不同叔醇胺对硅酸盐水泥的性能影响研究

采用不同叔醇胺,探讨其对不同矿渣掺量的硅酸盐水泥的助磨、需水量和强度的影响。研究发现,四种叔醇胺的粉磨能力大小为DEIPA＞EDIPA≈TEA＞TIPA;叔醇胺的加入会增加水泥稠需水量,其中增加最大的是EDIPA;当矿渣掺量为0%时,DEIPA提高3 d和28 d抗压强度最好;当矿渣掺量为25%和50%时,TEA提高3 d强度最佳。DEIPA提高28 d强度最佳。即针对矿渣硅酸盐体系将TEA和DEIPA复合使用可得到最佳助磨和早后期强度。     

电石渣激发矿渣-粉煤灰复合胶凝材料的作用机制

为探究矿渣、粉煤灰及电石渣的资源化利用,以电石渣作为碱激发剂,研究了矿渣-粉煤灰复合胶凝材料的水化产物组成及强度特征。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重-差示扫描热(TG-DSC)、扫描电子显微镜及能谱(SEM-EDS)等微观测试技术,分析了复合胶凝材料的晶体结构、热化学性质以及微观形貌等特性,研究了电石渣激发矿渣-粉煤灰复合胶凝材料的作用机制。结果表明：电石渣作为碱激发剂时能为矿渣-粉煤灰复合胶凝材料提供初始水化所需要的强碱环境,驱动矿渣和粉煤灰发生水化反应。随着矿渣掺量的增加,复合胶凝材料的强度发展呈先增加后减小的变化趋势,在粉煤灰与矿渣掺量质量配比为4∶6、外掺电石渣质量分数为4%时,复合材料浆体经4 d常温养护+32 h高温蒸汽养护后抗压强度达到25.9 MPa;矿渣-粉煤灰复合胶凝体系中水化产物分布不均,主要组成为水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硅铝酸钙等凝胶。电石渣作为矿渣-粉煤灰体系的碱激发剂使用时效果良好。     

矿渣-水泥复合胶凝体系低温水化动力学研究

研究了低温下矿渣-水泥复合胶凝体系的水化反应特性和水化反应动力学.研究表明:低温下,复合胶凝体系的水化放热速率随着矿渣掺量的增加和环境温度的降低而下降;非蒸发水含量随着矿渣掺量的增加呈现降低的趋势;对已有水泥水化动力学方程进行计算,得到了低温条件下复合胶凝体系的动力学参数以及不同阶段反应速率和水化度间的关系,通过计算获得的动力学参数,可以对低温条件下复合胶凝体系不同反应阶段水化反应程度进行预测;在水化早期,复合胶凝体系中矿渣水化程度较低,消耗少量Ca(OH)2,使生成C-S-H凝胶的Ca/Si降低较少.在水化后期,复合胶凝体系中矿渣水化消耗较多的Ca(OH)2,使生成C-S-H凝胶的Ca/Si降低较多.矿渣掺量为50％时,硬化浆体C-S-H凝胶的Ca/Si远小于纯水泥体系.     

矿渣-钢渣复合水泥的性能研究

试验利用矿渣和钢渣作为配制复合水泥的辅助性胶凝材料,研究了矿渣、钢渣细度和复合比例对复合水泥强度的影响,并从颗粒堆积和复合胶凝效应的角度探讨了矿渣-钢渣在复合水泥中的作用机理。试验结果表明：在矿渣与钢渣组成的复合体系中,矿渣细度决定了复合水泥的强度,矿渣越细,复合水泥强度越高;在辅助性胶凝材料掺量一定的情况下,矿渣占的比例越高,复合水泥的强度越高;在适宜的复合比例下,用矿渣和钢渣混合配制的复合水泥28d抗压强度高于纯水泥的28d抗压强度。     

