热活化和机械活化对拜耳法赤泥性能影响

为提高赤泥基碱激发胶凝材料的力学性能,分别通过焙烧和机械研磨对赤泥基复合粉体进行活化处理.结果表明,600℃煅烧180 min制备的胶砂试件28 d抗压强度最大,为27.0 MPa,对比未煅烧处理的赤泥粉体混合物,抗压强度提高了15.3％.机械研磨300 s制备的胶砂试件28 d抗压强度最小,为20.2 MPa,比研磨60 s制备的试件抗压强度降低了16.8％.热活化可以提高碱激发材料的强度但需要控制煅烧温度,赤泥本身较细不需要研磨活化处理.     

养护条件对钢渣粉水化性能的影响

以磨细钢渣粉(SS)作辅助胶凝材料,研究不同养护条件下掺钢渣粉水泥的强度,并将之与砂粉(SP)对比.测试其在碱溶液作用下活性硅的溶出量、与饱和氢氧化钙溶液反应程度以及显微结构,探讨不同养护条件对钢渣粉水化性能的影响.结果表明:在常温水养条件,在同等掺量条件下,掺钢渣粉水泥3d、7d、28 d强度均较砂粉水泥强度高,钢渣粉早期水化活性较砂粉高.80℃水热养护至相同龄期,在同等掺量条件下,掺钢渣粉水泥强度均较掺砂粉水泥要高.与常温条件相比,80℃水热条件下钢渣粉消耗的Ca(OH)2量明显增加,生成的水化产物也较多,水化反应程度较砂粉高.水热条件有利于激发钢渣粉活性,提高其水化反应程度,增加试样强度.     

赤泥/粉煤灰免烧矿物聚合物材料的制备和强度

以赤泥、粉煤灰为主要原料,采用水玻璃作为碱激发剂,制备出一种具有较高早期强度的免烧成矿物聚合物胶凝材料.通过实验初步探讨了碱激发剂对该矿物聚合物强度发展的影响.利用合适配比的赤泥/粉煤灰胶凝材料作为基质原料,用细沙作骨料,制成了一种赤泥/粉煤灰基矿物聚合物免烧材料.当赤泥的加入量在60%~70%范围时,各组试样的3 d抗压强度均在10 MPa以上,符合非承重墙体建筑材料的强度MU10级要求.同时本文还对该矿物聚合物材料中胶凝反应机理进行了初步探讨.     

镁盐晶须对磷石膏基胶凝材料力学性能的影响

以磷肥工业废弃物磷石膏为主要原料制备磷石膏基胶凝材料(PGF),研究镁盐晶须掺量对磷石膏基胶凝材料抗压强度、抗折强度、抗冲击功强度的影响,结合X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）等测试方法,对磷石膏基胶凝材料的微观性能进行分析。结果表明,当MSW掺量为3%,其3 d、7 d和28 d抗压强度分别为15 MPa、18 MPa和21.9 MPa,较未掺晶须试样分别提高了64.8%、26.8%、25.9%。3 d、7 d抗折强度提高33.1%、32.4%。镁盐晶须作为无机盐增强材料,分散在磷石膏基胶凝材料中不参与水化反应,主要通过桥联、拔出和剥离等物理作用增强增韧磷石膏基胶凝材料。     

