矿渣对阿利特-硫铝酸钡钙水泥硬化浆体结构和性能的影响

通过对水泥浆体凝结性能、力学性能和孔结构的测定,结合扫描电镜分析和差热．热重分析,研究了矿渣掺量对阿利特-硫铝酸钡钙水泥浆体硬化浆体结构和性能的影响。结果表明：随着矿渣掺量的增加,水泥的凝结时间延长,水化热减少,早期抗压强度下降。但其后期抗压强度已接近或超过了纯水泥的抗压强度,掺入矿渣对水泥的后期抗压强度影响不大。硬化水泥浆体中的Ca（OH）2含量随水化龄期的延长而增加,并随矿渣掺量的增加而降低。矿渣的活性效应和填充效应有效地改善了硬化水泥浆体的微观结构和孔结构,从而使水泥的力学性能有所提高。     

碱活性磷渣掺量对水泥浆体性能和结构的影响

本文研究了经混合碱激发活性的磷渣,以不同比例取代水泥制得碱激发矿渣水泥浆体的凝结性能和抗压强度,并用扫描电子显微镜观察其硬化浆体的微观结构。研究表明:随着碱活性磷渣掺量的增加,浆体的凝结时间延长,各龄期抗压强度均下降,其中早期强度降低幅度较大,后期强度降低不明显。当碱活性磷渣掺量为30%时,浆体28d强度和纯水泥浆体的最接近。碱活性磷渣的掺入能有效地改善硬化浆体水化后期的微观结构,主要起到活化作用。     

磷渣对水泥浆体强度和孔结构的影响

研究了磷渣对水泥浆体孔结构和抗压强度的影响。结果表明,与纯水泥浆体的孔结构相比,磷渣的掺入使浆体早期的孔隙率增大,大孔所占的比例增加,但降低了浆体后期的孔隙率和孔径尺寸。浆体早期的抗压强度随磷渣掺量的增加而减少,90d时,其强度超过了纯水泥浆体。     

气化渣对硅酸盐水泥强度和微观结构的影响研究

气化渣是近年来兴起的煤化工工业产生的主要固体废弃物.研究了不同掺量的气化渣粉对普通硅酸盐水泥的凝结时间和抗压强度的影响规律,并采用XRD、FT-IR和SEM微观测试手段分析了气化渣在水泥浆体中的作用机理.结果 表明,未反应气化渣在水泥浆体中主要以团聚状态存在,低掺量气化渣(10％)在水泥浆体中能起到成核作用,有利于水泥发生水化反应,提高水泥浆体中水化产物数量,缩短凝结时间,提高水泥浆体抗压强度.气化渣掺量大于30％时,水泥浆体水化产物数量减少,水泥浆体结构松散,凝结时间随气化渣掺量增大显著延长,抗压强度明显降低.     

粉煤灰对水泥浆体早期水化和孔结构的影响

通过硬化水泥浆体力学性能、交流阻抗和孔结构等性能的测试,以及扫描电镜分析,研究了不同掺量的粉煤灰对硬化水泥浆体早期水化和孔结构的影响。结果表明：随着粉煤灰掺量的增加,水泥的凝结时间增加,抗压强度降低,熟料矿物的水化速率提高,但水泥-粉煤灰体系的水化速率降低,水泥浆体中孔溶液电阻和阻抗相应降低,硬化水泥浆体中大孔数量减少,微孔数量增加。     

磷渣替代矿渣对水泥孔溶液pH值及水化进程的影响

针对不同掺量磷渣对矿渣水泥浆体水化行为的影响,测试了磷渣掺量0%~30%制备水泥浆体的各龄期强度,并对比了不同龄期浆体孔溶液的PH值,以及水化产物的差异。结果表明:磷渣可用作活性掺合料替代部分的矿粉,在考虑磷渣用量及保证浆体强度的同时,磷渣掺量不宜超过20%,此时浆体的7 d、28 d强度保证率分别在80%、90%以上,对应龄期抗压强度分别在30 MPa、50 MPa以上。而试件孔溶液p H值基本是随着磷渣替代矿渣量的增加呈现减小趋势。XRD图谱表明,随着磷渣替代矿渣掺量的增加,钙矾石晶体衍射峰强度变化有所减弱,说明磷渣掺量过多时,水化速率减慢。热重结果显示:同一龄期时,磷渣达30%时,C-S-H凝胶、钙矾石的形成有所减少;随着龄期的增长,水化产物逐渐增多,热重失重量依次增大。     

