大掺量掘进煤矸石道路基层和混凝土的制备及力学性能研究

掘进煤矸石是煤矿能源行业排放的一种工业固废,具有质地坚硬、性质稳定等特点,对掘进煤矸石道路基层及混凝土的制备及研究符合国家对推动建材行业碳达峰和加强大宗固废综合利用的愿景。将加工破碎后的掘进煤矸石替代道路基层和混凝土材料中的机制砂石,探讨了不同水泥掺量下的基层混合料、不同标号的掘进煤矸石砂混凝土材料、不同骨料类别及处理方式的C30混凝土材料力学性能的影响规律,论证了掘进煤矸石替代机制砂石骨料的技术可行性。研究结果表明:掘进煤矸石道路基层材料7 d无侧限抗压强度达3.4～6.5 MPa,满足中高等级公路基本要求;掘进煤矸石混凝土在中低标号下抗压强度基本满足要求,经水洗工艺的掘进煤矸石石料和改善级配的掘进煤矸石砂制备的C30混凝土强度有所提高。     

煤气化渣溶出特性及对水泥基材料的影响

我国洁净煤技术不断发展,带来大量的工业副产品气化渣。从气化渣用作水泥矿物掺合料的角度,使用电感耦合等离子发射光谱法(ICP)测定其在不同环境的溶出特性,观察其水化活性,研究气化渣对二元复合体系工作性与力学性能的影响。结果表明:气化渣Ca²⁺溶出率较低,缺乏自硬性;Si⁴⁺、Al³⁺随时间溶出率增大,气化渣存在水化活性。碱性与高温环境促进Si⁴⁺、Al³⁺溶出,表明气化渣在适当的激发下,化学键更易断裂,水化活性增大。气化渣的形态效应可改善二元体系工作性,掺30%、50%(质量分数)气化渣其流动度分别提高约8.8%、19.4%,二元体系符合Herschel-Bulkey所描述的流体模型,并且发现了剪切变稀现象。低掺量气化渣火山灰反应可改善复合胶凝体系力学性能,90 d抗压强度达到90 MPa,高掺量气化渣替代过多水泥,水化产物减少,环境碱性降低,气化渣活性无法被完全激发,导致孔隙率增大,结构疏松,力学性能下降。     

改性煤气化粗渣活性特征及其复合水泥浆体水化硬化性能研究

煤气化技术的规模化应用产生了大量难处理的煤气化灰渣。作为一种富含硅铝酸盐矿物的煤气化灰渣,具备火山灰活性和较低的碳含量特征,可作为辅助性胶凝材料使用。为探讨不同改性效果下煤气化粗渣的活性特征及其对水泥水化硬化性能的影响机制,本文从宏观和微观上对掺有改性气化粗渣的复合水泥浆体的水化放热、抗压强度、水化产物组成与结构进行分析比较。结果表明:添加二乙醇单异丙醇胺(DEIPA)改性,可明显地提升气化粗渣的粉磨效率和潜在水化活性,有效减少水化诱导期的延长,降低气化粗渣掺加对水泥水化的缓凝效果;添加DEIPA的顺序对复合水泥的水化硬化特性影响不大。经化学和物理协同改性后的煤气化粗渣可以用于硅酸盐水泥的混合材和混凝土的掺合料,在适当掺量(10 %)下可提升复合水泥的力学性能。     

酯类聚羧酸减水剂的微波制备与性能表征

利用微波技术清洁、高效、靶向等特点,分别采用微波合成法和常规油浴法,以聚乙二醇单甲醚(MPEG),甲基丙烯酸(MAA)等原材料制备甲氧基聚乙二醇甲基丙烯酸酯(MPEGMAA),并进一步聚合成酯类聚羧酸减水剂进行性能对比.分别研究了酸醇比、催化剂用量、阻聚剂用量、反应时间、酯化温度以及微波功率对酯化大单体酯化率的影响规律,并基于微波合成法得出最优配比与工艺方案:n(MAA)∶n(MPEG)=5.0∶1.0,催化剂用量为MPEG质量的4.5%,阻聚剂用量为MAA质量的0.28%,酯化温度为120℃,酯化时间为100min,微波功率为1 000W.微波合成法的酯化率为93.47%,是常规油浴法的1.14倍,反应速率为常规油浴法的4.8倍.通过水泥净浆流动度试验、流变学研究以及红外光谱分析得出,微波合成法更有利于酯化大单体酯键的形成,且合成的酯类聚羧酸减水剂分散性及分散保持性更优.     

