活化煤矸石改性沥青胶浆粉胶比确定及粘温特性研究

煤矸石是我国目前排放量最大的工业固体废弃物之一,但鲜见其活化以改善沥青性能的研究成果.采用动态剪切流变仪(DSR)、弯曲梁流变仪(BBR)和布氏粘度仪(BV)对活化煤矸石改性沥青胶浆的流变特性进行测试,分析了重复蠕变劲度的粘性部分Eμ和蠕变劲度模量S与粉胶比之间的关系,通过流变学手段及双直线简化模型,得到活化煤矸石改性沥青胶浆的合理粉胶比范围及最佳粉胶比;借助扫描电镜(SEM)和红外光谱试验仪(IR)对其作用机理进行分析.研究结果表明,确定出的活化煤矸石改性沥青胶浆粉胶比能较好地平衡沥青胶浆的高低温性能;活化煤矸石可有效改善沥青胶浆的温度敏感性,其改性沥青胶浆粘温特性的效果较矿粉更为显著;平均粒径小、比表面积大及表面多孔层状结构是主要原因.研究成果为拓宽固体废弃物煤矸石在沥青路面工程中的资源化利用途径提供了依据.     

活化煤矸石改性沥青胶浆粉胶比确定及粘温特性研究

煤矸石是我国目前排放量最大的工业固体废弃物之一,但鲜见其活化以改善沥青性能的研究成果。采用动态剪切流变仪(DSR)、弯曲梁流变仪(BBR)和布氏粘度仪(BV)对活化煤矸石改性沥青胶浆的流变特性进行测试,分析了重复蠕变劲度的粘性部分Eμ和蠕变劲度模量S与粉胶比之间的关系,通过流变学手段及双直线简化模型,得到活化煤矸石改性沥青胶浆的合理粉胶比范围及最佳粉胶比;借助扫描电镜(SEM)和红外光谱试验仪(IR)对其作用机理进行分析。研究结果表明,确定出的活化煤矸石改性沥青胶浆粉胶比能较好地平衡沥青胶浆的高低温性能;活化煤矸石可有效改善沥青胶浆的温度敏感性,其改性沥青胶浆粘温特性的效果较矿粉更为显著;平均粒径小、比表面积大及表面多孔层状结构是主要原因。研究成果为拓宽固体废弃物煤矸石在沥青路面工程中的资源化利用途径提供了依据。     

热活化煤矸石的火山灰效应及其对水泥性能的影响

江苏宜兴煤矸石的矿物组成以高岭石和石英为主,将其于550～950℃温度范围内煅烧4h后制成热活化煤矸石样,应用比强度指标分析各活化样的火山灰效应,结果显示750℃煅烧煤矸石对水泥体系的火山灰贡献率较高.将其替代水泥后,随着替代量的增加,体系标准稠度用水量增加,凝结时间延长,胶砂流动度和胶砂强度均不断降低,但当掺量为20％时,热活化煤矸石水泥的强度可以达到42.5级水泥强度标准;当掺量增至40％时,仍可满足32.5级水泥强度标准.热活化煤矸石水泥水化过程的红外光谱分析(IR分析)图谱显示,随着水化龄期的延长,活性矿物偏高岭石和水泥水化产物Ca(OH)2的特征峰均不断减弱.     

活化煤矸石改性沥青胶浆流变性能实验研究

煤矸石是我国目前排放量最大的工业固体废弃物之一,以粉体煤矸石为填料对沥青进行改性在国内外鲜有研究涉及。采用锥入度实验、动态剪切流变实验(DSR)和弯曲梁流变实验(BBR),研究了不同粉胶比条件下活化煤矸石改性沥青胶浆的剪切强度及高、低温流变性能变化规律,并与矿粉改性沥青胶浆进行对比;在此基础上,初探了活化煤矸石改性沥青胶浆作用机理。结果表明,采用活化煤矸石替代矿粉后,沥青胶浆的抗剪强度和高温性能大幅提高,低温性能则基本相当。研究成果为活化煤矸石替代矿粉作为沥青混合料填料的可行性提供了依据。     

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.     