富镁矿渣-水泥复合注浆材料的制备及性能研究

针对护坡灌注桩用注浆材料易渗漏和成本高的问题,研制开发了触变型富镁矿渣-水泥复合注浆材料,并对其各种性能(凝结时间、抗压强度、流动性和触变性)和微观结构及添加石膏对其性能的影响进行了研究。结果表明:随着富镁矿渣掺量的增加,复合浆体的凝结时间延长,早期抗压强度有所下降(但满足施工技术要求),后期抗压强度稳定增长;复合浆体的主要水化产物为C-S-H凝胶、Ca(OH)2和少量的AFt晶体。在复合浆体中掺加2%的石膏可以激发富镁矿渣的活性从而提高浆体的抗压强度,同时使浆体具有良好的触变性,起到防渗漏的作用。     

CaO对磷渣硅酸盐水泥水化硬化影响的试验研究

通过对磷渣水泥凝结时间、力学性能、化学结合水和磷渣反应率的测定,以及XRD和SEM分析,研究了不同掺量的CaO对磷渣水泥的水化性能和微观结构的影响。结果表明,随着CaO掺量的增加,磷渣水泥的强度增加,当CaO的掺量超过2%时,磷渣水泥3d和28d抗压强度下降。CaO对磷渣活性的激发主要发生在磷渣水泥水化早期,掺2%CaO的磷渣水泥28d的磷渣反应率只比1d时增加了4.1%。     

碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的性能与硬化浆体结构

为充分利用磷渣和粉煤灰两种工业废渣生产高性能胶凝材料,研究了不同磷渣/粉煤灰配合比的碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料性能,并用扫描电子显微镜和压汞仪分析了硬化浆体的细观结构和孔结构.结果表明:碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的凝结时间正常,在粉煤灰掺量为0～30 %(质量分数)范围内,随粉煤灰的掺量的增加,碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的凝结时间略有延长.与普通硅酸盐水泥相比,碱-磷渣胶凝材料的抗压强度较高,其3d和28d抗压强度分别可达到30.9MPa和98.8MPa,但其抗折强度相对较低.掺加粉煤灰后碱胶凝材料的抗压强度降低,而抗折强度提高.碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的耐蚀性和抗冻性能均显著优于硅酸盐水泥,其干缩比硅酸盐水泥的大.用部分粉煤灰取代磷渣粉可一定程度减小干缩.碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料硬化浆体的结构非常致密,其孔隙率和平均孔径均小于普通硅酸盐水泥硬化浆体.     

磷渣对偏高岭土-矿渣地聚合物性能的影响

通过测定不同磷渣掺量时偏高岭土-矿渣地聚合物标准稠度用水量、凝结时间和抗压强度,研究磷渣对地聚合物性能的影响,并利用SEM、XRD分析碱激发地聚合物水化产物。结果表明：磷渣对复合地聚合物标准稠度用水量影响较小,当磷渣掺量由0增至50%,标准稠度用水量由0.34降至0.32;凝结时间随磷渣掺量增大而延长,磷渣掺量50%的试样初凝时间达84min;抗压强度随磷渣掺量增加先增大后减小,当磷渣掺量为25%时,28d抗压强度达到峰值65.5MPa。掺磷渣后地聚合物碱激发产物为无定形玻璃体,片层状产物与C-S-H凝胶交织在一起形成致密的结构。     

