有机膦酸对硫氧镁水泥的改性研究

本文探究了两种有机膦酸对硫氧镁水泥抗压强度、耐水性能和凝结时间的影响,通过X射线衍射、同步热分析和扫描电子显微镜测试对硫氧镁水泥的物相组成及微观形貌进行表征和分析。结果表明:当氨基三亚甲基膦酸(ATMP)掺量在0.75%(质量分数,下同)时,相较空白组28 d抗压强度增加了113.99%,软化系数增加了101.86%;羟基乙叉二膦酸(HEDP)掺量为0.75%时,硫氧镁水泥表现出最佳机械强度及较高的缓凝效果,且软化系数达到0.93;两种有机膦酸进行复配(总掺量为0.75%),当m(ATMP)∶m(HEDP)为3∶1时,对硫氧镁水泥具有最佳改性效果。有机膦酸能与MgO水化过程中产生的[Mg(OH)(H₂O)_x]⁺形成稳定的螯合物,减缓活性MgO水解为Mg(OH)₂的进程,从而延缓硫氧镁水泥的凝结时间,为硫氧镁水泥在实际工程中的应用提供了可行性。     

矿物掺合料对氯氧镁水泥早期水化行为的影响

研究了矿物改性氯氧镁水泥前期水化行为,绘制了各矿物掺合料氯氧镁水泥水化电阻率-时间曲线,测试终凝时间以及1 d抗弯与抗压强度。结果表明,矿物掺合料能够延缓氯氧镁水泥水化速度,并随着矿物掺合料掺量的提高,其水化速度逐渐变慢。同等掺量下硅灰延缓反应时间的作用最为明显,其次是石粉与粉煤灰。硅灰的掺入延缓氯氧镁水泥水化速度,大幅度提高其初终凝时间,降低早期强度,其掺量不宜超过20%。粉煤灰与石粉氯氧镁水泥初终凝时间均在规范要求以内,对早期抗弯拉强度与抗压强度影响幅度相对较小。添加粉煤灰与石粉试样晶体较掺硅灰试样结晶程度更高。     

基于响应曲面法的粉煤灰泡沫混凝土配合比优化

为了对粉煤灰泡沫混凝土进行配合比优化,首先通过比较不同激发剂组合和掺量对粉煤灰胶砂强度的影响,确定粉煤灰激发剂掺量,然后通过单因素试验,确定泡沫混凝土中粉煤灰、CaSt和H₂O₂的最佳掺量范围,最后基于Box-Benhnken响应曲面法研究粉煤灰、CaSt和H₂O掺量对泡沫混凝土抗压强度、干密度和导热系数的影响,建立响应面模型,探究各因素及交互作用的影响程度,获得最优配合比。结果表明,采用4.5%(质量分数,下同)Na₂SO₄和4.5%Ca(OH)₂的双掺激发组合显著提高了粉煤灰胶砂的性能。粉煤灰与H₂O₂掺量交互作用对抗压强度影响显著,CaSt与H₂O₂掺量交互作用对干密度影响显著,粉煤灰与CaSt掺量交互作用对导热系数影响显著。当水胶比为0.5、粉煤灰掺量为20.7%、CaSt掺量为1.9%、H₂O₂掺量为2.9%时,能够...     

基于碱式硫酸镁水泥的新型泡沫混凝土的制备及性能研究

以轻烧氧化镁粉、七水硫酸镁为水泥主要原材料,利用化学发泡法制备了容重为100~500 kg/m3的碱式硫酸镁水泥泡沫混凝土(BMSCFC),研究了容重、外掺粉煤灰等对BMSCFC物理性能的影响,并且比较了相同容重下的改性氯氧镁泡沫混凝土.结果表明:随着BMSCFC 容重的增大,其体积吸水率减小、导热系数和抗压强度增大;外掺粉煤灰增强了BMSCFC抗压强度的同时降低了其保温性能,外掺粉煤灰量为轻烧氧化镁粉质量的150%时,容重为402 kg/m3,抗压强度为2.22 MPa,导热系数为0.138896 W/(m· K);与改性氯氧镁发泡混凝土相比,碱式硫酸镁发泡混凝土具有更好的抗压强度和保温性能.     

水胶比及粉煤灰掺量对混凝土抗硫酸盐、镁盐双重侵蚀性能的影响

对不同水胶比及不同粉煤灰掺量的普通硅酸盐水泥胶砂试件,进行不同浓度的硫酸盐、镁盐双重侵蚀试验,探讨普通硅酸盐水泥混凝土在双重侵蚀环境中的抗侵蚀性能.试验结果表明：在较低浓度双重侵蚀溶液中,降低水胶比、增加粉煤灰掺量,可在一定程度上提高试件的抗双重侵蚀能力;但在高浓度双重侵蚀环境中,普通硅酸盐水泥胶砂试件即使降低水胶比、增大粉煤灰掺量,也难以有效抵抗侵蚀破坏.     

