硅钙基固废原料配比及蒸养条件对硅酸钙板力学性能的影响

研究协同利用硅钙渣、粉煤灰、水泥和脱硫石膏制备硅酸钙板时,原料配比、蒸养条件对硅酸钙板力学性能、水化产物的影响,并利用XRD、IR和SEM表征了原料的协同水化历程和水化产物的微观结构和表面形貌.试验结果表明:最佳原料配比为硅钙渣60%、粉煤灰24%、水泥10%和脱硫石膏6%;最佳蒸压养护条件为蒸养温度180℃,恒温蒸养时间8 h,硅酸钙板抗折强度满足国家标准强度的D1.3的Ⅱ级要求;随着蒸养温度升高,原料水化依次生成C-S-H凝胶、托贝莫来石和针状硬硅钙石,大量托贝莫来石和硬硅钙石的生成使得硅酸钙板的强度得以提升.     

粉煤灰对碱激发矿渣/粉煤灰体系的作用机理研究

碱激发胶凝材料是以工业固体废弃物为原料制备的一种绿色无机胶凝材料,具有良好的力学性能与耐久性能。粉煤灰因其独特的球体微观结构与其他固废微粉存在本质区别,因此粉煤灰在碱激发胶凝材料体系中的作用机理亟待研究。以矿渣与粉煤灰为原料,利用碱激发剂制备胶凝材料,并对材料进行抗压强度测试,最后采用XRD、FTIR和SEM探究碱激发矿渣/粉煤灰体系的水化反应机理,研究粉煤灰对矿渣/粉煤灰体系的作用机理。结果表明:外掺3%(质量分数)NaOH作为碱激发剂,水固比为0.4时,随粉煤灰掺量减少,抗压强度呈现先上升后下降的趋势;m(矿渣):m(粉煤灰)为4:1时,28 d抗压强度达到峰值(37.1 MPa)。粉煤灰颗粒在不同龄期形成具有不同反应程度与尺寸的嵌入式微观结构,对材料力学性能起到不利影响;但粉煤灰的活化程度随龄期延长逐渐变大,对后期强度发展有持续贡献。碱激发矿渣/粉煤灰体系水化产物中含有Friedel盐、托贝莫来石、钙矾石、C-S-H/C-A-S-H凝胶,以及粉煤灰中残留的α石英相。随粉煤灰掺量增加,托贝莫来石生成量减少,钙矾石向Friedel盐转变,钙矾石生成量减少,Friedel盐生成量增多。     

养护制度对粉煤灰水化产物的影响

以粉煤灰、生石灰为原料,利用水热合成方法研究了粉煤灰制品在蒸养(在80℃下养护10 h)、蒸压(分别在120、140、160、180℃下养护6 h)两种养护条件下水化产物的矿物组成和微观形貌。利用SEM、XRD、TG-DSC对水化产物的矿物组成和微观形貌进行了表征。结果表明:粉煤灰在不同养护制度下的水化产物种类和形貌有显著变化。蒸汽养护条件下,粉煤灰颗粒表面除了有卷箔状水化硅酸钙外,还有团絮状水化硅酸钙和板状水化石榴石生成;蒸压养护条件下,随着反应温度的升高,卷箔状水化硅酸钙的宽度收缩,结晶度逐渐提高,在160℃时,出现了片状的托贝莫来石。     

脱硫石膏基泡沫玻璃保温板的性能研究

将泡沫玻璃边角料和玻化微珠作为轻骨料,辅以电厂原状脱硫石膏-粉煤灰-矿粉等复合胶凝材料,制备复合保温板.测试保温板的干表观密度、抗压强度、导热系数等性能指标,并通过SEM观察不同配比脱硫石膏基胶凝材料和胶凝材料-泡沫玻璃界面微观形貌.结果表明,制得保温板导热系数在0.06～0.09 W/(m·K)之间,抗压强度均达到0.5 MPa以上,干表观密度在490～620 kg/m3之间,软化系数均大于0.8.SEM微观图像显示:免煅烧脱硫石膏-粉煤灰-矿粉三元胶凝体系水化更充分并生成较多水化硅酸钙、钙矾石等产物.     

