锂渣粉作为辅助胶凝材料在水泥基材料中的研究进展

锂渣是生产锂盐过程中产生的工业废渣,其含有大量活性SiO_2和Al_2O_3,有作为辅助胶凝材料的应用潜力。从物理性质、化学成分与矿物组成、活性评价与活性激发等方面介绍了锂渣自身的物理化学特性和水化活性潜质。从力学性能、工作性、耐久性、水化反应与微结构四方面重点综述了锂渣粉对水泥基材料各方面性能的影响,并进行了理论分析与总结。最后指出锂渣粉用于水泥基材料需要在活性提高、高含量SO_3和多孔结构的改善及利用等方面加强研究。     

超细粉体对水泥基材料力学性能的影响

为了研究超细粉体在水泥基材料中的应用,对掺加不同活性超细粉体的水泥基试件进行了抗压强度和抗折强度的测试,讨论了矿粉A掺量、硅粉掺量、复掺矿粉A和硅粉对水泥基材料力学性能的影响。结论表明:活性超细粉体对水泥基试件的抗折和抗压强度有较大影响,尤其是硅粉能够很好地提高试件的抗折强度和抗压强度。通过SEM形貌分析,说明掺加的超细粉体能够与水泥基材料内部的不利成分Ca(OH)2发生二次水化反应,生成有利的C-S-H凝胶,有效改善水泥基材料的微观结构。     

纳米微晶纤维素应用于水泥基材料研究综述

由于纳米微晶纤维素(nanocrystalline cellulose,NCC)具有高模量、极高长径比和大比表面积等特性,近几年来NCC在水泥基材料中的应用成为了研究前沿和热点。虽然NCC在水泥基材料中的应用研究还处于初级阶段,但却为改善水泥基材料性能提供了一个新的研究方向。本文综述了近几年国内外对NCC在水泥基材料中的应用研究,主要介绍了NCC在水泥基材料中的存在形式,及其对水泥基材料的流变性、水化、力学性能和耐久性的影响。最后,分析了NCC在研究中存在的问题,并对NCC今后的研究方向给出了可行性建议。     

氧化石墨烯及其分散方法对水泥基材料微观结构和力学性能的影响研究进展

氧化石墨烯(GO)因其出色的性能在改善水泥基材料微观结构、力学性能上均有很好的应用前景。然而,GO的增强效果很大程度上取决于其在水泥基体中的分散性。总结了近年来GO在水泥基材料中的研究成果,重点综述了GO的分散方式、分散机理以及相应的力学性能改善机理;对比了不同GO分散方式的优缺点,分析了GO分散前后对水泥基材料微观结构和力学性能的影响;提出了目前研究存在的问题,并对未来研究趋势进行展望;旨在为后续GO在水泥基材料中的稳定应用提供参考,以促进制备高效功能化的GO水泥基复合增强材料。     

煅烧煤矸石粉体材料活性评价方法的研究进展

煤矸石是煤炭开采和加工过程中产生的固体废弃物,将其应用于水泥基材料是煤矸石资源化的有效途径。本文综述了国内外关于煅烧煤矸石粉体材料活性的评价方法——强度评价方法、火山灰性试验方法和现代分析测试方法(XRD、IR、NMR和ICP-AES)。针对煅烧煤矸石活性材料在水泥基材料研究和应用中存在的主要问题,分析阐明了其高效应用于实际工程中的研究重点。为加快煤矸石在水泥基材料中的资源化利用,提出了一些参考性建议。     

纳米颗粒对水泥基材料性能影响的研究进展

纳米材料在水泥基材料中的研究和应用还处于初级阶段,但已成为改善水泥基材料性能的一个重要方向。简要介绍了纳米颗粒对水泥基材料的工作性、力学性能、耐久性能的影响,以及纳米材料赋予水泥基材料的新功能,并探讨了纳米颗粒改善水泥基材料结构与性能的机理。     

纳米二氧化硅影响水泥基材料流动性的研究综述

纳米二氧化硅比表面积大、粒径小等特点有助于其发挥火山灰活性、晶核效应和填充效应,能够促进水泥水化,有效改善水泥基材料内部结构。在所有改性水泥基材料的纳米材料中纳米二氧化硅应用最为广泛,已经成为许多研究者探究的热点,但还未见关于纳米二氧化硅影响水泥基材料流动性综述的报道。本文主要综述了粉体和溶胶两种纳米二氧化硅对水泥基材料流动性的影响、存在的问题及改性纳米二氧化硅对水泥基材料性能的影响,为今后进一步研究纳米二氧化硅改性水泥基材料提供依据。     

低场核磁共振技术在水泥基材料中的应用

近年来,核磁共振技术已经成为表征水泥基材料水化进程、非化学结合水量和孔结构的一种重要手段。简单介绍了核磁共振基本原理和低场核磁共振主要参数;阐述了低场核磁共振技术在水泥基材料测试中的应用,主要包括水化进程、孔结构、水分迁移和扩散等方面的内容;展望了低场核磁共振技术在水泥基材料研究中的应用前景。     