利用磷酸镁水泥固化富集型重金属铜和镍研究

利用磷酸镁水泥对富集型重金属铜和镍进行固化研究。对掺入硝酸铜和硝酸镍水泥的抗压强度、铜镍离子浸出质量浓度、水化产物组成等进行测定,观测水泥表面的微观形貌,分析铜镍离子在水泥中的化学态及赋存状态。研究表明：硝酸铜掺量为0~3%（质量分数）时,水泥的抗压强度随着铜离子掺量的增加呈现先增大后减小的趋势,当硝酸铜掺量为1%时,水泥7 d抗压强度达到最大值46.05 MPa;硝酸镍掺量为0~3%（质量分数）时,水泥的抗压强度随着镍离子掺量的增加而逐渐减小,当硝酸镍掺量由0增加到3%时,水泥7 d的抗压强度降低了约29%。水泥的密实度与铜镍离子的固化效果直接相关。在硝酸铜和硝酸镍掺量都为3%时,水泥1 d铜离子浸出质量浓度最高为1.95 mg/L、镍离子浸出质量浓度最高为0.97 mg/L,均远低于相关国家标准。铜主要以+2价态的Mg_0.95Cu_0.05O形式存在,镍主要以+2价态的Ni（OH）₂无定形沉淀形式存在。     

提钛尾渣对氯氧镁水泥耐水性的影响

为了改善氯氧镁水泥(MOC)的耐水性,资源化利用固废提钛尾渣,向MOC中掺入提钛尾渣,利用维卡仪、万能试验机、离子色谱仪、X射线衍射仪、扫描电镜、压汞仪等检测设备分析了提钛尾渣对MOC凝结时间、抗压强度、氯离子溶出率、相组成、微观形貌和孔结构的影响。结果表明:未处理的提钛尾渣提高了MOC的总孔隙率和有害大气孔(直径>100 nm)含量,降低了MOC的抗压强度和耐水性。经磨细工艺处理后的提钛尾渣改善了MOC体系中氧化镁颗粒的分散性,促进了5Mg(OH)₂·MgCl₂·8H₂O生长发育,降低了MOC的总孔隙率,提高了MOC的抗压强度和耐水性。MOC中掺入20%(轻烧粉质量计)经磨细工艺处理后的提钛尾渣后,其28 d抗压强度和浸水28 d的强度保留系数最高,分别可达102.4 MPa和0.88,浸泡液中氯离子浓度可低至11.2 mmol/L。     

粉煤灰对硫氧镁水泥抗压强度的影响

为了研究粉煤灰对硫氧镁水泥抗压强度的影响,对不同H2O/MgSO4摩尔比的硫氧镁水泥掺入粉煤灰后的硬化体的抗压强度进行了测试,讨论了粉煤灰对硫氧镁水泥抗压强度和水化产物的影响.结果表明,在龄期1d时,各配比硫氧镁水泥抗压强度均随粉煤灰掺量的增加(0％～50％)而降低,在28 d龄期时,对于H2O/MgSO4的摩尔比为20时,硫氧镁水泥抗压强度随粉煤灰掺量增加而增加,对于H2O/MgSO4的摩尔比为28时,硫氧镁水泥抗压强度随粉煤灰掺量增加而呈降低趋势.粉煤灰颗粒的填充孔隙作用使得硫氧镁水泥硬化体更加密实,可提高硫氧镁水泥抗压强度.     

微硅粉复合氯氧镁水泥制备与性能研究

利用微硅粉和氯氧镁水泥制备了不同微硅粉掺量的微硅粉-氯氧镁水泥,研究了微硅粉掺量对微硅粉-氯氧镁水泥抗压强度、耐水性和耐硫酸盐腐蚀性能的影响,并对微硅粉-氯氧镁水泥的物相组成和微观形貌进行了分析.结果表明:当n(MgO):n(MgCl2):n(H2O)体系物质的量比为7:1:15时,氯氧镁水泥样品的抗压强度、耐水和耐硫酸盐软化系数分别为78.85 MPa、0.72和0.76;当微硅粉掺量为30％时,其抗压强度、耐水性和耐硫酸盐腐蚀性能达到最佳,抗压强度达到了83.45 MPa,软化系数分别为0.74和0.78;微硅粉-氯氧镁水泥强度和耐水性能提升原因是微硅粉的微集料效应和火山灰特性.此外,使用工业废弃物微硅粉制备微硅粉-氯氧镁水泥可以明显降低氯氧镁水泥材料的制备成本,提高微硅粉的附加值.     

