煅烧工艺对MgO反应活性及微观结构的影响

大体积混凝土浇筑后,水泥水化放热,混凝土内部温度升高,降温过程中会产生温度收缩,容易造成开裂。氧化镁膨胀剂具有延迟膨胀补偿大体积混凝土温降收缩的作用,已经广泛应用水利工程建设中。氧化镁膨胀剂的膨胀特性主要与其反应活性相关,而氧化镁的反应活性取决于其微观结构,微观结构的形成与煅烧工艺直接相关。该文以菱镁矿为原材料,研究了粉磨细度、煅烧温度、保温时间对MgO反应活性和微观结构的影响,并建立了微观结构与反应活性的关系。结果表明,菱镁矿D_(50)为11.89μm煅烧后MgO活性较高,煅烧温度越高,氧化镁膨胀剂晶体尺寸越大,晶格畸变越小,反应活性越低。保温时间影响MgCO_3的分解,保温时间短,MgCO_3分解不完全;保温时间长,晶体尺寸增大,晶格畸变减小,反应活性降低。     

旋窑和立窑生产轻烧MgO膨胀剂性能的比较分析

目前MgO膨胀剂已在贵州和广东等省份的水利工程坝体全断面或部分区域应用且效果显著。传统方法采用立窑生产轻烧MgO膨胀剂,容易造成菱镁矿表面死烧,内部欠烧或未烧,导致性质不稳定。该文首先对比分析了立窑和旋转窑生产轻烧MgO膨胀剂工艺,讨论了立窑和旋转窑生产轻烧MgO膨胀剂的活性和基本物理化学性能以及对水泥基本性能的影响。结果表明:旋窑采用回转式的结构转动,在物料进入旋窑前还会进行特殊的预热分解处理,使物料的受热更均匀,煅烧更充分,烧制的轻烧MgO膨胀剂的80μm方孔筛筛余量更少,MgO含量更高,MgO活性更稳定。对水泥胶砂力学性能与限制膨胀率而言,旋窑的综合效果更好。为保证工程的质量,建议使用旋转窑生产的轻烧MgO膨胀剂。     

氧化镁煅烧温度与其微膨胀性能关系的综评

本文阐述了氧化镁(MgO)的煅烧温度、煅烧时间与MgO产生的水化速率、膨胀速率和膨胀量等之间的关系。根据试验研究及工程施工实践成果,本文提出了按不同工程补偿收缩要求,控制MgO的煅烧时间及煅烧温度,以满足工程施工技术要求的观点。     

高温后不同冷却方式对混凝土力学特性的影响

针对50块尺寸为100 mm×100 mm×100 mm的混凝土立方体试件进行高温后不同冷却方式下力学性能试验研究,分析常温(20℃)、200、400、600、800℃这5种不同温度下自然、喷水冷却对杨氏模量、抗压强度、峰值应力等力学性能的影响,此外还探讨了高温后不同冷却方式试件的质量损失、破坏形态。研究结果表明:随着温度升高,两种冷却方式试件的质量损失率逐渐增大,喷水冷却试件质量损失比自然冷却试件小,纵波波速、杨氏模量和抗压强度均呈降低趋势,温度超过400℃以后,喷水冷却试件的降低幅度更大;同时随着温度的升高,应力-应变曲线的峰值应力显著降低,所对应的峰值应变明显增加,弹性阶段曲线斜率显著降低。     

晚期垃圾渗滤液短程硝化反硝化工艺特性研究

采用间歇式反应器(Batch Reactor,BR)研究了晚期垃圾渗滤液短程硝化反硝化工艺(SND)工艺特性.试验发现:在进水氨氮负荷约为0.27 gNH3—N/(L·d),温度约为27℃,pH控制在7.5时,该工艺DO浓度控制在1 mg/L时硝化效果较好.DO浓度从0.75 mg/L增加到1 mg/L时,氨氧化速率明显增加;继续再增加溶解氧浓度,氨氧化速率增加不明显.在整个过程中,亚硝酸盐积累率变化不大,维持在91％以上.当温度控制在25℃以上时,反应器处理效果较好.随着温度的下降,亚硝酸菌和反硝化菌活性降低,当温度低于25℃时,氨氧化速率和亚硝酸盐降解速率下降较快,曝气时间和出水亚硝酸盐氮浓度明显增加.     

