某铅锌矿超细全尾砂炼铅炉渣-水泥复合充填胶凝材料研究

为了实现某铅锌矿冶炼厂炼铅炉渣的废物再利用,针对该铅锌矿超细全尾砂,通过机械活化和化学活化两种方式研究炼铅炉渣制备矿山用充填胶凝材料的可能性.首先采用机械活化的方式,将炼铅炉渣分别粉磨80 min、100 min和120 min以获得不同细度的炉渣粉,对其进行粒度分析.然后选取NaOH和水泥熟料混合后组成的复合激发剂,开展炼铅炉渣-水泥复合充填胶凝材料正交试验.最后,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对炼铅炉渣-水泥复合充填胶凝材料的水化机理进行了综合分析.结果表明,炼铅炉渣细度是影响炼铅炉渣-水泥复合充填胶凝材料充填体强度的主要因素,当料浆质量浓度为74％,灰砂比为1:4,炼铅炉渣D50为19.93μm,炼铅炉渣掺量为40％,NaOH掺量为4％ 时能够满足某铅锌矿嗣后充填法采矿的强度要求.炼铅炉渣-水泥复合充填胶凝材料主要水化产物为C-S-H凝胶,与水泥胶凝材料相比,炼铅炉渣-水泥复合充填胶凝材料与超细全尾砂的胶结性能更好,充填体的结构更加致密,不同龄期下的抗压强度均更高.     

铜渣-水泥复合胶凝材料力学性能研究

铜渣以5%、10%、15%的比例取代水泥制备铜渣-水泥复合胶凝材料.研究铜渣对水泥基胶凝材料标准稠度用水量、凝结时间、净浆抗压强度、胶砂抗折与抗压强度的影响,并利用XRD、TG/DSC和SEM-EDS技术手段分析掺入铜渣后水泥基胶凝材料物相和微观形貌的变化.研究结果表明:铜渣掺入会使水泥胶凝材料的标准稠度用水量增加,凝结时间延长,一定程度上提高水泥胶凝材料的抗折、抗压强度;铜渣-水泥胶凝材料的主要水化产物和水泥胶凝材料类似,并有Fe(OH)3/Fe(OH)2凝胶生成.铜渣-水泥复合胶凝材料微观结构较水泥胶凝材料密实.     

超细磷渣粉对水泥性能的影响

为了研究超细磷渣粉对水泥性能的影响,测试了普通磷渣,4 μm、2μm超细磷渣-水泥复合胶凝材料的标准稠度用水量、凝结时间、水化热、胶砂抗压强度.结果 表明:与纯水泥相比,超细磷渣掺入使复合胶凝材料标准稠度用水量增大5.6％～12.6％,凝结时间延长;普通磷渣-水泥复合胶凝材料相比于纯水泥水化速率缓慢,第二水化放热峰时间延迟8.26h;超细磷渣-水泥复合胶凝材料相比于普通磷渣-水泥复合胶凝材料水化放热速率增大,第二水化放热峰提前5.5h,超细磷渣-水泥复合胶凝材料120 h水化放热总量接近纯水泥;超细磷渣-水泥复合胶凝材料3d、7d抗压强度与水泥胶砂强度持平,28 d抗压强度超过水泥胶砂强度.超细化处置可增强磷渣的活性,促进磷渣本身的火山灰反应,提高水泥基材料性能,对实现磷渣的资源化利用具有重要意义.     

水泥-矿渣粉-粉煤灰复合胶凝材料特性研究

对水泥、矿渣、粉煤灰分别粉磨复配制成复合胶凝材料,并与硅酸盐水泥进行水化热、水化性能、抗硫酸盐性能的对比研究.结果证实:复合胶凝材料的水化热较低,抗硫酸盐性能好,耐久性好:而且生产复合胶凝材料对降低水泥产品环境负荷具有良好的效果.     

