复合碱激发剂协同处理高钙粉煤灰研制土聚水泥

采用复合碱激发剂协同处理高钙粉煤灰研制土聚水泥,试验确定了复合碱激发剂的模数和掺量、养护温度和养护时间,并研究了高钙粉煤灰基土聚水泥的抗压强度、反应产物和微观形貌。试验结果表明:复合碱激发剂适宜的模数为1.5,掺量为Na2O当量10%;适宜养护条件为75℃养护8h,然后在23℃室温养护至所需龄期,其28d抗压强度达63.4MPa;碱激发高钙粉煤灰过程中体系内同时生成土聚水泥凝胶和水化硅酸钙凝胶,并有类沸石矿物生成,反应产物与未反应的粉煤灰颗粒胶结成较为密实的高钙粉煤灰基土聚水泥硬化浆体。     

碱激发剂浓度及模数对碱矿渣胶凝材料抗压性能及水化产物的影响研究

采用水玻璃(复掺氢氧化钠调整模数)激发粒化高炉矿渣活性制备碱矿渣净浆试样.采用抗压强度测试、X-射线衍射(XRD)、综合热分析(TG-DSC)等技术手段研究了激发剂碱浓度(4%、6%、8%)及模数(0.75、1.00、1.50、2.00)对碱矿渣胶凝材料抗压性能及水化产物的影响.研究结果表明:激发剂模数较低时(0.75和1.00),碱矿渣胶凝材料抗压强度随着碱浓度的增加而呈下降趋势;激发剂模数较高时(1.50和2.00),试件强度在碱浓度为6%时达到最大值.在相同碱浓度下,激发剂模数为1.50时试件抗压强度值最大.碱矿渣胶凝材料主要水化产物为C-S-H凝胶,同时伴有C-A-S-H凝胶生成.另外观测到少量斜方钙沸石(CaAl2Si2O8· 4H2O)的生成.在部分配合比中还观测到水滑石(Mg6Al2(OH)16CO3· 4H2O)的存在.碱浓度较高的碱矿渣胶凝材料中生成了较多的C-S-H水化产物.激发剂模数较高时(1.50和2.00),更有利于碱矿渣中C-S-H水化产物的生成.碱浓度/模数较低时, C-S-H产物结晶度有所提高.相较于C-S-H凝胶结晶度,其生成量对碱矿渣胶凝材料抗压强度的影响更为显著.     

碱激发烧煤矸石胶凝材料的力学性能和微观结构

用高浓度碱溶液激发烧煤矸石制备碱胶凝材料,对其激发进程和水化产物进行了探讨。研究了碱胶凝材料的力学性能、微观结构和特征。结果表明：水化产物是类似于沸石类结构的无定形碱-硅铝凝胶,碱溶液、液固比、养护温度和养护时间等因素影响着水化产物及其强度的形成。采用模数为1．23钠水玻璃与烧煤矸石混合(液固质量比0．3),在90℃养护24h可获得抗压强度为42．5MPa的碱胶凝材料。     

水玻璃-Na2CO3激发富镁镍渣-粉煤灰基地质聚合物的制备及性能

本文使用正交试验法,研究了富镁镍渣与粉煤灰的质量比、复合碱激发剂(水玻璃-Na₂CO₃)掺量及水胶比对富镁镍渣-粉煤灰基地质聚合物力学性能的影响,通过XRD、SEM、EDS及TG等测试方法对水化产物进行表征。结果表明,最优试样28 d抗压强度可达37.50 MPa。XRD结果显示,7 d与28 d的水化产物中含有水化硅酸钙凝胶,结合SEM、EDS分析可知,产物中还有菱沸石(N-A-S-H)与钠镁硅铝酸盐(N-M-A-S)无定形凝胶相,这些凝胶相是地质聚合物强度增加的主要原因。     