掺改性煤气化渣水泥新拌浆体与减水剂相容性研究

煤气化渣是一种富含铝硅酸盐矿物的煤化工固体废料,机械粉磨与化学激发改性后的煤气化渣可作为复合硅酸盐水泥的活性混合材使用,可以有效减少水泥建材生产制备过程中的碳足迹。为明确掺改性煤气化渣水泥新拌浆体的工作性能,本文通过研究煤气化渣-水泥复合浆体的流动度、ζ-电位和粒径分布,对煤气化渣-水泥二元体系与减水剂相容性进行了评价。结果表明:经二乙醇单异丙醇胺助磨改性后的煤气化渣是一种介孔材料,在掺量不超30 % 的情况下,具有较好的工作性;聚羧酸系减水剂对掺改性煤气化渣水泥新拌浆体的分散性和流动性有利,且表现出修正Bingham流体特征。实验结论对研究煤气化渣-水泥二元体系的工作性能以及与减水剂的相容性有较高的理论参考价值。     

微波有机合成及在混凝土减水剂制备中的应用研究进展

微波辐射作为反应活化的新型能源,已成为有机化学中普遍应用的先进技术。本文从过热、热点和选择性加热以及高极化场下的非热效应4方面阐述微波有机合成机理,结合国内外应用案例进行理论验证。重点从反应动力学角度分析了微波辐射对提高混凝土减水剂品质上的作用效果,总结了近几年微波辅助合成减水剂的研究进展,旨在推动微波技术在水泥混凝土外加剂领域中的实际应用。最后,提出微波辐射通过在电磁场作用下极性分子的快速振动实现,其热效应对体系起深层加热作用,非热效应改变反应动力学,但对作用的反应体系具有"选择性",应着重分析。微波辅助合成减水剂具有显著优势,可增大反应速率常数且存在非热效应,应加深研究及进一步推广。     

超细镁渣微粉-水泥复合胶凝材料的性能及水化机理

镁合金被誉为“21世纪绿色工程金属结构材料”,我国皮江法炼镁所得镁渣规模庞大、亟待解决，制备建筑材料是消纳镁渣的重要渠道，但国内外相关研究屈指可数，且普遍以镁渣耦合其他固废及水泥制备复合胶凝材料为主，鲜有针对镁渣-水泥简单体系的细致研究，故镁渣水化及其对水泥水化的影响机制尚未明确。本工作通过探究超细镁渣微粉-水泥复合胶凝材料(MS-C)新拌浆体和硬化浆体的性能、组成及结构演化规律，分析超细镁渣微粉对MS-C水化进程的影响机制，进一步揭示镁渣-水泥的协同水化机理。镁渣中的硅酸二钙以低活性γ-C₂S为主，超细粉磨是发挥其填充效应的关键途径，掺入30%的超细镁渣粉使水泥中1 000 nm以上孔含量由7.98%降低至6.83%。在减水剂作用下，MS-C浆体的流动性随超细镁渣微粉掺量的增大而增大，在无减水剂时其作用相反。低掺量超细镁渣微粉的水化及弱胶凝作用可增大其填充效应对强度的贡献，并促进Ca(OH)₂和C-S-H凝胶的生成，使得低超细镁渣微粉掺量的MS-C获得优于纯水泥的28 d力学性能。本研究获得了超细镁渣微粉-水泥水化特性的基础结论，为提高镁渣...