复合胶凝体系对砂浆性能的影响

选用3种低钙类辅助胶凝材料粉煤灰、活化煤矸石和烧粘土分别与高钙类辅助胶凝材料矿渣复合掺入到水泥砂浆中,形成水泥-低钙类-矿渣复合胶凝体系。研究结果表明:利用复合胶凝材料优化配伍可以改善砂浆的工作性能,但大部分砂浆试样的保水率仍达不到国家标准要求。就砂浆力学强度而言,在水泥-粉煤灰-矿渣胶凝体系中,粉煤灰占辅助胶凝材料总量40%~60%较为适宜;辅助胶凝材料以粉煤灰为主时,辅助胶凝材料替代水泥量宜控制在40%以下;在水泥-活化煤矸石-矿渣胶凝体系中,活化煤矸石占辅助胶凝材料总量20%~40%较为适宜;辅助胶凝材料以活化煤矸石为主时,辅助胶凝材料替代水泥量宜控制在40%以下;在水泥-烧粘土-矿渣胶凝体系中,辅助胶凝材料以烧粘土为主时,辅助胶凝材料替代水泥量宜控制在20%以下。     

C-S-H纳米晶核对矿物掺合料复合胶凝材料水化性能的影响研究

水泥中掺入大量矿物掺合料易造成其早期强度低、施工周期长等问题。本文研究了C-S-H晶核对含矿物掺合料的复合胶凝材料体系水化性能的影响规律;通过热力学计算阐述了C-S-H晶核降低水化产物成核势垒的机理,并通过离子溶出与沉积探讨大掺量矿物掺合料胶凝体系水化机理。结果表明：矿物掺合料复合胶凝材料体系水化能力较弱,这是由于Ca²⁺溶出受到制约,C₃S的水化反应缓慢;当加入晶核后,水泥中硅酸盐相溶解-结晶能力得到大幅提升,使得矿物掺合料水泥体系的水化反应活性接近纯水泥体系。研究表明,C-S-H晶核可解决大掺量矿物掺合料胶凝体系所带来的水化能力严重不足问题。     

海工高性能混凝土用复合胶凝材料的试验研究

在调查分析海工混凝土工程实例的基础上，试验研究了硅酸盐水泥中掺入矿粉、粉煤灰、硅灰等混合材料对海工混凝土性能的影响。研究结果表明，在硅酸盐水泥中掺加矿粉、粉煤灰、硅灰等混合材料可以改善海工混凝土的综合性能。矿物混合材料的复合掺入比单独掺入能更好地改善混凝土抗Cl^-侵蚀性能。海工专用复合胶凝材料生产时宜尽可能地采用多种混合材料。     

高岭土尾砂活化及用于胶凝材料的研究

本文以高岭土尾砂为研究对象,通过测定净浆试块抗压强度和化学结合水量,探讨了CaO添加量和球磨时间对尾砂-水泥复合胶凝材料性能及水化进程的影响,并评价了制备的水泥基胶凝材料性能及在混凝土中的应用效果.研究结果表明:尾砂通过配加合适的化学激发剂,经共同研磨处理后再掺入到普通硅酸盐水泥(OPC)中,可获得一种性能优良的水泥基胶凝材料,其胶砂28 d抗折和抗压强度较OPC胶砂显著提高,其中28 d抗压强度比达到116%;试制的C30混凝土与OPC试制的28 d抗压强度比为102%,且明显优于等量代替水泥的粉煤灰和火山灰微粉.该技术不仅可减少水泥用量,降低工程造价,还使尾砂变废为宝,减少占地及环境污染,具有显著的经济与社会效益.     

复合活化剂对高掺量矿渣胶凝材料性能及其作用机理的影响

针对水泥-高掺量矿渣胶凝材料早期强度发展缓慢的现象,自行设计开发了一种用于激发矿渣早期水化活性的复合活化剂,对比研究了复合活化剂与纯硫酸盐对水泥-矿渣胶凝材料性能以及水化机理的影响。结果表明:复合活化剂与纯硫酸盐均能在水化1 d内提高水泥熟料和矿渣的反应程度,促进矿渣产物形态提前由外部水化产物向内部水化产物过渡,提升胶凝材料早期宏观性能;然而使用纯硫酸盐激发的胶凝材料后期性能下降,可能是由于生成过量钙矾石所造成;复合活化剂则通过促进水泥熟料水化、加速矿渣溶解、反应以及改善微观结构性能等提高胶凝材料早期强度提升,对后期性能无副作用。     

