矿渣磷酸镁水泥的力学性能和水化机理

以高炉矿渣作为磷酸镁水泥(MPC)的活性混合材料,研究了MPC的凝固时间、力学性能、物相组成和显微结构,并探讨了矿渣MPC的作用机理。实验固定磷镁比为25%,硼镁比为7.5%,矿渣掺量分别为磷镁总质量的0%、10%、20%、30%和40%。结果表明,矿渣参与了水化反应并提高了MPC的胶凝性能,随着矿渣掺量增大,矿渣MPC的抗压强度提高,但矿渣水化产生的膨胀应力会破坏MPC的内部结构,因此其抗折强度随矿渣掺量增大而降低。矿渣MPC的主要水化产物为六水合磷酸镁铵(MgNH4PO4.6H2O),矿渣的掺入使凝胶相增加,并有部分Ca2+进入MgNH4PO4.6H2O晶格,使水化产物的形貌、大小发生变化。样品中剩余较多死烧镁和矿渣颗粒,可起骨料作用。     

矿渣微细粉掺量对水泥水化产物的影响

利用X射线衍射、TG-DSC综合热分析以及环境扫描电子显微分析技术等,研究了矿渣微细粉对水泥水化产物钙矾石、Ca(OH)₂、CSH凝胶等的影响规律。研究结果表明,在水化早期,矿渣微细粉即参与水泥水化进程,显著影响水泥水化产物钙矾石、Ca(OH)₂和CSH凝胶等的生成速度和生成量及微观形貌,并且随着其掺量增大及水化时间延长,矿渣微细粉参与水泥水化反应程度逐渐提高。     

水泥基渗透结晶型防水材料对硫铝酸盐水泥固化土性能影响及机制分析

水泥土固化过程中Ca2+浓度会随水化反应的进行而逐步降低,导致水泥颗粒未完全水化,固化土强度增长受限,而水泥基渗透结晶型防水材料（CCCW）中活性物质能催化未水化水泥颗粒反应。选择硫铝酸盐水泥（SAC）为胶凝材料、CCCW为添加剂,通过单掺与复掺的方式,结合X射线衍射（XRD）、电镜扫描（SEM）表征,分析了固化土的无侧限抗压强度、水稳定性、耐干湿循环性能及微观结构。结果表明,复掺16%混合料（4%CCCW+12%SAC）的固化土强度是同掺量下单掺SAC固化土强度的1.5倍,且比单掺20%SAC的固化土强度高1.41 MPa;复掺16%混合料（4%CCCW+12%SAC）的固化土泡水2～8 d软化系数平均达0.97,而同掺量下SAC固化土平均仅为0.73;单掺的固化土强度随干湿循环次数增加逐级降低,而复掺混合料的固化土强度呈波浪式发展;CCCW中活性物质能增加固化土中钙矾石生成量并修复微裂缝,钙矾石长径比显著增大,可直接连接两个甚至多个土颗粒,形成三维网状结构,显著提高结晶体的微观加筋、骨架及填充作用,改善SAC固化土强度、水稳定性及耐干湿循环性能。     

矿渣-脱硫石膏-电石渣固化剂固化黏土的研究

废弃黏土工程特性较差,难以作为路基材料进行资源化利用,还有工业废渣的产量日益增长,其利用率根本追不上产量,针对该问题研究了不同掺量矿渣-脱硫石膏-电石渣(GGBS-DG-CCS,GDC)固化剂对黏土力学性能和微观机理的影响。采用Design Expert中的box-behnken design(BBD)得出矿渣、脱硫石膏、电石渣的最佳配合比,通过无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度和水稳试验评价了GDC固化土的宏观力学性能;然后采用SEM和XRD分析了GDC固化剂与黏土之间的相互作用机理,并与同掺量的传统水泥固化方案进行对比。结果表明：矿渣、脱硫石膏、电石渣的最佳配合比为11.93︰1.53︰6.01,GDC固化黏土的无侧限抗压强度均随固化剂掺量和养护龄期的增加而增大;相较于水泥固化土,GDC固化土具有更好的水稳定性,且随着养护龄期的增长,GDC固化土呈现出更高的抗压强度、抗劈裂性以及更低的脆性;SEM和XRD分析显示,GDC固化土在养护过程中会不断生成水化硅酸钙(C-S-H)、水化铝酸钙(C-A-H)等胶凝性水化物以及膨胀性水化产物钙矾石(Aft),与水泥土相比,28 d龄期的GDC固化土微...     

水泥土的孔隙分布及其对渗透性的影响

以不同水泥掺量的水泥黏土为研究对象,进行核磁共振试验研究水泥掺量对微观孔隙分布的影响,进行变水头渗透试验研究水泥掺量对渗透性的影响,在此基础上调查水泥掺量对渗透性影响的微观机制。研究发现:水泥土的渗透系数随水泥掺量的增大而减小,其中在低水泥掺量（4%~12%）范围内急剧减小,在高水泥掺量（15%~25%）范围内呈现相对缓慢减小趋势;水泥土T₂分布曲线均呈现三峰分布,三峰分别对应于小孔、中孔、大孔,随着水泥掺量增加,T₂分布曲线总面积呈现减小趋势,其中在低水泥掺量范围内,第2峰、第3峰峰面积减小明显,在高水泥掺量范围内,第1峰峰面积显著减小。分析可知,在水泥掺量较低时,水泥水化作用优先堵塞大孔和中孔,导致渗透系数随水泥掺量增加而显著减小;在水泥掺量较高时,水泥掺量的增加主要减少小孔隙面积,大孔和中孔面积变化不大,此时增加水泥掺量对减小水泥土渗透系数的效果相对较差。     

