2024, 27(12):1071-1080. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2024.12.001
摘要:利用水化量热仪、热重分析仪、X-射线衍射仪、电感耦合等离子体发射光谱仪、压汞仪及扫描电镜等测试手段,建立了水泥浆体水化过程和力学性能之间的关系,揭示了硫酸铝(AS)和偏铝酸钠(NA)对水泥浆体强度发展的影响机理. 结果表明:在相同掺量下,AS和NA对水泥浆体水化过程的影响和促凝早强机理完全不同,AS对水泥浆体硫酸盐平衡没有显著影响,但NA使水泥浆体成为欠硫体系,显著改变了体系的溶解沉淀平衡;水泥砂浆抗压强度的发展同时受硅相反应程度和浆体微结构建立过程的影响;水泥砂浆的早龄期强度不仅源自水泥水化的非晶相产物,钙矾石(AFt)和单硫型水化硫铝酸钙(AFm)等晶相产物也对早期强度有所贡献;与AFm相比,早期生成的AFt更有利于水泥浆体建立良好的早期固体网络结构,从而促进浆体后期强度的发展.
2024, 27(12):1081-1089. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2024.12.002
摘要:水泥发明200年以来,硅酸盐熟料矿物结构调控和熟料烧成领域得到了大量研究,积累了丰富的理论成果和实践经验.本文综述了硅酸三钙、硅酸二钙和铁铝酸四钙等熟料矿物晶体结构与水化活性的调控方法,原料特性、离子固溶、煅烧制度等因素对硅酸盐熟料烧成的影响规律,以及工业生产硅酸盐熟料的发展现状.在此基础上,指出了当下研究的不足和未来发展方向,以期为硅酸盐水泥熟料体系的创新发展提供指导.
2024, 27(12):1090-1100. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2024.12.003
摘要:在“碳达峰、碳中和”背景下,水泥行业需降低碳排放并规模化消纳CO2.低钙硅酸盐胶凝材料作为一种新型固碳胶凝材料,具有节能减排、碳化活性高和产物稳定等优势,可有效推动水泥行业低碳转型.本文系统归纳了不同低钙硅酸盐胶凝材料体系的配料组成、烧成制度、矿物组成和碳化硬化性能等研究进展,展望了低钙硅酸盐胶凝材料的研究方向,以期为低钙硅酸盐胶凝材料的发展提供借鉴.
2024, 27(12):1101-1111. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2024.12.004
摘要:混凝土的收缩开裂是长期困扰工程界的一大技术难题,采用化学外加剂来减少混凝土收缩是提高混凝土抗裂性方便且经济有效的途径.本文针对工程混凝土收缩开裂突出的现状,首先简要介绍了收缩开裂的成因;在此基础上,从不同阶段、类型的收缩出发,综述了不同品种减缩抗裂外加剂的研究与应用进展,指出了当前应用过程中存在的技术难题以及需要进一步研究的方向,旨在为减缩抗裂外加剂的研究开发和应用提供参考.
2024, 27(12):1112-1121. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2024.12.005
摘要:水化硅酸钙(C-S-H)作为普通硅酸盐水泥的主要水化产物,其微纳结构的稳定性对水泥基材料的强度与耐久性具有显著影响.本文综述了C-S-H分子结构和胶体结构在近几十年来的主要研究进展,进一步概述了C-S-H在超低温环境下的微纳结构稳定性、纳米力学性质稳定性及增强策略的相关研究进展,探讨了目前超低温环境下C-S-H结构研究中存在的关键问题,并对未来进一步的研究方向提出展望.
2024, 27(12):1122-1128. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2024.12.006
摘要:碳捕获、利用与封存(CCUS)技术通过捕获和转化CO2来减少大气中的CO2浓度,是实现中国气候目标和可持续发展的关键技术之一.综述了加速碳化钢渣制备低碳建筑材料的研究进度;系统介绍了碳化钢渣建筑制品的性能及其提升机制,以及碳化钢渣辅助性胶凝材料的水化活性及其水化机理;总结了加速碳化技术在建筑材料工业化生产中的应用案例;展望了钢渣碳化未来的发展方向.以期为水泥和混凝土制造业的绿色转型和可持续发展提供参考.
