锂渣粉作为辅助胶凝材料在水泥基材料中的研究进展

锂渣是生产锂盐过程中产生的工业废渣,其含有大量活性SiO_2和Al_2O_3,有作为辅助胶凝材料的应用潜力。从物理性质、化学成分与矿物组成、活性评价与活性激发等方面介绍了锂渣自身的物理化学特性和水化活性潜质。从力学性能、工作性、耐久性、水化反应与微结构四方面重点综述了锂渣粉对水泥基材料各方面性能的影响,并进行了理论分析与总结。最后指出锂渣粉用于水泥基材料需要在活性提高、高含量SO_3和多孔结构的改善及利用等方面加强研究。     

铅锌渣生态胶凝材料的制备及水化特性研究

铅锌冶炼渣经高温熔融,水淬急冷会形成玻璃形态物料,在碱性条件下具有一定的活性,可用于生产建材掺合料和胶凝材料.以铅锌渣为主原料,添加少量水氯镁石、钙基固废和水泥作为激发剂,成功制备了铅锌渣生态胶凝材料.通过电子万能试验机、X射线衍射仪(XRD)分析了胶凝材料的力学性能和水化产物特征;通过正交试验的方法研究了胶凝材料力学...     

粉煤灰?电石渣制浆矿化的固碳增强特性

为实现工业烟气中CO_2矿化固定减排与工业固废建材化利用的协同效应,本工作研究了粉煤灰-电石渣制浆矿化的固碳增强特性。实验考察了电石渣配比、养护温度以及矿化反应时间对胶凝试块抗压强度的影响规律。结果表明,电石渣配比为30%和养护温度为60℃时,可获得3 d强度较优的胶凝试块。在电石渣配比为20%～50%之间,获得试块最佳强度的矿化反应时间随电石渣配比增大出现先延长后缩短的趋势,当电石渣配比达40%和矿化时间达50 min时,对应试块的3 d强度最高,较不矿化反应时的强度提高了82.1%。胶凝试块的XRD分析结果表明,浆体碳化反应30 min后,胶凝试块中的氢氧化钙衍射峰完全消失,伴随明显的CaCO_3衍射峰出现。TGA测试结果表明,矿化后所得胶凝试块出现明显的CaCO_3分解失重峰。电石渣配比分别为20%、30%、40%时,获得最佳3 d强度的试块中Ca(OH)_2的存留率分别为75.6%、68.4%和64.8%,碳化度分别为7.9%、5.7%和10.2%,对应每吨胶凝试块可矿化固定CO_2的量分别为7 kg、13 kg和31 kg。     

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...     

磷渣粉颗粒分布对水泥胶凝体系力学性能的影响

采用激光粒度仪对比表面积分别为340m~2/kg、420m~2/kg、500m~2/kg的磷渣粉颗粒粒度分布特征进行了分析,在此基础上运用灰色关联理论研究了磷渣粉颗粒分布与水泥胶凝体系3d、28d、180d力学性能的内在关联。结果表明:不同比表面积的磷渣粉具有不同的颗粒群粒度分布特征,磷渣粉颗粒分布中粒径大于20μm颗粒与水泥胶凝体系3d、28d抗折强度负关联、与180d抗折强度正关联;粒径小于20μm的磷渣粉颗粒对水泥胶凝体体系各龄期抗压强度均有促进作用,其中1~3μm的颗粒对3d抗压强度促进作用最显著、10~20μm的颗粒对28d、180d抗压强度发展促进显著。     

不同岩性石粉-水泥复合胶凝材料性能研究

为探明石灰岩、花岗岩、石英岩和凝灰岩石粉用作混凝土矿物掺合料的可行性,采用X射线衍射仪、Zeta电位仪和总有机碳分析仪分别测定了不同岩性石粉的矿物组成、Zeta电位和减水剂吸附率,研究了石粉-水泥二元复合胶凝材料和石粉-粉煤灰/矿渣粉-水泥三元复合胶凝材料净浆和胶砂的工作性能和力学性能.结果表明:石粉的矿物组成对Zeta电位和减水剂吸附率影响较大,沸石矿物疏松结构使凝灰岩石粉的Zeta电位和减水剂吸附作用随时间变化明显,云母矿物的插层吸附使花岗岩石粉对减水剂的吸附作用明显.不同岩性石粉对复合胶凝材料浆体工作性能的影响与石粉对减水剂的吸附性能密切相关.不同岩性石粉-水泥复合胶凝材料胶砂的抗压强度比和抗折强度比均高于60％,且石粉增加了水泥胶砂的折压比,提高了胶砂试件的韧性.     

