高铝水泥对磷石膏基水硬性胶凝材料性能的影响

研究了高铝水泥对磷石膏-矿渣-钢渣免煅烧水泥体系的强度、凝结时间及标准稠度等性能的影响规律,并通过XRD和SEM分析探讨了该水泥体系的水化机理,分析得出该水泥体系的水化产物主要是钙矾石和C-S-H凝胶。结果表明,高铝水泥的加入可以有效提高磷石膏-矿渣-钢渣免煅烧水泥体系的早期强度并缩短凝结时间,使水化产物钙矾石生成量明显增加,从而有效提高该胶凝材料的水化性能;当掺入6%的高铝水泥时,可以制备出3d抗压强度为4.5MPa,28d抗压强度达35MPa左右的高铝-磷石膏基水硬性胶凝材料。     

碱渣复合胶凝材料制备无熟料混凝土

碱渣作为氨碱法制备纯碱过程中产生的固体废弃物,目前无较好的大规模处理利用方法.本文以最大限度利用碱渣为目的,利用碱渣、矿渣、钢渣和脱硫石膏为复合胶凝材料,铁尾矿砂和废石为骨料制备无熟料混凝土.胶凝材料中碱渣掺量30%、矿渣45%、钢渣15%、脱硫石膏10%时,无熟料混凝土的28 d抗压强度可达38.33 MPa.通过XRD、SEM-EDS、TG-DSC和IR等表征方法研究了复合胶凝材料体系的水化产物及水化过程,结果表明该复合胶凝材料的水化产物主要为C-S-H凝胶、钙矾石（AFt）和 Friedel盐（FS）.对碱渣、矿渣、钢渣和脱硫石膏4种固废之间的协同反应机理进行分析,阐述了水化产物的生成过程.对全固废混凝土做耐久性分析发现,混凝土抗冻性及抗碳化性能良好,但干燥收缩性能和抗硫酸盐侵蚀性能不佳.分析了碱渣无熟料混凝土的制备条件、应用方向和应用前景,为固体废弃物的无害化和资源化利用提供科学依据.     

磷石膏/矿粉复合过硫胶凝材料的制备研究

通过研究磷石膏、硫铝酸盐水泥熟料、碱激发剂等组分掺量对过硫胶凝材料体系物理力学性能的影响,借助XRD、SEM等微观测试手段对水化产物及机理进行分析探讨,确定了过硫胶凝材料组成的最佳配合比。结果表明:5%的硫铝酸盐水泥熟料、30%的磷石膏、63%的矿粉、2%的碱激发剂制备出的磷石膏/矿粉复合过硫胶凝材料标准稠度用水量为30.8%,初凝时间为312min,终凝时间为514min,3d抗压强度可达13MPa,28d抗压强度超过48MPa。微观分析表明,在该配比下制备的过硫胶凝材料主要水化产物为钙矾石和C-S-H凝胶,水化28d时钙矾石生成量较大,结构较为致密,强度大幅度提高。     

冶金渣制备生态型人工鱼礁混凝土的试验研究

通过正交试验研究了矿渣钢渣熟料石膏体系胶凝材料的强度。胶凝材料正交试验表明：矿渣：钢渣的复合比为7∶1,矿渣和钢渣的比表面积分别为480 m 2·kg -1和550 m 2·kg -1,并与10%的水泥熟料和10%的脱硫石膏复合的胶凝材料具有较高的强度。以优化后的胶凝材料代替水泥,并以热闷法稳定化的钢渣颗粒为骨料,可以制备出抗压强度达到65 MPa以上的人工鱼礁混凝土。利用XRD和SEM方法分析胶凝材料的水化过程,结果表明,水化反应主要生成AFt相和C-S-H凝胶,钢渣、水泥熟料和脱硫石膏的协同作用对矿渣的火山灰活性反应具有重要促进作用。     

硬石膏对熟料激发矿渣水化反应的影响

以不同硬石膏掺量的熟料激发矿渣胶凝材料为研究对象,通过对胶结体强度、水化产物的种类及非蒸发水含量等的分析检测,探讨了石膏对熟料激发矿渣的胶凝性能和水化产物的影响.结果表明:适量硬石膏的掺加能够显著提高熟料激发矿渣胶凝材料的早期胶结强度,最佳石膏掺量下,胶凝材料净浆的3d胶结强度可提高95%,细粒尾矿砂浆的3d胶结强度可提高388%.石膏的加入显著促进了钙矾石(AFt)和低钙硅比水化硅酸钙(CSH)在水化早期的优先生成,加快了Ca(OH)2的消耗、抑制了水化铝酸钙(C4AH13)的生成,使3d水化产物中非蒸发水的质量分数由9.23%提高到14.35%.     