水泥-硅灰/粉煤灰体系强度、收缩性能与微观结构研究

为研究硅灰及粉煤灰对不同养护龄期的水泥浆体强度及收缩性能的影响,以水胶比为0.29的水泥浆体为基体,设计制备了五种硅灰及粉煤灰掺量的复合水泥浆体,借助量热仪和压汞仪测试表征了不同复合水泥浆体的水化放热特性以及孔结构组成,分析了水化放热量、孔隙率等参数随硅灰和粉煤灰掺量增加的变化规律,建立了复合浆体抗压强度与孔结构以及水化特性与收缩应变之间的量化关系。结果表明,掺入粉煤灰会大幅降低水泥净浆早期抗压强度,但对减小自收缩应变和干缩应变极为有利。掺入硅灰能明显提高净浆3 d抗压强度,但当硅灰掺量超过10%(质量分数)后,净浆3 d自收缩应变及28 d干缩应变增加极为明显。掺入硅灰会使水泥水化诱导期开始和结束的时间提前,还会增加水化反应级数和各阶段的反应速率常数值,导致水泥-硅灰复合浆体的水化放热总量和放热速率相较于水泥-粉煤灰体系大幅增加。粉煤灰和硅灰的掺入均能有效细化水泥浆体内部孔结构,提高凝胶孔比例,大幅降低大孔比例。复合浆体的72 h水化放热总量和3 d自收缩应变呈现正相关关系,而孔隙率和抗压强度呈现明显的负相关关系。     

钢渣粉对硫铝酸盐水泥水化过程的影响及热力学模拟

通过测试水泥浆体的凝结时间、抗压强度、电阻率,同时结合水化产物分析及热力学模拟,研究了不同掺量钢渣粉对硫铝酸盐水泥水化行为的影响规律。结果表明,随着钢渣粉质量掺量的增大,初凝时间呈先延长后缩短的趋势,且在掺量为20%时达到最大值。在28 d龄期内,掺入钢渣粉的水泥硬化浆体抗压强度均小于未掺入钢渣粉的硬化浆体,但在龄期达到60 d和90 d时,掺入40%钢渣粉试样的抗压强度均大于未掺入钢渣粉的试样。钢渣粉与硫铝酸盐水泥复合浆体的电阻率在水化初始阶段随着钢渣粉掺量的增大而增大,在水化后期(约3 h后)则随钢渣粉掺量的增大而减小。在1 d龄期内,钢渣粉掺量为40%的试样中的钢渣粉发生了水化反应,使得水泥浆体在减速期的水化速率最大。由热力学模拟结果可知:在钢渣粉掺量为40%的试样中,C₂S在10 h后开始进行水化反应,C₂ASH₈则在168 h后开始生成;当钢渣掺量大于15%时,随着钢渣粉掺量的增大,钙矾石和铝胶的生成量逐渐减少,C₂ASH₈的生成量逐渐增多。     

磨细矿物掺合料对水泥硬化浆体孔结构及砂浆强度的影响

采用压汞法研究了钢渣、矿渣、粉煤灰单掺或复掺对水泥硬化浆体孔结构的影响.同时还研究了掺合料单掺或复掺对水泥砂浆抗压强度的影响.结果表明:掺合料单掺或复掺对早期水泥硬化浆体的孔结构有一定的劣化作用;水化后期,矿渣与钢渣均明显降低了水泥硬化浆体的孔隙率,矿渣与粉煤灰均明显降低了水泥硬化浆体的中值孔径并改善了水泥石的孔径分布,掺合料复掺对改善水泥硬化浆体的孔结构有积极作用,尤其是掺合料三元复合可取得最佳的效果.3种掺合料降低水泥硬化浆体孔隙率能力的大小顺序为:矿渣>钢渣>粉煤灰.3种掺合料降低水泥硬化浆体孔径并改善孔径分布能力的大小顺序为:矿渣>粉煤灰>钢渣.掺合料降低了水泥砂浆早期的抗压强度,却增加了水泥砂浆90 d的抗压强度.掺合料的活性大小顺序为:矿渣>钢渣>粉煤灰.     

