利用废弃混凝土制备再生胶凝材料

为了提高废弃混凝土再生资源的利用效率,提出实现各组分高效再生利用技术路线和方法.将分离出来的水泥石组分经过低温煅烧处理,制备得到可再次水化并形成胶凝能力的再生胶凝材料.利用X射线衍射、扫描电子显微镜、力学测试等手段对其矿物组成、水化硬化过程等进行了研究.实验结果表明:不同煅烧温度下制备得到的再生胶凝材料矿物组成及其结构不同,使其水化活性存在差异.其中在650℃煅烧得到的再生胶凝材料以不完全结晶的β-C2S矿物相为主要成分,具有优良的水化胶凝能力.     

碱矿渣胶凝材料水化产物的试验研究

本研究旨在较为系统全面地研究分析碱矿渣胶凝材料的水化产物及特性.研究采用不同碱浓度和模数的水玻璃制备碱矿渣胶凝材料,利用X-射线衍射(XRD)、热重-差示扫描热分析(TG-DSC)、能谱仪(EDS)等技术手段研究了碱矿渣胶凝材料水化产物及特性.结果 表明,碱矿渣胶凝材料中水化产物主要为低Ca/Si的C-S-H凝胶和C-A-S-H凝胶,同时也包含了水滑石类物相,但含量所占比例较少.碱矿渣胶凝材料水化产物对碱金属离子有较强的结合能力.以上结果为进一步阐明该材料的水化机理提供了理论依据.     

蒸养条件下复合胶凝材料水化过程(英文)

复合胶凝材料水化性能在蒸汽养护及标准养护下有很大差异。通过水化程度、水化产物分析,研究了养护条件及胶凝材料组成对大掺量粉煤灰和磨细矿渣粉矿物掺合料复合胶凝材料体系水化性能的影响。采用化学结合水法、氢氧化钙法及X射线衍射法对复合胶凝材料的水化程度和水化产物进行了表征。结果表明:蒸汽养护条件加速了复合胶凝材料的早期水化,在蒸养阶段更为明显;化学结合水法和氢氧化钙法均能表征胶凝材料的水化程度,当采用氢氧化钙法时,应考虑掺合料火山灰反应影响;蒸汽养护条件下,复合胶凝材料的水化产物种类不变,但水化产物含量增多。     

外加剂-粉煤灰-煤矸石基胶凝材料初探

研究了外加剂-粉煤灰-煤矸石基胶凝材料(简称AFG胶凝材料)的基本性能.对其水化产物和机理进行了初步探讨.结果表明:AFG胶凝材料的早期强度低,但后期强度发展较快,且其强度随着粉煤灰掺量的增加而下降.AFG胶凝材料的主要水化产物是水化硅酸钙和水化铝酸钙等.     

NaOH激发矿渣胶凝材料的29 Si NMR研究

为研究NaOH激发矿渣胶凝材料的强度演变规律及反应机理,采用抗压强度测试、XRD和29 Si NMR等技术手段探究了NaOH用量对碱矿渣胶凝材料抗压强度、水化产物种类、矿渣水化反应程度、C-S-H凝胶的聚合程度及其Al/Si的影响.研究结果表明:当NaOH用量为6％时,碱激发矿渣胶凝材料的抗压强度达到最大值;XRD谱图显示,NaOH激发矿渣胶凝材料的主要水化产物为C-S-H凝胶;29 Si NMR分析结果表明,NaOH用量的增加促进了矿渣的水化,其最佳用量为6％左右,NaOH用量超过6％,会降低C-S-H凝胶的聚合程度及其Al/Si,对胶凝材料的强度产生不利影响.     

碱矿渣胶凝体系的水化特性及机理分析

通过测定矿渣胶凝材料体系不同龄期的化学结合水含量,结合SEM分析,研究了碱矿渣胶凝材料的水化特性以及水化产物的微观形貌.结果表明:随着水化时间的增加,水化程度呈现不断增长的趋势,水化时间为1d时,水化程度为40.37％;水化初期,小颗粒形状的凝胶体在矿渣周围形成,凝胶间不断组合生长为C-S-H凝胶,随着水化时间的增加,胶凝体系逐渐致密.水化产物的Ca/Si、Ca/(Si+ Al)、Na/(Si+ Al)的质量比比值趋于稳定,表明碱矿渣-钢渣复合胶凝体系已形成稳定的水化产物.     

