磷建筑石膏复合胶凝材料的制备与性能研究

以磷建筑石膏为主要原材料,复掺水泥和矿渣制备磷建筑石膏复合胶凝材料,研究了缓凝剂掺量、胶凝材料比例、水胶比和减水剂掺量等4个因素对磷建筑石膏复合胶凝材料性能的影响。结果表明:4个因素对磷建筑石膏复合胶凝材料的性能均有显著影响。随着缓凝剂掺量的增加,复合胶凝材料的凝结时间延长,力学性能降低;随着矿粉掺量的减小,复合胶凝材料的凝结时间延长,强度提高;随着水胶比的减小,复合胶凝材料的表观密度和强度增大;随着减水剂掺量的增加,复合胶凝材料的表观密度、软化系数和强度逐渐增大,吸水率降低。     

蒸汽养护条件下水泥-粉煤灰复合胶凝材料的水化性能研究

通过测定不同龄期净浆的化学结合水量和抗压强度。研究了在蒸汽养护条件下粉煤灰掺量、细度对水泥-粉煤灰复合胶凝材料水化性能的影响。试验结果表明：蒸汽养护条件提高了水泥-粉煤灰复合胶凝材料的早期水化速度，并且提高了硬化浆体抗压强度。在蒸汽养护条件下，细度不同的粉煤灰对水泥-粉煤灰复合胶凝材料的化学结合水量影响不大，而超细粉煤灰的密实填充和微集料效应增加了硬化浆体的抗压强度；粉煤灰掺量的增加，降低了水泥一粉煤灰复合胶凝材料的化学结合水量和硬化浆体的抗压强度，但促进了水泥的早期水化。     

激发剂CaO对建筑石膏复合胶凝材料性能的影响研究

研究了激发剂CaO对建筑石膏复合胶凝材料的凝结时间、流动度、强度等性能的影响,并通过无极电阻率测定仪、扫描电镜等测试手段进行了水化进程、颗粒形貌变化的研究。结果表明,建筑石膏复合胶凝材料的凝结时间随着激发剂的加入而延长,流动度则会增大;激发剂对建筑石膏复合胶凝材料体系的3天强度具有减弱作用,对粉煤灰单掺的建筑石膏体系的28天强度具有增强作用,而对粉煤灰-水泥复掺建筑石膏体系28天抗压强度影响不大。     

柠檬酸对硫氧镁水泥-烟气脱硫石膏复合胶凝材料性能影响的试验研究

以硫氧镁水泥-烟气脱硫石膏复合胶凝材料为基本体系,研究了柠檬酸掺量对硫氧镁水泥-烟气脱硫石膏复合胶凝材料凝结时间、力学强度、耐水性能及体积稳定性能的影响,并通过微观分析手段分析了柠檬酸对硫氧镁水泥-烟气脱硫石膏复合胶凝材料硬化结晶结构的影响。结果表明,柠檬酸可以延长硫氧镁水泥-烟气脱硫石膏复合胶凝材料的凝结时间,大幅度提高其抗折、抗压强度和抗折、抗压软化系数,并能提高硫氧镁水泥-烟气脱硫石膏复合胶凝材料的体积稳定性,其最佳掺量为氧化镁质量的0.5%～0.7%。     

水泥-粉煤灰复合胶凝材料的水化性能研究

通过测定不同龄期净浆的化学结合水量和抗压强度，探讨了低水胶比条件下粉煤灰细度、掺量对水泥－粉煤灰笔合胶凝材料水性能的影响，试验结果表明：粉煤灰掺量的增加虽然促进了水泥的早期水经，但仍然降低了硬化浆体中化学结合水总量，同时，随粉煤灰掺量的增加，硬化浆体的早期强度下降；粉煤灰细工的增加并没有提高水泥－粉煤灰复合胶凝材料的水化程度，而超细粉煤灰的密实填充和微休料效应对硬化浆体后期抗压强度的增加起到了重要的作用。     

