活化煤矸石对水泥水化的影响

研究了活化煤矸石-氢氧化钙体系的水化热、水化产物成分以及活化煤矸石水泥体系的水化过程、水化产物的微结构，结果表明，在石膏的激发下，活化煤矸石能够发生二次水化，与Ca（OH）2反应形成钙矾石、水化硅酸钙、水化铝酸钙等有利于提高水泥石强度的水化产物；活化煤矸石水泥硬化浆体中Ca（OH）2的含量在水化3d时最多，而后随龄期逐渐减少；阐明了活化煤矸石能够降低水化产物中氢氧化钙的含量、抑制氢氧化钙晶体的生长和聚集，并改善水泥石结构．     

热激发煤矸石-水泥体系煤矸石与水泥的相互作用研究

通过对热激发煤矸石-水泥体系的水化热特征、Ca(OH)2含量、化学结合水含量以及热激发煤矸石的反应程度的研究,揭示了热激发煤矸石-水泥体系中热激发煤矸石和水泥的相互作用规律.研究结果表明,热激发煤矸石对于水泥水化的促进作用主要表现在早期,中间阶段对于水泥的水化会产生一定的抑制作用;水泥对于煤矸石的火山灰反应的促进作用则贯穿于始终.     

早强剂对煅烧煤矸石火山灰反应的激发作用

通过宏观力学性能测试、X射线衍射分析(XRD)、示差扫描量热分析(DSC)等手段对煅烧煤矸石-Ca-(OH)2-H2O体系在不同类型、不同掺量的早强剂作用下,体系的力学性能、组成特征、Ca(OH)2的含量及火山灰反应过程中Ca(OH)2的消耗量等进行了系统研究.结果表明:早强剂Na2SO4、CaCl2·2H2O对煅烧煤矸石的火山灰反应均有明显的激发作用,Na2SO4的激发效果优于CaCl2·2H2O,其适宜掺量在4%左右.     

赤泥-煤矸石基中钙体系胶凝材料的水化特性*

采用XRD、IR、TG-DTA、MIP等手段表征赤泥-煤矸石基中钙体系胶凝材料的水化产物及其硬化浆体的孔结构, 研究了解赤泥-煤矸石基中钙体系胶凝材料的水化特性。结果表明, 赤泥-煤矸石基中钙体系胶凝材料的水化产物主要有C-S-H凝胶、钙矾石和Ca(OH)₂, 前两者对其强度的发展有促进作用; 水化1 d至90 d其中Ca(OH)₂的含量呈先升高后降低的趋势; 随着水化反应的进行在CaO/SiO₂比值较低的赤泥-煤矸石基中钙体系胶凝材料中Si-OH基团之间发生聚合反应, 水化产物的聚合度升高; CaO/SiO₂比值为0.95和1.04的赤泥-煤矸石基中钙体系胶凝材料的硬化浆体具有较好的孔结构, 而CaO/SiO₂比值为1.13的胶凝材料硬化浆体的孔结构相对较差。     

化学活化烟气灰的活性评价及火山灰效应研究

以常州武进烟气灰为主要研究对象,采用有机激发剂三乙醇胺和复合型激发剂FAA对其进行活性激发,分析化学活化烟气灰的火山灰效应,结果表明,激发剂可明显提高烟气灰的活性,其中三乙醇胺不但具有明显的早强作用,对体系后期强度的发展也有一定贡献.采用Ca(OH)2剩余量测定、X射线衍射分析等方法评定烟气灰的活性,结果表明,激发剂的引入可显著降低活性评定体系中的Ca(OH)2剩余量,其中在三乙醇胺激发下,Ca(0H)2剩余量较少;在激发剂的作用下,活性评定体系中的Ca(OH)2峰值明显下降,烟气灰对Ca(0H)2的消耗明显增加,其中在三乙醇胺作用下体系中的Ca(OH)2峰值较低,表明三乙醇胺对烟气灰的激发效果较FAA好.     

碱激发煤矸石胶凝材料的早期水化过程

随着采煤业的不断发展,煤矸石的堆积情况在我国日益严重,引起了煤矿周边区域的环境问题,治理和综合利用煤矸石已成为环境保护的一项主题工作.本文利用XRD、NMR、ESEM等测试手段,对用复合激发剂激发煤矸石体系的早期水化过程进行了研究.研究结果表明,G2(烧煤矸石 氢氧化钙 水玻璃)体系水化过程中存在一个诱导期,生成的水化产物比G1(烧煤矸石 氢氧化钙 NaOH)体系密实.NMR测试结果显示G2体系具有六配位铝的水化产物要少于G1体系,水化产物中硅酸盐结构的聚合度要低于G1体系.     

三乙醇胺对锰渣-水泥复合体系早期水化过程的影响

将锰渣与基准水泥等比例混合后在三乙醇胺的激发下制成复合体系,在分析复合体系力学强度的基础上测定复合体系早期水化过程中的Ca(OH)2剩余量,并采用红外光谱分析法、X射线衍射分析法对该体系早期水化过程进行追踪测定.结果表明,三乙醇胺对体系的激发效果明显,三乙醇胺参与了复合体系的水化过程,促进了水化反应程度,加快了锰渣中活性矿物与Ca(OH)2的二次水化,体系中的水化产物增多,有利于提高体系的早期强度.     