石膏-矿渣胶凝材料的碱性激发作用

采用扫描电镜、X射线衍射、差示扫描量热分析-热重分析表征了碱激发石膏-矿渣胶凝材料的水化产物.研究表明:添加质量分数为0.5%的碱性激发剂时,石膏-矿渣胶凝材料的各项强度和耐水性能最好.碱激发石膏-矿渣胶凝材料的水化产物主要为二水石膏(CaSO4·2H2O)、水化硅酸钙凝胶(C-S-H)以及少量的钙矾石(ettringite,AFt)和莱粒硅钙石[Ca5(SiO4)2(OH)2].C-S-H凝胶含量越高,材料的强度越高、耐水性能越好.     

钢渣矿渣基全固废胶凝材料的化学活化

为了促进钢铁冶金渣的高附加值应用,以钢渣、矿渣和脱硫石膏为原料制备胶凝材料,研究了不同掺量CaO或Na2SO4对胶凝材料的化学活化作用,并利用XRD、SEM对掺入激发剂胶凝材料的水化产物进行了分析.结果表明,掺入少量CaO或者 Na2SO4的胶凝材料净浆试块早期抗压强度会有一定的提高,后期强度变化不大;但当Na2SO4掺量超过2%时,净浆试块的抗压强度会降低.掺入激发剂对胶凝材料的水化产物种类不会造成影响,其水化产物主要包括钙矾石(AFt)、水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和氢氧化钙(CH).     

外加剂对磷石膏基复合胶凝材料性能的影响

研究了外加剂对磷石膏基复合胶凝材料性能的影响.通过单因素实验考察了外加剂CaCl2 (CC)、Na2SO4(NS)、NaF(NF)和水玻璃(NSO)的不同掺量对复合胶凝材料性能的影响,通过正交试验得到了外加剂复配的最佳方案,即有CC为0.6％,NS为0.2％,NSO为0.6％,NF为0.3％.正交优化组的3d和28 d的抗压强度为35.96MPa、42.88 MPa,其强度分别提高了19.27％和20.89％.采用XRD和SEM等方法分析了复合胶凝材料的水化产物组成和微观形貌.分析结果表明外加剂不仅能加快磷石膏基复合胶凝材料的水化反应进程,还可以生成更多更致密的水化产物,使其结构更加紧密,提高了复合胶凝材料的力学性能.     

大掺量钢渣复合胶凝材料早期水化性能和浆体结构

通过对胶凝材料早期水化放热性能和水化产物种类的测定,以及对硬化浆体显微形貌和孔结构的观察,研究了大掺量钢渣复合胶凝材料的早期水化性能和硬化浆体结构.结果表明:钢渣具有弱胶凝性能,早期活性低,大掺量钢渣使复合胶凝材料的水化诱导期延长,水化放热量降低,但对水泥早期的水化产物形成过程影响很小.大掺量钢渣复合胶凝材料早期的硬化浆体结构较疏松,孔隙率高于纯水泥浆体,且大孔数量较多.     

水泥-粉煤灰-矿粉-偏高岭土四元胶凝材料氯离子固化机理研究

本文在水泥、粉煤灰和矿粉组成的三元胶凝材料基础上掺入第四元矿物掺合料偏高岭土,利用X射线衍射(XRD)和热重分析(TGA/DTG)定性分析了四元胶凝材料水化产物与氯离子固化能力的关系,并在此基础上利用TGA/DTG和Rietveld外标法定量分析不同形态氯离子固化量。研究表明,掺入偏高岭土能够增加体系早期水化反应速率,促进粉煤灰和矿粉早龄期水化,增加了四元胶凝材料水化AFm相(单硫型水化硫铝酸钙)和C-S-H凝胶含量。同时也增加了体系中铝钙摩尔比,使得单硫型硫铝酸钙(Ms)在碳酸盐存在的条件下更加倾向于转化为半碳型碳铝酸钙(Hc)。氯离子等温吸附结果表明,AFm相含量与氯离子固化能力呈正相关。Rietveld外标法结果表明,掺入偏高岭土后四元体系的氯离子化学固化能力提高,物理吸附能力降低,与三元体系相比,氯离子化学固化量提高了94.16%,物理吸附量降低了7.62%,TGA/DTG定量结果表明Rietveld定量分析具有可行性。     