矿物掺合料对水泥水化性能的影响研究

为综合判定抚顺、鸡西、石河子、六枝、淮南和中梁山六个地区的煤矿石的活性情况,通过煅烧手段和XRD测试方法对煤矸石进行试验分析,得出结论:当煅烧温度为800～900℃时,高岭土等粘土矿物会转变为类偏高岭石相,基本上不含硅铝尖晶石和莫来石相;煅烧温度为900～1 000℃时,高岭土虽仍以偏高岭石相为主,但开始出现硅铝尖晶石和莫来石;1 000～1 200℃,高岭土的莫来石化进一步增加;当煅烧温度达到1 200℃,煅烧产物的莫来石特征峰已明显增强,已由偏高岭土转变为莫来石相,主要成分是莫来石和非晶质二氧化硅;通过对比得出六个不同地区的煤矸石最佳活化温度为900℃,并且煤矸石的活性主要来源于高岭土等黏土和长石类矿物在高温下形成的无定型SiO_2和Al_2O_3。因此,在水泥水化过程中,煤矸石中的SiO_2和Al_2O_3会和Ca(OH)_2发生反应,使得化学平衡方程向左移动。     

轻烧MgO补偿收缩混凝土研究与工程应用进展

混凝土中引入一定量的膨胀剂,产生适度膨胀,可有效减小混凝土的收缩变形,减少混凝土开裂风险,从而提高混凝土的耐久性.该文介绍了轻烧MgO膨胀剂以及补偿收缩混凝土的应用研究现状,重点综述了MgO膨胀剂的应用和研究现状.对MgO膨胀剂的制备、含MgO混凝土的膨胀机理、相关性能以及自生体积变形数值模拟的相关研究进展进行了分析和总结.在此基础上,提出MgO自身特性对膨胀变形的影响规律、MgO自身的水化以及MgO在水泥胶凝体系中的水化对含MgO混凝土的变形影响规律、复合其它类型的膨胀剂使MgO膨胀剂的变形规律和普通混凝土的收缩相匹配等方向还需做进一步深入的系统研究.     

马槽河坝外掺轻烧MgO微膨胀混凝土配比试验

为了加快工程的施工进度,减少坝体温度控制措施,对马槽河水电站拱坝混凝土的原材料和配合比进行了试验研究.采用外掺轻烧MgO和粉煤灰、选用缓凝型外加剂等方法延缓和降低水化热,不仅可以加快施工进度,还可以减少产生裂缝和渗透.室内观测记录和强度试验结果表明,外掺轻烧MgO混凝土配合比设计满足温度控制要求.     

混凝土表面保温和水管冷却的温控效果研究

为了对比探讨表面保温和通水冷却这两种措施的温控效果,采用有限单元法,对带有冷却水管的混凝土温度场和应力场进行模拟计算。在表面保温方面,认为应合理选择保温力度,优化保温效果,可以实现“既达到防止早期表面开裂,又能提高后期表面的抗裂性能”的目的。在水管冷却方面,提出了影响水管冷却效果的4个控制指标,即温度峰值、峰值龄期、降温速率和停水温度,认为在采用水管冷却方法控制温度峰值的同时,还应考虑峰值龄期和降温速率对温度应力的影响。     

两种不同水管冷却热传导计算模型相关性探讨

对两种不同水管冷却热传导计算模型的相关性进行了探讨。通过对不同冷却时间以及不同绝热温升速率下两种不同水管冷却热传导计算模型计算的温度历程线进行对比分析,得到结论：①随着结点与水管距离的增加,水管冷却有限元法计算的结点温度与水管冷却等效热传导法计算的结点温度的关系为：先前者小于后者,然后前者大于后者,在距离水管为 0.6 m左右两者温度接近相等;②随着绝热温升放热速率减小,水管冷却等效热传导法和水管冷却有限元法计算的温度值趋于一致所需要的时间越长,但停止通水7d后,两种不同的冷却水管计算模型计算的温度值趋于接近。     

MgO混凝土自生体积变形影响因素分析

自生体积变形是MgO混凝土在工程应用中最重要的性能之一。系统研究了MgO膨胀剂品种和掺量、水泥品种、骨料种类、粉煤灰掺量等原材料以及水胶比对龄期长达1 400 d的MgO混凝土自生体积变形性能的影响。结果表明：掺入4%～6%、活性反应时间为50～200 s的MgO膨胀剂后,混凝土的自生体积变形经过2 a左右逐渐趋于稳定,无倒缩或不收敛现象;水泥中MgO含量并不能真实反映产生有效膨胀的方镁石含量;骨料长期吸水率与MgO混凝土的自生体积变形存在着良好的对应关系,骨料吸水率越高,其MgO混凝土自生体积膨胀变形越小。     

掺氧化镁混凝土的膨胀效果分析

本文通过仿真计算，综合分析了混凝土的弹性模量增长、徐变度随龄期的变化和温度对氧化镁膨胀量的影响，同时研究了养护温度及坝体混凝土温度对有效补偿量的影响，以及掺量相同时坝体不同部位掺氧化镁的膨胀补偿效果。结果表明，氧化镁后期膨胀对于补偿温降收缩较为有效，在约束区氧化镁的膨胀可有效补偿温降收缩，从而改善应力状态，但在坝体某些部位，氧化镁膨胀有可能恶化坝体应力分布。     

氧化镁混凝土膨胀的动力学模型

氧化镁膨胀量的计算模型大都为经验性公式，在应用上具有局限性．为此，从化学反应的基本性质出发，推导了氧化镁膨胀的动力学模型．该模型既符合化学反应的一般规律，又能很好地吻合试验数据，可很好地模拟经历任意温度过程的氧化镁的膨胀量。     