高掺量粉煤灰固结材料的矿物组成及微观结构研究

采用化学成分、X衍射和电子显微镜分析等方法研究了高掺量粉煤灰固结材料的矿物组成及微观结构。结果表明 ,其矿物组成主要是 3Al2 O3 ·2SiO2 和硅铝酸盐的胶凝物相 ,具有较大孔径的多孔结构特征 ,与水泥混凝土的矿物组成和微观结构有较大不同 ;粉煤灰的掺量、养护龄期对水化产物的生成量有直接影响 ;固结剂掺量大于 2 0 %时 ,粉煤灰和固结剂全部反应形成多孔状的胶凝体水化产物     

土体腐殖酸组分对水泥土强度影响效果试验

摘 要:工程实践发现水泥固化软土受土体腐殖酸成分的影响。当前,土体腐殖酸组分对水泥土固化影响已成为岩土工程研究的重要课题之一。通过在实际工程采样对水泥加固土腐殖酸组分进行定性、定量对比试验分析,以研究不同水泥掺量、不同地域水泥固化土腐殖酸组分的影响效果。试验结果表明:由红外光谱（IR）试验表现在水泥环境中胡敏酸组分的羧基量增多,水泥土阳离子交换量（CEC）随水泥掺量增加而增大;在5%、10%、20%水泥掺入比之水泥土中,由神经网络预测模型预测结果证实,富里酸组分对水泥土无侧限抗压强度影响效果较强。水泥土腐殖酸组分可与水泥产物Ca2+、AI3+反应,在水泥土环境生成钙、铝键等复合体,它们可能影响水泥水解水化反应,削减水泥所能达到的固化效果。 关键词:腐殖酸组分;红外光谱（IR）;电子扫描显微镜（SEM）;阳离子交换量（CEC）;水泥土。     

填料对地热井固井材料导热性能的影响

在地热井固井水泥中加入导热填料能够明显改善水泥石导热性能,提升地热井取热效果。在总结导热路径理论和紧密堆积理论的基础上,通过试验研究不同填料种类、粒径及掺量对固井水泥导热性能的影响。试验结果表明:较其他种类填料,石墨对水泥石导热性能提升效果最好;石墨粒径越大对应水泥石导热系数越高。不同粒径的石墨混合,较单一粒径石墨对水泥石导热性能的提升效果更好,其最优混合配比为:石墨粒径为150 μm与100 μm,质量比为2:1。随着石墨掺量增加,固井材料的导热系数逐渐增大,但流动度和48 h抗压强度逐渐降低。参照固井相关规范,提出固井材料中石墨掺量应控制在9%左右为宜。研究成果为地热井高导热固井材料的制备提供借鉴。移动阅读      

超微粒子水泥加固软土试验研究

应用和研发各种固化材料,对软土进行固化和改性,以改善其工程特性是当今国际上研究的热点课题。通过室内试验,研究了一种新型超微粒子水泥材料（ALOFIX-MC,简称MC）加固软土的效果,分析了其加固和改性机制。试验中,MC以0 %、1 %、2 %、3 %、4 %和5 %的掺量分别掺入到水泥掺量15 %和石膏掺量2 %的软土试样中,配制了6组试样。室内无侧限抗压强度试验结果表明,在15 %掺量的普通水泥土中掺入少量MC就可以显著提高软土的强度和稳定性。扫描电镜（SEM）分析表明,MC的胶结填充作用和MC对水泥水化的促进、孔隙的填充以及其本身的表面吸水作用对加固效果有重要影响。研究成果为进一步提高水泥土的工程性质和减少常规水泥土中水泥掺量提供了一条新的途径。     

超细水泥对固化软土早期抗压强度影响的试验研究

为研究超细水泥含量对水泥固化软土的早期力学性能的影响,本文通过在普通水泥中加入不同掺量的超细水泥组成复合水泥固化剂用以固化软土。具体研究不同超细水泥掺量、不同初始含水率、及不同养护围压条件下,复合水泥固化剂对固化软土早期抗压强度及刚度的影响。采用自制K₀围压养护装置(施加不同轴向压力的方式)、无侧限抗压强度仪(UCS)、X射线衍射仪(XRD)、电镜扫描仪(SEM)和低场核磁共振孔隙测试仪(NMR)等试验手段获取复合水泥固化软土不同龄期的抗压强度、刚度及微观结构的变化规律,并揭示其固化机理。研究结果表明:(1)相同轴向压力作用下,随着超细水泥掺量的增加,固化软土的抗压强度和弹性模量均有提高,其中复合固化剂中的活性颗粒发生水化反应生成大量胶凝产物用以黏聚土颗粒和填充孔隙,惰性颗粒用于填充土颗粒间的孔隙;(2)随着含水率的提高,固化软土中孔相对发育,从而使固化软土结构致密性减弱,抗压强度降低;(3)在K₀围压养护7d时,固化软土的抗压强度和弹性模量随着轴向压力的提高而增加,表明养护围压对软土颗粒的压缩作用能提高固化软土的密实性,同时围压对固化软土产生有效应力,与水化产物共同促进固化软土形成密实的土骨架,进而使其在7d内具有较高的抗压强度。基于试验结果,建立轴向压力、含水率和超细水泥掺量等多因素的固化软土强度预测公式,并提出复合水泥固化软土结构模型,为工程实践提供理论基础。