养护温度对凝灰岩基胶凝材料力学性能的影响机理

凝灰岩是经过火山喷出散落在地面,经过压结和水化胶结固化而形成的一种火山灰碎屑岩,具有一定的火山灰活性。本文研究养护温度对凝灰岩基胶凝材料力学性能的影响,并借助FTIR、TG、SEM和MIP等对凝灰岩基胶凝材料水化产物的微观结构进行分析。结果表明,提高养护温度对凝灰岩基胶凝材料的力学性能具有一定的增强作用,提高养护温度不仅能提高早期强度,还可以提高后期强度,凝灰岩基胶凝材料的最佳养护温度为50 ℃。提高养护温度后凝灰岩基胶凝材料中没有生成新的水化产物,AFt和C-S-H等水化产物含量增加,Ca(OH)₂的含量减少。提高养护温度有利于增加凝胶孔和过渡孔占比,细化孔径结构,降低孔隙率,提高基体结构的致密度。     

C-S-H纳米晶核对矿物掺合料复合胶凝材料水化性能的影响研究

水泥中掺入大量矿物掺合料易造成其早期强度低、施工周期长等问题。本文研究了C-S-H晶核对含矿物掺合料的复合胶凝材料体系水化性能的影响规律;通过热力学计算阐述了C-S-H晶核降低水化产物成核势垒的机理,并通过离子溶出与沉积探讨大掺量矿物掺合料胶凝体系水化机理。结果表明:矿物掺合料复合胶凝材料体系水化能力较弱,这是由于Ca²⁺溶出受到制约,C₃S的水化反应缓慢;当加入晶核后,水泥中硅酸盐相溶解-结晶能力得到大幅提升,使得矿物掺合料水泥体系的水化反应活性接近纯水泥体系。研究表明,C-S-H晶核可解决大掺量矿物掺合料胶凝体系所带来的水化能力严重不足问题。     

基于ARIMA模型的硅钙渣水泥复合胶凝材料水化热预测

预测硅钙渣水泥复合胶凝材料水化过程中产生的热量,对于这种材料在混凝土结构中的应用具有现实意义。本文基于ARIMA模型基本理论,建立了硅钙渣掺量分别为0%、10%、30%(质量分数,下同)下硅钙渣水泥复合胶凝材料的水化放热量预测模型,通过与试验数据的对比,验证了模型的准确性与可靠性;基于0%、10%、30%这三种硅钙渣掺量下复合胶凝材料的水化放热量试验数据,建立不同龄期下复合胶凝材料的水化放热量预测模型,并对其他硅钙渣掺量下复合胶凝材料的水化放热量进行预测。结果表明:0%、10%、30%这三种硅钙渣掺量下水化放热量预测值与试验值的相对误差均值均小于5%,这说明运用ARIMA模型预测硅钙渣水泥复合胶凝材料的水化放热量具有较高准确性和可靠性;其他硅钙渣掺量下复合胶凝材料水化放热量的预测结果符合实际变化趋势,进一步证明了ARIMA模型在水化热预测方面的可行性,这为定量研究与预测不同类型胶凝材料的水化放热量提供了一种有效方法。     

