脱硫石膏-活性铝体系复合矿物掺合料的研制

研究了脱硫石膏热激活工艺制度对脱硫石膏活性的影响;脱硫石膏复合矿物外加剂代替水泥的合适范围;脱硫石膏复合矿物外加剂胶砂理想的蒸养制度。结果表明：在蒸养温度为60℃中恒温6h胶凝体系反应到达最佳效果,脱硫石膏的处理温度对胶凝体系影响不大;脱硫石膏复合矿物外加剂代替水泥最佳量为50%～60%。     

碱性环境下粉煤灰活性的温度效应研究

研究了温度效应对饱和石灰水环境下低钙粉煤灰的活性率及其颗粒表面微观（SEM）形貌的影响,以及蒸养环境下温度效应对水泥-粉煤灰复合胶凝材料体系的3d强度及水化产物（XRD）的影响。结果表明：饱和石灰水环境下,粉煤灰活性组分（活性SiO2、Al2O3）的溶出量随温度的升高而增加,且粉煤灰活性率在60-80℃区间出现较大跃升。各温度中60℃最适合本试验条件下水泥-粉煤灰复合胶凝材料体系的蒸汽养护。     

联合活化多元辅助胶凝材料对蒸养混凝土性能的影响

采用联合活化方法将粉煤灰微珠、粒化高炉矿渣、硅灰制备成高活性多元辅助胶凝材料,研究不同活化方式下,多元辅助胶凝材料对胶砂活性指数及水化产物的影响,探讨掺入多元辅助胶凝材料对混凝土抗压强度及抗硫酸盐侵蚀性能的影响,通过X射线衍射(XRD)、热重差热分析法(TG-DSC)和压汞法(MIP)对辅助胶凝材料水化产物及孔结构进行表征。结果表明:在静停6.0 h、90 ℃恒温4.5 h蒸汽养护(蒸养)后,联合活化后的多元辅助胶凝材料掺量为水泥质量的30%时,3 d、7 d和28 d胶砂活性指数分别为137.54%、140.06%和143.97%,浆体孔隙率为6.78%,胶砂流动度下降3.94%;当静停7.5 h、90 ℃恒温4.5 h蒸养后,与水泥组相比,混凝土1 d抗压强度提高了17.7%,且混凝土抗硫酸侵蚀系数提高5.8%;当静停6.0 h及90 ℃分别恒温4.5 h、7.0 h、12.5 h蒸养后,混凝土1 d抗压强度分别提高13.4%、16.2%和15.3%,7 d抗压强度分别提高16.3%、16.0%和15.2%。在联合活化作用下,辅助胶凝材料中高活性组分与水泥中Ca(OH)₂发生二次反应,促进水化硅酸钙(C-S-H)凝胶生成,优化了蒸养混凝土性能。     

蒸养条件下水泥-脱硫石膏-矿粉复合胶凝体系研究

通过对水泥-脱硫石膏-矿粉复合胶凝体系进行研究:(1)通过胶砂强度的对比得出与其复合胶凝体系相适应的蒸汽养护制度以及确定复合矿物掺合料的配合比;(2)通过结合水分析、XRD分析以及扫描电镜分析,来探究复合胶凝体系的水化产物和水化进程。研究表明:(1)蒸养恒温温度90℃养护4.5h就能达到理想的强度且满足安定性要求,且复合胶凝体系中的CaSO4/Al2O3摩尔比在0.7~1.0范围内,能够达到最优试验效果。(2)脱硫石膏对复合胶凝体系激发作用明显。当脱硫石膏掺量占复合矿物掺合料50%时,AFt特征峰强度最大,并且水化1d就可观察到大量的柱状或针状AFt晶体。     

激发剂对蒸养水泥一粉煤灰胶凝材料性能的影响

通过测定不同龄期净浆化学结合水量和抗压强度,并结合SEM,研究了在蒸养条件下激发剂对水泥-粉煤灰复合胶凝材料水化性能的影响。结果表明：蒸养条件及激发剂提高了水泥-粉煤灰复合胶凝材料的水化速度与粉煤灰的活性。     