利用矿渣、脱硫渣及炉渣制备胶凝材料试验研究

直接利用原状脱硫渣与矿渣和炉渣混合后,在水泥熟料、石灰激发剂的作用下,可形成具有较高强度的胶凝材料。通过配合比设计、强度测试,探讨了碱激发剂、脱硫渣含量、养护方式对矿渣-脱硫渣-炉渣胶凝材料强度的影响;并通过XRD、SEM等微观结构测试方法,分析了所制备的胶凝材料的主要水化产物及微观结构。研究结果表明,胶凝材料各组分的比例为w(水泥熟料)∶w(矿渣)∶w(炉渣)∶w(脱硫渣)∶w(石灰)=1∶6∶0.9∶1.8∶0.3时胶凝材料具有良好的性能,其水化主要产物为针状钙矾石和絮状水化硅酸钙。     

用于钢矿粉复合激发剂的试验研究

采用正交试验法确定适用于钢矿粉复合激发剂的最优配比,并通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析激发剂对钢矿粉水化产物及胶凝材料微观形貌的影响。结果表明,钢矿粉中复合激发剂的最优掺量配比(质量分数)为半水脱硫石膏2.0%、二水脱硫石膏1.5%、氢氧化钠0.2%,在钢渣掺量为钢矿粉的30%时,掺入复合激发剂的钢矿粉7,28 d活性指数分别达90%,98%。微观分析显示,激发剂能促进钢矿粉的水化与钙矾石(Aft)的生成,同时吸收氢氧化钙,进而改善胶凝体系力学性能。     

复合激发剂对钢渣-矿渣基胶凝材料性能的影响

基于正交试验,通过对钢渣-矿渣基胶凝材料外观形貌、抗压强度、水化产物的分析,研究氢氧化钙和激发剂D的复合激发剂对钢渣-矿渣基胶凝材料的安定性及抗压强度的影响。结果表明:与未添加激发剂相比,复合激发剂能显著激发钢渣-矿渣基胶凝材料的活性,改善其安定性;胶凝材料抗压强度影响因素的强弱顺序依次为激发剂D、氢氧化钙、钢渣微粉;钢渣微粉、矿渣微粉、氢氧化钙、激发剂D质量分数分别为40%,53%,3%,4%时,制得的胶凝材料试样体积安定性合格,且抗压强度最大,达15.46 MPa。     

矿渣-钢渣发泡混凝土的制备及反应机理

为了实现高炉矿渣、转炉钢渣的高附加值综合利用,以水淬高炉矿渣和转炉钢渣为主要原料,加入少量的脱硫石膏、石灰和水泥熟料,通过铝粉发气制备发泡混凝土.测试了不同矿渣-钢渣掺量制备的发泡混凝土制品3、7、28 d的抗压强度和容重,并用扫描电子显微镜和X射线能谱仪分析了发泡混凝土制品养护过程中的水化产物和微观结构的变化.结果表明,钢渣掺量为30％、矿渣掺量为45％时,两者的协调性比较强,制品的抗压强度达到5.1 MPa,绝干容重为625 kg/m3;该凝胶体系中有钙矾石和C-S-H凝胶协同生成,且转炉钢渣的水硬活性明显低于水淬高炉矿渣.     

粉煤灰-脱硫石膏水泥基材料水化活性及微结构

采用DTA—TG、XRD、SEM以及宏观水化收缩和强度试验等手段研究了粉煤灰一脱硫石膏一水泥三元复合胶凝体系的水化过程、活性效应及微观结构等,根据试验结果总结了复合胶凝材料的水化动力学过程。结果表明,粉煤灰一脱硫石膏水泥石的钙矾石吸热峰强于基准样;在各组分相互活性激发和外掺激发剂作用下,粉煤灰一脱硫石膏水泥石中2次水化效应明显;SEM、XRD表明水泥石早期有明显的钙矾石生成,同时粉煤灰颗粒的表面侵蚀现象明显,进一步说明复合胶凝体系的早期活性得到有效激发,硬化后综合性能得到有效保证。且宏观收缩及强度试验也从侧面印证了微观试验结果。粉煤灰一脱硫石膏水泥基复合胶凝材料体系的研发可大量消耗燃煤电厂的工业废渣,具有显著的“绿色”效应。