OPC-CSA复合修补材料的抗碳化性能研究

为探究普通硅酸盐水泥(OPC)-硫铝酸盐水泥(CSA)复合体系修补材料是否具有良好的抗CO2侵蚀能力,将OPC和CSA按不同比例进行复配,研究其凝结时间、强度及抗碳化性能,以满足快速修补的特殊要求。采用X射线衍射仪分析加速碳化条件下各试样的水化产物,研究CSA对OPC抗碳化性能的影响机理。结果表明,标椎养护条件下,CSA掺量为15%时,OPC-CSA复合体系性能均较优;加速碳化作用下,随着CSA掺量增大,OPC-CSA复合体系的碳化深度逐步增大,抗碳化能力逐步减弱;碳化会降低复合体系的抗折强度和弯曲强度,提高复合体系的抗压强度;延长养护龄期会提高复合体系抵御碳化的能力。     

水泥种类对模型石膏性能的影响规律研究

陶瓷注浆成型工艺中水分的溶解与泥浆电解质的化学侵蚀是导致石膏模型性能劣化的主要因素。对比研究了硅酸盐水泥(OPC)、铝酸盐水泥(AC)与硫铝酸盐水泥(SAC)对增强模型石膏力学性能、耐水与耐溶蚀性能的影响。结果表明,3种水泥均发挥有利改性作用,其增强效果按照OPC、SAC、AC顺序递增;OPC水化进程缓慢,水化7 d掺量低于12%时,硬化体早期力学强度低于纯石膏,水化后期其作用效率与SAC相当;AC改性效果最显著,水化3 d时硬化体绝干与饱水抗折强度、软化系数、耐溶蚀性能均大幅提高,增幅达26.2%、103.0%、47.2%、75.0%;复合硬化体吸水率均随水泥掺量的增加而逐渐降低。综合考虑石膏模型高吸水性能的要求,AC最佳改性掺量为8%～10%,SAC宜为12%。水化产物针棒状二水石膏晶体与细小针尖状钙矾石晶体相互交织、穿插生长,同时无定形铝凝胶密实地填充在内部孔隙中,共同形成了致密的晶胶结构,从而使模型石膏力学性能大幅提高,耐水与耐溶蚀性能显著改善。     

喷射补偿收缩混凝土中胶凝材料微观结构分析

为了研究喷射补偿收缩混凝土中胶凝材料的相容性,采用X射线、电镜扫描等测试手段,对HCSA、UEA、HEA和CSA四种膨胀剂与D型速凝剂和硅酸盐水泥配制的水泥浆进行微观结构试验,对其水化产物微观晶体的形貌、矿物成分及显微结构进行分析。试验结果表明:硅酸盐水泥、膨胀剂和速凝剂三者之间有较好的适应性。水中养护3 d时水化产物中产生大量的钙矾石,28d时基本形成密实的水泥石结构。通过试验对比分析,得出掺CSA膨胀剂配制的水泥浆水化3 d时生成多而大的柱状钙矾石(AFt),水化28 d的钙矾石相比其他膨胀剂明显增多和长大,XRD图谱中钙矾石衍射峰明显增强,从表观特性上分析得出CSA膨胀剂与水泥和速凝剂相容性最好,适宜配制喷射补偿收缩混凝土。     

充填开采复合胶结材料理化与力学性能试验研究

根据水泥复合化原理,采用试验配比的方法,选取常用的复合硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和二水石膏进行配比试验,研究复合胶结材料的水化机理、水化产物特征和主要指标性能,得到复合胶结材料的最优配比。研究结果表明,复合胶结材料水化早期生成钙矾石,起到早强快凝作用,中期及后期产物以水化硅酸钙凝胶和氢氧化钙凝胶为主,且与钙矾石交织成致密结构,增加材料抗压性能;复合胶结材料的标准稠度用水量随硫铝酸盐水泥和石膏掺量的增加而增加,凝结时间随硫铝酸盐水泥掺量的增加而缩短,其抗压强度均高于基础组分复合硅酸盐水泥的强度;复合胶结材料最优配比为硫铝酸盐水泥掺量不宜超过15%,二水石膏掺量不宜超过10%。采用复合胶结材料制成的膏体材料各项指标满足工程的需要。     