KR脱硫渣碱激发矿渣的配比优化及水化特性

KR脱硫渣是铁水脱硫工序产生的废渣,多种固废协同制备胶凝材料是脱硫渣资源化的有效途径。本文利用KR脱硫渣、矿渣和脱硫石膏制备固废基胶凝材料,研究KR脱硫渣和矿渣掺量对胶凝材料力学性能的影响,优化原材料配比。通过XRD、TG-DSC、IR、SEM-EDS和水化热测试方法研究了固废基胶凝材料的水化产物及水化特性。结果表明,固废基胶凝材料优化配比为KR脱硫渣25%(质量分数,下同),矿渣60%,脱硫石膏15%,胶凝材料3 d、28 d、90 d抗压强度分别达到30.01 MPa、49.47 MPa和55.73 MPa。固废基胶凝材料的早期水化放热速率低,3 d累积放热量仅为普通硅酸盐水泥(OPC)的37.9%,其水化产物主要是针棒状钙矾石(AFt)和无定形水化硅酸钙(C-S-H)凝胶。KR脱硫渣中大量的Ca(OH)₂在水化早期可以碱激发矿渣,使玻璃相硅酸盐解体,同时与脱硫石膏反应促进AFt的生成。KR脱硫渣、矿渣和脱硫石膏协同反应使水化后期的水化产物持续增加,相互胶结形成致密结构,有利于强度的持续增长。     

硅锰渣-固硫灰复合辅助性胶凝材料水化机理研究

早期水化活性过低是限制冶炼渣在胶凝材料体系中大掺量应用的重要因素之一。利用固硫灰(CFBA)中的硫酸盐激发硅锰渣(SM)水化活性,并研究硅锰渣-固硫灰复合辅助性胶凝材料的水化过程及活性发展。结果表明:随着固硫灰掺量增加,胶砂流动度大幅下降,但其早期和后期活性得到有效提升;当固硫灰掺量为10%(质量分数)时,复合辅助性胶凝材料3 d、7 d和28 d活性指数分别达到61%、71%和95%,均高于单独使用硅锰渣体系(3 d、7 d和28 d活性指数分别为50%、53%和81%)。固硫灰的掺入激发了水泥和辅助性胶凝材料的早期水化,延缓了水化过程中钙矾石转变为单硫型水化硫铝酸钙(AFm),使得胶凝材料早期水化形成更多钙矾石。     

矿渣-粉煤灰混合材料水化产物、微观结构和性能

用X射线衍射仪和扫描电子显微镜等对矿渣、粉煤灰混合材料的水化产物、硬化体微观结构及强度进行了检测和分析,确定了水化产物的组成及微观结构特点,揭示了矿渣粉煤灰材料的水化作用特点及强度特征.结果表明:矿渣在激发剂作用下使玻璃体首先发生表面水解,产生水化反应,进而引发粉煤灰的火山灰作用;混合材料的水化产物组分以水化硅酸钙凝胶为主,硬化体具有与油井水泥相类似的网络状微观结构;随养护时间增长,混合材料后期强度持续增加.     

减缩剂对碱激发煤矸石-矿渣胶凝材料性能的影响

本文探讨了减缩剂(SRA)对碱激发煤矸石-矿渣(AACGS)胶凝材料力学性能和干燥收缩的影响,进一步分析掺入SRA后水化热、水化产物及微观结构的变化规律。结果表明:掺入3%(质量分数)SRA明显降低了AACGS胶凝材料的力学性能,但随着水化的进行,降低幅度逐渐减小;随着SRA掺量的增加,干燥收缩显著减小。微观分析表明,SRA的掺入没有导致新的水化产物生成,但延缓了水化反应,抑制了碱激发材料早期的聚合反应,增加了碱激发胶凝材料的孔隙率,这也是SRA使AACGS胶凝材料力学性能降低的原因。SRA并没有明显改变孔隙溶液中碱金属离子的浓度,水化进程的延缓和固相结构的形成是其降低AACGS砂浆干燥收缩的主要原因。     

城市生活垃圾焚烧灰渣胶凝活性的初步研究

介绍了利用城市垃圾焚烧底灰和飞灰制备新型辅助性胶凝材料的初步试验研究工作。研究结果表明：焚烧底灰和飞灰均可不同程度地延缓水泥的凝结硬化，但两者都具有一定的胶凝活性；与焚烧底灰相比，焚烧飞灰的活性较好，但在水泥中的掺量不宜过大；与矿渣复合可改县焚烧飞灰的胶凝活性，提高水泥浆体的强度；焚烧飞灰宁的重金属可被固化于水泥水化产物中，不会对环境造成危害，通过一定的技术措施有望将焚烧飞灰开发成一种新型水泥基材料组分应用于建筑工程。