热活化铅锌尾矿基碱激发胶凝材料的制备及性能

以铅锌尾矿为主要原料,添加由矿渣、钢渣、氟石膏混合而成的辅助胶凝材料,以水玻璃和氢氧化钠为碱激发剂制备铅锌尾矿基碱激发胶凝材料。通过正交试验,探讨了水玻璃模数、水玻璃掺量及尾矿与辅助胶凝材料质量比对胶凝材料抗压强度的影响,并得出最佳原料配比。通过800 ℃、1 000 ℃、1 200 ℃的热处理,制备热活化铅锌尾矿基碱激发胶凝材料,并测试其性能。采用X射线衍射谱、傅里叶红外光谱和扫描电子显微镜对热活化前后尾矿和胶凝材料进行分析表征。结果表明,当水玻璃模数为1.8,水玻璃质量掺比为0.15,尾矿与辅助胶凝材料质量比为7 ∶3时,胶凝材料28 d抗压强度可达到20.68 MPa。胶凝材料内部形成大量水化硅酸钙(C-S-H)与硅铝多聚物构成三维网状结构,覆盖在尾矿晶体表面形成致密整体。当热活化温度为1 000 ℃时,胶凝材料28 d抗压强度达到28.05 MPa。热活化后的尾矿内部结构疏松,利于硅铝质在碱性条件下解聚,同时使得反应体系中生成了更多硅铝多聚体,取代了二聚体为主的C-S-H凝胶,为胶凝材料提供了更优良的抗压强度和早硬特性。此外胶凝材料对Pb、Zn重金属的固定作用极好,大幅降低了尾矿重金属Pb、Zn的毒性浸出浓度,有效解决了尾矿中重金属对周围环境的危害问题。     

化学激发硅灰强化钢渣基胶凝材料的微观结构及力学性能

化学激发钢渣基胶凝材料的抗压强度低,难以满足建筑材料对强度的要求;通过掺入少量硅灰以加速其水化反应,改善化学激发钢渣基胶凝材料的力学性能.当碱激发剂Na2SiO3·9H2O用量11wt％,硅灰掺量10wt％时,碱激发硅灰-钢渣基胶凝材料在室温养护28 d后,其抗压强度达56.7 MPa,较不掺硅灰的胶凝材料强度提高了59.72％.XRD、SEM及MIP结果表明:钢渣在碱激发作用下,随龄期的延长,氢氧化钙量逐渐减少,无定形的水化产物增多,微观结构更加致密,加入硅灰后,最可几孔径明显减小,无害孔的数量明显增多,导致其强度大幅度提高.     

无熟料胶凝材料胶砂与混凝土性能的试验研究

以矿渣、粉煤灰、钢渣、铁尾矿微粉、熟石灰、脱硫石膏等为原材料研究无熟料胶凝材料的制备及其胶砂、混凝土性能。结果表明：无熟料胶凝材料标准稠度用水量在28.5%～30.5%之间,初凝时间均大于150 min,终凝时间在200～460 min之间;不掺加水泥的无熟料胶凝材料,早期钢渣含量较高的通用胶砂抗压强度较高,其专用胶砂抗压强度也较高且56 d时可达50 MPa;掺入不超过胶凝材料5%的P·Ⅰ型硅酸盐水泥的无熟料胶凝材料,钢渣含量较低、石膏含量较高的通用和专用胶砂抗压强度都相对较高,较优组别专用胶砂抗压强度28 d可达35 MPa, 56 d达到45 MPa;选用胶砂强度较优的胶凝材料配比进行混凝土试验,无熟料胶凝材料混凝土工作性能良好,28 d抗压强度满足C20～C25混凝土强度要求,56 d满足C25～C30混凝土强度要求。     

湿选钢渣尾泥制备充填胶凝材料试验研究

钢渣尾泥是转炉钢渣经过湿磨磁选后排出的二次废渣,堆存量大且难以实现大规模资源化利用。以钢渣尾泥为主要原料,协同其他工业固废制备胶凝材料可用于矿山充填。本文开展了钢渣尾泥基充填胶凝材料配合比正交试验、充填材料力学性能测试,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)等多种微观测试手段对钢渣尾泥基胶凝材料的水化机理进行分析。结果表明,钢渣尾泥掺量为55%(质量分数,下同),矿渣掺量为30%,脱硫石膏掺量为15%,胶砂质量比为1:4,料浆浓度为72%时,所制备的充填材料28 d抗压强度可达4.78 MPa,满足矿山充填材料性能的要求。钢渣尾泥基胶凝材料的水化产物主要为C-S-H凝胶和钙矾石,以及少量的Ca(OH)₂,体系内水化产物C-S-H凝胶和钙矾石晶体的数量随着水化龄期的增加而明显增长。     

碱激发粉煤灰/钢渣胶凝材料的制备

以低钙粉煤灰和钢渣为主要原料制备碱激发胶凝材料,对比了碱激发粉煤灰和碱激发粉煤灰-钢渣复合胶凝材料的力学性能,研究了原料配比、水玻璃模数和早期养护温度对力学性能的影响,并对比了两种胶凝材料的水化产物.结果 表明,钢渣与粉煤灰质量比为1∶2,水玻璃模数为1.4,早期养护温度为80℃时,复合胶凝材料的抗压强度最高,且优于纯粉煤灰组的强度.钢渣的掺入促进了体系中生成较多的钠系菱沸石,为胶凝材料提供了更高的强度.     