氢氧化钾-钠水玻璃激发剂对碱激发矿渣胶凝材料性能的影响

采用氢氧化钾调节钠水玻璃模数制备复合碱激发剂,以钠水玻璃模数、碱掺量为变量,分析氢氧化钾对钠水玻璃激发矿渣胶凝材料性能的影响,研究氢氧化钾-钠水玻璃激发矿渣胶凝材料在流动度、凝结时间及抗压强度等方面的变化规律。结果表明,氢氧化钾-钠水玻璃复合激发剂的激发效果优于单一钠水玻璃激发剂。当钠水玻璃模数为1.2、碱掺量为8%(质量分数)时,氢氧化钾-钠水玻璃激发矿渣胶凝材料流动度可达240 mm,7 d、28 d抗压强度可达98.88 MPa和104.59 MPa,比同等条件下的钠水玻璃激发矿渣胶凝材料7 d、28 d抗压强度分别提高了16.7%和22.9%。     

碳酸钠、氢氧化钠与水玻璃复合激发对地聚物胶凝材料性能的影响

采用碳酸钠替代氢氧化钠调节水玻璃模数制备复合碱激发剂,研究不同碱掺量下碳酸钠掺入比例对地聚物胶凝材料净浆流动度、凝结时间及抗压强度的影响,并通过FT-IR、XRD和SEM试验分析地聚物胶凝材料水化产物的物相组成及微观形貌。结果表明,氢氧化钠与碳酸钠共同复合水玻璃的激发剂激发效果优于二者单独与水玻璃复合的激发剂,当碱掺量为6%(质量分数)、碳酸钠替代比例为40%(质量分数)时,地聚物胶凝材料净浆流动度为185 mm, 28 d抗压强度为94.4 MPa。碳酸钠替代比例增加可延长地聚物胶凝材料凝结时间,当替代比例为100%时,地聚物胶凝材料初凝时间、终凝时间可达372和420 min。不同碱组分激发剂作用时,地聚物胶凝材料水化产物相似,均以无定形铝硅酸盐C-(A)-S-H凝胶为主。     

激发剂内部参数对碱激发注浆材料性能的影响

采用硅酸钠和氢氧化钠制备碱激发剂,研究了激发剂中SiO₂物质的量浓度和模数对碱激发矿渣注浆材料性能的影响规律。结果表明:碱激发注浆材料流动性主要受激发剂中SiO₂物质的量浓度控制,模数对浆体流动性的影响只有在SiO₂物质的量浓度较高时才有体现;激发剂中SiO₂物质的量浓度和模数都是影响碱激发注浆材料自收缩的关键指标参数,并共同控制碱激发材料的自收缩;当激发剂中SiO₂物质的量浓度大于2 mol/L时,为了保证碱激发注浆材料后期具有足够的抗压强度,则模数不应低于1.2;激发剂中SiO₂物质的量浓度需控制在4 mol/L以下,才能降低对韧性、耐久性的影响。     

利用铅锌冶炼废渣制备碱激发胶凝材料的实验研究

以铅锌冶炼废渣为主要硅铝原料,以水玻璃为碱性激发剂制备碱激发胶凝材料。实验结果表明:当水玻璃模数为1.5,掺量为6%,水灰比为0.35时,所制得碱激发胶凝材料3 d、7 d和28 d龄期抗压强度均最高,分别达到23.82 MPa,25.34 MPa、33.93 MPa。SEM分析表明:铅锌冶炼废渣碱激发胶凝材料中,凝胶类产物将未反应原料颗粒紧紧黏结在一起,微观结构致密,有助于强度的提高。     

碱激发粉煤灰/钢渣胶凝材料的制备

以低钙粉煤灰和钢渣为主要原料制备碱激发胶凝材料,对比了碱激发粉煤灰和碱激发粉煤灰-钢渣复合胶凝材料的力学性能,研究了原料配比、水玻璃模数和早期养护温度对力学性能的影响,并对比了两种胶凝材料的水化产物.结果 表明,钢渣与粉煤灰质量比为1∶2,水玻璃模数为1.4,早期养护温度为80℃时,复合胶凝材料的抗压强度最高,且优于纯粉煤灰组的强度.钢渣的掺入促进了体系中生成较多的钠系菱沸石,为胶凝材料提供了更高的强度.     

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.     