脱硫石膏-活性铝矿物材料-水泥复合胶凝体系的研究

本文对50%脱硫石膏和偏高岭土组成的辅助胶凝材料与50%水泥组成的复合胶凝体系进行了研究。结果表明:(1)所选3种脱硫石膏经800℃热激活后均为无水石膏,3种脱硫石膏热激活后溶解速率从小到大为2#(煅烧)、3#(煅烧)、1#(煅烧);(2)当复合胶凝体系中脱硫石膏含量在15%~25%时28d抗压强度高于纯水泥;(3)当脱硫石膏含量降低时,胶砂试样的膨胀率降低,且3#脱硫石膏所配的试样膨胀率最低;(4)当活性铝矿物材料含量提高时,化学结合水的含量也随着增加;(5)活性铝矿物材料在一定范围内掺量提高,复合胶凝体系内钙矾石生成量会提高。     

复合胶凝体系对砂浆性能的影响

选用3种低钙类辅助胶凝材料粉煤灰、活化煤矸石和烧粘土分别与高钙类辅助胶凝材料矿渣复合掺入到水泥砂浆中,形成水泥-低钙类-矿渣复合胶凝体系。研究结果表明:利用复合胶凝材料优化配伍可以改善砂浆的工作性能,但大部分砂浆试样的保水率仍达不到国家标准要求。就砂浆力学强度而言,在水泥-粉煤灰-矿渣胶凝体系中,粉煤灰占辅助胶凝材料总量40%~60%较为适宜;辅助胶凝材料以粉煤灰为主时,辅助胶凝材料替代水泥量宜控制在40%以下;在水泥-活化煤矸石-矿渣胶凝体系中,活化煤矸石占辅助胶凝材料总量20%~40%较为适宜;辅助胶凝材料以活化煤矸石为主时,辅助胶凝材料替代水泥量宜控制在40%以下;在水泥-烧粘土-矿渣胶凝体系中,辅助胶凝材料以烧粘土为主时,辅助胶凝材料替代水泥量宜控制在20%以下。     

脱硫石膏在水泥-粉煤灰-矿渣粉复合胶凝体系普通干混砂浆中的应用研究

本文针对水泥-粉煤灰-矿渣粉复合胶凝体系配制的干混砂浆早期和后期强度较低的难题,选取粉煤灰、矿渣粉两者单掺或复掺取代水泥率为70%的复合胶凝体系,研究脱硫石膏(FGD)对该体系活性的改进效果.结果表明:掺加一定量的FGD对水泥-粉煤灰-矿渣粉复合胶凝体系活性的改进效果明显,能明显提高该体系的早期和后期抗压强度和拉伸粘结强度,且能使胶凝体系的收缩降低10%以上;通过XRD和SEM、孔结构微观分析表明:FGD对粉煤灰或矿渣粉起到了硫酸盐和碱性激发的双重作用,且对水泥水化也有一定的促进作用,胶凝体系水化产物改善了浆体内部结构,使浆体中空隙大大降低.     

蒸养条件下镍渣水泥胶砂的水化产物与力学性能

研究了掺20%镍渣粉的水泥胶砂在80℃蒸养7 h、7 d和标准养护28 d条件下的水化产物与力学性能。结果表明:镍渣中MgO主要存在晶体相(镁橄榄石与顽辉石)与玻璃体相两种形态。掺镍渣改变了蒸养7 d和标养28 d水泥水化产物的形貌和组成:蒸养7 d条件下,纯水泥胶砂的水化产物主要为纤维状C-S-H、片状CH和石榴粒状水化石榴石,而镍渣水泥胶砂,除以上水化产物外还有水滑石生成,说明蒸养促进了镍渣中MgO的反应;标准养护28 d纯水泥胶砂的C-S-H主要为网状,而镍渣水泥胶砂中的C-S-H主要有纤维状和球形等大粒子状2种形貌。蒸养7 h条件下镍渣水泥胶砂与纯水泥胶砂的化学结合水量基本相同,而蒸养7 d条件下水泥胶砂的化学结合水量高于标养28 d。蒸汽养护提高了镍渣的火山灰活性,从而显著提高了胶砂的强度活性指数。     

不同煅烧温度对页岩作为水泥掺合料活性影响的研究

采用热激活法对页岩进行改性,研究了煅烧温度对页岩火山灰活性的影响.对掺入页岩的水泥胶砂试块的微观形貌和矿物组成进行了分析,并以矿渣、粉煤灰作为水泥掺合料进行了对比,测试了胶砂试块的力学性能及抗腐蚀性能.结果表明:高温处理的页岩部分替代水泥后,复合胶体的抗压强度均接近纯水泥胶砂的强度,且抗腐蚀性能好.页岩的火山灰活性来自于粘土质矿物伊利石脱水分解后所形成的无定形SiO2和Al2O3,激发页岩火山灰活性的最佳温度为850℃,当页岩在水泥中掺量为30％时,可满足工业生产的强度要求.     