CoFeMgAl-LDHs/CNTs复合材料对水泥水化及微观结构的影响

通过进行水化热测试、非蒸发水含量测试、X射线衍射分析、扫描电镜分析、压汞测试及强度试验,研究了钴铁镁铝水滑石-碳纳米管复合材料(CoFeMgAl-LDHs/CNTs)对水泥水化过程、硬化水泥净浆孔结构及强度的影响。结果表明,CoFeMgAl- LDHs/CNTs复合材料通过成核作用显著提升了水泥3 d内的水化程度,从而显著提高了水泥净浆3 d内的抗压强度,3 d后强度提高效果逐渐减小,7 d后复合材料对硬化水泥浆体强度没有明显的提高作用。掺入CoFeMgAl-LDHs/CNTs复合材料的水泥净浆与空白净浆相比,胶凝孔和毛细孔含量明显增多,大孔含量有所降低,同时复合材料的桥联作用进一步优化了水泥净浆的微观结构,从而提高了水泥基体薄弱部位的应力承载能力。因此在同一龄期,复合材料掺入后硬化水泥净浆的强度有所增大。由于复合材料掺量的变化对孔径分布没有明显的影响,改变复合材料的掺量对同龄期硬化水泥净浆强度提升影响较小。     

The influence of municipal solid waste incinerator fly ash slag blended in cement pastes

This study investigates the effect of mixing Type I, Type II, and Belite cements with municipal solid waste incinerator (MSWI) fly ash slag-blended cement (FASBC). The experimental results showed that a 10-40% slag replacement of by caused an increase in the initial and the final setting time. The toxicity characteristic leaching procedure (TCLP) results show that the heavy metal content met the Environmental Protection Administration (EPA) regulatory limits. From the results, it can be seen that the effect of the replacement of 10-40% of the cement by slag caused an increase in the initial and final setting time. Compressive strength results indicate that the slag-blended cement (SBC) pastes had slower compressive strength development in the early stages, but this strength obviously increased at later ages. Variations in the Portland cements can affect early strength development but have no significant effect on the degree of hydration at later ages. MSWI slag gives a relatively slower increase in early strength but may show a greater degree of reaction at later ages.     

锂渣和钢渣对水泥浆体力学性能与微观结构的影响

利用锂渣粉和钢渣粉替代部分P·O 42.5水泥制备了复合水泥净浆试样。通过SEM、XRD、FT-IR等测试方法分析了二者对试样的影响及作用机制。结果表明,锂渣替代部分水泥会降低浆体的流动性,钢渣替代部分水泥有利于提高浆体流动性。锂渣具有促凝效果,而钢渣在浆体中可发挥缓凝作用。锂渣、钢渣复合掺入时可调控浆体的流动性和凝结时间。锂渣对浆体力学性能的提高相比钢渣具有更明显的优势,当水胶比为0.4时,掺入20%(质量分数)锂渣的试样28 d抗压强度可达62.3 MPa,相比空白样可提高23%左右。SEM结果显示掺20%锂渣可使试样28 d微观结构更致密。XRD结果显示试样的水化产物主要为C-S-H凝胶和Ca(OH)₂。FT-IR结果显示Si—O键峰位发生了一定的红移,H—O—H键发生了蓝移。     

沸石粉对硫铝酸盐水泥水化行为的影响机理研究

研究了沸石粉对硫铝酸盐水泥浆体流动度、凝结时间和抗压强度的影响规律,并通过自收缩、电阻率和XRD测试分析了沸石粉在硫铝酸盐水泥水化行为中的作用机理。结果表明,掺入沸石粉后水泥浆体的流动度明显降低,凝结时间显著延长,且延长时间随掺量的增大呈先增大后减小的趋势。当沸石粉掺量为5%~15%(质量分数)时,硬化水泥浆体的1 d、3 d、7 d抗压强度均有显著提高;沸石粉掺量为10%时,水泥浆体3 d、7 d、28 d的强度增长幅度最大,和空白组相比,分别增长了21.6%、13.9%和5.4%。掺入沸石粉后水泥浆体的24 h电阻率显著增大,硬化浆体的7 d自收缩减小,且在相同龄期时,硬化浆体的自收缩随沸石粉掺量的增大而减小。XRD分析显示沸石粉的掺入能有效促进硫铝酸盐水泥的水化,有利于1 d、3 d和28 d龄期内钙矾石的形成。