胶砂比对低钙固碳胶凝材料砂浆碳化硬化性能的影响

为了降低生产高性能预制建材制品过程中二氧化碳的排放,用工业原料石灰石和砂岩在1 275℃煅烧制备了一种低钙固碳胶凝材料,研究了胶砂比(1∶0、1∶1、1∶2、1∶3)对低钙固碳胶凝材料碳化程度及砂浆早期碳化硬化性能的影响规律,并通过XRD、TG-DTA、FT-IR、SEM、纳米压痕、压汞仪等研究了碳化低钙固碳胶凝材料浆体与硅质河砂骨料的界面矿物组成、孔隙率及微观力学性能演变规律。结果表明,随着胶砂比的降低,固碳胶凝材料的碳化程度显著提高;而胶砂比为1∶1时砂浆的抗压强度最高,碳化养护24 h抗压强度达到46.9 MPa;继续降低胶砂比,砂浆的碳化硬化性能下降,可能与碳酸钙晶体在界面过渡区的富集有关。     

碳化水泥-钢渣复合胶凝材料的强度和微观结构

研究了不同碳化方式、钢渣掺量和促进剂对水泥-钢渣微粉复合胶凝材料力学性能和微观结构的影响。结果表明:碳化对试样的早期强度提高有明显的促进作用,但对后期强度作用较小;碳化反应发生在试样早期水化完成之前,碳化越早,试样强度越高。采用促进剂的试样强度提高明显,碳化处理3d抗压强度较不加促进剂的空白样提高了12.0%,处理28d抗压强度提高了29.0%。促进剂对水泥-钢渣微粉复合胶凝材料碳化产物CaCO_3的形貌具有一定的影响。     

碱磷渣胶凝材料的减缩防裂研究

研究了粉煤灰、钙质膨胀剂、硫铝酸钙膨胀剂和聚丙烯纤维对碱磷渣胶凝材料的物理力学性能的影响和减缩防裂作用.结果表明,用适量粉煤灰取代磷渣、添加用硬脂酸铝包覆的钙质膨胀剂都可以一定程度降低碱磷渣胶凝材料的收缩;用10%～15%(质量分数)的粉煤灰取代磷渣虽使碱磷渣胶凝材料的抗压强度有所降低,但其抗折强度提高;钙质膨胀剂会使碱磷渣胶凝材料的凝结时问略有缩短,强度稍有降低,而掺加硫铝酸钙膨胀荆会导致碱磷渣胶凝材料速凝,无法正常使用;添加聚丙烯纤维可大幅度提高碱磷渣胶凝材料的抗裂性.     

膨润土改性胶凝材料的研究进展

水泥、石灰等传统胶凝材料在生产、施工、性能方面存在许多不足,如生产能耗大、成本高,造成环境压力;施工过程易泌水、离析;硬化后易产生裂缝,且吸湿保温性不良.膨润土是一种常见的工业粘土,属于天然火山灰质材料,其由于独特的矿物结构、结晶化学性质,具有阳离子交换性、膨胀性、触变性、稳定性、可塑性、粘结性、吸附性、分散性.膨润土改性水泥、石灰等胶凝材料在土木工程、岩土工程、水利工程、矿山充填等领域的应用越来越多.然而,由于膨润土具有多种优越性能,现有研究一般仅关注膨润土的某一种性能,研究范围广、成果差异大,没有总结其规律性.国内外学者对膨润土改性胶凝材料的研究主要集中于:(1)对天然膨润土本身进行改性,扩大膨润土利用范围;(2)膨润土经热处理后作为辅助胶凝材料,在生产水泥过程中掺入;(3)将膨润土掺入到各种胶凝材料砂浆、混凝土中,以改善它们的工作性能、力学性能、耐久性能;(4)将膨润土与相关胶凝材料混合,制备出性能良好的陶粒等烧结材料、相变保温材料、吸附固化重金属材料等功能性建筑材料.为明确膨润土改性胶凝材料的研究现状,本文归纳了膨润土改性胶凝材料的研究进展,分别对膨润土的火山灰活性、膨润土改性胶凝材料的性能及机理、膨润土改性胶凝材料的应用等进行介绍,分析了膨润土改性胶凝材料研究面临的问题并展望其前景,以期为膨润土改性出性能优良和环境友好的胶凝材料提供参考.     

