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.     

碱激发矿渣/偏高岭土复合胶凝材料干燥收缩机理研究

本实验研究了偏高岭土掺量、碱当量及养护温度对碱激发矿渣/偏高岭土砂浆(AASM)干燥收缩性能的影响.结果表明:掺入50％(质量分数)偏高岭土的碱激发体系质量损失加大、内部相对湿度较低,但由于其游离水与基体产物中晶体含量增加,干缩对质量损失的敏感性显著降低.另外,适当提升养护温度可进一步改善产物中晶体成分,能够更好地降低体系干缩.值得注意的是,AASM易碳化,且过高碱当量(如10％)与过长高温养护时间都会降低改善干缩的效果.     

无熟料碱激发胶凝材料的研究进展

无熟料碱激发胶凝材料对于解决社会发展中资源与环境间的矛盾具有不可估量的重要意义。对无熟料胶凝材料的分类、反应机理、制备及其性能等研究成果进行了总结,并结合研究现状提出了现存问题以及努力方向。     

碱激发锰渣胶凝材料的探索研究

以锰渣为主要研究对象,采用X射线衍射分析、差热分析等测定方法对原材料进行了物性分析,锰渣的主要矿物组成有SiO_2和CaO,属于碱性废渣,当温度低于550℃时其热稳定性较好.通过对复合碱激发剂的探索可知,当水玻璃模数为1.6时,25%水玻璃、2.5%NaOH和1%K_2CO_3复合激发锰渣后,其碱胶凝材料的凝结时间满足浆体的一般工作要求.在该复合激发剂作用下,以10%硅酸盐水泥熟料等量替代锰渣后,制成的碱激发锰渣胶凝材料的力学强度发展符合胶凝材料的一般规律;其水化过程分析表明,随水化龄期的延长,SiO_2被剥蚀解体量增多,生成较多的C-S-H凝胶及少量沸石类结构复杂的物质,强度逐渐提高.     

碱激发烧煤矸石胶凝材料的硬化机理研究

利用XRD,IR,SEM等方法,研究了NaOH、KOH和钠水玻璃激发烧煤矸石的反应进程和水化产物,对其力学性能、微观结构和硬化机理进行了探讨.结果表明:水化产物是类似于沸石类结构的无定形碱-硅铝凝胶,碱溶液、液固比、养护温度和养护时间等因素影响着水化产物及其强度的形成.采用模数为1.23钠水玻璃与烧煤矸石混合(液固比0.3),在90℃养护条件下反应生成无定型的碱-硅铝酸盐凝胶,而在65℃养护时,硬化浆体中还存在有一定量未反应的硅酸钠晶体.     

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。     

偏铝酸钠对单组分地聚水泥的性能调控及水化机理

地聚水泥是一种新型胶凝材料,与普通硅酸盐水泥相比,具有绿色环保、节能低碳、性能优异等诸多技术优势。目前,地聚水泥主要由原材料粉体与碱溶液双组分混合所得,导致腐蚀性和高粘度碱溶液运输条件苛刻,且现场施工不易控制,因而在土木工程中难以大规模应用。本工作以偏铝酸钠(NaAlO₂)对单组分地聚水泥的性能调控及水化机理为研究目标。在地聚水泥中,将碱溶液改为固体碱激发剂,并引入原材料粉体质量2%的NaAlO₂改善其工作性能。研究表明,NaAlO₂水解速度快,可在反应初期产生富Al反应环境,并快速形成水化硅铝酸钙,使得单组分地聚水泥在强度不变的情况下,凝结时间得到延长,工作性能得到改善,且微观结构也趋于凝胶化、致密化。可见,少量NaAlO₂的引入有利于突破当前双组分地聚水泥的应用技术瓶颈,推动地聚水泥在工程中的大规模应用。     

石灰石粉对泵送混凝土性能影响的试验研究

本文主要研究了单掺石灰石粉、石灰石粉与粉煤灰复掺对泵送混凝土拌合物工作性和抗压强度的影响,研究表明：掺加石灰石粉可以改善泵送混凝土的工作性能,与单掺石灰石粉相比,石灰石粉与粉煤灰复掺,具有复合叠加效应,不仅可以改善泵送混凝土的工作性能,同时可提高泵送混凝土的抗压强度。     