掺加石灰石煅烧煤矸石及其在水泥水化过程中的作用机理

以江苏宜兴煤矸石为主要研究对象,对其基本物性进行分析可知,其成分以SiO2、Al2O3为主,CaO含量较低;矿物组成以高岭石和石英为主,属于低钙粘土类物质。在复合矿化剂作用下于1000～1100℃高温煅烧制成活化煤矸石样,分析各活化样的结构特征,并在检验其胶凝性能的基础上,运用化学结合水量、Ca(OH)2量测定等方法对活化煤矸石水泥的水化过程进行追踪测定。研究结果表明,各活化煤矸石的胶凝性能不同,其中以1050℃保温0.5h煅烧而成的活化样对水泥强度的影响最大,将其以30%掺量替代水泥后,体系28d净浆强度达到70.16MPa。水化过程的分析结果与宏观力学强度结果基本吻合。     

粉煤灰在饱和Ca（OH）2溶液中的溶出行为

对在饱和Ca(OH)2溶液中养护至不同龄期的粉煤灰进行测试,对粉煤灰中氧化硅、氧化铝等成分的溶解速率、粉煤灰颗粒表面的微观形貌以及反应产物进行了分析,同时,对SO42-在钙矾石AFt晶体的形成过程中的影响也进行了探讨。结果表明:在饱和Ca(OH)2溶液体系中,粉煤灰中活性SiO2和Al2O3的溶出速率要比粉煤灰水泥浆体中的火山灰反应快;经饱和Ca(OH)2溶液处理后,粉煤灰颗粒表面主要有4种形貌———碱刻蚀现象、结构致密层、疏松的沉积层、颗粒表面形成钙矾石晶体;SO42-的浓度影响钙矾石的成核结晶。     

地聚合物凝胶结构建模及分子动力学模拟

地聚合物胶凝材料是一类以多种非晶质至半晶质相的三维铝硅酸盐空间网络结构为主的新型无机非金属材料。本工作使用溶胶-凝胶法制备了不同CaO含量的地聚合物凝胶,通过X射线衍射表征了地聚合物凝胶的结构;基于蒙特卡罗方法,使用Materials Studio软件构建地聚合物N-A-S-H凝胶、C-A-S-H凝胶和不同Ca含量的地聚合物凝胶的结构模型,在Universal力场下对凝胶结构进行优化和分子动力学模拟,计算了各结构模型的径向分布函数、结构参数,模拟了弹性模量和凝胶结构的X射线衍射谱。研究结果表明:根据Ca含量的不同地聚合物凝胶可以分为无钙体系、低钙体系、中钙体系和高钙体系,无钙体系主要是N-A-S-H凝胶,低、中钙体系以N-A-S-H和C-A-S-H混合凝胶为主,高钙体系只含有C-A-S-H凝胶相和Ca(OH)_2相,低钙体系CaO含量小于16.7%,高钙体系CaO含量大于30%;在Universal力场下,N-A-S-H凝胶和C-A-S-H凝胶的弹性模量分别为22.04 GPa和62.37 GPa,含钙体系地聚合物凝胶的弹性模量随Ca含量的增加而增大;地聚合物凝胶结构模型的径向分布函数表明,其分子结构为典型的无定型结构,且主要化学键的平均键长与实验值吻合较好,含钙体系地聚合物凝胶结构模型中Si-O键、Al-O键和O-O键径向分布函数出现了峰的分裂现象,Ca的加入使Si-O键、Al-O键和O-O键类型变得复杂。     

Ca(OH)2解耦法对混合水泥中C-S-H凝胶的半定量研究

基于掺合料反应程度与Ca(OH)2消耗量之间关系的建立,结合水泥水化平衡计算理论,提出混合水泥水化产物中Ca(OH)2量的解耦方法并将其用于混合水泥水化产物C-S-H凝胶半定量计算.采用该法对掺粉煤灰的混合水泥不同龄期水化产物C-S-H凝胶进行了半定量分析研究.     

不同活化方法对煤矸石胶凝性能的影响

主要研究了煅烧和增钙煅烧这两种活化方法对煤矸石胶凝性能的影响,同时通过NMR方法从Si、Al 原子所处环境和相互间的关系角度上对煤矸石活化过程作结构层次的研究.     