减水剂与石灰石粉复合胶凝材料的适应性研究

针对石灰石粉在掺合料混凝土中的应用所产生的外加剂与胶凝体系的适应性问题,采用饱和点和流动度的方法比较了减水剂与不同复合胶凝材料(石灰石粉-粉煤灰、石灰石粉-矿渣、石灰石粉-硅灰)的适应性影响规律.试验结果表明:不同复合胶凝材料组成的适应性存在显著差异,石灰石粉的掺入能够降低聚羧酸高效减水剂的饱和点;粉煤灰和矿渣的掺入对改善聚羧酸高效减水剂与石灰石粉-水泥胶凝体系的适应性有利;硅灰的掺入使得聚羧酸高效减水剂与石灰石粉-水泥胶凝体系的适应性变差;石灰石粉-粉煤灰的掺入,混凝土的早期强度降低,但是混凝土的后期强度得到提高.     

Cementitious properties of ladle slag fines under autoclave curing conditions

Ladle slag fines consist mainly of γ-C₂S, which does not show cementitious property in water, but can exhibit significant cementitious property in the presence of alkaline activators at room temperatures. This study deals with the hydraulic reactivity of ladle slag fines under autoclaving conditions. The results indicate that ladle slag fines cannot be used as cementing material alone because of the presence of free lime in ladle slag. The combination of a ladle slag fine and a siliceous material, such as silica flour (ground quartz), can eliminate the soundness problem and give very high strength. The introduction of a small amount of Portland cement or hydrated lime into ladle slag fine-silica flour system can increase strength significantly. Lime is more effective than Portland cement due to the presence of Al in Portland cement. The autoclaving temperature should be higher than 175 °C and the time for constant temperature does not need to be more than 4 h to achieve satisfactory strength. Finally, seven batches of experiments are designed to plot isostrength contours for ladle slag fine-cement-silica flour and ladle slag fine-hydrated lime-silica flour ternary systems.     

基于ARIMA模型的硅钙渣水泥复合胶凝材料水化热预测

预测硅钙渣水泥复合胶凝材料水化过程中产生的热量,对于这种材料在混凝土结构中的应用具有现实意义。本文基于ARIMA模型基本理论,建立了硅钙渣掺量分别为0%、10%、30%(质量分数,下同)下硅钙渣水泥复合胶凝材料的水化放热量预测模型,通过与试验数据的对比,验证了模型的准确性与可靠性;基于0%、10%、30%这三种硅钙渣掺量下复合胶凝材料的水化放热量试验数据,建立不同龄期下复合胶凝材料的水化放热量预测模型,并对其他硅钙渣掺量下复合胶凝材料的水化放热量进行预测。结果表明:0%、10%、30%这三种硅钙渣掺量下水化放热量预测值与试验值的相对误差均值均小于5%,这说明运用ARIMA模型预测硅钙渣水泥复合胶凝材料的水化放热量具有较高准确性和可靠性;其他硅钙渣掺量下复合胶凝材料水化放热量的预测结果符合实际变化趋势,进一步证明了ARIMA模型在水化热预测方面的可行性,这为定量研究与预测不同类型胶凝材料的水化放热量提供了一种有效方法。     

钢渣粉在水泥基材料中应用研究综述

目前,钢渣废弃物堆存造成了严重的环境污染和资源浪费,钢渣资源化利用迫在眉睫。将钢渣粉应用于水泥基材料中,不仅可以提高固废资源利用率,还可以减少天然资源的消耗,替代水泥降低CO₂的排放。本文介绍了钢渣的物理化学特性、胶凝性能和活性激发方式,综述了钢渣粉在混凝土复合胶凝材料、全固废胶凝材料、充填胶结材料、干混砂浆四个领域的资源化利用现状。从凝结时间、和易性、力学性能、耐久性和体积稳定性等方面分析了钢渣粉对水泥基材料性能的影响。掺入适量的钢渣粉,可有效改善水泥基材料的性能,特别是在调控拌合物和易性与提升耐久性方面有显著优势。最后,提出了将钢渣粉应用在水泥基材料中存在的问题和未来的研究发展方向。     

