Ni2O3对C3S形成过程的影响及其固溶效应

C3S是水泥熟料中最重要的矿物,杂质离子固溶进入C3S晶格并促进其单斜型或三方型稳定存在,研究离子在C3S中的固溶作用机理,能更深入了解阿利特的微结构及性质。利用化学分析、XRD、DTA及相图分析,研究Ni2O3对C3S形成过程的影响及其固化效应。结果表明:Ni2O3主要以+2价的形式在CaO-Si O2二元体系中存在,因其优先与Si O2反应形成固溶体,f-CaO随Ni2O3掺量递增而增大;当Ni2O3掺量大于其CaO-Si O2二元体系固溶极限时,f-CaO变化趋势呈相反趋势,且促进C3S形成效应明显。通过最小二乘法及Ni2O3固溶度的精确界定,可推导出Ni2O3在C3S中的固溶反应分子式为:(Ca3-0.53xNi0.53x)(Si1-0.47xNi0.47x)O5(x=0.0442)。     

CdO对硅酸三钙形成的影响及其固溶效应

C3S作为水泥熟料中最重要的矿物之一,其矿物结构和水化活性会受到固溶重金属离子的影响。利用化学分析、XRD、EDS-SEM和AFS等测试手段,研究了CdO对C3S矿物形成的影响及其在C3S中的固化能力,并探讨了镉离子在C3S中的固溶机理。研究表明:随着CdO掺量的增加,fCaO含量先减少后增加。当掺量小于1.0%时,CdO的掺入有利于C3S晶粒的形成和生长。掺杂后C3S中没有新相的行成,且C3S均为单斜结构:MⅠ型。烧成过程中,部分镉元素以CdO的形式挥发,且随着CdO掺量的提高,残留率逐渐降低。依据固溶体形成条件表明:镉离子主要取代钙离子形成置换固溶体((3-x)CaO·xCdO·SiO2),极少量的镉离子可能会进入钙氧八面体空隙形成间隙型固溶体(3CaO·yCdO·SiO2)。     

P_2O_5对于高C_3S水泥熟料烧成和水化性能的影响

主要分析了P2O5对高C3S熟料易烧性、矿物组成和强度发展及水化过程的影响。结果发现P2O5在1400℃时有效加快了CaO的吸收,使C3S的形成加快,并诱使了C3S的多晶转变:在掺量小于2.0%时,由R型(参考熟料)转变为M1型,当超过2.0%时,又开始出现了M3型;但这些影响在低于1400℃时很小。加入适量的P2O5可以提高熟料的早期强度,但是延缓了水化放热速率和降低了28天强度,当P2O5含量高于2.5%时,会有χC2S-C3P(χ=1~2)生成。综合考虑,P2O5的掺量应在1.5%以内。     

溶胶-凝胶法制备C2S粉末

以正硅酸乙酯 (TEOS)和 Ca(NO3 ) 2 · 4 H2 O为前驱物用溶胶 -凝胶法制备单矿物C2 S粉末。用甘油乙醇法测定 C2 S粉末的游离 Ca O含量 ;用 X射线衍射、红外光谱分析探讨了加水量、溶剂种类以及热处理制度等工艺参数对 C2 S粉末形成的影响 ;用扫描电镜观察水化 2天的 C2 S粉末以证实其活性。     

锡尾矿的组成、热特性及掺烧制备水泥熟料的研究

用ICP和X荧光对锡尾矿的组成进行了分析,尾矿主要由SiO2、Fe2O3、CaCO3、Al2O3等组成。采用XRD对尾矿在不同焙烧温度下的晶相结构进行了研究,以程序升温焙烧实验考察尾矿的热反应特性。结果表明,随着焙烧温度的升高,尾矿的组成结构发生改变,当焙烧温度高于1050℃时,尾矿出现Ca2SiO4、Ca2Fe2O5、Ca4Al2Fe2O10晶相结构,且温度越高,其特征峰强度越大。同时,将尾矿与普通的硅酸盐水泥生料进行掺烧,当掺烧量不大于50%时,其烧成熟料凝结时间达到国家标准。而将尾矿与CaO按质量比为1∶1直接进行煅烧,在1400℃时,熟料的主要物相组成为Ca2SiO4、Ca3SiO5,与普通硅酸盐水泥熟料基本一致。     