大掺量工业废石膏制备石膏基胶凝材料的性能研究

通过热养护的方式,制备了一种废石膏掺量达65%以上的石膏基复合胶凝材料,对材料的力学性能、耐久性能进行了测试.结果表明,大掺量石膏基复合胶凝材料具有良好的力学性能和耐水性,较大的收缩率导致材料抗冻性能不理想.石膏基复合胶凝材料的水化产物主要为钙矾石和C-S-H凝胶,早期生成的钙矾石晶体纰成胶凝材料的基本骨架,通过C-S-H凝胶的小断生成,胶凝材料逐渐致密化,有助于强度的增长和耐久性的提高.     

铜渣基磷酸盐胶凝材料的力学性能与微观结构

磷酸盐胶凝材料力学性能好，制备工艺简单，为资源化利用铜渣提供了新的途径。本文以铜渣和磷酸二氢钠(NaH₂PO₄)为原料制备了磷酸盐胶凝材料，采用电子万能试验机、X射线粉末衍射仪及扫描电子显微镜研究了原料配合比和养护条件对铜渣基磷酸盐胶凝材料抗压强度、物相和微观形貌的影响，并采用同步热分析仪考察了磷酸盐胶凝材料的热稳定性。结果表明，原料配合比对磷酸盐胶凝材料的力学性能和微观结构有重要影响，适当提高养护温度有利于强度发展。当NaH₂PO₄/铜渣质量比为0.30、水/(NaH₂PO₄+铜渣)质量比为0.15、60℃下养护7 d时，铜渣基磷酸盐胶凝材料抗压强度高达54.70 MPa。铜渣基磷酸盐胶凝材料优异的力学性能源自铜渣中铁橄榄石(Fe₂SiO₄)与NaH₂PO₄反应生成的致密无定形结构相。铜渣基磷酸盐胶凝材料热稳定性较好，空气气氛下467℃开始被氧化分解，无定形结构相发生...     

碳化钢渣基胶凝材料在道路水稳层中的应用性能评价及机理研究*

钢渣存在安定性不良的问题,将钢渣应用于水稳层,会存在钢渣分布不均匀,使试样出现膨胀开裂的现象。通过研究发现,对钢渣基胶凝材料进行碳化处理可以提高其体积稳定性,粒径较细的钢渣能够增大碳化反应面积,有利于提高碳化程度。本文对≥200目钢渣进行碳化处理,研究碳化时间和碳化温度对预碳化钢渣基胶凝材料的体积稳定性影响,并对其碳化机理进行探究;与建筑再生骨料制备水稳层,对其进行无侧限抗压强度和抗冻性测试。结果表明,随着碳化时间的和温度增加,预碳化钢渣基胶凝材料压蒸膨胀率逐渐降低,活性先增高后降低。在常压下,碳化温度为60 ℃,碳化时间为1.5 h的钢渣基胶凝材料相对活性最高。     

机械活化和不锈钢渣掺量对矿渣胶凝材料性能的影响

为了促进不锈钢厂废渣的资源化利用,以红土镍矿酸性高炉渣和不锈钢渣为主要原料制备胶凝材料,研究机械活化和不锈钢渣质量掺量对矿渣胶凝材料性能的影响,并利用XRD、SEM对胶凝材料的水化产物及微观结构进行分析。结果表明,机械活化主要通过改变原料的比表面积和颗粒级配来影响胶凝材料性能,且矿渣中细颗粒占比是影响其胶凝活性的关键因素,适宜的球磨时间为45 min,此时矿渣比表面积达到524.66 m²/kg。不锈钢渣与酸性矿渣之间存在协同作用,当不锈钢渣质量掺量为20%时,胶砂试块3 d、7 d、28 d抗压强度分别为17.8 MPa、24.3 MPa 和34.8 MPa,抗折强度分别为4.5 MPa、6.2 MPa和6.8 MPa,达到P·S 32.5R矿渣硅酸盐水泥强度标准。不锈钢渣的掺入在水化早期和后期都促进钙矾石及C-S-H凝胶的生成,对胶砂试块各龄期强度都有促进作用,而未水化的钢渣细颗粒也起着微集料填充作用,有利于胶凝材料早期强度的提高。     