超细磷渣粉对水泥性能的影响

为了研究超细磷渣粉对水泥性能的影响,测试了普通磷渣,4 μm、2μm超细磷渣-水泥复合胶凝材料的标准稠度用水量、凝结时间、水化热、胶砂抗压强度.结果 表明:与纯水泥相比,超细磷渣掺入使复合胶凝材料标准稠度用水量增大5.6％～12.6％,凝结时间延长;普通磷渣-水泥复合胶凝材料相比于纯水泥水化速率缓慢,第二水化放热峰时间延迟8.26h;超细磷渣-水泥复合胶凝材料相比于普通磷渣-水泥复合胶凝材料水化放热速率增大,第二水化放热峰提前5.5h,超细磷渣-水泥复合胶凝材料120 h水化放热总量接近纯水泥;超细磷渣-水泥复合胶凝材料3d、7d抗压强度与水泥胶砂强度持平,28 d抗压强度超过水泥胶砂强度.超细化处置可增强磷渣的活性,促进磷渣本身的火山灰反应,提高水泥基材料性能,对实现磷渣的资源化利用具有重要意义.     

水泥-矿粉复合胶凝体系的优化配伍

建立特细水泥-较粗矿粉、特细水泥-特细矿粉、普通细度水泥-普通细度矿粉、普通细度水泥-较细矿粉4个细度配伍系列,每一系列内矿粉均以一定掺量替代水泥形成复合胶凝体系试样。利用水泥与矿粉激光粒度检测结果计算复合胶凝体系的颗粒群分布,运用灰色关联分析方法计算复合胶凝颗粒群分布曲线与理想颗粒群分布—Fuller曲线的关联度;同时测定复合胶凝体系试样的胶砂流动度、净浆流变性能和不同龄期的活性值。结果表明:试样实际颗粒群分布与Fuller曲线灰色关联度值与其胶砂流动度存在良好的相关性,即灰色关联度值较高时试样的流动度较好;在掺量较低范围(低于60%)矿粉的介入对复合体系屈服应力和黏度影响有限,而大掺量后则随矿粉细度变细和掺量增加显著提高浆体的屈服应力与黏度;各细度配伍系列均呈现矿粉掺量为50%时胶砂活性值相对较高,且普通细度水泥-较细矿粉配伍试样的活性值最为理想。综上可知以比表面积为300~350m2/kg的普通细度水泥配伍比表面积为400~450m2/kg较细细度矿粉,且矿粉掺量为50%左右较为适宜。     

煤矸石制备水泥辅助胶凝材料的应用研究

煤矸石制备水泥辅助胶凝材料的应用研究对水泥行业的节能减排与大宗固废的高值利用均具有重要意义。本文以河北某地不同矿区的6种煤矸石为原料,采用XRD,热重等方法分析判断其化学成分和矿物组成,通过静态煅烧实验研究了其煅烧活化条件,并通过胶砂实验测定其胶凝活性。结果表明,煅烧温度和时间会影响产品的胶凝活性,不同矿物组成的样品需要的煅烧条件不同,所测样品其3 d早期强度相较于基准水泥有所下降,但28 d活性指数增长明显,除#4矿区外均达到了制备辅助胶凝材料的要求。     

脱硫石膏辅助胶凝矿物外加剂的研究

研究了由煅烧脱硫石膏与活性铝矿物制备的复合矿物外加剂,分析了它的组成对胶砂性能的影响及复合矿物外加剂替代的水泥种类对脱硫石膏与活性铝矿物复合效应的影响,确定了选用何种活性铝矿物配伍最好及脱硫石膏与活性铝矿物的最佳配伍比例;利用该比例的复合矿物外加剂配制不同强度等级的混凝土,对该体系的和易性、强度及收缩性能进行了研究.结果表明,脱硫石膏与非晶化程度较高的活性铝矿物配伍比例为3∶7时,该复合矿物外加剂活性指数最高,且对胶砂体系安定性没有不良影响,但对胶砂流动性略有影响;该复合矿物外加剂适于配制强度等级低于C60的混凝土,且混凝土中脱硫石膏与活性铝矿物的复合效应在一定程度上抑制了混凝土的收缩.     