绿色胶凝材料研究概述

总结分析了利用工业废料、城市垃圾、天然材料和纳米复合材料发展绿色胶凝材料的研究现状,并提出存在的一些问题和几点建议。     

辅助胶凝材料玻璃体结构与胶凝活性的研究进展

大宗工业副产品或废弃物(如粒化高炉矿渣、粉煤灰等)作为辅助胶凝材料用于硅酸盐水泥及混凝土中已有不短的时间.利用辅助胶凝材料可有效缓解水泥生产所带来的制备能耗高、自然资源消耗大、二氧化碳排放等问题.在胶凝材料性能不大幅降低的前提下,要实现大比例取代(≥30％(质量分数))硅酸盐水泥,激发辅助胶凝材料的活性是关键.然而,从材料学观点出发,过往基于宏观性能的经验测试方法,对辅助胶凝材料活性的理解仍相当碎片化.除比表面积等物理性质外,多数辅助胶凝材料的水硬活性取决于其中玻璃相的溶解-沉淀反应.辅助胶凝材料中的玻璃体结构可简化为网络调整体(如Ca、Na等)和网络形成体(如Si、Al等)的物质的量比,如解聚度.近来对CaO-SiO2-Al2 O3体系玻璃体的研究,进一步增强了对玻璃体聚合度的理解.玻璃体的溶解与聚合程度及溶液组成(如溶液的饱和程度、阴阳离子类型及浓度、pH等)密切相关.同时,沉淀的生成也会显著改变玻璃体的溶解动力学.本文归纳了辅助胶凝材料玻璃体结构与水硬活性的研究进展,分别对表征辅助胶凝材料玻璃体结构的解聚度及玻璃体中Si(Qn(mAl))聚合程度进行了介绍,分析了玻璃体结构在不同激发条件下的反应活性,以期为制备性能稳定和耐久性优良的低碳建筑材料提供参考.     

胶凝材料影响水泥基饰面砂浆泛碱的研究进展

介绍了胶凝材料影响水泥基饰面砂浆泛碱性能的研究进展。研究主要针对水泥基饰面砂浆的泛碱成因,从无机胶凝材料入手,探讨其对砂浆泛碱的影响和抑制泛碱的措施。涉及的无机胶凝材料主要集中在硅酸盐水泥、铝酸盐水泥及其分别或共同与石膏组成的二元和三元体系。水泥基饰面砂浆的抗泛碱主要通过两条途径,一是控制水化时Ca（OH）₂的产生,二是提高砂浆的密实度。     

胶凝材料影响水泥基饰面砂浆泛碱的研究进展

介绍了胶凝材料影响水泥基饰面砂浆泛碱性能的研究进展。研究主要针对水泥基饰面砂浆的泛碱成因，从无机胶凝材料入手，探讨其对砂浆泛碱的影响和抑制泛碱的措施。涉及的无机胶凝材料主要集中在硅酸盐水泥、铝酸盐水泥及其分别或共同与石膏组成的二元和三元体系。水泥基饰面砂浆的抗泛碱主要通过两条途径，一是控制水化时Ca（0H）2的产生，二...     

胶凝/生土复合材料的制备及热湿综合性能表征

以矿渣、石灰、水泥、石膏等胶凝材料作为改性剂来制备胶凝/生土复合材料,采用防护热板法和等温吸放湿法测试了胶凝/生土复合材料的热湿性能。结果表明,胶凝材料的种类和掺量对胶凝/生土复合材料的热湿性能影响显著。采用归一法对胶凝/生土复合材料进行热湿性能综合分析,可知,10%石膏/生土材料具有最优的热湿综合性能,这是由于石膏水化硬化作用在生土材料中形成了起到骨架支撑作用的网状结构,网状结构中存在的孔隙降低了材料的导热系数,提升了其吸湿性能。     

再生微粉对碱激发胶凝材料性能的影响

以水玻璃与氢氧化钠作为激发剂,利用建筑垃圾再生微粉制备碱激发胶凝材料。研究再生微粉掺量、激发剂掺量(以固含量计)以及激发剂模数对碱激发胶凝材料的工作性能、力学性能和干燥收缩的影响。研究表明：在再生微粉掺量≤40%,激发剂掺量16%,激发剂模数1.2时,碱激发胶凝材料具有较好的工作性和抗压强度,而再生微粉的“微集料”效应对碱激发胶凝材料的干燥收缩有较强的抑制作用。     