高掺量低碱度钢渣-脱硫石膏胶凝材料的制备

以钢渣和脱硫石膏工业废渣为主要原料,掺加适量的激发剂,制备出脱硫石膏基低碱度钢渣胶凝材料,并探讨了其制品应用形式。试验结果表明,钢渣∶脱硫石膏（质量比）=1∶1时,胶凝材料的凝结时间为初凝6 min、终凝9 min,2 h抗折强度2.21 MPa、抗压强度5.06 MPa,1 d抗折强度2.03 MPa、抗压强度4.7 MPa,而7 d抗折强度和抗压强度分别达到3.59 MPa和12.55 MPa。     

纳米SiO2对钢渣水泥基胶凝材料的影响

钢渣和水泥具有相似的矿物组成,可以作为一种潜在的胶凝材料,然而钢渣掺量较高时并不利于混凝土早期性能的发展。以钢渣质量分数为30%的钢渣水泥基胶凝材料为研究对象,探讨纳米SiO₂对其早期性能的影响。主要通过测量流动度、凝结时间和抗压强度评估物理力学性能,并利用微量热分析、X射线衍射(XRD)、差热分析(DSC-TG)等方法对掺有纳米SiO₂的钢渣水泥基胶凝材料的水化过程和水化产物进行分析。结果表明,当纳米SiO₂掺入的质量分数为3%时,纳米SiO₂可充分发挥火山灰活性,消耗大量Ca(OH)₂,同时由于纳米SiO₂颗粒的结晶成核作用和微集料填充作用,促进了钢渣和水泥的水化,水化初期的放热速率有所提高,从而提高钢渣水泥基胶凝材料的力学性能,28 d的抗压强度提高了14.0%。     

钢渣-赤泥-水泥基复合砂浆的水化硬化特性

为探明二元固废间的协同胶凝作用，本文研究了不同配合比条件下钢渣-赤泥-水泥基复合砂浆的力学性能，并采用水化热、XRD、TG-DTG、SEM等手段来表征复合砂浆的水化特征及微观形貌。研究结果表明：与纯水泥组相比，单掺30%(以下均为质量分数)钢渣会抑制浆体的水化反应，从而降低砂浆的力学性能，而在单掺30%钢渣的基础上复掺适量的赤泥可以有效降低钢渣对砂浆力学性能的负面影响。其中，当钢渣掺量为15%、赤泥掺量为15%时，复合砂浆的28 d抗折强度和28 d抗压强度均最高，分别为6.8和39.8 MPa,与单掺30%钢渣组相比，复合砂浆的28 d抗折强度和28 d抗压强度分别提高了11.5%和20.6%,这主要是因为掺入的赤泥不仅起到物理填充作用，而且为钢渣的水化反应提供了良好的碱性环境，促进钢渣参与水化反应，生成更多的钙矾石和水化硅酸钙凝胶，改善砂浆的微观结构。     

工业废渣陶粒混凝土性能及其影响因素研究

研究了养护制度、胶凝材料组成、骨胶比、水胶比、引气剂及水玻璃等因素对废渣陶粒混凝土性能的影响,得到了较适合的废渣陶粒混凝土养护制度和胶凝材料组成。研究表明:骨料用量对废渣陶粒混凝土的强度影响较大;增大水胶比使得废渣陶粒混凝土强度有所降低;掺加引气剂可明显改善陶粒混凝土和易性,但引气剂掺量过大,会导致陶粒混凝土强度损失较大;增加水玻璃用量,废渣陶粒混凝土强度有所提高。水胶比及水玻璃用量对陶粒混凝土的容重和软化系数影响不大,而掺加引气剂后陶粒混凝土的容重明显降低。以矿粉、钢渣等工业废弃物为胶凝材料,并采用引气技术可制备理想的轻质自保温墙体材料。     

