硫铝酸盐水泥基复合体系的胶凝膨胀性能

研究了硫铝酸盐水泥熟料、二水石膏和氢氧化钙的不同复合胶凝体系水化产物与其膨胀性能及抗压强度的关系,利用XRD及Rietveld全谱拟合法和TG/DTG技术,对水化产物进行定性定量分析,得出硫铝酸盐水泥熟料-二水石膏体系（简称CG体系）和硫铝酸盐水泥熟料-二水石膏-氢氧化钙体系（简称CGL体系）水化产物中钙矾石（AFt）、单硫型水化硫铝酸钙（AFm）、铝凝胶（AH3）等物相含量的变化规律,并进行比较。结果表明,CGL体系水化产物中AH3和AFm生成量多于CG体系,而AFt生成量在二水石膏与硫铝酸钙摩尔比为0.5和1.0时少于CG体系,达到1.5摩尔比时两个体系相差不大;CGL体系中,掺加氢氧化钙会降低试件早期抗压强度,后期其抗压强度赶上甚至超过未掺加氢氧化钙的试件;随着二水石膏掺量增加,CG体系中AFt早期生成速率和试件膨胀率均呈增大趋势,而CGL体系中AFt早期生成速率和试件膨胀率均呈减小趋势。     

石膏掺量对以矿渣为掺合料的普通硅酸盐水泥性能的影响

采用水泥胶砂及直接测温法,研究了石膏掺量对以矿渣为掺合料的P·O42.5R水泥的强度及早期水化历程的影响.结果表明:适当增大石膏掺量,可显著激发矿渣微粉早期活性,使P·O42.5R水泥水化温峰升高,1d及3d水化热增大,3d及28d抗压强度提高;但是石膏掺量不宜过大,否则,P·O42.5R水泥的早期水化速度及强度会重新降低.XRD及SEM分析表明:在合适石膏掺量的情况下,P·O42.5R水泥净浆早期的Ca(OH)2(CH)和钙矾石(enttrigite,AFt)生成量大幅度提高,凝胶体增多,孔洞减少,结构较致密.     

改性磷石膏对石膏矿渣水泥水化过程的影响研究

采用质量分数为5％～25％的改性磷石膏、15％的硅酸盐水泥熟料、60％～80％的矿渣混合磨细制成石膏矿渣水泥,研究了改性磷石膏掺量对石膏矿渣水泥浆体的抗压强度、水化热、孔溶液pH值及水化产物的影响情况.结果表明,掺入改性磷石膏使得石膏矿渣水泥的3 d、7 d抗压强度降低,其掺量为10％、15％时,水泥的28 d、90 d抗压强度超过普通硅酸盐水泥.在3 d至90 d龄期内,水泥孔溶液pH值随龄期增长而逐渐增大.在相同龄期时,随着改性磷石膏掺量的增大,水泥孔溶液pH值减小,水化放热峰出现时间延缓.微观分析表明,掺入改性磷石膏后,28 d龄期时的水泥水化产物主要为钙矾石和C-S-H凝胶,水化产物的生成量在改性磷石膏掺量为15％时最多.     

石膏对贝利特-硫铝酸钡钙水泥强度和硬化浆体结构的影响

研究了石膏对贝利特-硫铝酸钡钙水泥强度和硬化浆体结构的影响.结果表明:贝利特-硫铝酸钡钙水泥熟料的矿物组成主要有C3S、C2S、C,A、C4AF和C2.7B1.25A3S;当水泥中石膏掺量为10%时,贝利特-硫铝酸钡钙水泥的3d、7 d、28 d和90 d抗压强度分别达到了45.0、61.9、82.1和85.6 MPa;贝利特.硫铝酸钡钙水泥的水化产物主要有AFt、Ca(OH)2、C-S-H凝胶等,随石膏掺量的增加,AFt的数量逐渐增加,水化后期的Ca(OH)2数量逐渐减少.用XRD和SEM来分析硬化水泥浆体组成和结构.     

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.     

KR脱硫渣碱激发矿渣的配比优化及水化特性

KR脱硫渣是铁水脱硫工序产生的废渣,多种固废协同制备胶凝材料是脱硫渣资源化的有效途径。本文利用KR脱硫渣、矿渣和脱硫石膏制备固废基胶凝材料,研究KR脱硫渣和矿渣掺量对胶凝材料力学性能的影响,优化原材料配比。通过XRD、TG-DSC、IR、SEM-EDS和水化热测试方法研究了固废基胶凝材料的水化产物及水化特性。结果表明,固废基胶凝材料优化配比为KR脱硫渣25%(质量分数,下同),矿渣60%,脱硫石膏15%,胶凝材料3 d、28 d、90 d抗压强度分别达到30.01 MPa、49.47 MPa和55.73 MPa。固废基胶凝材料的早期水化放热速率低,3 d累积放热量仅为普通硅酸盐水泥(OPC)的37.9%,其水化产物主要是针棒状钙矾石(AFt)和无定形水化硅酸钙(C-S-H)凝胶。KR脱硫渣中大量的Ca(OH)₂在水化早期可以碱激发矿渣,使玻璃相硅酸盐解体,同时与脱硫石膏反应促进AFt的生成。KR脱硫渣、矿渣和脱硫石膏协同反应使水化后期的水化产物持续增加,相互胶结形成致密结构,有利于强度的持续增长。     