矿渣粉煤灰制备胶凝材料的实验研究

阐述了一种利用矿渣和粉煤灰制备胶凝材料的方法(矿渣和粉煤灰的比表面积为500m2/kg).研究了二水石膏和激发荆的质量分数对该胶凝材料强度的影响,运用扫描电镜分析了该胶凝材料的微观结构和形貌特征.结果表明,当矿渣、粉煤灰、二水石膏和激发剂的质量比为80∶5∶10∶5时可制备出满足现行国家标准的胶凝材料,这对矿渣和粉煤灰的综合利用具有一定的参考价值.     

一类新型碱激发胶凝材料催化剂的研究进展

碱激发固体铝硅酸盐胶凝材料是先进无机非金属材料的前瞻性研究领域之一, 本文对碱激发铝硅酸盐胶凝材料的分类、制备工艺、形成机理以及潜在的应用前景进行了综述; 详尽地论述了碱激发胶凝材料基新型催化剂的最新研究进展, 综合分析了碱激发胶凝材料作为结构材料研究的局限性, 展望了该材料作为新型催化材料的发展动态。     

文物保护用无机胶凝材料的研究进展

在人类早期的建筑活动中,无机胶凝材料(包括粘土、石灰、石膏、火山灰等)是最早被使用的胶凝材料。现在,这类材料已成为最重要的文物保护用材料。全面综述了加固、修补、防护类文物保护用无机胶凝材料的种类、特点、工艺、机理和应用现状,介绍了砖、石、土质文物的修复保护原则,根据文物修复实践阐述了每种材料各自的优缺点、适用条件和存在的问题,对文物保护材料进一步的研究和应用提出了一些建议。     

煤矸石质硅铝基材料胶凝机理的研究

系统地开展了利用低温煅烧煤矸石为主要原料制备早期强度高、水化热低且具有良好固土特性的硅铝基胶凝材料的基础研究.采用结构分析的方法,运用高分辨固体核磁共振、液体核磁共振和红外光谱等分析手段研究了煤矸石和高岭石在煅烧、碱介质中溶出和胶凝过程中硅、铝配位的变化,结合其胶凝产物的物相、形貌和水化热,从结构、配位和物相转变的角度来研究煤矸石质硅铝基胶凝材料胶凝机理.揭示了煤矸石的煅烧过程就是铝氧八面体中铝的四配位转化以及铝氧四面体和硅氧四面体解聚过程的重要规律,其中铝氧八面体中铝的四配位转化是煤矸石产生胶凝活性的本源.证明了煤矸石和高岭石在煅烧过程中铝配位的变化与地质界Thompson定律相吻合.比较研究了煤矸石和高岭石的活性与其结构之间的关系,发现低于900℃煅烧煤矸石的红外光谱中,560cm-1附近吸收峰的强度与Si、Al离子的溶出量具有正相关性;五配位铝是偏高岭石具有高活性的主要原因.证明了由于一价和二价阳离子的存在,以高岭石为主要矿物的煤矸石在煅烧过程中没有出现五配位铝.通过对硅铝质物料Si2p、Al2p和Ols结合能与其胶凝材料力学性能之间关系的研究,提出用硅、铝电子结合能评价硅铝物料胶凝活性的新方法.深入研究了不同介质条件下煅烧煤矸石的溶出特性及其胶凝机理.研究表明:煅烧煤矸石在碱性溶液中是以单聚体硅酸根离子和单聚体铝酸根离子的形式溶出;(HO)3SiO-和Al(OH)4-的溶出证明硅铝基胶凝材料反应初期是硅氧四面体和铝氧四面体的再解聚过程,体现在反应后,27Al和29Si NMR谱的共振峰向低场偏移;以硅酸钾为溶出介质,煅烧煤矸石溶出渣29Si MAS NMR谱中-97.36×10-6共振峰的出现揭示了硅铝基胶凝材料胶凝过程中原位键合的作用;随着反应的进行,27Al和29Si NMR共振峰都向高场偏移,表明胶凝过程中与中心铝原子在次级配位圈上直接连接[SiO4]四面体数量增多以及反应产物中硅氧四面体聚合度的增加.根据胶凝过程中硅、铝配位的变化,提出了硅铝基胶凝材料原位键合的反应机理,并将胶凝过程概括为解聚过程、胶结过程、原位键合过程和缩聚过程.