高炉镍铁渣粉在水泥基复合胶凝材料中的水化特性研究

通过对不同高炉镍铁渣掺量的水泥-高炉镍铁渣粉复合胶凝材料水化放热速率、高炉镍铁渣粉的反应程度、硬化浆体化学结合水含量以及水化产物中C-S-H凝胶Ca/Si的测定,分别研究了水泥-高炉镍铁渣粉复合胶凝材料的早期、中长期水化进程、浆体微观形貌以及水化产物特点等水化特性.研究结果表明:高炉镍铁渣的掺入会降低水化放热速率,并推迟水化加速期放热峰的出现时间;在复合胶凝体系中,随着高炉镍铁渣粉掺量的增大,其反应程度和硬化浆体中化学结合水含量将降低.复合胶凝材料水化生成的C-S-H凝胶的Ca/Si低于水泥,且随着水化的进行呈降低趋势;高炉镍铁渣粉中的Al,在水化过程中会取代部分Si进入C-S-H凝胶中,形成C-A-S-H凝胶.     

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.     

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-粉煤灰-矿渣复合胶凝材料的水化性能研究

通过测定不同龄期净浆抗压强度和化学结合水量,探讨了粉煤灰、单掺矿渣或双掺对复合胶凝材料水化性能的影响.试验结果表明:粉煤灰、矿渣的掺入都能降低浆体的抗压强度和化学结合水量;以一定比例双掺粉煤灰和矿渣可以获得比单掺粉煤灰或矿渣更好的性能,粉煤灰与矿渣的最佳比例为1?4;硬化浆体的抗压强度和化学结合水量随粉煤灰、矿渣的掺合方式的变化规律基本一致.     

水泥-矿渣复合胶凝材料硬化浆体的微观结构

利用压汞法、扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了两种不同养护条件下水泥-矿渣复合胶凝材料硬化浆体的微观结构.结果表明:常温养护3d龄期时,随着矿渣的掺入和掺量的增加,硬化浆体的孔隙率越大,大孔含量越多;硬化浆体微观形貌显示,掺矿渣试样的反应程度比纯水泥试样更低,密实程度较差.水化后期,复合胶凝材料的水化程度虽然比纯水泥试样低,但复合试样的孔隙率更低,孔径细化.纯水泥试样中水化硅酸钙(C-S-H)凝胶的微观形貌呈单向分布的纤维状,而复合胶凝材料试样中矿渣反应生成的C-S-H凝胶呈三维分布的箔片状,能更有效的隔断和填充连通的孔隙.在高温养护条件下,掺矿渣复合胶凝材料硬化浆体早期和后期孔隙率均较低,高温激发了矿渣早期的活性.     

矿渣在不同胶凝体系中的水化特性

矿渣具有潜在活性,可用于制备不同类型的水泥.介绍了矿渣的形成与材料特性,在此基础上,将其用于矿渣硅酸盐水泥、超硫酸盐水泥及碱激发矿渣水泥,并分析其在不同胶凝体系中的水化特性.在三种胶凝体系中,矿渣在碱和硫酸盐激发下,形成大量水化硅酸钙和钙矾石等水化产物;随着水化反应的不断发展,使得硬化浆体更加致密,进而提高水泥的强度.     

硅酸盐水泥-矿渣复合浆体的水化反应进程研究

为考察矿渣对水泥水化进程的影响,系统研究了在不同的养护龄期、水胶比、矿渣掺量条件下,水泥-矿渣复合浆体的矿渣反应程度、非蒸发水含量、Ca(OH)2含量、孔隙率和力学性能.根据实验结果,研究了复合浆体中矿渣反应程度和非蒸发水含量的变化规律,探讨了矿渣的掺入对Ca(OH)2含量的影响,提出了水化反应进程中水泥与矿渣对Ca(OH)2的供求模式,分析了矿渣与水泥的叠加与互补效应,确定了矿渣的最佳掺量范围和最大掺量范围.上述结果可为矿渣在水泥基材料中合理有效地利用提供一定的科学依据.     

矿渣-水泥胶凝体系的水化动力学模型

矿渣是由高炉炼铁熔融的矿渣骤冷时形成的细粒状玻璃态物质,它是一种活性掺和料.将矿渣粉作为掺合料掺入水泥基材料中,其活性可以得到充分的发挥,使得水化反应充分,进而改善水泥基材料的力学性能.本文分析了矿渣和水泥的水化动力学影响因素,建立了矿渣-水泥胶凝体系的水化动力学方程,主要从水胶比、温度以及比表面积这三个因素来分析矿渣掺量对矿渣-水泥胶凝体系水化过程的影响.结果表明,增大水胶比、升高温度及增大水泥颗粒的比表面积均能够不同程度的加速矿渣-水泥胶凝体系的水化进程.     

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。     

碱矿渣胶凝材料水化产物的试验研究

本研究旨在较为系统全面地研究分析碱矿渣胶凝材料的水化产物及特性.研究采用不同碱浓度和模数的水玻璃制备碱矿渣胶凝材料,利用X-射线衍射(XRD)、热重-差示扫描热分析(TG-DSC)、能谱仪(EDS)等技术手段研究了碱矿渣胶凝材料水化产物及特性.结果 表明,碱矿渣胶凝材料中水化产物主要为低Ca/Si的C-S-H凝胶和C-A-S-H凝胶,同时也包含了水滑石类物相,但含量所占比例较少.碱矿渣胶凝材料水化产物对碱金属离子有较强的结合能力.以上结果为进一步阐明该材料的水化机理提供了理论依据.     