矿渣沸石基水泥的试验研究

研究了矿渣沸石基水泥中原料组成含量对水泥的强度、凝结时间及标准稠度等性能的影响规律,并探讨了该水泥体系的水化机理。研究结果表明,以30%的沸石、25%的熟料、34%的矿渣、6%的钢渣和5%的石膏,可以制备出3d抗压强度达15.3MPa、28 d抗压强度达42.8 MPa的矿渣沸石基水泥。该水泥的主要水化产物为C-S-H凝胶和水化硫铝酸钙。     

钢渣-煤基固废可控低强度材料制备及热力学分析

利用NaOH、Na₂SO₄协同碱激发煤矸石(CG)、钢渣(SS)、粉煤灰(FA)制备无水泥可控低强度材料(CLSM)。利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)分析了CLSM的微观结构和相组成。结果表明,Ca/(Ca+Si)的摩尔比与材料的7 d、28 d无侧限抗压强度比值存在线性关系,当Ca/(Ca+Si)摩尔比大于0.407时,7 d即可达到28 d无侧限抗压强度的70%以上,该材料具有早强特性。当粉煤灰质量掺量在40%以下时,CLSM工作性(流动性)满足ACI规范要求,不同质量配比的SS/FA改变了CLSM体系中反应产物的相组成,产物中钙矾石与水化硅酸钙(C-S-H)凝胶的密实嵌合结构为材料力学性能提供了微观结构基础。最后,基于吉布斯自由能最小化方法,模拟了水化产物中两种晶型水化硅酸钙的生成量。     

碱激发磷渣地聚物复合胶凝材料的制备及其力学性能研究

以磷渣为原料,通过改变磷渣粉磨时间以及碱激发剂掺入量的方式,在蒸汽养护条件下,能够制备出具有较好力学性能的磷渣地聚合物胶凝材料.实验结果表明,碱激发剂为4.2%时,所制备的胶凝材料的力学性能最优,强度能够达到50 MPa;粒度和SEM分析表明,随着磷渣粉的细度提高,材料的力学性能得到进一步改善.玻璃电极法和XRD分析表明,随着体系碱性的增强,磷渣粉的活性不断增大、水化反应更充分,致使非结晶体的水化物转化为稳定的水化硅酸钙以及碱金属水化铝硅盐,从而形成力学性能优良的地聚复合胶凝材料.     

压蒸条件下花岗岩石粉对UHPC性能的影响

研究了在压蒸条件下花岗岩石粉取代石英粉掺量对超高性能混凝土力学性能(3d、180 d抗压/抗折强度)和微观结构(水化产物、C-S-H凝胶平均分子链长)的影响,并探明两者之间的关系.XRD、SEM-EDS、29Si NMR测试结果表明:3 d、180 d胶凝浆体水化产物主要为低钙硅比、本征强度较高的tobermorite晶体.随着花岗岩石粉取代率增加,混凝土抗压/抗折强度先增加后减小,当取代率为50％时,其180 d抗压强度≥190 MPa、抗折强度≥40MPa;且随着取代率的增加,C-S-H凝胶平均分子链长降低、Al[4]/Si增加;在相同取代率时,平均分子链长为180d＞3d,Al[4]/Si为180 d＜3 d.高温和高压条件下,C-S-H凝胶平均分子链长不是混凝土性能的单一影响因素,混凝土抗压强度与C-S-H凝胶平均分子链长不直接相关.     

硅钙基固废原料配比及蒸养条件对硅酸钙板力学性能的影响

研究协同利用硅钙渣、粉煤灰、水泥和脱硫石膏制备硅酸钙板时,原料配比、蒸养条件对硅酸钙板力学性能、水化产物的影响,并利用XRD、IR和SEM表征了原料的协同水化历程和水化产物的微观结构和表面形貌.试验结果表明:最佳原料配比为硅钙渣60%、粉煤灰24%、水泥10%和脱硫石膏6%;最佳蒸压养护条件为蒸养温度180℃,恒温蒸养时间8 h,硅酸钙板抗折强度满足国家标准强度的D1.3的Ⅱ级要求;随着蒸养温度升高,原料水化依次生成C-S-H凝胶、托贝莫来石和针状硬硅钙石,大量托贝莫来石和硬硅钙石的生成使得硅酸钙板的强度得以提升.     

碱激发生土材料强度的影响因素分析

通过现代科技对传统的生态型建筑材料生土进行改进,大力发展低碳节能,常温条件下利用自配激活剂激发生土、矿渣,研制成功了一种新型生土水泥.此种水泥3d、28 d胶砂抗压强度分别可达30 MPa、45 MPa,已达到42.5普通硅酸盐水泥强度等级要求.标准养护条件最有益于此材料的强度发展,且氧化钙与二氧化硅的比值愈大,活性系数愈高的生土,其制备出的碱激发生土基材料强度及性能愈好.     