粒状煤矸石制备活性粉体材料的颜色转变及其量化表征

煤矸石经过适宜温度煅烧、粉磨后可制备活性混合材。但由于煤矸石的组成较为复杂,煅烧后其颜色变化较大,在水泥基材料中大掺量应用会影响水泥基材料的色泽。若能制备出与水泥基材料色差较小的煅烧煤矸石活性粉体材料,则对煤矸石在水泥工业中的应用有着重要意义。本工作研究了制备工艺对煅烧煤矸石活性粉体材料颜色的影响;基于PS软件中红、绿、蓝(R、G、B)三个通道的颜色值量化表征了煅烧煤矸石活性粉体材料的颜色;分析了粒状煤矸石制备活性粉体材料颜色转变的机理。结果表明:热活化时,煤矸石颗粒越小、热活化保温时间越长、煅烧环境中氧气越充足,制得的煅烧煤矸石活性粉体材料颜色越红,其红色值(R值)也越高。煤矸石中炭和菱铁矿的氧化程度是影响煅烧煤矸石活性粉体材料颜色的主要原因。当黑色的炭脱除较充分、菱铁矿被氧化为赤铁矿时材料颜色较红,而炭脱除不充分、菱铁矿被氧化为磁铁矿时材料颜色较黑。     

硅基材料和矿渣应用于水泥基材料的研究进展

水泥基材料是目前使用量最大的建筑材料,在实际应用过程中,水泥基材料会出现损坏,达不到预期的性能要求.水泥水化产物中存在大量结晶的Ca(OH)2,影响各种水泥水化产物之间的粘结性,造成水泥基材料性能的降低.如何增强水泥基材料的性能成了国内外研究的热点,需要找到能够有效改善水泥基材料性能的方法.查阅国内外相关文献发现,将粉煤灰、硅灰、纳米SiO2(因三种材料的主要组分为SiO2,以下统称为硅基材料)或矿渣掺入到水泥基材料中,因其具有火山灰反应,并能起到填充作用,可明显提高水泥基材料的性能.掺合料的加入可降低水泥基材料中Ca(OH)2含量,减小其晶粒尺寸,使C-S-H凝胶的数量增多,改善水泥基材料的孔隙率,提高其性能.粉煤灰和矿渣成分中有部分玻璃态物质,能减少水泥浆体用水量,增加和易性;具有较低的火山灰性,适量掺入能降低水泥浆体的水化速度;含有粉煤灰或矿渣的水泥基材料早期强度较低,后期强度较高.硅灰与纳米SiO2的火山灰活性较高,能促进水化,适量掺入能够使水泥基材料早期强度大幅提高,但后期强度发展较慢;同时也会增大水泥基材料早期收缩,增加其结构开裂的风险.不同掺合料复掺后能产生协同增强效应,可获得性能优异的复掺改性水泥基材料.本文主要介绍了硅基材料和矿渣在水泥基材料中的应用,从反应机理、水化热、强度、孔隙率等方面来阐述其在水泥基材料中的研究现状和相关成果.对目前研究中存在的相关问题进行了分析总结,以期为制备性能优异的水泥基材料提供一定的参考.     

Effect of curing time on granulated blast-furnace slag cement mortars carbonation

Currently, ground granulated blast-furnace slag cements use in cement-based materials is being increasing because perform well in marine and other aggressive environments. However, mortars and concretes made of this type of cement exhibit high carbonation rates, particularly in badly cured cement-based materials and when high blast-furnace slag contents are used. Concrete reinforcement remains passive but can be corroded if the pore solution pH drops as a result of the carbonation process promoting the reinforced concrete structure failure during its service life. Results show the very sensitive response to wet-curing time of slag mortars with regard to the natural carbonation resistance. Then, a minimum period of 3–7 days of wet curing is required in order to guarantee the usual projected service life in reinforced concrete structures. In this work, estimation models of carbonation depth and carbon dioxide diffusion coefficient in ground granulated blast-furnace slag mortars as a function of the curing period and the amount of ground granulated blast-furnace slag are proposed. This information will be useful to material and civil engineers in designing cement-based materials and planning the required curing time depending on their ground granulated blast-furnace slag content.     

Application of rock wool waste in cement-based composites

This study investigates the properties of cement-based composites with addition of various rock wool wastes. The rock wool wastes are an insulating material. This study used rock wool waste with a cylindrical size distribution ranging from 17 to 250 μm, 30% of which is less than 150 μm. Rock wool waste can be used as a suitable substitute for coarse and fine aggregates, saving on the cost of natural aggregates and minimizing the environmental impact of solid waste disposal. In addition, because the composition of rock wool waste is similar to other pozzolan materials such as fly ash, ground granulated blast-furnace slag (GGBS), and silica fume, it can be considered as a supplementary cementitious material. Experimental results show that partially replacing natural aggregates with rock wool wastes improves the compressive strength, splitting tensile strength, abrasion resistance, absorption, resistance to potential alkali reactivity, resistivity, and chloride-ion penetration of cement-based composites. These improved properties are the result of the dense structure achieved by the filling effect of pozzolanic product. Pozzolanic strength activity index (PSAI) results and scanning electron microscope (SEM) observations confirm these findings. Therefore, rock wool wastes can act as either a cementitious material or inert filler in cement-based composites, depending on the particle size. The critical size appears to be 75 μm.     