2024, 27(12):1129-1134. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2024.12.007
摘要:采用球霰石(球霰石晶型碳酸钙)替代石灰石粉(主要为方解石晶型碳酸钙)制备水泥净浆与砂浆试件,研究了碳酸钙晶型对水泥砂浆抗压强度和微结构的影响,通过水化热测试、X射线衍射分析等测试手段探索了球霰石与方解石的作用机理. 结果表明:球霰石较方解石具有更高的化学活性,可提高体系的水化速率;在硅铝酸盐胶凝体系中引入球霰石,能够诱导煅烧高岭土尾矿与碳酸钙发生反应,所形成的水化硅(铝)酸钙(C-(A)-S-H)凝胶和水化碳铝酸钙晶体等水化产物包覆在球霰石表面,与水泥基体胶结在一起,细化了孔隙结构,显著提升了水泥砂浆的抗压强度.
2024, 27(12):1135-1142. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2024.12.008
摘要:为研究微晶氢氧化铝凝胶(AH3)含量对高碱碳铝酸盐胶凝材料性能的影响,设计了氢氧化钠与氢氧化铝复合溶液、偏铝酸钠溶液复配激发石灰石粉的方案.结果表明:随着激发剂中偏铝酸钠溶液的占比从0%逐步增至100%,基体中的单碳型碳铝酸钙含量相对稳定,而微晶AH3的含量则逐渐增加,三水铝石的含量相应减少;微晶AH3的平均晶粒尺寸约19.5 nm,显著小于三水铝石的中值粒径5.82 μm,因而微晶AH3具有更大的比表面积和更强的胶凝性能;随着微晶AH3含量的增加,基体中凝胶孔的占比提升,孔隙结构更致密;试样抗压强度与微晶AH3含量之间呈线性正相关关系,即微晶AH3的含量越高,试样的强度越高.
2024, 27(12):1143-1151. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2024.12.009
摘要:以天然水硬性石灰和偏高岭土为复合胶凝材料,掺加聚乙烯醇(PVA)纤维、聚乙烯(PE)纤维或玄武岩(BF)纤维,制备了高延性天然水硬性石灰基材料,并研究了其抗压、轴拉力学性能、裂缝控制能力和纤维增强增韧机理. 结果表明:PVA、PE纤维与石英砂或石灰石砂组合均可使水硬性石灰表现出优异的应变硬化和饱和多缝开裂特征,显著提高材料的拉伸强度和极限拉伸应变;PE纤维和石灰石砂组合使材料极限拉伸应变提高至5.604%,PVA纤维和石英砂及石灰石砂组合使材料极限拉伸应变提高至4.000%以上;PVA、PE纤维均可将裂缝宽度控制在100 μm以下,材料在获取超高变形能力的同时具备良好的裂缝控制能力.
2024, 27(12):1152-1158. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2024.12.010
摘要:利用丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯合成了含不同酯基官能团的聚羧酸系减水剂(PCE),通过测试水泥净浆流动度、PCE在水泥净浆中的吸附量和水解率,研究了不同酯基官能团对PCE缓释保塑效应的影响及机理.结果表明:含不同酯基官能团的PCE尽管在改善水泥净浆初始流动度方面效果有限,却均能大幅提升水泥净浆的经时流动度;不同酯基官能团在水泥净浆液相碱性环境下的水解速率不同,其释放的羧酸基团数量存在差异,进而影响了PCE在水泥颗粒表面的吸附量,最终产生了不同的缓释保塑效应.
2024, 27(12):1159-1168. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2024.12.011
摘要:为研究水胶比对碱激发矿渣早期反应动力学的影响,采用1H低场核磁共振测试了矿渣浆体碱激发3 d的横向弛豫时间与不同状态水相对含量的变化,并通过29Si魔角自旋核磁共振、等温量热、热重分析和傅里叶变换红外光谱测试,揭示了早期矿渣碱激发过程的机理. 结果表明:不同水胶比下矿渣浆体的横向弛豫时间随着碱激发反应的进行逐渐减小,可动水逐渐转化为不可动水;在碱激发3 d时,随着水胶比的增加,高聚合度碱激发产物增加;[AlO4]-四面体提高了[SiO4]4-四面体的聚合程度和连接作用.
2024, 27(12):1169-1176. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2024.12.012
摘要:生命周期评价(LCA)中分配方法的不统一导致行业内LCA报告的通用性较差.本文提出了决策驱动力及主动/被动环境影响的概念,在此基础上基于cut-off规则(CO法)并参考系统扩展(SE)法中“避免过程”思想,提出了协同处置分配(CD)法,并且对某水泥厂进行了一系列以分配方法为变量的LCA研究.结果表明:从熟料方面入手能更高效地减少温室气体排放;从替代原料方面入手可以更高效地减少不可再生资源消耗以及粉尘的排放;传统分配方法会在一定程度上限制采用替代原料的环境效益,CD法相比于传统分配方法能够为水泥厂提供更显著且更有针对性的环境效益.