考虑温度过程效应的MgO微膨胀热积模型

混凝土掺适量MgO后产生微膨胀，可以补偿温降引起的收缩从而改善应力状态，因此MgO微膨胀混凝土在水利工程中得到越来越广泛的应用。根据MgO微膨胀混凝土的性质，提出了热积模型，即膨胀量为龄期和所经历的温度对时间积分的函数。利用该模型和开发的仿真程序，模拟了其碾压混凝土坝掺MgO后的应力过程，并与不掺MgO的结果进行了对比。结果表明：该模型能很好地反映MgO混凝土的基本性质；掺MgO对改善约束区的应力状态效果明显，远离约束区时效果不大；MgO的微膨胀会使局部混凝土的拉应力增大。具体应用中要在仿真分析的基础上进行周密的MgO掺量与温控设计。     

基于水化度的MgO混凝土自生体积变形计算模型

氧化镁膨胀量的计算模型大都为经验性公式,在应用上具有局限性.为此,从MgO水化反应的本质出发,在混凝土等效龄期和水化度概念的基础上,提出新的基于水化度的MgO混凝土自生体积变形计算模型.该模型反映了氧化镁混凝土膨胀的基本规律,又能很好地与试验数据吻合,可模拟经历任意温度过程的氧化镁的膨胀量.     

细骨料品种对外掺MgO砂浆膨胀性能的影响研究

 为了阐明骨料岩性对MgO混凝土膨胀特性的影响规律及作用机理,研究了20,38,60℃水养护温度下不同骨料砂浆的膨胀率,并结合能谱、元素聚类及相分布等微观测试手段深入分析了水泥基体区与细骨料界面过渡区的微结构及元素富集特性。研究结果表明：养护温度从20℃提高至60℃时,砂浆膨胀率增大,且天然砂与辉石闪长岩砂浆的膨胀率最高,其次为灰岩砂浆,玄武岩砂浆最小。38℃水养条件下,辉石闪长岩砂浆和玄武岩砂浆界面区的Ca,Mg元素富集程度高于灰岩与天然砂砂浆,天然砂较高的表面孔隙率和表面含水率有助于吸引更多的MgO迁移至界面区,快速水化形成晶粒尺寸较大、结构较疏松的“外部膨胀水化产物”水镁石;骨料颗粒通过影响界面过渡区的元素富集特性、水化物相类型和形态来影响MgO砂浆的膨胀特性,含有细粉的人工细骨料可以通过改变外掺MgO水泥水化程度和MgO含量来改变MgO砂浆的特性。     

压蒸条件对外掺MgO水泥砂浆和混凝土压蒸膨胀率的影响

通过对各种压蒸条件、不同养护龄期和温度、采用干湿筛法成型及长龄期养护、掺不同MgO的砂浆和混凝土试体进行压蒸试验研究,结果表明:不同压蒸条件下的压蒸试验结果不相同,即压力和温度越高,压蒸膨胀率越大,压力和温度是MgO能否水化膨胀完毕最主要的决定因素,压时次之;高温养护能提高基体的强度,增强其抵御膨胀的约束能力,对压蒸试验有利。在分析研究了大量先低压后标压试验结果的基础上,提出了合理的压蒸方法,即温度采用200℃,压力为1.5MPa,压时为4 h。基于该压蒸方法,一级配混凝土的压蒸膨胀率可达到原标压试验结果的95%(砂浆达到9 8%)以上,满足绝大部分MgO都能水化完毕的要求,又可大幅度降低原标压试验带来的不利影响。     

氧化镁混凝土拱坝的宏观变形

在整理三江拱坝等氧化镁混凝土拱坝工程长达十年之原型监测资料的基础上,结合拱坝在库水、空气、地基等边界条件下的实测温度,讨论拱坝的温度场及温度作用。同时,三江拱坝的正倒垂观测资料表明,全坝混凝土外掺氧化镁后使拱坝产生了类似于温升作用的变形效果,在宏观变形上进一步验证氧化镁混凝土的膨胀效应,并从拱坝宏观变形的角度讨论了混凝土外掺氧化镁后的工程意义。     

掺氧化镁混凝土建造高碾压混凝土重力坝的温度补偿计算方法

本文探讨了大坝混凝土掺氧化镁后温度徐变应力的变化规律,建立了考虑温度历时效应的氧化镁微膨胀混凝土仿真计算方法,计算中考虑了温度对混凝土自生体积变形的影响,严格按照混凝土龄期和温度场的分布状况,选取与之相对应的自生体积变形增量。并以一工程为实例,比较了坝体混凝土掺或不掺氧化镁的温度徐变应力的不同。得出的结论认为,在大体积混凝土内部,掺氧化镁能够起到补偿温度应力的作用,但是,对靠近边界部位的混凝土,由于混凝土表面一定范围内的温度梯度较大,加之边界周边环境因素的影响,如没有采取有效的表面保护措施,将会引起局部膨胀量的不一致,从而削弱掺氧化镁的补偿作用,甚至有可能增加局部混凝土的拉应力,引起早期表面裂缝。