超细循环流化床粉煤灰用于高强度水泥的试验研究

文章研究了超细CFB粉煤灰在不同掺量时,对胶凝材料性能的影响,并借助SEM和XRD对胶凝材料的水化机理进行了分析。结果表明:超细CFB粉煤灰掺量不同的胶凝材料,其凝结时间、体积安定性及胶砂流动度符合现行国家标准对水泥质量的要求;当超细CFB粉煤灰的掺量不超过42%(质量分数)时,其具有的增强效应可得到较充分地发挥,对胶砂强度的贡献大于硅酸盐水泥熟料,能够明显地提高胶砂强度,尤其是后期的强度;在掺量为17%至42%时,可研制性能符合现行国家标准、强度等级62.5及以上等级的高强度粉煤灰硅酸盐水泥。掺加超细CFB粉煤灰,可提高胶凝材料浆体及其颗粒内部空隙的密实性,有效改善硬化浆体的孔结构,促进生成更多的水化及硬化物,使胶凝材料的性能得到优化。     

磷石膏用作连续施工抗裂缝剂的机理研究

利用磷石膏中可溶磷和氟对水泥的缓凝作用及Ca SO4·2H2O对水泥的缓凝膨胀作用,以原状磷石膏为主要膨胀和缓凝材料,柠檬酸为辅助调凝材料,开发出适用于半刚性基层沥青路面抗裂缝连续施工技术的基层抗裂缝剂,使水泥稳定材料初凝时间延长至8~10 h,并具有微膨胀性和致密性,减小水泥稳定碎石的空隙率,改善其温缩及干缩性能。以水泥凝结时间、胶砂强度、干缩性能为指标,通过室内试验确定出适合的抗裂缝剂掺量,分析了抗裂缝剂的缓凝及膨胀机理,并通过SEM微观电镜扫描,分析其微观抗裂机理。     

磷石膏基胶凝材料和骨料制备C40高性能混凝土研究

磷石膏基胶凝材料和骨料制备混凝土,可为高消纳磷石膏固废提供新思路;然而将磷石膏同时作胶凝材料和骨料制备混凝土的研究鲜有报道。为此研究了磷石膏基胶凝材料组成、骨料级配、砂率和水胶比对混凝土性能的影响规律,并通过XRD和SEM微观测试初探其机理。结果表明：采用5%的P·O 42.5级水泥、30%的磷石膏、65%矿粉制成的胶凝材料时,外掺0.5%NaOH+5%水玻璃和1%NaAlO₂复合激发剂,控制胶凝材料用量600 kg/m³,磷石膏破碎砂替代40%河砂,砂率41%,水胶比0.34,可制备出工作性能良好,初凝时间大于25 h,3 d、28 d及60 d抗压强度分别大于20.0 MPa、48.0 MPa和55.0 MPa,绝热温升低于35℃,60 d膨胀率大于180με的大掺量磷石膏基C40低温升微膨胀高性能混凝土。混凝土胶凝材料主要水化产物为AFt和C-S-H凝胶,胶凝浆体可穿透磷石膏骨料表面空隙,产生机械嵌锁作用使磷石膏骨料与胶凝浆基体结合更加紧密。     

磷石膏激发磷渣-矿渣-水泥复合胶凝材料体系的性能研究

实现高固废利用率及探明磷石膏激发的效果,主要研究了不同掺量磷石膏对磷渣-矿渣-水泥复合胶凝材料体系抗压强度的影响规律,并采用XRD、TG和SEM分析了体系的水化产物。结果表明:适量的磷石膏对磷渣-矿渣-水泥复合胶凝材料体系3 d的水化具有促进作用,当磷石膏掺量达到5%时,其含有的磷、氟等杂质会延缓胶凝材料的水化进程,导致3 d强度降低;磷石膏的掺入对体系7、28、90 d的强度都有一定激发效果,并且随着磷石膏的掺量增加,其主要水化产物C-S-H和钙矾石生成量逐渐增多,当磷石膏的掺量为5%时,水化至28 d后,体系中仍含有石膏,但当磷石膏掺量超过8%时,硬化浆体中残余大量石膏,反而会降低体系的机械强度。     