水泥—钢渣—矿渣复合胶凝材料的水化特性

通过测定水泥--钢渣--矿渣复合胶凝材料的水化热、砂浆的抗压强度、硬化浆体孔溶液的碱度、钢渣和矿渣的水化程度,探讨了复合胶凝材料的水化特性。结果表明:钢渣在复合胶凝材料水化硬化过程中所起的化学作用小于矿渣;随着复合胶凝材料中钢渣含量的增大和矿渣含量的减小,复合胶凝材料的早期和后期胶凝性能均降低;随着复合胶凝材料中矿渣的含量增大,硬化浆体孔溶液的碱度降低,矿渣的反应程度也随之降低,矿渣含量为10%~40%时,孔溶液的pH值为12.6~13.3;钢渣的反应程度受复合胶凝材料组成的影响很小;钢渣和矿渣在后期的反应程度提高明显,尤其矿渣所起的化学作用显著,矿渣在360d龄期的反应程度超过50%,甚至60%,使复合胶凝材料砂浆的后期强度与水泥砂浆的差距明显缩小。     

水泥–矿渣复合胶凝材料中矿渣的水化特性

通过对不同矿渣掺量时水泥–矿渣复合胶凝材料中矿渣的反应程度、硬化浆体中Ca（OH）2含量以及水化硅酸钙（C–S–H）凝胶的Ca/Si比（Ca和Si的摩尔比）的测定,研究复合胶凝材料体系中矿渣的水化特性。结果表明：在水泥–矿渣复合胶凝材料中,矿渣掺量越大,矿渣反应程度越低,但矿渣掺量≤70%时,对矿渣的反应程度影响不大。高温养护可提高早期矿渣的反应程度,但阻碍其后期的进一步水化。矿渣早期水化生成外部水化产物时消耗一定的Ca（OH）2,使硬化浆体中Ca（OH）2含量降低,矿渣水化吸收Ca（OH）2中的Ca2＋,使生成的C–S–H凝胶的Ca/Si比降低较少;在水化后期,矿渣生成内部水化产物不再消耗较多的Ca（OH）2,使C–S–H凝胶的Ca/Si比降低相对较多,硬化浆体中Ca（OH）2含量有增加的趋势,保证硬化浆体的长期稳定性。     

含不同掺量矿渣或粉煤灰的复合胶凝材料的水化动力学

采用等温量热法测定了矿渣掺量分别为0、30%、50%、70%、90%和粉煤灰掺量分别为0、20%、35%、50%、65%的复合胶凝材料在298K时的水化放热速率和放热量。根据Krstulovic-Dabic水化动力学模型计算了反应速率常数、几何晶体生长指数等动力学参数,并讨论了水化反应各阶段的反应速率与反应程度的关系。结果表明:不同矿渣掺量和不同粉煤灰掺量的复合胶凝材料的水化过程均可表示为结晶成核与晶体生长、相边界反应和扩散3个阶段。所用动力学模型能较好地表征矿渣掺量在70%以内及粉煤灰掺量在65%以内的复合胶凝材料的真实水化过程。矿渣掺量90%的复合胶凝材料的水化机理发生了改变,所用动力学模型不再适用。     

链烷醇胺对水泥水化过程及性能的影响

链烷醇胺是水泥化学添加剂的重要化学组分之一,典型的如三乙醇胺(TEA)、三异丙醇胺(TIPA)、二乙醇单异丙醇胺(DEIPA)等。本文综述了链烷醇胺的基本性质和其对硅酸盐水泥的水化反应过程及性能的影响,探讨了TEA、TIPA及DEIPA对硅酸盐水泥水化作用过程及影响机理。     

矿渣及脱硫石膏-粉煤灰复合胶凝材料的试验研究

研究了不同的煅烧温度及保温时间对脱硫石膏-粉煤灰新型复合胶凝体系抗压强度的影响.在此基础上引入矿渣,研究矿渣及其掺量时脱硫石膏-粉煤灰复合胶凝体系的影响,并通过掺加矿物激发剂和化学激发剂对其改性.对较优配比的复合胶凝材料进行XRD与SEM研究,分析了其水化产物的成分与形貌.最后,对复合胶凝材料的基本性能进行检测.结果显示,适当的脱硫石膏的煅烧温度与保温时间、适宜掺量的矿渣、矿物激发剂与化学激发剂均能提高复合胶凝体系的强度;经改性的复合胶凝材料具有较好的性能.     

