聚合硫酸铝改性低碱度水泥性能研究

以水泥、硅灰和粉煤灰为主要胶凝材料制备的低碱度水泥可应用于放射性焚烧灰的固化,但其存在早期强度发展慢、后期强度不高的问题。本文以聚合硫酸铝作为添加剂激发火山灰材料反应活性,通过测定不同掺量聚合硫酸铝加入后固化体的抗压强度、孔隙率及pH值变化,并结合水化产物组成与含量、水化放热特性等表征手段,分析了聚合硫酸铝对低碱度水泥早期水化过程的影响规律和作用机理。结果表明:掺入聚合硫酸铝可以显著提高低碱度水泥固化体的早期抗压强度,使水化放热峰提前,促进了火山灰反应的发生,提高了水化产物的生成量,使微观结构更加密实,同时有效降低试样的早期碱度,有利于抑制焚烧灰中活性铝的腐蚀反应。     

海水环境下矿物掺合料对硫铝酸盐水泥的水化影响

研究了海水环境下掺入硅灰、粉煤灰、矿渣对硫铝酸盐水泥抗压强度、化学收缩和水化产物的影响规律.结果表明:当硅灰的掺量为2.5%时,水泥浆体的抗压强度比空白组高.矿渣掺量为10%的水泥浆体28 d抗压强度明显超过掺入硅灰和粉煤灰时的强度,60 d强度高于空白组.掺入2.5%硅灰后,水泥浆体的化学收缩增大;在水化早期,粉煤灰和矿渣的火山灰活性很低,导致水泥浆体的化学收缩降低.掺入10%硅灰加快了硫铝酸盐水泥3 d水化反应,钙矾石生成量增多,水泥浆体早期强度比掺其它掺合料有所提高,但体积过快膨胀会破坏其内部结构,对水泥浆体的强度发展不利.     

火山灰对砂浆强度的影响

研究了火山灰掺量、水胶比、养护龄期对砂浆强度的影响规律,并对比研究了火山灰与粉煤灰对砂浆强度的影响。结果表明:火山灰的掺量、水胶比及养护龄期对砂浆强度有较大的影响。随火山灰掺量的增大,砂浆强度呈下降趋势;相同条件下,掺火山灰与掺粉煤灰砂浆28d龄期的抗压强度无显著差异。     

偏高岭土改性超高强混凝土的强度构成分析

以偏高岭土、矿粉和粉煤灰为矿物掺合料进行单掺、二元和三元复掺配制偏高岭土改性超高强混凝土。为了研究偏高岭土改性超高强混凝土的抗压强度及其强度构成、矿物掺合料的活性,分别对龄期为3d、28d、56d的混凝土试件进行抗压试验,并利用混凝土火山灰效应数值分析方法,对三种矿物掺合料的活性指数及其火山灰效应强度贡献率、水泥水化反应强度贡献率进行了计算分析。结果表明:28d龄期时,混凝土的抗压强度达到了100MPa,且三元复掺时混凝土的抗压强度最高;三种矿物掺合料中偏高岭土的活性指数最高;依据矿物掺合料的活性指数及其火山灰效应强度贡献率、水泥水化反应强度贡献率,计算出具体贡献的强度值,得出了偏高岭土改性超高强混凝土的强度构成。     

微观表征法研究煤矸石改性水泥砂浆水化机理

在水泥胶砂中掺入适当配比的煤矸石可以增加水泥砂浆的强度,尤其是早期强度.与不添加煤矸石的基准砂浆相比,煤矸石的掺量为9%时,砂浆3 d抗压强度提高1.0 MPa,28 d抗压强度提高2.0 MPa.XRD、TGA-DTA和SEM分析证实:加入煤矸石促进了水泥砂浆7 d早期水化反应,生成水化产物钙矾石、C-S-H凝胶、AFm和氢氧化钙,且水化产物的数量亦不同,各产物的晶型结构也不相同,改性后水化产物增多,水化速率加快,因而影响砂浆的宏观力学强度.     