活化煤矸石超细粉体的制备技术研究

采用高温煅烧与控制硅酸二钙晶相转变活化煤矸石及制备煤矸石超细粉体。用X射线衍射法对煤矸石及活化煤矸石的矿物组成进行了测定,煤矸石的主要矿物为莫来石(3Al2O3·2SiO2)与石英(SiO2),活化煤矸石的主要矿物为硅酸二钙(C2S)和七铝十二钙(C12A7);研究了影响硅酸二钙晶相转变的主要因素:钙硅比、煅烧温度、煅烧时间、样品冷却方式等,找出了有利于硅酸二钙晶相转变的最佳参数,有效消除阻止C2S晶相转变的干扰因素,煤矸石高温烧结料自粉化率达到100%,自粉化料平均粒径小于1.0μm。     

自燃煤矸石胶凝材料中钙矾石形成研究

采用XRD分析了自燃煤矸石胶凝材料中活性Al2O3在不同因素影响下水化形成钙矾石的情况.研究结果表明,在相同条件下芒硝存在,时自燃煤矸石中活性Al2O3水化生成钙矾石,而含等量硫的石膏存在时水化浆体中不但有水化产物钙矾石还有未反应的石膏;胶凝体系中不含熟石灰时,活性Al2O3水化首先生成石膏,随着水化的进行再转化成钙矾石,而在有熟石灰时水化则直接生成钙矾石;矿渣促进了自燃煤矸石中Al2O3水化形成钙矾石.     

加热与脱盐对纳米氧化铝粒度及分布的影响

以尿素为沉淀剂,借助均相沉淀法成功地制得粒径小且分布窄的纳米氧化铝。关键技术包括:(1)适当的延长油浴加热时间,获得水力直径小且分布窄的氢氧化铝胶粒;(2) 首次用膜法有效地脱除无机盐,成功地解决烧结过程中由于无机盐残留而引起的团聚问题,确保烧结后粒径小且分布窄的氧化铝纳米微粒的获得。     

考虑微观结构影响的混凝土界面过渡区裂隙渗流-溶蚀耦合模型

根据四参数随机生长法生成了混凝土界面过渡区(ITZ)的微观结构,基于格子Boltzmann方法,采用双分布函数分别模拟渗流速度场和溶质浓度场的演化,建立了考虑微观结构影响的ITZ裂隙渗流-溶蚀耦合过程的数值模型。结合2个经典算例,验证了计算模型在处理溶质对流-扩散及反应-扩散问题方面的准确性。最后讨论了渗流流速、Ca(OH)₂含量以及Ca(OH)₂排布状态等因素对ITZ裂隙渗流-溶蚀耦合作用特性的影响。研究表明:裂隙初始渗流流速越快,壁面的溶蚀速率越快,其整体孔隙率增加越快。ITZ的Ca(OH)₂含量越高,在壁面处其与流体的接触面积越大,溶蚀现象越易发生,并导致裂隙内Ca2+浓度也相应的增加。如果溶蚀出来的Ca2+得不到及时运移,将反过来抑制Ca(OH)₂的进一步溶蚀,故ITZ裂隙的渗流-溶蚀过程受控于Ca(OH)₂含量与Ca2+浓度的综合作用。对于Ca(OH)₂不同排布状态的ITZ裂隙,由于渗流受到微观结构的影响,溶蚀过程稳定后其相对渗透率水平生长最大,均匀生长次之,竖向生长最小。     

官能团化聚丙烯改性Mg(OH)2/PP中PP结晶的异相成核作用

用DSC研究了外加官能团化聚烯烃(FPP)、接枝单体和原位形成FPP改性Mg(OH)2／聚丙烯中的异相成核作用。Mg(OH)2表面的异相成核作用使聚丙烯(PP)结晶温度提高;外加FPP使PP结晶温度进一步提高,接枝单体加入也使复合材料中PP结晶温度提高,但原位形成FPP使PP结晶温度、熔点和结晶度降低。认为在改性复合材料中存在Mg(OH)2表面异相成核作用和FPP活化Mg(OH)2表面异相成核的协同作用。     

利用煤矸石制备超细氢氧化铝的试验研究

为探索煤矸石的高附加值和清洁利用,以内蒙古某地的煤矸石为原料,采用改良的碱石灰烧结法处理煤矸石,使煤矸石中的SiO2组分转化为CaSiO3,然后将烧结熟料水溶后所得到的NaAlO2溶液,经脱硅除杂及降低苛性比处理,利用碳酸化分解法制备超细氢氧化铝粉体。结果表明:煤矸石经加碱烧结后,熟料的Al2O3溶出率为81%;碳酸化分解法制备超细氢氧化铝粉体为结晶度和分散性较好的拜耳石,颗粒尺寸大多在300~500 nm之间。     

Bi_2S_3-BiOCl/煤矸石复合光催化剂的制备及光催化性能

以表面改性煤矸石粉、Bi(NO_3)_3·5H_2O和NH_4Cl为原料,采用超声化学法制备了BiOCl/煤矸石前驱体;并通过BiOCl/煤矸石前驱体和硫代乙酰胺(TAA)的阴离子交换反应,原位制备了Bi_2S_3-BiOCl/煤矸石复合光催化剂。利用XRD和SEM对Bi_2S_3-BiOCl/煤矸石复合光催化材料的结构及表面形貌进行了表征,并以可见光为光源,甲基橙为目标降解物,对其光催化活性进行了研究。结果表明:在可见光辐照下,Bi_2S_3-BiOCl/煤矸石复合光催化剂表现出较高的光催化降解能力,这是由于Bi_2S_3与BiOCl复合后形成的异质结促进了光生电子和光生空穴的分离,抑制了它们的复合。