硼、钠复合掺杂对贝利特-硫铝酸钙水泥性能及微观结构的影响

采用粘土、铝矾土、碳酸钙为主要原料制备以贝利特(C_2S)、硫铝酸钙和铁铝酸钙为主导矿物的低碳排放水泥熟料(BCSAF),并通过硼(B)和钠(Na)复合掺杂对C_2S矿物进行活化。将熟料与无水石膏按比例混合后制备水泥,研究复合掺杂对水泥净浆强度及微观结构的影响。采用X射线衍射全谱拟合定量相分析法、红外光谱、扫描电子显微镜、X射线能谱分析等测试方法表征熟料及水泥水化浆体组成与结构。研究结果表明,一定掺量的B和Na复合掺杂制备BCSAF水泥熟料可在常温下稳定α′-C_2S或更高活性的C_2S,减少熟料中β-C_2S含量,从而实现C_2S矿物的活化,提高BCSAF水泥熟料早期水化活性,显著提高水泥浆体抗压强度。     

污泥灰替代粘土煅烧水泥熟料的~(29)Si固体高分辨核磁共振分析

城市污泥的灰分与水泥生料中粘土的成分类似,可被用作粘土的替代品煅烧生态水泥熟料,从而实现污泥的减量、无害、资源循环利用的可持续发展要求。本文用污泥灰替代粘土配置成掺量为0wt.%、3.58wt.%、7.16wt.%、10.73wt.%和14.31wt.%的生料并煅烧成熟料,再利用~(29)Si固体高分辨核磁共振技术分析五种熟料的矿物成分,通过固体核磁分峰拟合技术得出五种熟料的贝利特和阿利特的含量比值,结果表明随着污泥灰掺量的增加,熟料中贝利特含量增加,阿利特含量降低,污泥中微量元素的引入使β-C_2S更稳定,阻碍C_2S向C_3S的转化。     

掺杂对高胶凝性水泥熟料矿物形成影响的研究进展

高胶凝性水泥熟料矿物体系是制备高性能水泥的关键技术之一.C3S是水泥熟料中最主要的胶凝相,而非硅酸盐类矿物C4A3(-S)也具有较强的胶凝性.因此提高水泥熟料胶凝性的关键在于熟料中C3S含量及其活性的提高,或在传统硅酸盐水泥熟料矿物体系中引入非硅酸盐类矿物(C4A3(-S)).通过探讨化学掺杂对水泥熟料中C3S和C4A3(-S)矿物的形成及共存的影响,综述了掺杂对高胶凝性水泥熟料矿物形成的影响的研究.     

低钙硅酸盐熟料的C3S/C4AF匹配优化研究

分析了C3S/C4AF匹配对低钙硅酸盐水泥熟料结构及性能的影响，C3S/C4AF比越高，熟料晶体尺寸越大，而且A矿晶体内部包裹物较多；而C3S/C4AF比低的熟料，晶体尺寸小且A矿逐渐以长径比较大的板柱状为主；分析表明，和C4AF相比，C3S对水泥的早强增进作用更大，适量铁相C4AF则更有助于提高低钙硅酸盐熟料水泥的后期强度标号，分析表明，若C2S、C3A含量一定，熟料C3S/C4AF=0.7～1.7时，其CaO含量可降至60%，所得水泥不仅具有良好的强度性能，且流动性能好，但熟料易磨性相对较差。     

F、S、P元素及其叠加矿化效应研究

本文系统地研究了F、S、P元素对水泥熟料矿物形成过程和组成的影响及其叠加矿化效应,并通过化学分析和XRD分析探讨了其作用机理.研究结果表明:F、S、P元素在水泥烧成中均可降低液相出现和C3S形成温度,改善易烧性,但F、S叠加矿化效果最好,而且可以改善熟料的矿物组成及性能,避免了单掺F造成的熟料活性降低等问题.     

