极端环境和复杂荷载条件对混凝土结构的材料性能提出了更高的要求, 聚合物通过改性水泥基材提高混凝土性能的方法已经得到了广泛应用。本研究为揭示环氧乳液改性水泥基材水化过程的硬化机理, 通过等温放热试验分析环氧乳液对水泥水化放热过程的影响, 结合原位XRD技术跟踪水泥主要矿物熟料和水化产物在水化反应早期的相含量发展。研究结果表明, 环氧乳液对水泥水化的阻滞作用与环氧颗粒、水泥矿物熟料和水化产物之间的相互作用有关, 并随着水化时间的延长, 相互作用效果越明显。在水泥胶凝体系中, 环氧乳液会减缓水化放热速率, 降低水化放热峰值, 减少累积放热量。环氧乳液通过抑制水泥矿物(C3S、C3A、石膏)的溶解和水化产物(钙矾石、氢氧化钙)的析出, 延缓硅酸盐反应和铝酸盐反应; 环氧乳液对水泥水化的影响随着其掺量的增加而增强。

应用原位X射线衍射法对盐湖卤水体系的两个子体系——NaCl-H2O和NaCl-KCl-H2O溶液在低温条件下进行扫描, 获得了实验条件下体系的衍射图谱, 得到了溶液低温相变过程的信息。 图谱解析结果表明: 含NaCl 26.25%的溶液在-20~-25℃范围内析出了冰、 NaCl、 低水合氯化钠和二水氯化钠, 含NaCl 25.70%的溶液没有发生相变; 对于NaCl-KCl-H2O体系, 含NaCl 20.03%和KCl 10.19%的溶液在0~-25 ℃范围内析出了氯化钾和氯化钠, 含NaCl 22.40%和KCl 7.28%的溶液在-10~-25 ℃范围内只有氯化钾析出, 含NaCl 21.90%和KCl 6.46%的溶液没有发生相变。 实验结果显示: 这两个水盐体系低温相变过程析出盐的种类与相图结果有差异, 原因在于两者的状态不同; 体系中二水氯化钠的析出需要经过氯化钠与水的化合过程, 该过程是分步进行的; 实验体系在低温条件下发生相变受结晶因素控制, 温度只是其中一个因素, 体系相变发生与否是结晶因素综合影响的结果。

以TiO2凝胶为模型化合物, 利用原位变温X射线衍射(XRD)研究了不同气氛下TiO2的相变过程, 对比研究原位和非原位情况下的相变情况。 研究表明, 各种气氛下, 原位和非原位时不同气氛下TiO2相变过程均有不同。 其中, 最常见的空气气氛下非原位与原位测定的TiO2从无定型向锐钛矿转变的温度相差近200 ℃。 在500 ℃以前, TiO2从无定型向锐钛矿转变主要受动力学控制, 高温相变过程后在冷却过程中会发生不同程度的可逆相变。 原位研究的结果表明, 相对空气气氛, 惰性的氮气虽会在一定程度上抑制锐钛矿相的生长, 但却会加速锐钛相向金红石相转变的进程。 还原性的氢气氛较之氩气处理的TiO2具有更好的结晶度, 这说明外部环境中的氧可以促进TiO2晶相生长, 但在无外部氧环境的情况下, 还原性气氛可以一定程度地抵消缺氧环境对相变的不利影响。