硅酸盐水泥改性磷建筑石膏及水化机理研究

研究了普通硅酸盐水泥对磷建筑石膏凝结时间、力学性能及耐水性的影响规律。对改性的早期水化反应进程,硬化体的水化产物及微观形貌进行了分析。结果表明:当水泥掺量在10%以内时,掺入普通硅酸盐水泥可以有效提升磷建筑石膏的后期强度和耐水性。当水泥掺量超过10%后,硬化体长期浸泡水中会生成延迟钙矾石,导致试件膨胀开裂。     

矿渣对OPC-CAC-C(Sˉ)三元体系耐海水侵蚀性能影响

本试验对加入矿渣后的普通硅酸盐水泥(OPC)-铝酸盐水泥(CAC)-石膏(C(Sˉ))三元体系的抗海水侵蚀性能进行研究.通过比较海水侵蚀后不同矿渣掺量对砂浆质量、抗压强度、孔隙率及氯离子渗透量的影响,采用X射线衍射(XRD)仪对侵蚀后产物进行表征,分析掺入矿渣后复合胶凝体系耐海水侵蚀性能的机理.结果表明,掺入矿渣可明显...     

温度及硫酸盐溶液对新型注浆材料性能影响及机理研究

采矿环境复杂化程度的提高促进着注浆材料的发展。 为了研究拌合水温度和不同类型的硫酸盐溶液 对硫铝酸盐水泥(CSA)注浆材料性能和水化产物的影响,测定了材料的凝结时间、水化热、质量损失和强度劣化等性 能指标,并通过 TG-DTA、XRD 和 SEM 对材料的水化过程、水化产物、腐蚀产物和微观结构等进行了分析。 研究结果 表明:拌合水温对材料的凝结时间和水化热影响较大,水温越高,凝结时间越短,水化速率越快,水化热温度越高;拌合 水温越高,早期强度越高,但是后期强度越低;硫酸盐溶液会降低 CSA 材料的质量和强度,材料劣化率在硫酸镁溶液 中最大,复合溶液次之,硫酸钠溶液中最小;拌合水温主要影响材料水化速率、水化产物形态、数量和结构致密性,而不 影响水化产物类型;硫酸盐溶液侵蚀主要是将 CSA 主要水化产物钙钒石( AFt)晶体腐蚀为不具粘结性的腐蚀产物。 上述研究成果能为 CSA 注浆材料性能提升和应用范围推广提供理论指导。     

硫铝酸盐基高水材料的凝胶化改性研究

利用硫酸铝对硫铝酸盐基高水材料进行凝胶化改性。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、压汞仪等现代测试手段,研究了硫铝酸盐基高水材料凝胶化改性后的微观结构与强度间的关系。结果表明,高水材料经凝胶化改性后,水化形成以钙矾石为主的结构体,其1d抗压强度为3.5MPa,28d抗压强度可达7.8MPa;硫酸铝凝胶化改性可以促进钙矾石的形成,改善结构体的孔结构,增加结构体致密性,提高高水材料的强度。凝胶化改性后的高水材料可用作一种优良的充填材料。     

HCSA膨胀剂对喷射混凝土微观结构的影响

在喷射混凝土中适量加入HCSA膨胀剂配制成喷射补偿收缩混凝土,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和水泥稠凝测定仪等对喷射补偿收缩混凝土中主要胶凝材料的微观形貌、晶体结构及初凝时间等进行了测试。研究结果表明,8%HCSA膨胀剂与5%速凝剂、硅酸盐水泥形成的三元胶凝材料,具有初凝时间短、抗压强度高的特性;掺加适量HCSA膨胀剂明显促进了水化产物钙矾石和CaCO3晶体的生长,钙矾石晶体的生长填充了胶凝材料的微孔洞和缝隙,形成相互交错的网状结构,有利于提高混凝土的密实度和抗压强度。     

利用赤泥研制铁铝酸盐水泥及掺钡活化研究

以粉煤灰、拜尔法赤泥为原料,低温烧制铁铝酸盐水泥,研究不同矿物组成对水泥净浆抗压强度发展的影响,并通过掺入钡泥研究钡对贝利特矿物的活化作用。采用光学显微镜、XRD和SEM分析熟料的矿物形貌、颗粒大小及矿物相对组成。结果表明:制备铁铝酸盐水泥的最佳矿物组成设计为铁铝酸四钙(C4AF)16%,硅酸二钙(C2S)48%,无水硫铝酸钙(C4A3S-)34%,最佳煅烧温度为1 310℃,保温时间为60 min。以钡泥为单一活化剂,掺入钡泥引入Ba2+,结果表明钡泥有活化贝利特相的能力,在试验矿物组成条件下,钡泥最佳掺量为4%。     

