C-S-H及其工程特性研究PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 背景 1

1.2 研究现状 3

1.2.1 C-S-H结构与模型 3

1.2.2 低尺度下C-S-H微结构量测与表征 6

1.2.3 C-S-H与水泥石劣化机理 8

1.2.4 C-S-H与开裂敏感性 10

1.2.5 C-S-H与粉煤灰、矿渣的活性 12

1.2.6 C-S-H与抗冲耐磨性 15

1.3 当前研究存在的主要问题 16

1.4 研究目标和内容 18

1.4.1 研究目标 18

1.4.2 主要研究内容及方法 18

1.4.3 拟采用的研究方法、技术路线 21

1.5 预期的研究成果和创新点 22

1.6 课题来源 23

第2章 原材料和试验方法 24

2.1 主要原材料及性质 24

2.1.1 水泥 24

2.1.2 粉煤灰 24

2.1.3 矿渣 25

2.1.4 硅粉 26

2.1.5 骨料 27

2.1.6 C-S-H的合成 27

2.1.7 C3S的合成 27

2.2 宏观性能测试 29

2.2.1 力学性能测试方法 29

2.2.2 椭圆环约束收缩试验方法 29

2.2.3 砂浆棒自由收缩 30

2.3 水化和微观测试方法及原理 30

2.3.1 显微硬度 30

2.3.2 水化热 31

2.3.3 场发射扫描电镜 32

2.3.4 电阻率 32

2.3.5 原子力显微镜 32

2.3.6 红外 32

2.3.7 综合热分析 33

2.3.8 X射线衍射 33

2.3.9 核磁共振 33

2.3.10 X射线荧光分析 33

2.4 计算方法与软件 34

2.4.1 量子化学方法及使用软件 34

2.4.2 核磁共振定量分析方法及软件 35

2.4.3 绘图软件 36

第3章 不同体系C-S-H结构的实验和计算模拟 37

3.1 本章实验方案 38

3.1.1 比较不同体系C-S-H的结构特点 38

3.1.2 提出C-S-H的聚合机理并利用量子化学进行假定 39

3.1.3 Al对C-S-H聚合的影响及量子化学验证 39

3.2 不同体系中C-S-H的结构特点 39

3.2.1 合成C-S-H的结构特点 39

3.2.2 C3S水化形成的C-S-H的结构特点 42

3.2.3 水泥水化形成的C-S-H的结构特点 46

3.2.4 C-S-H与结晶矿物的比较 49

3.3 C-S-H聚合机理假定及量子化学验证 51

3.3.1 C-S-H聚合机理的假定 51

3.3.2 C-S-H聚合机理的量子化学验证 54

3.4 Al对C-S-H聚合的影响及量子学验证 58

3.4.1 Al在水泥水化产物中的存在形式和位置 59

3.4.2 Al对C-S.H聚合的影响 61

3.4.3 Al对C-S-H聚合的影响的量子学验证 63

3.5 本章小结 66

第4章 溶蚀条件下水泥石劣化机理分析 68

4.1 本章实验方案 69

4.1.1 脱钙对C-S-H凝胶组成、结构的影响 69

4.1.2 脱钙对浆体力学性能的影响 70

4.1.3 建立C-S-H脱钙特性与浆体力学性能的关系 71

4.2 脱钙对C-S-H凝胶组成、结构的影响 71

4.2.1 脱钙过程中浆体C/S的变化 71

4.2.2 不同C/S条件下C-S-H结构变化 74

4.2.3 极限脱钙对水泥石微结构的影响 78

4.3 脱钙对浆体力学性能的影响 81

4.3.1 首先建立强度和硬度的关系 81

4.3.2 脱钙对浆体显微硬度的影响 82

4.3.3 浆体C/S、显微硬度与C-S-H的ACL及Q1的关系 84

4.3.4 溶蚀条件下水泥石劣化机理分析 86

4.4 本章小结 88

第5章 碱影响水泥基材料早期强度和开裂敏感性的机理 90

5.1 研究方案 93

5.1.1 碱对早期水泥石强度和自由收缩、早期开裂的影响 93

5.1.2 碱对水泥早期水化的影响 94

