大掺量工业废渣激发制备钢渣复合胶凝材料的试验研究

在研究不同钢渣掺量胶凝体系稳定性的基础上,以40%的钢渣粉掺加15%矿渣粉、5%硅灰粉,采用自配复合激发剂成功地制备出早期抗折强度、抗压强度达到4.5MPa、18.8MPa且满足42.5强度等级的复合胶凝材料,通过其孔隙率及微观结构测试分析表明:钢渣复合胶凝材料水化产物致密,孔隙率低,后期抗压强度、抗折强度发展较好。     

碳化水泥-钢渣复合胶凝材料的强度和微观结构

研究了不同碳化方式、钢渣掺量和促进剂对水泥-钢渣微粉复合胶凝材料力学性能和微观结构的影响。结果表明:碳化对试样的早期强度提高有明显的促进作用,但对后期强度作用较小;碳化反应发生在试样早期水化完成之前,碳化越早,试样强度越高。采用促进剂的试样强度提高明显,碳化处理3d抗压强度较不加促进剂的空白样提高了12.0%,处理28d抗压强度提高了29.0%。促进剂对水泥-钢渣微粉复合胶凝材料碳化产物CaCO_3的形貌具有一定的影响。     

建筑垃圾再生微粉胶凝性的实验研究

根据建筑垃圾再生微粉的物理、化学性质,对再生微粉的胶凝性进行研究,针对再生微粉掺量不同的情况进行胶砂实验,比较掺再生微粉的胶砂试件与水泥试件的强度;研究石灰或石膏作为激发剂对再生微粉活性的影响。结果表明:再生微粉具有水化活性,可部分替代水泥作为胶凝材料;再生微粉质量分数为10%的胶砂试件强度与纯水泥的试件强度非常接近;当再生微粉质量分数为30%时,添加质量分数为10%的生石灰或1%的石膏作为激发剂,可有效激发再生微粉的活性。     

钢渣激发脱硫石膏水硬性胶凝材料的研究

研究旨在开发一种以钢渣为碱性激发剂,以烟气脱硫石膏、矿渣粉为主要为原料的脱硫石膏水硬性胶凝材料。该胶凝体系3天抗折强度和抗压强度可达4.4 MPa和15.8 MPa;28天抗折强度和抗压强度可达9.4 MPa和50.7 MPa。其试样的强度随钢渣掺量的增加而增加,而钢渣含量一旦超过8%后,增长幅度变缓,甚至开始降低。XRD和SEM分析表明,脱硫石膏-矿渣-激发剂体系的水化产物主要是钙矾石和C-S-H凝胶。脱硫石膏在水化过程中一部分参与水化形成水化产物钙矾石,其余部分被水化产物所包裹起集料骨架作用。     

冶金渣制备高强人工鱼礁结构材料的试验研究

为了研究钢渣粉磨时间和矿渣钢渣复掺比例对矿渣-钢渣-熟料-石膏体系胶凝材料强度的影响,采用一次线性回归得到胶凝材料强度的变化趋势,并利用XRD和SEM方法分析钢渣粉磨和净浆的水化过程.试验表明:矿渣与钢渣的复合比为7∶1,钢渣和矿渣的比表面积分别为550和480 m2/kg,且与质量分数10%的水泥熟料和质量分数10%的脱硫石膏复合的胶凝材料具有较高的强度.以优化后的胶凝材料代替水泥,并以热闷法稳定化的钢渣颗粒为骨料,可以制备出抗压强度达到60 MPa以上,水泥熟料总用量为2%的高强人工鱼礁混凝土.研究表明,对钢渣适度粉磨能改善钢渣性能,适量加入钢渣对促进体系的水化有积极作用.     

钢渣激发脱硫石膏水硬性胶凝材料的研究

研究旨在开发一种以钢渣为碱性激发剂,以烟气脱硫石膏、矿渣粉为主要为原料的脱硫石膏水硬性胶凝材料。该胶凝体系3天抗折强度和抗压强度可达4.4 MPa和15.8 MPa;28天抗折强度和抗压强度可达9.4 MPa和50.7 MPa。其试样的强度随钢渣掺量的增加而增加,而钢渣含量一旦超过8%后,增长幅度变缓,甚至开始降低。XRD和SEM分析表明,脱硫石膏-矿渣-激发剂体系的水化产物主要是钙矾石和C-S-H凝胶。脱硫石膏在水化过程中一部分参与水化形成水化产物钙矾石,其余部分被水化产物所包裹起集料骨架作用。     