基于煅烧煤矸石的复合水泥强度研究

以低品位煤矸石为原料，制备了添加煅烧煤矸石、煅烧煤矸石和石灰石复配料的复合水泥，研究了煅烧煤矸石掺量对水泥抗压强度的影响。结果表明煅烧煤矸石具有明显的火山灰活性，掺入量达到30%时，28d强度活性指数仍达到87%；石灰石的掺入，对复合水泥的强度发展起到了抑制作用，增加复配料中煅烧煤矸石的比例，可在一定程度上改善水泥强度。     

煅烧煤矸石粒度对水泥水化性能的影响

通过将800℃煅烧煤矸石进行分级后,研究粒度变化对水泥水化性能的影响。随煤矸石掺量的增加,水泥试块强度逐渐下降,掺加不超过40%的煤矸石水泥的28 d抗压强度可达42.5级水泥的要求。掺加单粒级煤矸石时随粒径的下降,其水化活性增强。复合掺加时,粗细适当匹配可以获得更高的强度。     

陶瓷抛光砖粉作辅助胶凝材料的火山灰性

通过对水泥浆体水化热、化学结合水、酸溶法测定的化学未溶量以及碱环境条件下陶瓷抛光砖粉硅、铝离子的溶出量及溶出规律的测定,研究了抛光砖粉作为辅助胶凝材料的火山灰性,并将之与粉煤灰进行对比。结果表明:在水化早期,抛光砖粉火山灰反应程度较高;随水化龄期的延长,火山灰反应程度逐渐减弱。抛光砖粉的掺入可加速水泥早期的水化,降低水泥水化热,其掺量越大,对水泥水化热降低越显著。在同等掺量、水化28d条件下,抛光砖粉的火山灰反应程度较粉煤灰的高,抛光砖粉对水泥水化的促进作用较粉煤灰的强。     

水泥基材料对生土改性效果及机制研究

针对当前水泥、矿渣、粉煤灰等无机材料对生土的改性效果主要集中于对其强度和耐久性等宏观性能方面的研究,从改性前后生土的矿物组成、官能团特征峰、微观结构等微观角度来阐述生土改性的内在作用机制.试验结果表明:(1)单掺水泥时,生土改性效果随水泥掺量增加而提高,最佳掺量为15％,其28 d抗压强度和软化系数分别达到9.17 MPa和0.94,原因是Ca(OH)2、C-S-H凝胶等水化产物胶结填充生土颗粒,且在体系中的溶解度趋于饱和;(2)当10％水泥分别复掺5％矿渣和5％粉煤灰时,28 d抗压强度分别达到9.41 MPa和7.14 MPa,软化系数分别为0.90和0.85,其增长的强度来源于矿渣和粉煤灰的二次水化反应,其中的Mg-O、Al-O等键发生断裂,Al3+、Mg2+等阳离子与Ca(OH)2发生置换作用,致使1457.22 cm-1处的特征峰向低波数偏移,同时出现3140 cm-1附近的火山灰反应特征峰;(3)复掺矿渣改性效果优于单掺水泥,而复掺粉煤灰的改性效果不佳.     

矿物掺合料对混凝土力学性能与开裂趋势的影响

通过拌合物和易性、混凝土基体抗压强度和平板开裂测试,研究粉煤灰和矿粉两种火山灰掺合料对混凝土力学与耐久性影响。结果表明:随着矿粉加量的升高,拌合物和易性逐渐变差,但是加入粉煤灰后和易性变化不大。加入火山灰掺合料混凝土7 d强度较纯水泥混凝土低,但28 d强度明显升高,这是由于早期火山灰反应不够,随着养护时间的延长,加入粉煤灰的试样水化度明显升高。体积收缩实验表明,加入矿粉后开裂程度增大,与平板实验矿粉开裂增大结果一致。     