响应面方法优化碱激发矿渣-石粉水泥砂浆的研究

基于响应面中的中心复合试验法,选择碱含量和石灰石粉含量作为配合比变量,制备碱激发矿渣-石粉水泥砂浆,并研究其不同龄期的力学强度。通过数据处理得到各变量与抗折、抗压强度的响应曲面,分析了各变量对碱激发矿渣-石灰石粉水泥砂浆强度的影响规律,建立了各龄期强度的响应面模型,为现场不同龄期的砂浆强度预测提供了科学的方法。结果表明,当Na2O含量为8.27%(质量分数,下同)、石灰石粉含量为14.02%时,各组分能充分发挥协同作用,保证良好的力学性能,且响应面法是一种有效优化碱激发水泥砂浆组分的方法。     

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。     

二元体系碱激发胶凝材料抗硫酸盐侵蚀性能研究

以粉煤灰、矿粉、偏高岭土为主要原料制备二元体系复合碱激发胶凝材料,将不同配比的复合碱激发胶凝材料以不同浸泡方式在5%(NH₄)₂SO₄溶液中侵蚀120 d,并通过测定力学性能来优化制备方案,接着利用扫描电镜(SEM)分析不同体系的侵蚀破坏机理。结果表明：粉煤灰-矿粉基(FA-SP)最佳配比为2∶3,且在半浸泡下强度损失严重,出现大量裂缝和盐结晶。偏高岭土-矿粉基(MK-SP)最佳配比为1∶1,结构稳定,半浸泡组与全浸泡组外观形貌没有明显差异,具有良好的抗硫酸盐侵蚀性能,受NH⁺₄侵蚀作用小。     

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.     

碱激发碳酸盐复合胶凝材料性能研究

以白云石粉为主要原料,矿渣、粉煤灰和偏高岭土为辅助原料,用改性水玻璃激发的方式,制备得到碱激发碳酸盐复合胶凝材料。通过正交试验,研究了水玻璃的模数(A)和固含量(B),水玻璃与固体粉料的比例(C,简称液固比),以及矿渣(D)、粉煤灰(E)和偏高岭土(F)在固体粉料中的质量分数,对碱激发碳酸盐复合胶凝材料的流动度、凝结时间和力学强度的影响。结果表明,B、C和F对流动度影响显著,B和C对凝结时间影响显著,6个因素对力学强度的影响比较复杂。制备得到的碱激发碳酸盐复合胶凝材料流动度较好,凝结时间适宜,早期强度可达到37.9MPa,绝热温升为31.8℃。和混合水泥相比,碱激发碳酸盐复合胶凝材料在某些领域更有优势得到应用。     

石膏对石灰石粉水泥基材料水化及硬化性能的影响

针对我国目前非荷载作用下混凝土严重开裂的问题,以"比表面积较低的水泥熟料-比表面积较高的掺合料-足够掺量的石膏"构成的胶凝材料体系为研究对象,通过水化热速率、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、压汞法(MIP)及热重-差示扫描量热法(TG-DSC)等手段,研究石膏对石灰石粉水泥基材料水化及硬化体微结构的影响。结果表明,石灰石粉能够加速C3A与石膏作用生成钙矾石相,在足量石膏存在的条件下,能够阻碍钙矾石向低硫型硫铝酸钙转变;石灰石粉的掺入与石膏一起延缓了C3A的水化;在石灰石粉和足够石膏同时存在的情况下,C3A水化生成具有膨胀性的水化碳铝酸钙和高硫型硫铝酸钙,补偿了收缩,提高了水泥基材料的抗裂性能;熟料粗磨、掺合料细磨及较高石膏掺量的胶凝材料体系配制的C30和C50等级混凝土,强度能持续增大,从28d到180d,强度分别提高了36.7%和33.3%,混凝土结构紧密、孔隙率低、有害孔含量少。     