水泥基材料硫酸盐侵蚀机理的研究进展

硫酸盐侵蚀是影响水泥基材料结构耐久性的重要因素。本文在分析硫酸盐侵蚀对水泥基胶凝材料铝相水化产物和C-S-H凝胶影响的基础上,归纳了现有水泥基胶凝材料硫酸盐侵蚀的作用机理,提出了硫酸盐侵蚀作用下水泥基材料微结构研究中存在的不足和进一步的研究方向。     

Converter slag–coal cinder columns for the removal of phosphorous and other pollutants

A mixture of converter slag and coal cinder as adsorbent for the removal of phosphorous and other pollutants was studied in the paper. The maximum P adsorption capacity, pH of solution, contact time and initial phosphate concentration were evaluated in batch experiments for the two materials firstly. The data of P sorption were best fitted to Langumir equation, and the maximum adsorption capacities of converter slag and coal cinder were 2.417 and 0.398 mg P/g, respectively. The pH of solutions with converter slag and coal cinder changed dramatically with time and closed to 8 in 8 h, and the influence of initial pH on phosphate removal by coal cinder was more significant than by converter slag. Phosphate removal rate by converter slag decreased with increase of initial phosphate concentrations. Subsequently, two flow-through columns (Column 1#, V_{converter slag}:V_{coal cinder} = 1:5; Column 2#, V_{converter slag}:V_{coal cinder} = 1:3) were operated for the removal of phosphorous and other pollutants from the effluents of a vermifilter for nearly eleven months. Results indicated the average removal efficiency of total phosphorus, dissolved phosphorus, COD and NH₄⁺–N by Column 1# were 44%, 56%, 31% and 67%, and by Column 2# were 42%, 54%, 24% and 57%, respectively. Column 1# had higher removal efficiency for P and other pollutants.     

The nature of the hydration products in hardened cement pastes

An understanding of the performance of portland cement-based materials requires knowledge at the microstructural level. Developments in the instrumentation of several techniques have led to improved understanding of the composition, morphology, and spatial distribution of the various products of cement hydration. In particular, our understanding of the nature of the nearly amorphous calcium silicate hydrate (C–S–H) phases – which are the principal binding phases in all portland cement-based systems – has been advanced by developments in solid-state NMR spectroscopy and analytical TEM. This paper presents an overview of the nature of the hydration products formed in hardened portland cement-based systems. It starts with the most straightforward cementitious calcium silicate systems, C₃S and β-C₂S, and then considers ordinary portland cement and blends of portland cement with silica fume, ground granulated iron blast-furnace slag, and finally alkali hydroxide-activated slag cements.     

石墨烯及其衍生物掺配水泥基材料研究进展

石墨烯及其衍生物因其独特的结构及优异的性能在改善基水泥材料的抗拉强度、韧性、耐久性及赋予水泥基材料功能性等方面表现出良好的应用前景.本文简述了石墨烯、氧化石墨烯(GO)的结构特点及性能,归纳了各自的制备方法;对石墨烯及其衍生物在水泥基材料中的分散进行了综述;重点综述了石墨烯及其衍生物掺配水泥基材料的力学性能、流变性能、...     

核防护用水泥基中子屏蔽材料的研究进展

不同能量的中子有不同的工程屏蔽方法,水泥基中子屏蔽材料具有重要应用价值.本文首先从中子防护的角度简要介绍了中子屏蔽原理,其次从快中子减速、慢中子吸收两个方面总结概括了水泥基中子屏蔽材料的研究现状,分析了水泥基中子屏蔽材料存在的不足:功能单一、耐久性、施工性及环境友好等问题,并指出了下一步研究方向:提高核防护水泥混凝土综...     

掺珍珠岩水泥石孔分形维数及其与孔结构、强度的关系

通过压汞法测试不同龄期掺0-40%珍珠岩掺合料水泥石的孔结构参数,利用分形理论的相关知识研究这些水化物的孔体积分形特征,计算它们的孔分形维数D=3.3～3.5,分析并探讨该水泥石孔分形维数与孔结构参数、抗压强度之间的关系.结果表明水泥石孔分形维数与孔隙率、孔径、孔表面积有密切的关系,随着孔分形维数增大,孔隙率提高,孔径扩大、孔表面积增大,孔结构就越劣化,对应的材料抗压强度下降.因此孔体积分形维数可用于综合评定材料的孔结构特性.     

掺矿渣活性粉末混凝土配制技术的研究

活性粉末混凝土(RPC)是一种超高性能的水泥基材料.本文在传统RPC配制技术的基础上,掺入矿渣组分,配制出新型的混凝土材料,并对该混凝土的力学性能、配合比以及养护条件等进行系统的研究.实验显示,该种混凝土具有较高的力学性能;存在一个最优配合比;热养护有助于改善RPC的微观结构,提高其力学性能.材料的微观结构致密,其CH的含量因二次火山灰反应已经很低.