单矿C3S的电热辅助微波制备技术

以原料优选和烧结技术为研究重点,研究了电热辅助微波制备单矿C3S的方法。结果表明,以Ca(OH)2作为钙质原材料,易与β-SiO2生成C3S;MnO2、CuO、Ni2O3、Fe2O3均具有较好的热稳定性和吸波性,其中以掺MnO2、CuO试样的效果最好。主掺Fe2O3、辅掺MnO2后采用电热辅助微波法可制备出较高纯度的C3S单矿。     

碱激发和复合激发下建筑垃圾砖粉活性研究

为提高建筑垃圾废砖再生利用率,采用砂浆力学测试手段研究了建筑垃圾砖粉活性和碱激发、复合激发对建筑垃圾砖粉活性的影响,并借助扫描电镜和热分析方法对建筑垃圾砖粉、建筑垃圾复合粉体材料的颗粒形貌、水化产物组成等进行了研究。结果表明:建筑垃圾砖粉活性较小,当掺量大于20%时,砂浆强度随其掺量的增加直线下降;不同碱激发剂对建筑垃圾砖粉有不同的激发效果,Ca(OH)2激发效果最好,NaOH次之,Na2SiO3·9H2O激发效果最差;复合形成的建筑垃圾复合粉体材料具有较好的活性,当其掺量不超过40%时,砂浆28d抗压强度高达50 MPa。微观分析结果表明:建筑垃圾复合粉体材料比砖粉具有更好的颗粒级配,在其水化过程中降低了稳定性较差的Ca(OH)2含量,提高了水泥石密实度,是一种经济、环保的新材料。     

采用原位XRD研究早强剂对水泥早期水化的影响

采用原位XRD和等温量热法研究了无机盐早强剂硫氰酸钠、硫酸钠和硫代硫酸钠对水泥早期水化的影响,并对各组水化样品物相定量结果进行了分析。结果表明:在适宜掺量范围内掺加三种无机盐早强剂都会不同程度地促进熟料矿物C3S、C3A及C4AF的水化,加快水泥水化放热速率,从而提高水泥早期水化程度。根据原位水化样品物相定量结果得到的变化趋势与水化放热曲线变化规律相一致,表明原位XRD是研究水泥早期水化较为可靠有效的方法。     

热处理粉煤灰及其胶凝性

在适当煅烧温度下,分别运用Na2CO3、CaO和CaF2等材料对二级低钙粉煤灰进行了改性研究,从而促进了粉煤灰活性的发挥.运用XRD、TGA等测试方法,研究了热处理粉煤灰的晶相组成及其水化特性.研究表明,粉煤灰能够和这些组分发生化应,形成NaAlSiO4、CaO·Al2O3·SiO2、α-Ca2SiO4和Na,Ca)(SiAl4)4O8等晶相,玻璃态网络结构也发生了相应的变化.热处理粉煤灰表现出了良好的胶凝性能.上述3种组分对粉煤灰活性的影响不尽相同,其中CaF2对粉煤灰的活性有更加积极的影响.     

磁性La3+掺杂TiO2的制备及性能

利用溶胶-凝胶法,在室温条件下,以钛酸四丁酯、硝酸镧为主要原料,无水乙醇为溶剂,冰醋酸为抑制剂,浓硝酸为催化剂制得稳定的掺La3+TiO2溶胶,陈化后的凝胶经不同温度煅烧3h后制得不同掺La3+量的TiO2。通过XRD对不同煅烧温度及不同掺La3+量的TiO2进行了表征;以紫外光为光源,研究了掺La3+-TiO2对甲基橙溶液的光降解效果。用化学共沉淀法制备了具有强磁性的Fe3O4水基磁流体,再与La3+掺杂TiO2进行复合,制备了Fe3O4负载量不同的磁性La3+掺杂TiO2,研究了Fe3O4负载量不同的La3+掺杂TiO2对甲基橙的光催化降解效果、磁分离回收率的影响。结果表明,掺La3+量及煅烧温度对TiO2的晶型、各晶型TiO2的相对含量及对甲基橙的光降解效果均有影响。La3+掺杂TiO2比纯TiO2显示出更强的光催化性能,掺La3+量2%,热处理温度450℃的La3+掺杂TiO2光催化活性最高。Fe3O4负载量为10%的Fe3O4/La3+-TiO2对甲基橙的降解率8h时为99.4%;磁分离回收率达97.39%。