适用于氯氧镁水泥混凝土减水剂的制备与表征

通过自由基聚合法,采用烯丙基聚氧乙烯醚(APEG2400)为主链,甲基丙烯磺酸钠为嵌段合成了一种适用于氯氧镁水泥的缓凝型聚羧酸减水剂。探讨了减水剂掺量对氯氧镁水泥浆体流动度与混凝土抗压强度的影响。结果表明,当合成条件为n(丙烯酸)∶n(烯丙基聚氧乙烯醚):n(甲基烯丙基聚氧乙烯醚):n(甲基丙烯磺酸钠)=24∶3∶1∶4,反应在85℃下进行,减水剂掺量为0.6%时,氯氧镁水泥浆体的流动度达到最佳,同时氯氧镁水泥的7 d与28 d抗压强度比未掺减水剂的混凝土分别提高了38%和33%。     

碳化作用对镁质胶凝材料微观结构演变过程的影响

为揭示碳化作用对镁质胶凝材料微观结构演变过程的影响,通过扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）和压力试验机,对室内养护5 a龄期的镁质胶凝材料净浆试样和30 a龄期的镁质胶凝材料房梁试样进行分析。结果表明,碳化作用对镁质胶凝材料的微观形貌和物相组成影响较大。空气中的二氧化碳由表及里渗入镁质胶凝材料中,在二氧化碳渗入的过程中引起镁质胶凝材料微观形貌和物相组成的变化。镁质胶凝材料的微观形貌主要由针棒状、多孔状向块状转变,物相由5·1·8［5Mg（OH）₂·MgCl₂·8H₂O］相经2·1·1·6［2MgCO₃·Mg（OH）₂·MgCl₂·6H₂O］相最终转化为稳定的水菱镁矿和菱镁矿。由于碳化作用,镁质胶凝材料5 a龄期的抗压强度相比1 a龄期下降了22.1 MPa。因此,需要采用隔离方法处理镁质胶凝材料,以减少其碳化作用,延长其使用年限。     

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。     

钾基碱性电解水对粉煤灰混凝土性能的影响

碱性电解水具有高活性、强碱性、强离子性和吸附性等优点。利用碱性电解水作为拌合水制备不同取代率的粉煤灰混凝土,系统研究碱性电解水对粉煤灰混凝土的工作性能、力学性能和抗氯离子渗透性能的影响,并结合X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和差热分析试验(TG/DTA)分析碱性电解水混凝土的水化产物及微观结构形貌。结果表明:碱性电解水能够促进混凝土中水泥早期水化反应,改善混凝土的工作性能,除了生成更多的C-S-H凝胶体和Ca(OH)₂等水化产物外,还生成了钾长石,降低了孔隙率,提高结构密实度,改善了混凝土的力学性能和抗渗性能;同时,碱性电解水在一定程度上可以激发粉煤灰的早期活性效应,使得粉煤灰玻璃体网络结构加速断裂,粉煤灰中的SiO₂和Al₂O₃大量溶出与混凝土中的水化产物Ca(OH)₂发生二次反应,生成更多的硅酸钙和铝酸钙等胶凝性产物。相较于普通自来水混凝土,当粉煤灰取代率为20%和30%(质量分数)时,碱性电解水混凝土的56 d抗压强度分别增长了8.7%和3.5%。     

Strength development in magnesium oxychloride and other cements

Measurements of compressive strength, modulus of elasticity, and microhardness were made on magnesium oxychloride cement systems having a wide range of porosity. Analysis of the plots of log mechanical property versus porosity gave expressions interrelating mechanical properties which were independent of porosity. Comparison of these results with those of the portland cement system show that magnesium oxychloride cement paste has a higher value of modulus of elasticity and microhardness over the porosity range studied. Microhardness of magnesium oxychloride cement paste is also greater than that for all gypsum plaster preparations in the porosity range studied. Mechanical behaviour of magnesium oxychloride cement compacts is improved when heated in water at 85°C. It appears that this heat treatment results in formation of a porous body consisting mainly of Mg(OH)₂. Among the systems magnesium oxychloride, portland cement, gypsum and magnesium hydroxide, it appears that magnesium hydroxide forms the strongest bodies.     