镍渣替代铁粉制备道路硅酸盐水泥

以镍渣替代铁粉制备道路硅酸盐水泥熟料,研究了生料的易烧性,测定了熟料的f-CaO含量,采用X射线衍射,扫描电子显微镜等手段,对水泥熟料的矿物组成、强度、水化产物等进行了分析研究.结果表明:掺入适量镍渣煅烧的熟料f-CaO含量较低,生料的易烧性良好;熟料水化后水化程度好,有较高的抗折强度.当镍渣掺入量为10%,煅烧温度为1370 ℃时,28 d抗压强度可达75.2 MPa,抗折强度可达11.2 MPa.     

淤泥基免烧陶粒的制备及性能影响因素

以疏浚淤泥为主要原料制备免烧陶粒,并探究了淤泥/水泥比、粘结剂添加量、石膏添加量和养护时间对陶粒性能的影响。结果表明,淤泥基免烧陶粒的最佳原料配比和养护工艺为淤泥/水泥比2.5(质量比),石膏添加量10%(质量分数),粘结剂添加量1%(质量分数),养护时间28 d。该条件下制得的陶粒颗粒抗压强度为4.49 MPa,颗粒密度为1.3 g·cm^-3,1 h吸水率为9.78%。满足GB/T 17431.1—2010《轻集料及其试验方法》中普通轻质骨料的性能指标。经扫描电子显微镜(SEM)与X射线衍射仪(XRD)分析发现,最优条件下陶粒内部孔隙封闭,晶粒紧密结合,水化硬化反应生成水化硅酸钙(C-S-H)和钙长石类晶态组织,有利于提高陶粒的综合物理性能。     

低钙粉煤灰-水泥浆液可注性试验研究

为了探究低钙粉煤灰在注浆法中的应用,本文以加固低强度破碎顶板为工程背景,进行了相应的室内试验,探究在不同水固比和粉煤灰掺量的影响因素下,浆液析水率、结石率、粘度、凝结时间以及注浆结石体强度的变化规律,并结合扫描电镜(SEM)以及X-射线衍射(XRD)等分析注浆体的微观结构。结果表明,当浆液的水固比为0.7:1(质量比)、粉煤灰掺量为70%(质量分数)时,浆液的性能参数最优。此时,浆液的粘度为55.50 s,析水率为3.89%(体积分数),结石率为94.16%(体积分数),3 d、7 d和28 d三个龄期浆液结石体的抗压强度分别为0.67 MPa,1.77 MPa和3.10 MPa。XRD定性物相分析表明,碱性激发剂的加入使体系中Ca(OH)₂衍射峰增高,随着期龄的增加,Ca(OH)₂、石英和莫来石相衍射峰明显减小,促进了粉煤灰潜在活性的释放。SEM微观结构形貌分析可知,早期浆体微观结构疏松,存在薄板状的Ca(OH)₂,并伴有少量针状的AFt(钙矾石),后期浆体内部的薄板状晶体Ca(OH)₂和絮凝状C-S-H凝胶交织在一起,形成密实的网络结构。     

页岩提钒尾渣基地聚合物的制备及其性能

为将页岩提钒尾渣资源化,利用页岩提钒尾渣作为主要原料,偏高岭土为铝质辅料制备地聚合物。考察了成型方式、硅铝原料配比、碱激发剂种类、碱激发剂用量和成型压力对地聚合物试样抗压强度的影响。结果表明,地聚合物制备最佳条件为:原料的质量配比(尾渣/偏高岭土)为11:9,NaOH碱激发剂质量分数为10%,水固比为0.18,成型压力为20 MPa,试样14 d抗压强度可达58.25 MPa。通过XRD、FTIR、TG-DSC、SEM和孔径分析对地聚合物试样进行检测表征,分析表明,地聚合反应的主要产物为无定形硅铝凝胶和少量钠沸石,无定形硅铝凝胶可以改善试样的孔结构,增强试样微观结构致密度,宏观表现为试样抗压强度增大。