钢渣-矿渣复合胶凝材料对砂浆性能影响的试验研究

建筑材料中使用工业固体废弃物是节能减排的重要途径之一,本文采用钢渣和矿渣复合水泥作为胶凝材料制备水泥砂浆,并结合XRD、SEM和粒度分析等微观测试方法,对钢渣-矿渣复合胶凝材料活性及对砂浆性能的影响进行了试验研究。结果表明,当采用比表面积为400 m~2/kg和450 m~2/kg的钢渣,替代矿粉量达到10%时,钢渣-矿渣复合胶凝材料的活性可满足S95级矿粉活性的要求;钢渣的比表面积和掺量不同对砂浆的保水性影响不大,但对砂浆的稠度影响较大;为使砂浆强度满足使用要求,不同比表面积钢渣的最大掺量不宜超过30%;当采用钢渣作为活性矿物掺合料时,应采用与水泥和矿渣粒径相匹配的粒径分布,并通过试验确定掺量。     

不同矿物掺合料在复合胶凝材料中水化特性的对比研究

通过强度、X射线衍射(XRD)、差热-热重(DTA-TG)及扫描电镜(SEM)测试,对比研究了玻璃粉、石灰石粉和钢渣粉在水泥基材料中的水化特性.结果表明:养护早期,钢渣粉、石灰石及玻璃粉在胶凝体系中主要作为惰性材料起到填充作用,单掺15％的石灰石粉和钢渣粉能促进胶凝体系早期强度增长.养护至90 d时,由于掺合料的二次水化作用,复合胶凝体系的强度增长率高于纯水泥样;石灰石粉能与熟料中的铝相发生水化反应生成单碳水化碳铝酸钙;钢渣粉胶凝体系内,除了水泥水化继续生成的氢氧化钙之外,钢渣粉中的活性物质如C2S和C3S后期水化也能生成氢氧化钙,使得体系内氢氧化钙含量随龄期增加而增加;玻璃粉在养护后期能与氢氧化钙发生火山灰反应,且玻璃粉火山灰反应消耗的氢氧化钙量大于水泥水化的氢氧化钙量,导致玻璃粉体系内氢氧化钙含量随龄期增加而降低.     

钢渣微粉与矿渣粉对混凝土性能及水化机理的影响研究

在混凝土中分别单掺钢渣微粉、复掺钢渣微粉和矿渣粉,研究了其对混凝土工作性能、力学性能的影响,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等现代测试手段分析了其对水泥水化影响的机理。实验确定了钢渣微粉、矿渣粉用做混凝土掺合料的最佳掺量:单掺钢渣微粉,其掺量不宜超过15%;钢渣微粉与矿渣粉具有很好的"互补效应",当两者在胶凝材料中的总掺量达到30%,其中钢渣微粉掺量为15%时,能表现出较好的后期强度。     

大掺量钢渣复合胶凝材料早期水化性能和浆体结构

通过对胶凝材料早期水化放热性能和水化产物种类的测定,以及对硬化浆体显微形貌和孔结构的观察,研究了大掺量钢渣复合胶凝材料的早期水化性能和硬化浆体结构.结果表明:钢渣具有弱胶凝性能,早期活性低,大掺量钢渣使复合胶凝材料的水化诱导期延长,水化放热量降低,但对水泥早期的水化产物形成过程影响很小.大掺量钢渣复合胶凝材料早期的硬化浆体结构较疏松,孔隙率高于纯水泥浆体,且大孔数量较多.     

鞍钢钢渣矿渣制备人工鱼礁混凝土复合胶凝材料

以81.5％的矿渣、5％的钢渣、12.5％的脱硫石膏以及1％的水泥熟料,制备出了28 d抗压强度为56.75 MPa的低碱度胶凝材料,该胶凝材料可用于制备低碱度人工鱼礁混凝土.通过改变钢渣和脱硫石膏的掺量,研究了其掺量变化与试件强度的影响关系.实验结果表明:在该体系中,当钢渣掺量小于5％时,胶砂试块的强度随着钢渣的增加而提高;当钢渣掺量大于5％时,胶砂试块的强度随着钢渣掺量的增加而降低,并在钢渣掺基大于20％时快速下降.脱硫石膏的掺量对胶砂试块的强度影响更为显著;当脱硫石膏掺量达到12.5％时,与不含脱硫石膏的试样相比,抗压强度和抗折强度分别提高了168％和176％.利用XRD和SEM分析净浆的水化过程,结果表明,体系在早期水化主要生成AFt相和C-S-H凝胶,并对强度的增长起了主要作用.     