赤泥基胶凝材料的制备与性能研究

以赤泥、粉煤灰为主要胶凝材料,掺入适量激发剂(石灰)和脱硫石膏,制备了性能优异的赤泥基胶凝材料,并优化了配合比,研究了赤泥基胶凝材料的力学性能、体积稳定性和抗渗性.研究表明赤泥掺量65％,粉煤灰掺量20％,石灰掺量10％,脱硫石膏掺量5％时赤泥基胶凝材料的28 d抗压强度达到3.4 MPa,劈裂抗拉强度达到1.11 MPa.而赤泥掺量65％,粉煤灰掺量25％,石灰掺量5％,脱硫石膏掺量5％时,赤泥基胶凝材料的28 d干燥收缩为115×10-6 m,28 d温度收缩在-20～40℃ 范围内最小为40×10-6 m/℃,空气渗透系数为9.79×10-10 cm/s,抗水渗透系数为1.02×10-6 cm/s.研究表明在适量掺加石灰和脱硫石膏,有利于提高粉煤灰的水化,提高结构密实度,提高了赤泥基胶凝材料的力学性能、体积稳定性和抗渗性.     

联合活化多元辅助胶凝材料对蒸养混凝土性能的影响

采用联合活化方法将粉煤灰微珠、粒化高炉矿渣、硅灰制备成高活性多元辅助胶凝材料,研究不同活化方式下,多元辅助胶凝材料对胶砂活性指数及水化产物的影响,探讨掺入多元辅助胶凝材料对混凝土抗压强度及抗硫酸盐侵蚀性能的影响,通过X射线衍射(XRD)、热重差热分析法(TG-DSC)和压汞法(MIP)对辅助胶凝材料水化产物及孔结构进行表征。结果表明：在静停6.0 h、90℃恒温4.5 h蒸汽养护(蒸养)后,联合活化后的多元辅助胶凝材料掺量为水泥质量的30%时,3 d、7 d和28 d胶砂活性指数分别为137.54%、140.06%和143.97%,浆体孔隙率为6.78%,胶砂流动度下降3.94%;当静停7.5 h、90℃恒温4.5 h蒸养后,与水泥组相比,混凝土1 d抗压强度提高了17.7%,且混凝土抗硫酸侵蚀系数提高5.8%;当静停6.0 h及90℃分别恒温4.5 h、7.0 h、12.5 h蒸养后,混凝土1 d抗压强度分别提高13.4%、16.2%和15.3%,7 d抗压强度分别提高16.3%、16.0%和15.2%。在联合活化作用下,辅助胶凝材料中高活性组分与水泥中Ca(OH)₂     

不同矿物掺合料在复合胶凝材料中水化特性的对比研究

通过强度、X射线衍射(XRD)、差热-热重(DTA-TG)及扫描电镜(SEM)测试,对比研究了玻璃粉、石灰石粉和钢渣粉在水泥基材料中的水化特性.结果表明:养护早期,钢渣粉、石灰石及玻璃粉在胶凝体系中主要作为惰性材料起到填充作用,单掺15％的石灰石粉和钢渣粉能促进胶凝体系早期强度增长.养护至90 d时,由于掺合料的二次水化作用,复合胶凝体系的强度增长率高于纯水泥样;石灰石粉能与熟料中的铝相发生水化反应生成单碳水化碳铝酸钙;钢渣粉胶凝体系内,除了水泥水化继续生成的氢氧化钙之外,钢渣粉中的活性物质如C2S和C3S后期水化也能生成氢氧化钙,使得体系内氢氧化钙含量随龄期增加而增加;玻璃粉在养护后期能与氢氧化钙发生火山灰反应,且玻璃粉火山灰反应消耗的氢氧化钙量大于水泥水化的氢氧化钙量,导致玻璃粉体系内氢氧化钙含量随龄期增加而降低.