利用多种工业废渣复配制备胶凝材料的实验研究

选择煤矸石、镁渣、粉煤灰等工业废渣作为主体原料,对原料进行粉磨筛分等处理;利用荧光分析仪和X 衍射仪检测原料的组成;设计了3组共计9个配方：煤矸石底渣+镁渣+熟料+石膏组3个、煤矸石底渣+粉煤灰+生石灰+石膏组3个、煤矸石底渣+粉煤灰+生石灰组3个;测定9个配方胶凝材料的强度、凝结时间、标准稠度、安定性等物理性能,结果表明：在生石灰、石膏双激发作用下,煤矸石灰渣、粉煤灰的水化硬化程度较高,制得的胶凝材料强度最高、28 d抗折强度可达8.2 MPa、抗压强度可达42.4 MPa。实验得到此方案的最佳配比：m（煤矸石灰渣）∶m（粉煤灰）∶m（生石灰）∶m（石膏）=15∶30∶45∶10。     

生物质灰对水泥硬化浆体抗压强度影响的试验研究

对比研究了生物质灰与普通粉煤灰在粒度分布、颗粒形态、化学组成、活性指数等方面的不同,并开展了不同掺量生物质灰对水泥硬化浆体抗压强度的影响研究.结果表明:生物质灰颗粒形状不规则、平均粒径及粒径分布范围较大,具有特有的细长纤维状颗粒,且其活性组分Al2O3不足普通粉煤灰的三分之一;生物质灰的火山灰活性小于普通粉煤灰;相同掺量下,生物质灰-水泥复合胶砂各龄期的抗压强度均小于普通粉煤灰-水泥复合胶砂,生物质灰掺量越大,复合胶砂的强度相比纯水泥组下降程度越大;与普通粉煤灰相比,掺加生物质灰的硬化水泥浆体微观结构更为疏松多孔,特别是其特有的细长纤维状颗粒的存在.     

不同pH值碱性电解水对砂浆工作性能和强度的影响

碱性电解水具有强碱性、高活性、离子性和吸附性等优点,本文利用不同pH值(9.5、10.5、11.5)的碱性电解水制备粉煤灰砂浆,并在粉煤灰取代率为0%、15%及30%(质量分数)的条件下,系统研究了不同pH值碱性电解水对粉煤灰砂浆的工作性能、力学性能以及Ca(OH)₂等水泥水化产物含量的影响规律,并利用XRD、SEM等微观试验对比分析了不同pH值的粉煤灰净浆的结构组成和微观形貌特征。试验结果表明:随着pH值的提高,相较于普通自来水粉煤灰砂浆,碱性电解水粉煤灰砂浆的流动度、抗压强度和抗折强度逐渐提高,水化产物Ca(OH)₂含量逐渐降低。当碱性电解水pH值为10.5,粉煤灰取代率为15%时,碱性电解水粉煤灰砂浆的早期强度和流动度的改善效果达到最佳,28 d的抗压强度和抗折强度较普通水砂浆分别提高了8.4%和12.5%。同时,相较于普通自来水净浆,不同pH值的碱性电解水净浆的团簇化和颗粒化均表现得更加明显,这对于促进水泥水化进程,提高砂浆流动性,激发粉煤灰早期活性起到了积极作用,除了生成更多的C-S-H凝胶体和Ca(OH)₂等水化产物以外,还生成了钾长石等其他水化产物。     

掺粉煤灰和矿粉对混凝土开裂性能的影响

选用粉煤灰、矿粉作为掺合料以单掺和复掺的形式掺入到硅酸盐水泥混凝土中,检测其坍落度和3d、28d抗压强度以及早期抗开裂性能。研究结果表明:矿粉、粉煤灰均会降低混凝土3d强度,矿粉可以提高混凝土28d强度,粉煤灰掺量过大会降低混凝土28d强度。随着矿粉掺量的增加,混凝土坍落度随之降低,粉煤灰刚加入时会使混凝土坍落度降低,但是随着掺量的升高,坍落度会逐渐增大;开裂方面:单掺时,粉煤灰与矿粉都在掺量为37%时,抗开裂效果最佳,其中粉煤灰效果最好,复掺时,随着矿粉相对掺量的变大,裂缝的面积和数目都在增大。     