超细镁渣微粉-水泥复合胶凝材料的性能及水化机理

镁合金被誉为“21世纪绿色工程金属结构材料”,我国皮江法炼镁所得镁渣规模庞大、亟待解决，制备建筑材料是消纳镁渣的重要渠道，但国内外相关研究屈指可数，且普遍以镁渣耦合其他固废及水泥制备复合胶凝材料为主，鲜有针对镁渣-水泥简单体系的细致研究，故镁渣水化及其对水泥水化的影响机制尚未明确。本工作通过探究超细镁渣微粉-水泥复合胶凝材料(MS-C)新拌浆体和硬化浆体的性能、组成及结构演化规律，分析超细镁渣微粉对MS-C水化进程的影响机制，进一步揭示镁渣-水泥的协同水化机理。镁渣中的硅酸二钙以低活性γ-C₂S为主，超细粉磨是发挥其填充效应的关键途径，掺入30%的超细镁渣粉使水泥中1 000 nm以上孔含量由7.98%降低至6.83%。在减水剂作用下，MS-C浆体的流动性随超细镁渣微粉掺量的增大而增大，在无减水剂时其作用相反。低掺量超细镁渣微粉的水化及弱胶凝作用可增大其填充效应对强度的贡献，并促进Ca(OH)₂和C-S-H凝胶的生成，使得低超细镁渣微粉掺量的MS-C获得优于纯水泥的28 d力学性能。本研究获得了超细镁渣微粉-水泥水化特性的基础结论，为提高镁渣...     

再生微粉对碱激发胶凝材料性能的影响

以水玻璃与氢氧化钠作为激发剂,利用建筑垃圾再生微粉制备碱激发胶凝材料。研究再生微粉掺量、激发剂掺量(以固含量计)以及激发剂模数对碱激发胶凝材料的工作性能、力学性能和干燥收缩的影响。研究表明：在再生微粉掺量≤40%,激发剂掺量16%,激发剂模数1.2时,碱激发胶凝材料具有较好的工作性和抗压强度,而再生微粉的“微集料”效应对碱激发胶凝材料的干燥收缩有较强的抑制作用。     

碱-盐复合激发煤气化粗渣的水泥胶砂强度特性

采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了煤气化粗渣的微观结构、元素分布及物相组成;优选碱-盐复合激发剂,制备了掺煤气化粗渣水泥胶砂试件,分析了碱-盐激发剂对胶砂抗压、抗折强度的影响,并探讨了碱-盐激发下煤气化粗渣水泥胶凝硬化产物的微观结构和物相组成。结果表明:煤气化粗渣以层片状、不规则粒状颗粒居多,富含C、O、Si、Al、Ca、Fe等元素,存在火山灰活性的硅氧、铝氧或铝-硅-氧相;复合激发效果优于各自单掺的激发效果,其中掺硫酸钙与氢氧化钠组合激发效果最佳;激发剂有助于发挥煤气化粗渣的火山灰活性,促进煤气化粗渣水泥胶凝体系中水化产物的生成,提升了胶凝材料的结构强度。     

再生混凝土微粉在碱激发胶材体系中的作用效应研究

再生混凝土微粉(RCP)中含有大量的SiO₂、CaO、Al₂O₃和少量未水化的水泥,通过物理或化学激发后可作为辅助性胶凝材料(SCMs)。再生微粉的资源化利用对节约原料和处置利用废弃物具有重要意义。本工作制备了不同RCP取代率的碱激发胶凝材料,研究了其流动性能、力学性能、微观表征及水化过程。结果表明,RCP的掺入提高了碱激发胶凝材料的流动性,10%～40%取代率下胶凝材料的流动性总体提高了2%～12%;当RCP掺量为10%时,碱矿渣胶凝材料的抗压强度提高了13%;RCP中的非活性颗粒填充了水化产物间的孔隙,形成了密实的微观结构;RCP中非活性颗粒阻碍了碱溶液与矿渣的反应,因此RCP的掺入推迟了碱激发体系第二放热峰的出现,降低了胶凝材料的早期放热速率。     

普通硅酸盐-硫铝酸盐复合胶凝体系水化性能和机理研究

对普通硅酸盐(P·O)-硫铝酸盐(R·SAC)复合胶凝体系的凝结时间、胶砂强度进行了分析,利用等温量热仪、综合热分析仪(TG-DSC)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等从水化速率及水化产物微观形貌等方面分析了复合胶凝体系的水化机理。结果表明:当R·SAC掺量约为10%时,复合胶凝体系的凝结时间相比P·O明显缩短,早期强度提高幅度较大,同时也能获得较大幅度的后期强度增长,力学性能较纯组分水泥性能优越。复合胶凝体系的早期水化速率和放热量高于单组分水泥。随着R·SAC的掺入,复合胶凝体系的水化产物中钙矾石(AFt)增多,Ca(OH)₂晶体减少,且AFt的生成量越多,越有利于早期强度的发展,当R·SAC掺量超过30%时,Ca(OH)₂消失。     