P_2O_5对于高C_3S水泥熟料烧成和水化性能的影响

主要分析了P2O5对高C3S熟料易烧性、矿物组成和强度发展及水化过程的影响。结果发现P2O5在1400℃时有效加快了CaO的吸收,使C3S的形成加快,并诱使了C3S的多晶转变:在掺量小于2.0%时,由R型(参考熟料)转变为M1型,当超过2.0%时,又开始出现了M3型;但这些影响在低于1400℃时很小。加入适量的P2O5可以提高熟料的早期强度,但是延缓了水化放热速率和降低了28天强度,当P2O5含量高于2.5%时,会有χC2S-C3P(χ=1~2)生成。综合考虑,P2O5的掺量应在1.5%以内。     

含铬熟料的烧成、水化及其浸出毒性

为探索水泥窑协同处置含铬固体废弃物的可行性,通过测定熟料的f-CaO含量、强度、铬浸出浓度,以及分析熟料的矿物、水化产物和水化放热,研究了CrO3对熟料烧成、水化及浸出毒性的影响规律及机制。结果表明:当CrO3掺量低于2%时,熟料的f-CaO含量和3d、28d、90d强度随掺量的变化不明显;Cr(Ⅵ)/∑Cr浸出浓度随CrO3掺量增加而增大,随养护龄期延长而减小。当CrO3掺量小于0.25%时,熟料Cr(Ⅵ)浸出浓度均低于0.05mg/L,符合Ⅱ类地表水环境质量标准限值;当CrO3掺量较高时,抑制C3S形成,并显著延缓水化;熟料对铬的固化可归因于熟料矿物和水化产物对铬的固溶和包裹。掺加少量CrO3对熟料烧成、水化、性能均无不利影响,产品的环境安全性能够得到保证,水泥窑协同处置含铬废弃物是值得深入研究的技术途径。     

铜离子掺杂对水泥水化的影响机理

本文研究了铜离子对熟料矿相种类、结构和水化进程的影响机理。结果表明:铜离子对水泥水化进程的缓凝抑制作用按照影响机理分为两个阶段:第一阶段,铜离子掺杂导致水化体系中Ca~(2+)浓度降低,早期氢氧化钙(Cu(OH)_2)结晶形成受阻,破坏了反应溶液的高碱性环境,且钙矾石(Aft)的形成速率减小、生成量减少,诱导期延长,水化产物间无法快速搭接形成网状结构,水泥浆体凝结硬化受阻;第二阶段,铜离子造成C_3S晶粒异常长大,水化反应活性降低,水泥浆体结构变得疏松、孔隙率增大,从而导致其后期强度显著降低,且孔隙中分布晶体尺寸较大的钙矾石,相互穿插,形成水泥浆体中的薄弱联结。     

X射线K值法在水泥物相中的应用

美国F.H.Chung提出的K值法近几年来在建材是到了推广和应用。基于K值法，我们采用计算机软件来计算峰的面积，从而 准确性，用化学纯原料制成水泥熟料中的四个主要矿物即C3S，C2S，C3A和C4AF；然后再用K值法对水泥熟料中的四个主要矿物进行定量分析研究，同时研究不同定量峰、参比物对结果的影响。实验研究结果表明，利用X射线K值法可以测定水泥熟料中的物相含量。     

BaO对高C3S熟料烧成的影响

针对高C3S熟料矿物体系,研究了BaO对相应的高钙生料易烧性的影响,并通过XRD、SEM研究了熟料矿物的结晶状况.结果表明:在较低烧成温度下(≤1350℃),掺入适量BaO后,能较明显地改善生料的易烧性,对矿物结晶影响不明显;但是在较高烧成温度下(＞1350℃),掺入BaO对改善生料的易烧性不利,C3S结晶程度下降,晶体尺寸均匀性降低.另外还对BaO影响高钙生料易烧性的机制进行了探讨.     