大掺量超细矿渣粉水泥基胶凝材料的性能与结构及磷石膏的影响

研究了用50%～80%(质量分数,下同)超细矿渣粉和20%～50%的P·Ⅱ42.5水泥配合的胶凝材料的性能及添加磷石膏对其性能的影响.结果表明:用50%～80%超细矿渣粉等量取代水泥,对水泥的凝结时间影响不大,但会较大幅度降低其3 d和7 d的抗压强度和抗折强度:而超细矿渣粉的取代量为50%～60%时,胶凝材料的28d强度与硅酸盐水泥持平甚至超过后者,并可减小胶凝材料的早期收缩:掺加超细矿渣粉量的2%～3%的磷石膏可以较大幅度提高大掺量超细矿渣粉胶凝材料的早期强度,而对其后期强度和干缩性能无不利影响,对大掺量超细矿渣粉胶凝材料硬化后期浆体水化产物和结构也无显著影响.     

矿渣阿利特─硫铝酸盐水泥性能的研究

探讨了高炉矿渣及石膏和石灰石参与下阿利特—硫铝酸盐水泥的性能。结果表明，在阿利特—硫铝酸盐水泥熟料中掺加较多量矿渣，强度的降低幅度较小，当有适量的石膏及石灰石存在时，水泥的7d、28d强度可赶上或超过不掺矿渣的试样。这一结果归结为所造成的AFt生长的良好条件及对矿渣的良好激发作用以及对硅酸盐矿物水化的促进作用；掺加矿渣，水泥的凝结时间有所延长。     

提高磷石膏基水泥早期性能的研究

通过磷石膏预处理和添加超细硅酸盐水泥熟料的方法,对提高磷石膏基水泥早期性能进行了研究,并通过XRD、SEM对其水化过程和机理进行了探讨。结果表明,磷石膏经钢渣预处理,或采用超细熟料粉作为碱性激发剂,均能显著改善磷石膏基水泥的早期强度和凝结特性,两种措施同时采用时,能制备出3d抗压强度超过10MPa,28d抗压强度达49MPa以上的磷石膏基水泥。钢渣固结或固化了磷石膏中缓凝的可溶性杂质,超细粉磨使熟料自身水化加快并同时促进了矿渣水化,是磷石膏基水泥早期水化性能提高的原因。     

等28d抗压强度条件下粉煤灰和矿渣对C50混凝土后期性能的影响

在28 d抗压强度相近的前提下,制备了纯水泥混凝土、大掺量粉煤灰混凝土、大掺量矿渣混凝土,测定了不同混凝土的后期抗压强度、抗氯离子渗透性,以及胶凝材料的化学结合水、硬化浆体中的Ca(OH)2含量.结果表明:含大掺量矿物掺合料的混凝土的后期强度和抗氯离子渗透性均明显高于纯水泥混凝土;大掺量矿渣混凝土的后期强度高于同掺量的大掺量粉煤灰混凝土;复合胶凝材料的后期水化程度增长率明显高于纯水泥;复合胶凝材料硬化浆体中后期Ca(OH)2含量明显低于纯水泥硬化浆体.     

钢渣尾泥-矿渣-脱硫石膏三元体系水化硬化特性

为促进大宗化利用钢渣尾泥,以河北迁安的钢渣尾泥为研究对象,借助X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重-差热分析(TG-DTA)测试方法,研究了钢渣尾泥在矿渣-脱硫石膏体系中的水化硬化特性。研究表明,经机械粉磨后的钢渣尾泥仍表现出较好的水硬胶凝特性,与普通钢渣-矿渣-脱硫石膏体系相比具有早期强度高的优势,其水化产物主要为钙矾石(AFt)和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶。在水化反应过程中:钢渣尾泥为体系提供碱性环境,促使矿渣中玻璃体解离;矿渣水化不断消耗羟基,进一步促进了钢渣尾泥的水化;脱硫石膏为体系提供大量的Ca²⁺和SO^2-₄,这些离子与体系中的凝胶反应生成AFt。三者相互渗透协同反应推动了水化反应持续进行。     