纳米二氧化硅对苯丙共聚物/水泥复合胶凝材料凝结硬化的影响

采用纳米二氧化硅作为调凝物质以期解决苯丙共聚物/水泥复合胶凝材料凝结硬化慢的问题。通过测定纳米二氧化硅改性苯丙共聚物/水泥复合胶凝材料的凝结时间及早期强度,分析纳米二氧化硅对复合胶凝材料凝结硬化过程的影响;采用等温量热法测定纳米二氧化硅改性苯丙共聚物/水泥的水化热,并采用X射线衍射仪对其水化产物进行表征;综合以上分析结果探讨纳米二氧化硅的作用机制。结果表明:掺入二氧化硅能有效促进复合胶凝材料的凝结硬化,二氧化硅掺量为1. 25%时促进作用最为显著;掺入纳米二氧化硅可促进铝酸三钙和硅酸三钙的水化,加快钙钒石和氢氧化钙的生成,缩短复合胶凝材料的水化诱导期和加速期,加快水泥水化进程,从而缩短凝结时间,提高早期强度。     

碳酸化钢渣和矿渣作硅酸盐水泥混合材水化性能研究

通过对钢渣碳酸化前后的硅酸盐相提取及水化放热性能和将碳酸化钢渣和矿渣作为混合材的硅酸盐水泥的胶砂强度和水化产物种类的测定,以及对它们微观形貌的观察,研究了碳酸化钢渣对胶凝体系水化性能的影响.结果表明,碳酸化使钢渣中硅酸盐相的含量由47.06％下降至14.38％;碳酸化促进了钢渣的早期水化,抑制其后期水化;在配比相同的条件下,碳酸化钢渣-矿渣-硅酸盐熟料体系试样的3、28d抗压强度较未碳酸化钢渣-矿渣-硅酸盐熟料体系试样的高;碳酸化生成的CaCO3促进了熟料的水化;碳酸化钢渣促进了胶凝体系中AFt的生成,且生成水合碳铝酸钙.     

铅锌渣生态胶凝材料的制备及水化特性研究

铅锌冶炼渣经高温熔融,水淬急冷会形成玻璃形态物料,在碱性条件下具有一定的活性,可用于生产建材掺合料和胶凝材料。以铅锌渣为主原料,添加少量水氯镁石、钙基固废和水泥作为激发剂,成功制备了铅锌渣生态胶凝材料。通过电子万能试验机、X射线衍射仪(XRD)分析了胶凝材料的力学性能和水化产物特征;通过正交试验的方法研究了胶凝材料力学性能的变化;并通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、压汞仪(MIP)等方法分析了胶凝材料水化产物的微观形貌及结构特征。结果表明,当水氯镁石掺量为3%(质量分数),固废总掺量为70%(质量分数),水灰比为0.4,钙基固废掺量为16%(质量分数)时,制备出的铅锌渣生态胶凝材料性能最优,其28 d抗压强度达到9.73 MPa,且水灰比为影响抗压强度的第一因素;XRD分析表明,胶凝材料发生了聚合反应,生成了-Si-O-Si-的结构;SEM分析表明,胶凝材料水化产物微观下呈现蜂窝状结构,这种结构激发了其潜在水化活性,提升了材料的力学性能;FT-IR分析表明,Si-O键逐渐聚合为Si-O-Si键,C-S-H中硅氧四面体聚合度增加;MIP分析表明,胶凝材料的孔径较小,硬化体结构密实,强度较大。     

钢渣矿渣基全固废胶凝材料的水化反应机理

以钢渣、矿渣和脱硫石膏为主要原料制备胶凝材料,使用XRD、IR、TG-DTA和SEM等手段探究胶凝材料的水化反应机理,研究了钢渣掺量对全固废混凝土强度的影响,以及胶凝材料浆体的p H值和代表性离子浓度的变化规律。结果表明,当原料质量比为m(钢渣):m(矿渣):m(石膏)=30:58:12时,全固废混凝土3 d、7 d和28 d可以获得较优的强度。随着反应龄期的增加胶凝材料水化溶液的pH值先减小后增大,Ca2+浓度和硅(铝)溶解物的早期浓度较低,后期浓度有所提高。在脱硫石膏的激发下钢渣和矿渣相互促进水化,水化产物以钙矾石(AFt)和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶为主。在反应的后期,水化产物的数量迅速增加。针棒状的AFt晶体穿插在C-S-H凝胶内,使硬化浆体的结构更加致密。     

三乙醇胺对锰渣-水泥复合体系早期水化过程的影响

将锰渣与基准水泥等比例混合后在三乙醇胺的激发下制成复合体系,在分析复合体系力学强度的基础上测定复合体系早期水化过程中的Ca(OH)2剩余量,并采用红外光谱分析法、X射线衍射分析法对该体系早期水化过程进行追踪测定.结果表明,三乙醇胺对体系的激发效果明显,三乙醇胺参与了复合体系的水化过程,促进了水化反应程度,加快了锰渣中活性矿物与Ca(OH)2的二次水化,体系中的水化产物增多,有利于提高体系的早期强度.     