赤泥和脱硫石膏制备高贝利特硫铝酸盐水泥熟料的研究

本文以赤泥、脱硫石膏和石灰石等为主要原料烧制了以硅酸二钙(C₂S)、无水硫铝酸钙(C₄A₃)和铁铝酸四钙(C₄AF)等为主要矿物相的高贝利特硫铝酸盐水泥,研究了煅烧温度、煅烧时间以及原料配比等因素对熟料烧成制度的影响,确定了最佳的煅烧温度为1280℃,煅烧时间为30min;并对烧成熟料进行力学性能测试,其具有较好的早期强度,高贝利特的矿物组成(40%-60%)保证了后期强度的稳定增长,且C₂S含量为45%~50%,C₄A₃含量为25%~30% 时具有较好的抗压强度,28d强度可达48.2MPa;其水化产物主要为钙矾石(AFt)和C-S-H凝胶,还含有少量的单硫型水化硫铝酸钙(AFm)和铝胶(AH₃)。     

赤泥作矿渣基胶凝材料调整剂的研究

以赤泥作为调整剂加入到矿渣、石膏、水泥熟料组成的矿渣基胶凝材料中,考察其掺量对胶凝材料抗压强度的影响,并对胶凝材料的微观形貌进行SEM分析。结果表明：随着赤泥掺量的增加,胶凝材料的抗压强度先增大后减小;在赤泥掺量为6%时（矿渣、石膏、熟料用量分别为74%、10%、10%,PC减水剂用量为各原料总量的0.3%）效果最优,胶凝材料的3、7、28 d抗压强度分别达到61.93、70.53、81.02 MPa。胶凝材料的水化产物主要为C-S-H凝胶和钙矾石;随着反应龄期的增长,C-S-H凝胶的覆盖面积不断增大,钙矾石晶体也紧密交织,水化过程趋于完全。     

镍石膏-钛矿渣复合胶凝材料的试验研究

以未经改性的镍石膏、钛矿渣和P·O42.5水泥为主要原料制备镍石膏-钛矿渣复合胶凝材料,通过物理力学性能及微观性能测试,分别研究了生石灰、矿物掺合料、硫铝酸盐水泥掺量和养护制度对镍石膏-钛矿渣复合胶凝材料物理力学性能的影响。结果表明,以生石灰作为碱性激发剂,掺量在6%时效果最好;加入4%偏高岭土和2%硫铝酸盐水泥后,基体的凝结时间大大缩短,早期强度显著增加,后期强度也有所增长;养护制度对基体3d和7d强度影响较大,28 d强度保持一致。     

垃圾焚烧飞灰制硫铝酸钙复合水泥基材料的耐久性

以垃圾焚烧(MSWI)飞灰为主要原料,烧制了硫铝酸钙(CSA)水泥.研究了单掺或复掺MSWI飞灰、石灰石粉(LI)、粉煤灰(FA)及矿渣粉(SL)的复合CSA水泥基材料的耐久性.结果表明,与单掺10％ MSWI飞灰的CSA水泥相比,复掺20％混合材的水泥抗压强度明显提高,尤其是复掺5％ LI和15％ SL;复掺20％混合材的CSA水泥基材料的干缩、抗碳化和抗硫酸盐侵蚀性能都有一定的改善,但对抗渗性略有负面影响;随着水化龄期增长,CSA水泥净浆试样的氯离子溶出量呈降低趋势,且长龄期后溶出量渐趋稳定.     

钼尾矿粉对水泥基材料强度和微观结构影响研究

为减少钼尾矿堆积造成的土地占用、污染环境问题,提高其在建筑领域资源化利用的效率,制备了钼尾矿粉-水泥胶砂试样,从掺量、细度、养护时间、活性贡献率等方面分析了钼尾矿粉对水泥基材料抗压强度的影响,利用XRD和SEM分析了水泥基材料水化产物和微观结构。结果表明:标准养护下,钼尾矿粉掺量与强度呈线性递减关系,掺量不宜超过20%,此时90 d水化活性贡献率4.633%,掺量增加导致硬化浆体中存在大量孔隙,对强度增长不利;钼尾矿粉细度减小,能够提高试样抗压强度和早期活性贡献率,但对后期强度增长不利,适宜粉磨时间为20 min;水泥基材料前期强度增长速度较快,14 d抗压强度发展系数超过80%,后期强度增长逐渐趋于稳定;掺钼尾矿水泥基材料水化产物主要为Ca(OH)2、水化硅酸钙、钙矾石及未反应的尾矿颗粒。     