TiO2对高C3S熟料水化的影响

为了探讨TiO2在高C3S熟料水化过程中的作用机制,分析了TiO2对水泥水化组成和抗压强度的影响,并借助微量量热法和熟料矿物的高分辨图像分析了熟料的早期水化与抗压强度之间的关系。结果发现:0.5%TiO2虽延缓熟料的初始水化,但缩短了诱导期,提高了3天抗压强度,而掺量超过2.0%后,熟料的诱导期变长和3天强度降低,即诱导期的长短会影响到强度的变化。此外,TiO2对晶格缺陷增加的贡献并没有引起天强度的提高。     

低能耗、低排放、高性能、低热硅酸盐水泥及混凝土的应用

介绍了以贝利特(硅酸二钙,C2S)为主导矿物的高贝利特水泥(HBC)的熟料制备、水泥性能以及典型混凝土性能及其应用.通过与以阿利特(硅酸三钙,C3S)为主导矿物的通用硅酸盐水泥(PC)的系统比对研究以及HBC在三峡工程现场应用时与中热硅酸盐水泥(MHC)混凝土的比对分析,证明HBC是一种新型低能耗、低CO2排放、低水化放热、高强度、高性能的硅酸盐水泥.与PC相比,HBC熟料烧成温度降低100 ℃,CO2排放量减少10%,水泥混凝土不仅具有更为优越的工作性、力学性能和耐久性,而且具有优异的热学性能和抗裂性能.     

钢渣及其在水泥行业的应用

钢渣是炼钢过程中产生的废渣,我国有效利用率仅10%,对环境污染严重.钢渣富含C3S、C2S等矿物,与水泥熟料组成相近.论述了钢渣的主要性能及其在水泥行业中的应用.     

内包金属富勒烯C_(66)-C_(84)团簇的结构特征

从富勒烯笼五六元环的分布情况评述了内包单金属、双金属、三金属以及三金属氮化物(M_3N)和碳化物(M_2C_2)富勒烯C_(66)～C_(84)团簇的结构特征.富勒烯满足五元环最大分离规则,内包不同类型的金属团簇不仅改变了笼的稳定性顺序,也使C_(66)、C_(68)、C_(70)、C_(72)、C_(74)、C_(78)和C_(84)的部分异构体违背五元环最大分离规则 .     

层片状共晶合金扩散边界层中的溶质分布

本文通过实验研究了金属系层片状共晶合金S—L界面前沿扩散边界层的溶质分布。实验结果表明:在液淬瞬间,S—L界面存在一瞬间凝固速度,它比稳态凝固过程中测得的数据在本实验的条件下约大一个数量级;在Jackson—Hunt的理论计算公式中的F_0项中,S_β/S_α不能仅由平衡相图 (C_β/C_α) 来决定,它还与组成共晶合金两组元的比重有关,本文推导出一个带比重因子的新的F_0表达式,即:F_0=C_αρ_A+C_Bρ_B/C_αC_β(ρ_B-ρ_A)     

静电纺丝法制备POSS-(C_3H_6Cl)_8复合聚偏氟乙烯聚合物隔膜的结构与性能

为了提高锂离子电池的安全性,文中选择聚偏氟乙烯(PVDF)为聚合物基体,八氯丙基低聚倍半硅氧烷(POSS-(C_3H_6Cl)_8)为改性剂,通过静电纺丝法制备POSS-(C_3H_6Cl)_8复合PVDF聚合物隔膜(EPS)。表征了纺丝膜的形貌、力学性能,测试了电化学窗口和Li/LiFePO_4纽扣电池的充放电循环稳定性。结果表明,当POSS-(C_3H_6Cl)_8的加入量为10%时,静电纺丝纤维薄膜的拉伸强度和断裂伸长率分别比纯PVDF提高了106.4%和27.2%;室温下的离子传导率为3.8×10~(-3)S/cm,比纯PVDF提高了97.4%;电化学稳定窗口为5.7 V。用该聚合物隔膜组装的锂离子电池具有良好的循环稳定性和倍率性能。     