钢渣激发脱硫石膏水硬性胶凝材料的研究

研究旨在开发一种以钢渣为碱性激发剂,以烟气脱硫石膏、矿渣粉为主要为原料的脱硫石膏水硬性胶凝材料。该胶凝体系3天抗折强度和抗压强度可达4.4 MPa和15.8 MPa;28天抗折强度和抗压强度可达9.4 MPa和50.7 MPa。其试样的强度随钢渣掺量的增加而增加,而钢渣含量一旦超过8%后,增长幅度变缓,甚至开始降低。XRD和SEM分析表明,脱硫石膏-矿渣-激发剂体系的水化产物主要是钙矾石和C-S-H凝胶。脱硫石膏在水化过程中一部分参与水化形成水化产物钙矾石,其余部分被水化产物所包裹起集料骨架作用。     

钢渣激发脱硫石膏水硬性胶凝材料的研究

研究旨在开发一种以钢渣为碱性激发剂,以烟气脱硫石膏、矿渣粉为主要为原料的脱硫石膏水硬性胶凝材料。该胶凝体系3天抗折强度和抗压强度可达4.4 MPa和15.8 MPa;28天抗折强度和抗压强度可达9.4 MPa和50.7 MPa。其试样的强度随钢渣掺量的增加而增加,而钢渣含量一旦超过8%后,增长幅度变缓,甚至开始降低。XRD和SEM分析表明,脱硫石膏-矿渣-激发剂体系的水化产物主要是钙矾石和C-S-H凝胶。脱硫石膏在水化过程中一部分参与水化形成水化产物钙矾石,其余部分被水化产物所包裹起集料骨架作用。     

铜选矿废水对碱激发粉煤灰/矿渣胶凝材料性能的影响

为加速铜选矿废水(CMw)的资源化利用,采用CMw作为拌合水制备碱激发粉煤灰/矿渣(AAFS)胶凝材料,研究了不同CMw掺量对AAFS凝结时间、水化特性、水化产物、孔结构和抗压强度的影响。结果表明：在AAFS中掺入CMw会略微延长其凝结过程,但略微促进AAFS的水化过程,这与CMw的酸性、有机药剂残留和金属离子有关。通过掺入不同量CMw, AAFS的凝胶孔不断增加,而过渡孔体积逐渐减小,抗压强度呈现出先增大后略微降低的趋势。当CMw掺量为50%时,AAFS的抗压强度提升幅度最大,分别为12.23%(3 d)、21.07%(7 d)、16.74%(28 d)。研究结果可为铜选矿废水的资源化利用提供新的思路和参考。     

碱激发碳酸钙镁类岩石灌浆材料的性能及其反应机理

本文研究了碱激发碳酸钙镁类岩石灌浆材料的性能和影响因素 ,结果表明 :这种灌浆材料粘度小 ,流动性好 ,可实现单液灌浆 ,凝固时间在 5～ 2 0小时可调节 ,稳定性好 ,渗透能力强 ,结石体强度和固砂强度达 1～ 3MPa。液固比或水玻璃浓度、养护温度和湿度、石灰岩颗粒细度、不同工艺路线是影响浆材性能的主要因素。还探讨了碱激发碳酸钙镁类岩石灌浆材料的反应机理。     

养护条件对碱-矿渣-偏高岭土复合胶凝材料强度的影响

研究了偏高岭土对碱矿渣水泥强度的影响规律和不同养护条件下碱-矿渣-偏高岭土复合胶凝材料(M-AAS)的强度发展情况.结果表明:80%湿度和40℃温度下,掺入适量偏高岭土能提高碱矿渣水泥的强度性能,最佳掺量为20%左右;对于掺20%偏高岭土的碱-矿渣-偏高岭土复合胶凝材料,在80%湿度下,养护温度的提高有利于抗压强度的发挥,但对抗折强度的发挥不利;在80%湿度和20℃温度下,复合材料的抗折强度出现倒缩,对80%湿度养护和水中养护两种养护条件进行适当的组合,强度倒缩现象没有发生.