重质碳酸钙对新型高水充填材料的影响

为了研究重质碳酸钙对新型高水充填材料性能的影响,通过实验对比及电子显微镜(SEM)扫描等方法对充填材料的性能及水化物钙矾石的微观结构进行了分析。研究结果表明:重质碳酸钙能够明显降低新型高水充填材料的抗压强度,其主要原因为重质碳酸钙减缓了新型高水充填材料水化过程中钙矾石的形成,改变了钙矾石结构空间分布形态,增大了钙矾石结构间空隙;随着重质碳酸钙的增加,高水充填材料的抗压强度逐渐降低,其失去流动性时间及硬化时间均延长。     

钢渣电解锰渣赤泥复合胶凝材料的水化热研究

本试验选用电解锰渣、赤泥、钢渣作为混合材制备复合胶凝材料,系统优化混合材配比,利用微量热仪法测试了不同掺量混合材的复合水泥水化热,结合复合水泥胶砂强度情况,采用X射线衍射分析了混合材对水泥早期水化及其火山灰放热行为的规律和影响机理。结果表明:当混合材掺量为50%,赤泥:电解锰渣:钢渣为1∶2∶3时,复合水泥胶砂28 d强度可达到38.6 MPa;与普通硅酸盐水泥相比,钢渣、电解锰渣、赤泥的掺入可消耗多余Ca(OH)2,有助于水泥水化产物中钙矾石的稳定,并且C-S-H凝胶矿物相发育得到一定改善。复合胶凝材料水化放热速率降低,放热峰延缓出现,放热总量显著减少。     

赤泥和脱硫石膏制备高贝利特硫铝酸盐水泥熟料

以赤泥、脱硫石膏和石灰石等为原料,通过添加一定量的砂岩和高铝石,烧制了以硅酸二钙(C2S)、无水硫铝酸钙(C4A3S)和铁铝酸四钙(C4AF)等为主要矿物的高贝利特硫铝酸盐水泥熟料。研究了煅烧温度、煅烧时间以及原料配比等因素对熟料性能的影响,确定了最佳的煅烧温度为1 280℃,煅烧时间为30 min,低于普通硫铝酸盐水泥熟料100℃左右;并将烧成熟料按标准方法成型,水化至一定龄期后进行力学性能测试,其具有较好的早期强度,高贝利特的矿物组成(40%~60%)保证了后期强度的稳定增长,且C2S含量为45%~50%、C4A3S含量为25%~30%时具有较好的抗压强度,28 d强度可达48.2 MPa;其水化产物主要为钙矾石(AFt)和C-S-H凝胶,还含有少量的单硫型水化硫铝酸钙(AFm)和铝胶(AH3)。     

ρ-Al_2O_3优化硅酸盐水泥力学性能的作用机理研究

研究不同掺量ρ-Al_2O_3(ρ-A)对硅酸盐水泥(PC)力学性能影响规律,借助等温量热仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等分析PC水化放热过程、产物组成及浆体结构。结果表明,掺入ρ-A对PC水化过程及浆体强度发展具有重要影响;当ρ-A掺量为3%(质量分数)时,PC浆体早期性能显著增加,7 d抗压强度增加82.4%,后期强度稳定增长;当ρ-A掺量增至5%时,尽管硬化浆体早期性能优异,但后期强度较低;掺入ρ-A改变PC的水化历程,促进单硫型水化硫铝酸钙的形成,ρ-A与硅酸钙发生二次水化反应,生成有利于强度发展的水化钙铝黄长石。     

矿井支护喷射补偿收缩混凝土中外加剂水化作用机理的研究

为了探究HCSA膨胀剂和速凝剂在喷射补偿收缩混凝土中的水化作用机理,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等分析测试手段,对膨胀剂—速凝剂—硅酸盐水泥三元胶凝材料的水化反应及水化产物特征进行了研究。结果表明:三元胶凝材料水化初期,速凝剂和膨胀剂两种水化反应都消耗了CaSO4,CaO和H2O,抑制了钙矾石AFt,C-A-H和CaCO3的生长,但有大量Ca(OH)2和C-S-H凝胶生成,起到了促凝作用;随着水化龄期的增长,HCSA膨胀剂促使钙矾石晶体逐渐生长,填充了胶凝材料的微孔洞和裂缝,提高其密实度。