改善科研基础条件、提高科研创新能力、增强解决重大科技问题的能力方面起了至关重要的作用。近几年,在国家和地方对高校的财政投入逐渐增加的情况下,仍在一定程度上存在设备资源浪费的现象。建立仪器设备资源管理模式一方面可以进一步提高设备使用率,减少高校内不同单位间设备重复购置带来的资源浪费,另一方面能够为我国数量庞大的研究型高校提供切实可行的设备资源共享管理模式。

BaO对硅酸盐SOFC封接玻璃结构与性能的影响

研究了应用于固体氧化物燃料电池的BaO-Al_2O_3-SiO_2系封接玻璃性能。通过DSC、XRD、SEM及热膨胀仪等方法测试分析了不同温度、不同时间热处理的封接玻璃结构与性能。结果表面:在800℃热处理1 h后WBa-1、WBa-2、WBa-3的热膨胀系数为10.58×10-6℃-1、10.40×10-6℃-1、10.21×10-6℃-1,热处理5 h、10 h的WBa-3组的热膨胀系数为10.07×10-6℃-1、10.33×10-6℃-1,与电解质YSZ、金属连接板Crofer22APU热膨胀系数相匹配。热处理后玻璃的析出的晶相主要为针状的钡长石(BaAl_2Si_2O_8),化学稳定性较高。封接玻璃的平均抗折强度可以达到80 MPa。对WBa-3组进行了电性能测试,在450℃、500℃下的电阻率分别为2.03×107Ω·cm、8.56×106Ω·cm,对以后的工作有指导作用。