海水浸泡下全固废胶凝材料的试验研究

为了促进钢铁冶金渣与化工废渣的高值化利用,以钢渣、矿渣、碱渣、脱硫石膏为原材料,通过活性激发剂与全固废材料间的组合协同作用制备海洋牧场人工鱼礁胶凝材料。胶凝材料中钢渣掺量为16%(质量分数,下同),矿渣为64%,碱渣为8%,脱硫石膏为12%,胶砂试块28 d抗压强度为52.6 MPa,在某些场合具有取代硅酸盐水泥的潜力。研究了东海海水条件下净浆试块浸泡15个月龄期内,钢渣与矿渣掺比对净浆试块抗压强度发展的影响,通过XRD、SEM、MIP等表征方法研究了全固废胶凝材料体系的水化产物。结果表明:钢渣和矿渣之间具有协同水化作用,其水化产物主要为钙矾石(AFt)、C-S-H凝胶和Friedel盐(FS),非晶态的C-S-H凝胶将针棒状的AFt与FS紧密结合在一起,这是整个体系强度的主要来源。本研究为大宗固废的妥善安置提供了科学依据。     

微观表征法研究煤矸石改性水泥砂浆水化机理

在水泥胶砂中掺入适当配比的煤矸石可以增加水泥砂浆的强度,尤其是早期强度.与不添加煤矸石的基准砂浆相比,煤矸石的掺量为9%时,砂浆3 d抗压强度提高1.0 MPa,28 d抗压强度提高2.0 MPa.XRD、TGA-DTA和SEM分析证实:加入煤矸石促进了水泥砂浆7 d早期水化反应,生成水化产物钙矾石、C-S-H凝胶、AFm和氢氧化钙,且水化产物的数量亦不同,各产物的晶型结构也不相同,改性后水化产物增多,水化速率加快,因而影响砂浆的宏观力学强度.     

湿选钢渣尾泥制备充填胶凝材料试验研究

钢渣尾泥是转炉钢渣经过湿磨磁选后排出的二次废渣,堆存量大且难以实现大规模资源化利用。以钢渣尾泥为主要原料,协同其他工业固废制备胶凝材料可用于矿山充填。本文开展了钢渣尾泥基充填胶凝材料配合比正交试验、充填材料力学性能测试,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)等多种微观测试手段对钢渣尾泥基胶凝材料的水化机理进行分析。结果表明,钢渣尾泥掺量为55%(质量分数,下同),矿渣掺量为30%,脱硫石膏掺量为15%,胶砂质量比为1:4,料浆浓度为72%时,所制备的充填材料28 d抗压强度可达4.78 MPa,满足矿山充填材料性能的要求。钢渣尾泥基胶凝材料的水化产物主要为C-S-H凝胶和钙矾石,以及少量的Ca(OH)₂,体系内水化产物C-S-H凝胶和钙矾石晶体的数量随着水化龄期的增加而明显增长。     

海水环境下矿物掺合料对硫铝酸盐水泥的水化影响

研究了海水环境下掺入硅灰、粉煤灰、矿渣对硫铝酸盐水泥抗压强度、化学收缩和水化产物的影响规律.结果表明:当硅灰的掺量为2.5%时,水泥浆体的抗压强度比空白组高.矿渣掺量为10%的水泥浆体28 d抗压强度明显超过掺入硅灰和粉煤灰时的强度,60 d强度高于空白组.掺入2.5%硅灰后,水泥浆体的化学收缩增大;在水化早期,粉煤灰和矿渣的火山灰活性很低,导致水泥浆体的化学收缩降低.掺入10%硅灰加快了硫铝酸盐水泥3 d水化反应,钙矾石生成量增多,水泥浆体早期强度比掺其它掺合料有所提高,但体积过快膨胀会破坏其内部结构,对水泥浆体的强度发展不利.     

碱性和无碱液体速凝剂促凝早强作用机理对比研究

碱性和无碱速凝剂掺入水泥后的水化机理不同,导致应用性能存在明显差异。本文通过测试凝结时间和砂浆抗压强度等宏观性能对比了两种速凝剂的应用性能,并通过水化放热分析、XRD定量分析、热重分析和SEM微观形貌观察等微观方法综合分析了两者的早期水化历程。结果表明:碱性速凝剂加入水泥后,[Al(OH)₄]^-加快了水泥中石膏的消耗速度,水化初期生成大量钙矾石(AFt),促进了硅酸三钙(C₃S)矿物的水化,缩短了水泥浆体的凝结时间并提高了砂浆的早期抗压强度,但石膏的加速消耗也使得单硫型水化硫铝酸钙(AFm)和水化铝酸钙(C-A-H)等水化产物提前生成,影响了水泥基材料的后期抗压强度发展;无碱速凝剂加入水泥后,[Al(OH)₄]^-和SO^2-₄在液相中生成了大量AFt,促进了铝酸三钙(C₃A)和C₃S矿物的水化,影响了氢氧化钙(CH)的结晶析出。值得注意的是,SO^2-₄不仅促进了C₃A生成AFt的过程,也延缓了水泥中石膏的消耗及AFm和C-A-H等产物的生成,因此无碱速凝剂的加入除了明显提高早期抗压强度外,后期28 d抗压强度也不受影响。