4Cr14Ni14W2Mo钢的奥氏体晶粒度和孪晶及碳化物

对锻造的4Cr14Ni14W2Mo钢经相应热处理后的奥氏体晶粒度、孪晶及碳化物类型进行了研究。认为固溶处理后的奥氏体晶粒度主要取决于固溶加热温度,与锻造温度关系不大。固溶加热过程实质是再结晶过程的继续,即二次再结晶。奥氏体晶粒的大小只能通过控制再结晶温度的高低和时间长短来实现。该钢热处理后,碳化物类型为M_(23)C_6和M_7C_3两种,而以M_(23)C_6居多。其中M_(23)C_6为(Cr、Fe、W、Mo)_(23)C_6和(Fe、Ni)_(23)C_6两种结构,而M_7C_3为(Cr、Fe)_7C_3。     

基于Rietveld法硅酸盐水泥熟料定量结果的准确性分析

通过固相反应所制备的熟料单矿物用于人工配制不同硅酸盐水泥熟料体系,利用Topas软件对其X射线衍射图谱进行拟合分析,研究Rietveld定量结果的准确性。结果表明,所制备的4种单矿物精修后的相关系数fc均为1±0.07,说明不存在显著的无定型相等样品误差以及Rietveld精修的计算误差。Rietveld法定量分析所配制的不同熟料体系,各相绝对误差加和(SAE)约为5%。同一熟料体系中相对含量高的矿物(25%),其定量结果的相对误差约为5%;相对含量低的矿物(20%),其定量结果的相对误差介于8.3%~16.8%之间。比较不同扫描方式的Rietveld定量结果,虽然从相对误差分析显示步进扫描(5s/step)的准确度高于连续扫描(2°/min),尤其是C3S和C2S两种矿物的相对误差和(SRE)较2°/min的连续扫描低约4%,但两种扫描方式的SAE并无明显差异,各样品的SAE的差值均在1%左右。     

预分解磷石膏制备贝利特-硫铝酸盐水泥

研究磷石膏在低温还原-高温氧化气氛下的分解特性,并将分解后的磷石膏作为钙源代替石灰石制备贝利特-硫铝酸盐水泥。结果表明:在碳硫比(C/S)为2,CO_2-950℃-1h/空气-1 200℃-1h的分段煅烧条件下,磷石膏分解率可达87.69%,且SO_2在900~1 200℃内集中释放。将分解率为87.69%的磷石膏代替部分石灰石烧制贝利特-硫铝酸盐水泥熟料,其主要矿相有C4A3珔S、C2S和C4AF,及少量C2AS,水泥净浆3d抗压强度为41.4 MPa。每生产1t贝利特-硫铝酸盐水泥熟料可消纳约0.98t磷石膏,减少石灰石用量近50%。     

低质高碳粉煤灰制备粉煤灰贝利特水泥及其特性研究

利用含碳量高、火山灰活性较低的堆存粉煤灰为原料,用水热合成-低温煅烧方法制备粉煤灰贝利特水泥,研究了配合料CaO掺量与在97℃±2℃下的蒸养时间、煅烧温度和煅烧时间对前驱物和粉煤灰贝利特水泥的组成及其基本物理力学性能的影响。结果表明:在97℃±2℃蒸养和800℃煅烧,粉煤灰中的莫来石和石英几乎不与CaO发生反应;800℃煅烧的粉煤灰贝利特水泥熟料中主要水硬性矿物为α’L-C_2S和C_(12)A_7,当煅烧温度达900℃或更高时,贝利特以活性较低的β-C2S存在,并且熟料中有水化活性很低的钙铝黄长石形成。CaO掺量为30%的石灰-粉煤灰配合料在97℃蒸养10h后经800℃煅烧1h,制得28d抗压强度达到30.2 MPa的粉煤灰贝利特水泥。粉煤灰贝利特水泥凝结快,可用于快修工程,但其需水量大,硬化浆体结构相对疏松,孔隙率较大。