稻壳灰-水泥胶凝体系的水化动力学模型

稻壳灰(RHA)是稻壳控制燃烧产生的高活性火山灰材料,广泛用作生产高性能混凝土的矿物掺合料。稻壳灰的加入对水泥水化有着复杂的影响,目前的模型并不能解释所有这些复杂的影响。通过考虑稻壳灰对复合胶凝体系的稀释效应、化学效应、稻壳灰多孔结构对于水的吸收和释放等因素,建立了RHA-水泥胶凝体系的水化动力学模型,并以水灰比、环境温度,RHA颗粒细度和掺量等为变化参数,通过模型计算与试验结果相比较,证明所建立的模型可较好地模拟含RHA-水泥胶凝体系的水化进程,可用于预测RHA-水泥胶凝体系的水化程度随龄期的变化规律。结果表明,RHA-水泥胶凝体系的水化程度与水灰比、环境温度和比表面积是成正比的关系。研究可为稻壳灰在水泥中的应用提供依据,同时达到提高水泥的经济性和节约资源的目的。     

淀粉基水化温升抑制剂对水泥-粉煤灰复合胶凝材料水化的影响

本实验主要研究了淀粉基水化温升抑制剂( TRI)对水泥-25%粉煤灰、水泥-50%粉煤灰复合胶凝材料凝结时间、抗压强度、水化放热历程的影响,并与纯水泥进行比较.通过对比TRI在水泥和粉煤灰上的吸附性能和水化产物的变化,对其影响机理进行了分析.结果表明:随TRI掺量增加,凝结时间都延长,早期强度都降低,复合体系后期(60 d)强度存在损失,但不影响纯水泥后期强度,水化放热速率峰值都大幅度降低,缓解了集中放热.水泥对TRI的吸附能力更强,导致复合体系中单位水泥吸附的TRI更多,使得降峰效果更好,同时也导致凝结时间延长更多,增大早期强度损失. TRI不影响纯水泥最终水化程度,但会延缓粉煤灰的火山灰反应,因此降低了复合体系60 d强度.     

钢渣粉性能优化及制备无熟料混凝土的试验研究

为提高固体废弃物综合利用率,通过钢渣分段除铁优化试验和钢渣粉对无熟料混凝土抗压强度影响试验,研究以钢渣-矿渣-脱硫石膏作为胶凝材料制备无熟料全固废混凝土。结果表明,经分段磁选可获得金属铁含量低于0.5%的高性能钢渣粉;当钢渣粉比表面积为640m~2/kg,m(钢渣)∶m(矿渣)=1∶2.5时,无熟料混凝土同时获得较优的3d和28d强度。XRD、TG-DSC、IR和FE-SEM分析表明,在脱硫石膏的激发作用下钢渣和矿渣可以相互促进水化,水化产物以AFt(钙矾石)和C-S-H(水化硅酸钙)凝胶为主。早期钢渣水化促进矿渣的解聚并结合脱硫石膏生成AFt网状结构,随着水化反应的进行胶凝体系生成的C-S-H凝胶充填于AFt网络中使硬化浆体结构致密从而保证强度的增长。     

碱激发锰渣胶凝材料的探索研究

以锰渣为主要研究对象,采用X射线衍射分析、差热分析等测定方法对原材料进行了物性分析,锰渣的主要矿物组成有SiO_2和CaO,属于碱性废渣,当温度低于550℃时其热稳定性较好.通过对复合碱激发剂的探索可知,当水玻璃模数为1.6时,25%水玻璃、2.5%NaOH和1%K_2CO_3复合激发锰渣后,其碱胶凝材料的凝结时间满足浆体的一般工作要求.在该复合激发剂作用下,以10%硅酸盐水泥熟料等量替代锰渣后,制成的碱激发锰渣胶凝材料的力学强度发展符合胶凝材料的一般规律;其水化过程分析表明,随水化龄期的延长,SiO_2被剥蚀解体量增多,生成较多的C-S-H凝胶及少量沸石类结构复杂的物质,强度逐渐提高.