水化环境对粒化高炉矿渣粉水化产物性能影响

利用扫描电镜观察不同水化环境下粒化高炉矿渣粉水化产物微观形貌,并利用能谱分析水化产物的元素组成,计算水化产物的Ca/Si和Ca/(Si+ Al).试验结果表明:在常温养护条件下,矿渣活性较低,水化产物的Ca/Si、Ca/(Si+ Al)较高;高温养护提高了矿渣的活性,水化产物的Ca/Si、Ca/(Si+ Al)有所降低;常温碱激发环境下矿渣活性得到较好的发挥,矿渣颗粒水化较充分,水化产物的Ca/Si、Ca/(Si+ Al)较低;高温养护碱激发环境下,早期矿渣活性即被激发,但阻碍了后期矿渣活性的发挥.     

Stoichiometry of Slag Hydration with Calcium Hydroxide

The stoichiometry of the reaction between ground granulated blast furnace slag (GGBFS) having an empirical formula of C_7.88S_7.39M₃A and calcium hydroxide (CH) was investigated. Scanning electron microscopy (SEM) was used to determine the slag consumption as well as the Ca/Si ratio in calcium silicate hydrate gel (C-S-H) products. A tentative stoichiometric ratio of 2.6 mol of CH consumed per mole of slag reacted was determined using two methods. By combining consumption data determined separately for slag and CH a molar stoichiometry of 2.79 was found. Similarly, by directly determining the Ca/Si ratio in the C-S-H gel product, a range for the molar stoichiometry between 1.65 and 3.42 was found. Finally, a comparison of the stoichiometry of the slag/CH reaction was made with slag/portland cement hydration. The basic features of both appear similar. In the C-S-H gel around slag grains, a calcium-to-silica ratio of 1.3 to 1.4 was found for both slag/CH and slag/cement systems.     

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。     

Kinetics of Slag Hydration in the Presence of Calcium Hydroxide

The reaction between ground granulated blast furnace slag (GGBFS) having an empirical formula of C_7.88S_7.39M₃A and calcium hydroxide (CH) was investigated. The kinetics of the reaction were explored. Thermogravimetric analysis was used to monitor the consumption of CH from which rate constants were determined. Based on Knudsen's kinetic model, activation energies of 14.5, 17.9, and 22.6 kJ/mol were determined for three different mass ratios of slag and CH reacted over a temperature range of 15° to 50°C and hydrated for a period of time from 0 to 32 days. A comparison of the kinetics of the slag/CH reaction was made with slag/portland cement hydration. The basic features of both appear similar.     

硅钙渣制备碱激发胶凝材料的实验研究

采用正交实验法对硅钙渣制备碱激发胶凝材料的配比进行了研究,探讨了水玻璃模数及其掺量、硅钙渣用量对碱激发胶凝材料强度的影响.正交实验结果表明,水玻璃掺量是影响强度的主要因素,硅钙渣用量和水玻璃模数是影响强度的次要因素;硅钙渣制备碱激发胶凝材料优化配合比为:硅钙渣70％、矿渣微粉30％、水玻璃掺量5％、水玻璃模数2.40;微观形貌分析表明,随着水玻璃模数的逐渐提高,反应产物C-(A)-S-H凝胶的数量逐渐增多,试样密实程度逐渐增高;当模数超过2.40后,随模数的增高,水玻璃溶液的粘度增大,试样制备过程中引入的气泡难以排出,从而导致试样密实程度降低.     

压制低水胶比条件下硅酸盐水泥-粉煤灰体系的水化分析

在压制低水胶比条件下,研究硅酸盐水泥和粉煤灰复合胶凝材料体系的水化程度和水化速率,并利用SEM和XRD分析了水化产物的微观结构.结果表明,在压制低水胶比条件下,水泥的水化受到限制,掺加粉煤灰后能够改善硅酸盐水泥的水化条件,提高水化程度.     

高钙钒渣焙烧过程中硅酸盐矿物变化特征研究

作为钒渣体系的重要组成部分,查明硅酸盐矿物在焙烧阶段的变化特征有助于更好掌握钒渣体系在焙烧过程的演变规律,对指导焙烧工艺的改进具有重要意义。文章综合应用X射线衍射分析仪、矿物分析仪、扫描电镜以及能谱仪等技术手段对高钙钒渣焙烧阶段主要硅酸盐矿物的变化特征进行分析,结果表明:铁橄榄石的氧化分解温度区间为334~850 ℃,分解初期颗粒内外形成非晶态石英,随温度上升,铁橄榄石颗粒外缘出现逐渐加厚的氧化铁边直至颗粒完全分解,其分解产物为石英和氧化铁;钙铁辉石的氧化分解温度区间为334~850 ℃,分解初期同样以颗粒内外形成非晶态石英为标志,随温度上升,钙铁辉石颗粒外缘出现钒酸钙环带和氧化铁直至颗粒完全分解,其分解产物主要为石英、钒酸钙和氧化铁;硅酸二钙的反应温度区间为640~850 ℃,反应初期以颗粒外缘出现钒酸钙环带为标志,随温度升高,硅酸二钙逐渐分解,其分解产物主要为钒酸钙、石英和氧化铁。