激发剂对钢渣胶凝材料性能的影响

以钢渣、矿渣、水泥熟料为主要原料,并掺入少量激发剂,成功制备了高强、高钢渣掺量的钢渣胶凝材料.探讨了激发剂、熟料掺量、钢渣掺量对钢渣胶凝材料性能的影响,并通过SEM,XRD分析了激发剂对钢渣胶凝材料浆体水化产物及水泥石微观结构的作用.结果表明:激发剂显著提高了钢渣的活性,从而大幅度提高了钢渣胶凝材料的早期性能;掺加激发剂后,钢渣胶凝材料3 d抗压强度可增加119.7%;激发荆对钢渣胶凝材料浆体水化产物种类的影响不大;与硅酸盐水泥浆体相比,钢渣胶凝材料浆体中C-S-H凝胶和Aft晶体含量明显增多,Ca(OH)2晶体含量显著降低.     

Study on lime–fly ash–phosphogypsum binder

In this study a new type of lime–fly ash–phosphogypsum binder was prepared to improve the performances of lime–fly ash binder which was a typical semi-rigid road base material binder in China. The modified lime powder had much higher activity than ordinary quick lime or slaked lime powder, it was the best alkali activator to prepare lime–fly ash–phosphogypsum binder. The optimum formulation of this binder was consisted of 8–12% modified lime, 18–23% phosphogypsum and 65–74% fly ash. The parallel experiments shown that lime–fly ash–phosphogypsum binder had higher strength than ordinary lime, cement, and lime–fly ash stabilized soils road base materials, granular soils stabilized with this binder had higher later strength than that of lime–fly ash or cement stabilizing granular soil, it had higher early strength and steady strength development. The phosphogypsum hastened the pozzuolana reactions between the lime and fly ash, it reacted with lime and fly ash also, this reaction formed some AFt and the formation of AFt brought on a slight expansivity which could compensate the shrinkage of the binder. The pore structure of this binder was finer than that of the lime–fly ash, so the strength and performances of the road base material stabilized with lime–phosphogypsum–fly ash binder was much higher than those of the lime–fly ash road base material.     

废石膏粉煤灰石灰结合料的研究

研制一种主要以磷石膏粉煤灰和石灰组成的无机结合料,并对其材料组成进行了优化研究。其最佳配比为:粉煤灰∶磷石膏=1∶1;石灰类稳定剂掺量约为6%~8%,其强度高于石灰粉煤灰结合料。结合料压实度为93%~96%,可作低等级路面基层材料和路面底基层材料,当压实度在93%时,可作路基的填筑材料和底基层使用。也可用其稳定砂砾、碎石作高等级路面基层和底基层材料。用SEM对其微结构进行了观察,阐述了其强度形成机理。脱硫石膏也可以代替磷石膏作为一种强度激发剂用于制备这种结合料。     

磷石膏路基材料的实验研究

建立了用于路面基层的工业废渣体系,即磷石膏-粉煤灰-水泥胶凝体系。得出了使磷石膏-粉煤灰-水泥-石灰复合胶凝材料强度达到较大值的磷石膏、粉煤灰、水泥和石灰之间的较佳用量比例关系。结果表明:磷石膏-粉煤灰-水泥-石灰胶凝体系的最佳配合比为:P:F:C:L=45:50:10:5,水灰比为0.21;得到的无侧限抗压强度线性回归方程为:y=-4.186+0.029x1+0.107x2+0.28x3-0.0933x4;强度形成的基础是石灰与粉煤灰的火山灰反应,磷石膏的加入生成了钙矾石进一步提高了强度,水泥的水化使强度得到更大的提升。     

地聚物注浆材料性能研究

以P.O52.5水泥为基材,利用工业固体废弃物粉煤灰、矿渣粉、钢渣粉进行改性,采用单因素及多因素正交试验,探究地聚物注浆材料性能及最优配比。结果表明,粉煤灰掺量15%、矿渣粉掺量20%、钢渣粉掺量15%时效果最优,其中对注浆料的流动性和抗压强度的影响排序为粉煤灰>钢渣粉>矿渣粉;XRD和热重分析发现,在最佳配比下,随时间延长能有效促进水化反应,钙矾石含量增多,可显著提升材料的强度和膨胀性。     