Packing effect and pozzolanic reaction of fly ash in mortar

This research is to study the effect of particle size of fly ash on packing effect and pozzolanic reaction of mortar when 20% of fly ash is used to replace Portland cement type I. Both effects can be determined by using fly ash and insoluble material which have almost the same particle size to replace Portland cement type I. Normally, the compressive strength of fly ash mortar is contributed from hydration reaction, packing effect, and pozzolanic reaction. For mortar mixed with insoluble material, the compressive strength is due to hydration reaction and packing effect. Thus, compressive strength due to pozzolanic reaction can be determined from the difference in compressive strength between fly ash mortar and insoluble material mortar. The results show that the strength activity index of fly ash mortar depends on the median particle size of fly ash and curing ages of mortar samples. At early ages, the strength activity index of fly ash mortar due to packing effect is higher than that due to pozzolanic reaction. At the ages of 3 to 90 days, the difference in strength activity index due to packing effect of fly ashes with median particle size of 2.7 and 160 μm is almost constant about 22% of the strength of standard mortar (STD). The differences in strength activity index due to pozzolanic reaction of fly ashes with median particle size of 2.7 and 160 μm are 3%, 20%, and 27%, respectively, at the ages of 3, 28, and 90 days.     

粉煤灰/硅灰复合掺合料对水泥净浆性能的影响

研究了水泥标准稠度用水量、粉煤灰掺量、硅灰掺量、粉煤灰与硅灰双掺对水泥净浆性能的影响.结果表明,硅灰使水泥净浆需水量明显增加,粉煤灰、硅灰双掺可克服单掺粉煤灰早期强度低的缺点,短期内能提高水泥净浆的抗压强度.     

熟料细度对粉煤灰水泥浆体强度和自收缩的影响

通过实验室球磨机制备出比表面积分别为280m2/kg、370m2/kg和670m2/kg的3种水泥熟料,与不同掺量的粉煤灰配制成不同颗粒级配的粉煤灰水泥,并测试了粉煤灰水泥浆体的抗压强度、自收缩、孔隙率和显微结构。结果表明：提高熟料细度能在很大程度上降低粉煤灰水泥浆体的孔隙率并提高复合水泥浆体早期抗压强度;粉煤灰的掺入降低了水泥体系的自收缩,提高了粉煤灰水泥浆体的体积稳定性;粉煤灰水泥浆体背散射图像表明,提高熟料细度可显著减少粉煤灰水泥浆体中未水化的水泥颗粒含量,并在一定程度上减少未水化粉煤灰颗粒含量。     

煤矸石对硬化水泥浆体结构形成的影响

通过对硬化水泥浆体物理力学性能的检测,结合XRD和SEM分析,研究了不同掺量的煤矸石对硬化水泥浆体水化性能的影响。结果表明:随着煤矸石掺量的增加,水泥的标准稠度用水量增加,凝结时间缩短,抗压强度降低,熟料矿物的水化速率提高,水泥-煤矸石体系的水化速率降低。煤矸石掺量不同,水化模式亦不同。     

磨细矿物掺合料对水泥硬化浆体孔结构及砂浆强度的影响

采用压汞法研究了钢渣、矿渣、粉煤灰单掺或复掺对水泥硬化浆体孔结构的影响.同时还研究了掺合料单掺或复掺对水泥砂浆抗压强度的影响.结果表明:掺合料单掺或复掺对早期水泥硬化浆体的孔结构有一定的劣化作用;水化后期,矿渣与钢渣均明显降低了水泥硬化浆体的孔隙率,矿渣与粉煤灰均明显降低了水泥硬化浆体的中值孔径并改善了水泥石的孔径分布,掺合料复掺对改善水泥硬化浆体的孔结构有积极作用,尤其是掺合料三元复合可取得最佳的效果.3种掺合料降低水泥硬化浆体孔隙率能力的大小顺序为:矿渣>钢渣>粉煤灰.3种掺合料降低水泥硬化浆体孔径并改善孔径分布能力的大小顺序为:矿渣>粉煤灰>钢渣.掺合料降低了水泥砂浆早期的抗压强度,却增加了水泥砂浆90 d的抗压强度.掺合料的活性大小顺序为:矿渣>钢渣>粉煤灰.