微波辐照活化煤矸石-硅酸盐水泥体系试验研究

通过宏观试验和扫描电镜(SEM)微观测试分析技术研究了微波辐照活化煤矸石及掺量对硅酸盐水泥体系的细度、凝结时间、体积安定性、火山灰活性和强度等性能的影响,结果表明,大掺量微波辐照活化煤矸石对硅酸盐水泥体系各项技术性能无不良影响;微波辐照活化煤矸石硅酸盐水泥在水化硬化过程中有微膨胀,但体积安定性满足国家相关规范要求;在煤矸石中添加少量CaO利用微波技术可获得质地优良的水泥辅助性胶凝组分;与常规热活化煤矸石方法相比微波辐照活化煤矸石的节能和生产成本降低效果十分显著。     

铝矾土尾矿的热活化效果

铝矾土尾矿的热活化效果直接影响其在水泥混凝土中的利用率,而活化效果与铝矾土尾矿的组成、结构变化和它对水泥水化性能的影响有关.本研究将铝矾土尾矿于600～800℃煅烧2 h后,实验观察和分析了铝矾土尾矿煅烧前后组成的变化,并研究了尾矿掺量在10％～30％时水泥胶砂强度活性指数和硬化浆体的水化.研究结果显示在该温度段内温度...     

微波活化粉煤灰的微观结构及粉煤灰-水泥浆体的早期性能

微波辐照是激发粉煤灰活性的一种高效低碳的活化方式,高活性粉煤灰有利于早强混凝土的制备。本工作首先研究了微波辐照温度（600℃、700℃、800℃）对粉煤灰物理化学性能的影响,采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）对其物相组成和微观形貌进行表征,然后研究了活性粉煤灰-水泥浆体的早期性能。研究结果表明：微波辐照促使粉煤灰中的石英相和莫来石相向非晶相转化,极大地提高了粉煤灰的活性。当微波辐照温度为800℃时,与未活化粉煤灰相比,活性粉煤灰非晶相含量从49.13%增加到了58.71%,且28 d活性指数高达94.13%,提高了33.06%。与未活化粉煤灰-水泥浆体相比,800℃微波辐照的粉煤灰-水泥浆体的早期力学性能提升非常显著,其中1 d的抗压强度增加了41.36%。因此,微波辐照活化粉煤灰的合适温度为800℃。     

聚合物复合改性沥青及其胶浆流变性能

采用动态剪切的流变试验、弯曲梁的流变试验和测力延度试验等流变力学实验方法,对未老化复合改性沥青及其胶浆性能开展试验研究。结果表明复合改性沥青的高温流变力学性能优于常规SBS改性沥青。兼顾高、低温性质的复合改性沥青胶浆适宜的粉胶比为1.4粉胶比上限范围为1.6。     

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．     

煅烧活化煤矸石的机理探讨

本文采用不同温度煅烧方法激活煤矸石,并对其活化机理和水化过程进行系统探讨.为了更深入地了解煤矸石的煅烧活化情况,采用X射线、甘油-无水乙醇法、扫描电镜等分析方法,并对煤矸石复合水泥的力学性能加以分析.结果表明:在一定烧成温度范围内的热处理下,煤矸石的矿物组分和微观结构发生较大的变化,从而活性明显得到改善.     

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。     

活化煤矸石制备路基充填材料的探讨

为解决路基采空区塌陷治理,以及煤矸石资源化利用的难题,分析了物理活化对煤矸石胶凝活性的作用规律,利用煤矸石协同矿粉制备路基充填材料,并对其流变特性、凝结时间、抗压强度、吸水率等工作性能进行测试。实验结果表明：随煤矸石掺量的增加,浆液流动度增大,凝结时间延长,结石体强度逐渐降低。当煤矸石掺量为30%～40%时,煤矸石-矿粉(CG-BFS)体系性能最好,结石体的28 d强度高于P.O32.5水泥,吸水率小于30%,满足路基充填材料的技术要求。     

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。     

不同温度煅烧凹凸棒土的水化活性

研究了煅烧温度(200～800℃)对凹凸棒土外观、矿物组成和活性SiO2含量的影响,煅烧前后凹凸棒土对水泥浆体化学结合水量、反应程度和水泥胶砂抗折、抗压及劈裂强度等力学性能的影响.结果表明:煅烧温度改变了凹凸棒土的矿物组成,从而影响了水泥基材料的水化活性,经500℃煅烧的凹凸棒土对水泥基材料水化活性的提高效果最佳.     