5.1.3 碱对水化产物的影响 94

5.1.4 碱对水泥水化体系中C-S-H结构的影响 95

5.2 碱对早期水泥石强度和自由收缩、早期开裂的影响 95

5.2.1 碱对抗压强度的影响 95

5.2.2 碱对初始开裂时间和自由收缩的影响 96

5.3 碱对水泥水化进程的影响 97

5.4 碱对水化产物的影响 99

5.5 碱对C-S-H结构和堆聚状态的影响 102

5.5.1 碱对Si-O振动的FTIR研究 102

5.5.2 碱对C-S-H结构影响的29Si MAS NMR研究 104

5.5.3 碱对C-S-H结构影响的27Al MAS NMR研究 107

5.5.4 碱对C-S-H颗粒堆积状况的影响 109

5.6 碱影响水泥基材料开裂敏感性的作用机理 110

5.6.1 碱降低浆体早期强度的机理分析 110

5.6.2 碱提高浆体早期开裂敏感性的机理分析 113

5.7 本章小结 115

第6章 粉煤灰、矿渣胶凝性的差异及其对开裂敏感性的影响 116

6.1 研究方案 118

6.1.1 粉煤灰和矿渣对抗压强度和早期开裂性能的影响 118

6.1.2 粉煤灰和矿渣对水泥早期水化的影响 118

6.1.3 粉煤灰和矿渣对水化产物的影响 119

6.1.4 粉煤灰和矿渣对水泥水化体系中C-S-H结构的影响 119

6.2 粉煤灰矿渣对浆体强度和早期开裂性的影响 120

6.3 粉煤灰矿渣对水泥水化进程的影响 121

6.4 粉煤灰和矿渣对水泥水化产物的影响 123

6.5 粉煤灰矿渣对C-S-H结构的影响 125

6.5.1 粉煤灰和矿渣对Si-O振动的FTIR研究 125

6.5.2 矿渣、粉煤灰对C-S-H结构的29Si MAS NMR研究 127

6.5.3 矿渣、粉煤灰对C-S-H结构的27Al MAS NMR研究 130

6.6 粉煤灰、矿渣活性的差异及其对强度和开裂敏感性的影响 134

6.6.1 矿渣和粉煤灰的活性差异及机理分析 134

6.6.2 矿渣和粉煤灰对C-S-H结构的影响 135

6.6.3 粉煤灰和矿渣对浆体强度和开裂敏感性的影响 137

6.7 本章小结 139

第7章 硅粉提高水泥基材料抗冲耐磨性能机理的研究 141

7.1 研究方案 142

7.1.1 硅粉对水泥石、混凝土强度和混凝土抗冲耐磨强度的影响 142

7.1.2 硅粉对水泥早期水化的影响 143

7.1.3 硅粉对水化产物的影响 143

7.1.4 硅粉对水泥水化体系中C-S-H结构的影响 144

7.2 硅粉对混凝土强度和混凝土抗冲耐磨强度的影响 144

7.3 硅粉对水泥水化进程的影响 145

7.4 硅粉对水泥水化产物的影响 147

7.5 硅粉对C-S-H结构的影响 148

7.5.1 硅粉影响Si-O振动的FTIR研究 148

7.5.2 硅粉对C-S-H结构作用的29Si MAS NMR研究 149

7.6 硅粉影响混凝土强度和抗冲耐磨性的作用机理 152

7.6.1 SF的火山灰反应活性 153

7.6.2 火山灰反应对C-S-H结构的影响 153

7.6.3 硅粉改善混凝土强度和抗冲耐磨性的机理 154

7.7 本章小结 157

第8章 影响C-S-H胶凝性的因素及微结构调控 159

8.1 C/S和Q1含量影响力学性能的模型 160

8.2 C-S-H的Al含量以及ACL影响力学性能的模型 162

8.3 影响C-S-H胶凝性关系的模型以及微结构调控 164

8.4 本章小结 165

第9章 结论 167

9.1 不同体系C-S-H结构的实验和计算模拟 167

9.2 溶蚀条件下水泥石劣化机理分析 168

9.3 碱影响水泥基材料早期强度和开裂敏感性的机理 169

9.4 粉煤灰、矿渣活性的差异及其对开裂敏感性的影响 170

9.5 硅粉提高水泥基材料抗冲耐磨性能的机理 171

9.6 影响C-S-H胶凝性的因素及微结构调控 172

参考文献 174

附录 186

致谢 188