钢渣粉和粉煤灰对磷酸钾镁水泥抗盐冻性影响

在淡水和Na_2SO_4溶液中进行冻融循环试验,测试和分析掺加钢渣粉或粉煤灰的磷酸钾镁水泥(MKPC)强度、表观形貌、质量损失、线膨胀变形、吸水率、物相组成及微观结构,并将其与纯磷酸钾镁水泥的上述试验结果进行比较,研究掺加钢渣粉或粉煤灰MKPC的抗盐冻性能.结果表明:钢渣粉和粉煤灰均有助于减小MKPC在盐冻中的强度损失和质量损失;适量钢渣粉和粉煤灰掺入可与MgO粉形成良好颗粒级配,提高MKPC硬化体密实度;冻融中硫酸盐的存在可减少钢渣粉中钙离子的溶出,粉煤灰可明显改善MKPC在冻融循环中的线膨胀变形,其惰性SiO_2填充作用及形态效应均有利于提高MKPC的抗盐冻性.     

磷石膏基墙体砖的研制

利用正交试验获得磷石膏—矿渣—粉煤灰—石灰—水泥体系胶结料优化配合比。并通过XRD,SEM微观分析手段,探讨了该胶结料水化反应机理。研究结果表明,该胶结料能产生较高强度的原因是蒸养条件下可形成较多的水化硅酸钙和钙矾石,90℃下蒸养7 h,然后自然养护,7 d,28 d抗压强度分别达34.0 MPa和43.9 MPa,凝结时间正常,耐水性良好。利用该胶结料在胶砂比=1∶2.7、水胶比=0.45的条件下,经90℃下蒸养7 h,可制成满足标准要求的MU15级实心砖。     

磨细钢渣粉对水泥混凝土性能影响的研究

研究了磨细钢渣粉的掺量对水泥胶砂和水泥混凝土工作性与强度的影响,以及钢渣粉和粉煤灰不同比例复掺对混凝土性能的影响.结果表明,磨细钢渣粉在一定程度上可以改善混凝土的工作性,降低混凝土的强度,钢渣粉掺量不宜大于30％;钢渣粉与粉煤灰复掺可以发挥超复合效应,配制出C40以上的高性能混凝土.     

粉煤灰与矿渣复合掺合料对混凝土强度影响

研究了单掺粉煤灰、磨细矿渣及它们复合后的复合掺合料对混凝土强度的影响。试验结果表明：单掺Ⅰ级粉煤灰及磨细矿渣混凝土的3d、7d强度低于未加掺合料的混凝土强度,并且随粉煤灰或磨细矿渣掺量的增加,强度降低幅度增加;28d时,单掺Ⅰ级粉煤灰及磨细矿渣混凝土的强度达到未加掺合料的混凝土强度,混凝土的后期强度持续增长。在相同掺量时,Ⅰ级粉煤灰,磨细矿渣复合掺合料混凝土的各龄期强度高于相同掺量Ⅰ级粉煤灰混凝土及磨细矿渣混凝土,磨细矿渣,Ⅰ级粉煤灰的合理比例为7：3。     

电阻率法研究路面基层专用水泥凝结硬化过程

用非接触式电阻率测试仪研究了粉煤灰及石膏掺量对路面基层专用水泥24 h内电阻率的影响,分析了该水泥与32.5矿渣硅酸盐水泥凝结时间与电阻率的关系.结果表明:随着粉煤灰和石膏掺量的增加,路面基层专用水泥凝结时间延长,其中粉煤灰掺量的影响更显著;路面基层专用水泥密度小,液相体积分数小,孔连通性差,离子浓度低,因而其电阻率较大;电阻率曲线及其微分曲线上特征点出现时间和用维卡仪测得的凝结时间有较好对应关系.     

不同矿物掺合料对建筑石膏物理性能的影响

粉煤灰、矿粉-粉煤灰、水泥-粉煤灰分别掺加到建筑石膏中,研究这3种体系中矿物掺合料对石膏的强度、凝结时间、流动度、软化系数等性能的影响,结果表明,粉煤灰具有一定的缓凝作用,水泥-粉煤灰的复掺可以提高石膏胶凝材料的抗压软化系数和强度,而水泥具有促凝作用,水泥、矿粉的加入可以提高石膏胶凝材料的流动度。