机械粉磨对煤矸石质胶凝材料活性的影响

粉磨成不同细度的煅烧矸,与硅酸盐水泥熟料和二水石膏和标准砂按比例混合制得砂浆,测其28天力学性能。借助XRD光谱衍射和SEM扫描电镜手段,对不同细度的煤矸石进行微观分析研究。结果表明:随着煤矸石细度的增加,复合砂浆28天的力学性能呈先增大后减小的趋势。机械粉磨可以减小煤矸石颗粒的细度,并使煤矸石中非活性石英的结晶度降低,活性物质数量增加,提高煤矸石的胶凝活性。     

超细粉煤灰物理特性对浆体性能的影响与机理

利用蒸汽动能磨和球磨2种工艺制备超细粉煤灰,研究超细粉煤灰物理特性差异对水泥浆体力学性能的影响,并利用背散射扫描电子显微镜,分析粉煤灰在水泥浆体中的水化进程。结果表明:蒸汽动能磨制备的超细粉煤灰粒度分布范围窄,颗粒分布均匀,球形颗粒多,分散性好,有利于减少需水量,提高强度活性指数;且在水泥浆体中,水化速率快有利于提高复合胶凝材料净浆抗压强度。     

微波辐照活化煤矸石-硅酸盐水泥体系试验研究

通过宏观试验和扫描电镜（SEM）微观测试分析技术研究了微波辐照活化煤矸石及掺量对硅酸盐水泥体系的细度、凝结时间、体积安定性、火山灰活性和强度等性能的影响，结果表明，大掺量微波辐照活化煤矸石对硅酸盐水泥体系各项技术性能无不良影响；微波辐照活化煤矸石硅酸盐水泥在水化硬化过程中有微膨胀，但体积安定性满足国家相关规范要求；在煤...     

钢渣胶凝活性与体积稳定性优化研究现状

随着粗钢产量的逐年递增，我国钢渣累积存放量也不断上升，将钢渣用作辅助胶凝材料是提高钢渣综合利用率、降低水泥混凝土行业碳排放的有效措施。然而，钢渣存在的胶凝组分含量少且活性低、膨胀组分含量较高等问题限制了其在水泥和混凝土中的应用。目前，用于改善钢渣胶凝活性与体积稳定性的方法主要有机械粉磨、高温活化、碱活化、酸活化、有机物活化及碳化活化等。机械粉磨主要通过物理方式破坏钢渣晶体结构、减小颗粒粒径，但其能耗较高且仅对早期强度有利。高温活化主要包括高温养护和高温调质/重构：高温养护通过改变钢渣水化所处的外界环境促进水化，但较高温度会使钙矾石分解并引入孔洞；高温调质/重构工艺直接改变了钢渣的矿物组成，但存在能耗高和匀质性差的问题。碱活化可以促进离子溶出并消耗氢氧化钙，但存在碱骨料反应和泛碱等问题。酸活化也可以促进离子溶出，增大钢渣比表面积，但过量酸会消耗钢渣中活性组分。有机物活化中，醇胺可以通过络合作用促进离子溶出，但不同分子结构的醇胺作用机理仍不明确。碳化活化通过钙镁矿物与CO₂反应形成碳酸盐填充孔隙，但CO₂向试块内部的扩散阻力使内外碳化程度不均匀。...     

脱硫石膏对大掺量粉煤灰-矿渣粉干混砂浆性能的影响

针对大掺量粉煤灰、矿渣粉导致干混砂浆早期强度和后期强度较低的问题,研究脱硫石膏对该干混砂浆性能的影响;采用X射线衍射、扫描电镜及孔结构分析等手段进行微观机理讨论。结果表明,在大掺量粉煤灰矿粉干混砂浆中掺加占胶凝材料总质量6%～8%的脱硫石膏,对和易性无不良影响,并可显著提高浆体的抗压强度及拉伸粘结强度,收缩率降低10%以上,并改善抗碳化能力,使砂浆体积更稳定;脱硫石膏对粉煤灰及矿渣粉起到激发硫酸盐和碱性的双重作用,并在一定程度上促进水泥水化;胶凝材料的水化产物改善砂浆浆体内部结构,使砂浆浆体中的孔隙大大减少。