不同温度下矿渣-水泥复合胶凝体系水化反应特性研究

研究了不同水化温度对矿渣-水泥复合胶凝体系水化反应特性的影响.研究表明:随着水化温度的降低,复合胶凝体系的水化放热速率、非蒸发水含量、强度均呈现出降低的趋势,负温条件下复合胶凝体系的水化反应特性与常温一致;通过计算获取各个阶段的反应速率曲线,可较好地对由量热实验数据绘制的复合胶凝体系实际水化速率dα/dt曲线进行分段的模拟;将不同温度下复合胶凝体系水化放热量的数据转换为水化反应程度α,对既有模型进行验证.结果表明,现有模型可较准确的预测低温下复合胶凝体系的水化反应程度.     

钢渣性能及其在水泥中的应用研究

以日钢热焖钢渣为研究对象,从实际应用开发角度,通过研究钢渣粉细度对其性能的影响,钢渣粉掺量对水泥胶凝材料性能的影响,找到了钢渣粉、矿渣粉复合应用于不同强度等级水泥的适合配比,为钢渣粉生产及其作为水泥混合材使用提供有益的参考。     

补偿收缩混凝土的自收缩特性

通过对比掺与不掺膨胀剂的混凝土的早期自收缩及其胶凝材料体系的水化热和化学结合水量发展规律,研究了膨胀剂对低水胶比混凝土自收缩的补偿作用效果。结果表明:8%掺量(质量分数)的钙矾石系膨胀剂(U型)对硅酸盐水泥混凝土和粉煤灰混凝土的自收缩有一定程度的补偿效果,而对矿渣混凝土的自收缩没有补偿。在较早期,膨胀剂促进复合胶凝材料的水化,在后期,膨胀剂也促进了矿渣–水泥体系的水化,其总放热量和化学结合水量均高于未掺膨胀剂的,但抑制了硅酸盐水泥和粉煤灰–水泥体系的正常水化,使其水化放热速率降低,总放热量和化学结合水量减小。     

钢渣矿渣基全固废胶凝材料的化学活化

为了促进钢铁冶金渣的高附加值应用,以钢渣、矿渣和脱硫石膏为原料制备胶凝材料,研究了不同掺量CaO或Na2SO4对胶凝材料的化学活化作用,并利用XRD、SEM对掺入激发剂胶凝材料的水化产物进行了分析.结果表明,掺入少量CaO或者 Na2SO4的胶凝材料净浆试块早期抗压强度会有一定的提高,后期强度变化不大;但当Na2SO4掺量超过2%时,净浆试块的抗压强度会降低.掺入激发剂对胶凝材料的水化产物种类不会造成影响,其水化产物主要包括钙矾石(AFt)、水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和氢氧化钙(CH).     

电解锰渣对热焖钢渣活性的硫酸盐激发

选用电解锰渣和水泥熟料作为激发剂,重点研究电解锰渣掺加量对热焖钢渣活性激发的影响,并通过XRD、SEM分析了电解锰渣对水化产物及水泥石微观结构的作用。结果表明：掺加量为12%（质量分数）的电解锰渣对熟料-热焖钢渣体系具有较好的硫酸盐激发效果,加快了钢渣的水化速率,大幅度提高了钢渣胶凝材料的早期强度和后期强度;电解锰渣的掺入对水化产物种类影响不大;与未掺入激发剂组相比,经激发后钢渣胶凝材料浆体中主要以絮状的C—S—H凝胶为主,同时还存在少量的AFt晶体,各水化产物具有良好的匹配,形成致密的结构,从而使整个体系获得较高的强度。     

大掺量矿渣粉-水泥基复合胶凝材料的蒸养强度与水化特性

通过试验和数值分析确定70%矿渣掺量的基准配合比。研究了蒸汽养护下矿渣粉掺量为70%的胶凝体系的强度,并采用差热-热重分析(TG-DTA)和扫描电镜微观测试技术(SEM),研究了蒸养大掺量矿渣粉-水泥基胶凝材料的水化特性。结果表明:即使矿渣粉在掺量为70%时,与标准养护条件相比,40℃蒸养条件下依然可以促进3~28 d龄期抗压强度大幅度增长;矿渣大量掺入时,氢氧化钙、钙矾石的数量明显减少,但在蒸养硅酸盐水泥(PC)和矿渣水泥(SC)各自的胶凝体系内,3~28 d氢氧化钙的含量均逐渐增多,且浆体结构更加致密。这有利于硬化浆体的强度和耐久性能。