电石渣-矿渣复合胶凝材料性能研究

电石渣作为一种工业废渣,其碱度较高,综合利用率较低。为了解决过量的电石渣,利用电石渣的强碱性,研究了电石渣对矿渣胶凝体系的碱激发性能。利用电石渣碳化反应可生成碳酸钙的特性,探索了不同碳化制度对电石渣碱激发矿渣胶凝体系的性能影响规律。结果表明:大掺量电石渣对矿渣胶凝材料有很好的碱激发效果,生成大量的C-(A)-S-H凝胶,而复掺粉煤灰和偏高岭土胶凝体系性能最佳;电石渣-矿渣复合胶凝体系经过不同碳化制度处理后,胶凝体系力学性能有效提升;使用CO₂气体作为外部碳化源,材料基体表层生成致密结构,基体力学性能提升;使用尿素作为内部碳化源,基体内部碳化均匀,胶凝体系力学性能提升。     

利用磷渣制备复合材料研究

采用工业固体废弃物磷渣作为主原料制备复合材料,研究了氢氧化钠(NaOH)用量(%)、硅酸钠(Na2SiO3)用量(%)、水(H2O)用量(%)、胶集比(C/S)以及压制压力对复合材料性能的影响。研究结果表明以活化磷渣作为胶凝粉体,以原状磷渣作为集料进行复合,并通过湿热养护工艺可制备出综合性能比C60混凝土、天然石材、蒸压砖更优异的复合材料。     

大掺量煤渣和锰渣制备复合水泥的研究

水泥中掺加混合材,不仅能降低水泥生产成本,还能改善水泥的某些使用性能。现阶段,由于矿渣、粉煤灰资源短缺和价格昂贵,开展其他种类工业废渣用作水泥混合材的研究具有现实意义。为探讨充分利用煤渣、锰渣等廉价的工业废渣,同时配合少量矿渣和石灰石粉来制备复合水泥,试验采用正交设计的方法,研究了不同废渣对水泥性能的影响规律,同时对正交试验结果进行优化,确定了所制备复合水泥的最佳配比。结果表明,煤渣掺量为20%、锰渣掺量为20%时,可配制合格P·C 42.5水泥,煤渣掺量为30%、锰渣掺量为20%时,可配制合格P·C 32.5水泥。     

利用铁合金渣制备胶凝材料及其微观分析

铁合金渣是具有潜在水硬性和火山灰活性的物质,经物理激发、化学激发后可制备成高强度的胶凝材料.由于其富含 Al2O3,添加化学激发剂后,其生成物不仅有 C-S-H 凝胶,还有大量的钙矾石.本实验,通过一系列的激发手段,将其制备成强度达到了标号为 42.5R 的普通硅酸盐水泥强度要求的胶凝材料,并且采用X衍射、电镜等分析了 C-S-H 凝胶及钙矾石的生成过程.     

钢渣-粉煤灰复合胶凝材料的试验研究

以钢渣、粉煤灰等固体废物,掺加少量的普通硅酸盐水泥、脱硫石膏,辅以适量化学激发剂,研制开发新型复合胶凝材料。试验表明,少量水泥能够有效地激发出钢渣-粉煤灰体系潜在的活性,单掺水泥的钢渣-粉煤灰体系最优配比为:钢渣/粉煤灰=6:4,水泥掺量为15%;对于复掺水泥和脱硫石膏的钢渣-粉煤灰体系来说,最优配比为钢渣/粉煤灰=6:4,水泥掺量为15%,脱硫石膏掺量为10%。合适的化学激发剂可以较好地提高复合胶凝材料的性能,复合胶凝材料在自然养护的条件下比标准养护条件下强度增长更快。     

掺合料对磷石膏基复合胶凝材料耐水性及强度的影响综述

磷石膏中含有的可溶性磷、氟等杂质使其在建筑行业利用率较低。而且磷石膏材料耐水性较差,需要复配其他水硬性掺合料来提高其耐水性,不同地区的磷石膏因其理化性质不同,其复合胶凝材料的力学性能也存在一定的差异。针对上述问题,介绍了主要的磷石膏基复合胶凝材料类型,分析了粉煤灰、矿渣、生石灰、水泥对不同磷石膏基复合胶凝材料耐水性及强度的影响,阐明其影响规律,确定了粉煤灰、矿渣、生石灰、水泥在磷石膏基复合胶凝材料中的建议掺量区间。