垃圾焚烧飞灰中氯元素存在形态及深度脱氯的研究

垃圾焚烧飞灰中的氯含量影响其在水泥窑协同处置生料中的占比,因此需要对飞灰做脱氯处理。利用XRD对飞灰氯元素的存在形态研究表明：氯元素以水溶性氯和非水溶性氯2种形态存在于飞灰中,炉排炉飞灰的水溶性氯化物为CaCl₂·Ca（OH）₂·H₂O、CaClOH、CaCl₂·2H₂O、KCl和NaCl,非水溶性氯化物为AlOCl和Ca₁₀（Si₂O₇）₂（SiO₄）Cl₂（OH）₂等;流化床飞灰的水溶性氯以CaCl₂·2H₂O和KCl形式存在,非水溶性氯以AlOCl、Ca₁₀（Si₂O₇）₂（SiO₄）Cl₂（OH）₂和Ca₄OCl₆等形式存在。对水洗脱除水溶性氯的研究结果显示：对于炉排炉飞灰,控制液固比（mL/g,下同）为10+4+2、3次常温水洗,水溶性氯脱除率达97.01%;对于流化床飞灰,控制液固比组合6+6+4、3次常温水洗,水溶性氯脱除率达99.17%;酸、碱洗及高温煅烧均能降低飞灰非水溶性氯含量,其中煅烧处理后的炉排炉飞灰残氯质量分数为0.36%、流化床飞灰为0.45%。     

海水对高贝利特硫铝酸盐水泥水化过程和力学性能的影响

研究了海水拌和与海水养护条件下高贝利特硫铝酸盐水泥(HB-CSA)和普通硅酸盐水泥(OPC)胶砂的抗压强度和抗折强度,采用等温量热法、X射线衍射分析法和热重分析法表征了两种水泥的水化过程和水化产物,分析了海水对HB-CSA水化过程和力学性能的影响。结果表明:海水拌和未明显影响HB-CSA的早期水化过程,海水拌和与海水养护未改变其主要水化产物类型;海水拌和显著加快了OPC的早期水化,海水中的氯盐与OPC的水化产物反应,导致水化氯铝酸钙(Friedel盐)的生成。海水拌和与海水养护对HB-CSA的抗压强度影响较小,但降低了OPC的后期抗压强度。海水养护对HB-CSA和OPC抗折强度的提高较为明显,钙矾石(AFt)含量的增加是抗折强度提高的主要原因。HB-CSA的水化产物中未见Ca(OH)₂和单硫型水化硫铝酸钙(AFm),避免了海水侵入后过量CaSO₄·2H₂O和AFt生成造成的混凝土膨胀开裂和强度下降的危害。     

Optimization of fly ash content in concrete: Part I: Non-air-entrained concrete made without superplasticizer

This paper outlines the preliminary results of a research project aimed at optimizing the fly ash content in concrete. Such fly ash concrete would develop an adequate 1-day compressive strength and would be less expensive than the normal Portland cement concrete with similar 28-day compressive strength. The results show that, in a normal Portland cement concrete having a 28-day compressive strength of 40 MPa, it is possible to replace 50% of cement by a fine fly ash (∼3000 cm²/g) with a CaO content of ∼13%, yielding a concrete of similar 28-day compressive strength. This concrete can be designed to yield an early-age strength of 10 MPa and results in a cost reduction of about 20% in comparison to the control concrete. In a case of a coarser fly ash (∼2000 cm²/g) with a CaO content of ∼4%, substitution levels of cement by this ash could be from 30% to 40%. This concrete yields a 1-day compressive strength of 10 MPa and a 28-day compressive strength similar to that of the control concrete. The total cost of this concrete is about 10% lower than that of the control concrete.     

Pozzolanic reactions of six principal clay minerals: Activation, reactivity assessments and technological effects

Six standard clays, before and after calcination at 3 or 4 temperatures and being mixed with Ca(OH)₂ [CH] in the presence of simulated cement pore solution, and with ordinary Portland cement, respectively, were studied in detail. Chemical compositions of most clays conform well to the requirement in ASTM C 618. Water demand of clay-containing mortar varies, depending on the crystal chemistry of raw clays, and on the specific surface area of calcined clays. Measurements of XRD background or alkali soluble Si are rapid methods in evaluation of the pozzolanic activity of clays. Compressive strength of mortars based on the raw clays is affected by structure of clays. Calcination increases the pozzolanic activity of clays and the compressive strength of the Portland cement — clay mortars. A close correlation exists between compressive strength of mortars and particle size distribution of the dehydroxylated clays. The most common reaction products of clay — CH mixtures are C-S-H² and C₄AH_x, while C₂ASH_j8 and C₃AH₆ were also detected with clays rich in Al.