复合胶凝材料水泥体系水化机理的研究

纳米材料与粉煤灰、矿渣粉、天然矿物等按一定比例配成复合胶凝材料，通过比较复合胶凝材料水泥净浆与基准水泥净浆的SEM形貌差别，采用差示扫描量热法（DSC）对其吸热峰的峰高和峰面积的分析对体系中水化产物的成分进行分析，从而揭示复合胶凝材料水泥体系的水化反应机理。     

石灰石粉-粉煤灰细度变化对水泥基胶凝材料体系水化动力学的影响

为研究混磨不同细度石灰石粉-粉煤灰对水泥基胶凝材料水化进程和早期力学性能的影响规律,本文采用等温量热法测定了不同细度复合胶凝体系在水化温度为20 ℃时的水化放热速率和放热量,根据Krstulovic-Dabic提出的水化动力学模型计算了复合胶凝体系水化反应各阶段的动力学参数。结果表明:增加石灰石粉和粉煤灰的细度可促进复合胶凝体系水化产物的结晶成核与晶体生长,缩短水化诱导期结束时间和达到最大放热速率时间,加速水泥的水化反应速率。石灰石粉和粉煤灰细化会缩短相边界反应过程时间,使复合胶凝体系在水化程度更高时发生反应控制机制转变。抗压强度试验表明增加细度可明显提高胶砂试件的早期强度,其后期强度保持稳定。     

蒸养条件对水泥-粉煤灰复合胶凝材料水化性能的影响

通过测定不同龄期净浆的化学结合水量和抗压强度,研究了蒸养条件对水泥-粉煤灰复合胶凝材料水化性能的影响.     

铜渣-水泥复合胶凝材料力学性能研究

铜渣以5%、10%、15%的比例取代水泥制备铜渣-水泥复合胶凝材料.研究铜渣对水泥基胶凝材料标准稠度用水量、凝结时间、净浆抗压强度、胶砂抗折与抗压强度的影响,并利用XRD、TG/DSC和SEM-EDS技术手段分析掺入铜渣后水泥基胶凝材料物相和微观形貌的变化.研究结果表明:铜渣掺入会使水泥胶凝材料的标准稠度用水量增加,凝结时间延长,一定程度上提高水泥胶凝材料的抗折、抗压强度;铜渣-水泥胶凝材料的主要水化产物和水泥胶凝材料类似,并有Fe(OH)3/Fe(OH)2凝胶生成.铜渣-水泥复合胶凝材料微观结构较水泥胶凝材料密实.     

大掺量矿渣粉-水泥基复合胶凝材料的蒸养强度与水化特性

通过试验和数值分析确定70%矿渣掺量的基准配合比。研究了蒸汽养护下矿渣粉掺量为70%的胶凝体系的强度,并采用差热-热重分析(TG-DTA)和扫描电镜微观测试技术(SEM),研究了蒸养大掺量矿渣粉-水泥基胶凝材料的水化特性。结果表明:即使矿渣粉在掺量为70%时,与标准养护条件相比,40℃蒸养条件下依然可以促进3~28 d龄期抗压强度大幅度增长;矿渣大量掺入时,氢氧化钙、钙矾石的数量明显减少,但在蒸养硅酸盐水泥(PC)和矿渣水泥(SC)各自的胶凝体系内,3~28 d氢氧化钙的含量均逐渐增多,且浆体结构更加致密。这有利于硬化浆体的强度和耐久性能。     

蒸汽养护条件下复合水泥胶凝材料的优化匹配

利用XRD、SEM、TG/DSC、MIP等测试方法,对常压高温蒸汽养护下矿渣和粉煤灰等不同组成的复合胶凝材料物理性能及水化特性差异进行研究.结果表明,85℃常压蒸养条件下水泥水化产物与标准养护下基本相同,但水化产物数量有大幅提高,且有少量C9S6H18和钙矾石(AFt)稳定存在.辅助胶凝材料的适宜匹配,使水泥石结构较致密,蒸养强度较高.少量硅灰的掺加,有利于优化水泥石结构,促进蒸养条件下水泥石强度发展.