粉煤灰-免煅烧脱硫石膏胶凝活性激发机制研究(二)

为更有效利用燃煤电厂两大工业固体废弃物:粉煤灰及原状未煅烧脱硫石膏,进一步揭示粉煤灰-未煅烧脱硫石膏体系胶凝性能产生机制,采用NaOH溶液与水泥对其活性进行激发.80℃条件下养护7d后测定试件抗压强度,并分析水化产物的矿物组成.试验发现,在用水泥作为碱性激发剂时,适量脱硫石膏的存在对强度有较大的促进作用;但脱硫石膏的用量要适宜,用量过高,钙矾石数量增多,会引起体积稳定性的降低;NaOH作为碱性激发剂,无法使免煅烧脱硫石膏-粉煤灰胶凝体系形成有效强度,表明体系中足够的氧化钙是最终形成有效强度的重要保证.     

纤维石膏基复合墙材基本力学性能试验研究

以原状脱硫石膏、粉煤灰、矿渣作为基本材料,运用正交试验研究了由NaOH、生石灰和水泥组成的复合碱性激发剂对于原状脱硫石膏-粉煤灰-矿渣复合胶凝材料基本力学性能的影响,确定了NaOH、生石灰、水泥的最佳掺量.在此基础上,研究了不同植物纤维、水胶比、减水剂对复合胶凝材料基本力学性能的影响,确定了纤维石膏基复合墙材的最佳配比.试验结果表明:NaOH、生石灰、水泥的最佳掺量分别为0.5％,8％,10％,该复合墙材选用苎麻纤维和萘系减水剂为宜,最佳掺量分别为2％和1％,最佳水胶比为0.38,所有组分均在脱硫石膏、粉煤灰和矿渣质量和的基础上按质量比外掺.     

利用硅钙渣、水泥、粉煤灰等改善脱硫石膏制品性能的研究

以脱硫石膏、水泥、高铝粉煤灰及其提铝后硅钙渣为主要原料,制作脱硫石膏制品,并对其性能进行测试。测试结果表明:在脱硫石膏制品中添加水泥可以改善其力学性能以及耐水性能,且水泥的添加量应控制在20%以内;添加硅钙渣的石膏制品与纯石膏相比,密度下降,强度提高,吸水率基本保持不变,软化系数增加,且随着硅钙渣添加量的增加,密度下降加剧;粉煤灰的添加使得制品耐水性提高,但强度降低,吸水率和软化系数提高;生石灰掺量5%时制品强度最高;在粉煤灰、硅钙渣、生石灰总量一定的条件下,改变粉煤灰和石灰石的量,石膏制品的干抗折和抗压强度在10%左右时强度最低。     

磷石膏粉煤灰改性生土材料试验研究

以普通硅酸盐水泥为基础,添加磷石膏和粉煤灰对生土材料进行改性,制备自密实生土基墙体材料。通过测试生土改性材料试样的不同龄期的无侧限抗压强度、软化系数和导热系数,探讨了单掺水泥,复掺磷石膏及粉煤灰对生土改性材料抗压强度的影响;采用扫描电子显微镜(SEM)研究了改性生土材料试样的微观结构特征并分析了磷石膏、粉煤灰改性作用机理。结果表明:磷石膏和粉煤灰复合添加大幅度提高改性生土材料的无侧限抗压强度和耐水性。以0.50为基准水固比,10%硅酸盐水泥+8%磷石膏+15%粉煤灰改性生土材料的28d抗压强度可达为13.5MPa,软化系数为0.94,具有自密实特性。     

NaOH激发粉煤灰基胶凝材料的水化产物

以粉煤灰为原料,NaOH为激发剂,制备出高抗压强度的粉煤灰基碱激发胶凝材料,研究养护条件对粉煤灰基碱激发胶凝材料抗压强度的影响。用x射线衍射分析不同龄期粉煤灰基碱激发胶凝材料的矿物组成,并用带能谱分析的扫描电镜观察不同龄期材料的微观形貌和区域元素组成。结果表明：蒸汽养护可以显著提高材料的抗压强度：粉煤灰中的玻璃相参加材料的水化反应,莫来石、石英等晶相则为惰性物质,不参加反应：在水化过程早期,粉煤灰基碱激发胶凝材料的气孔内会形成钠系菱沸石的前驱体,蒸汽养护1d后长大为表面呈十字交叉状的1pm左右颗粒,随着时间延长,这些颗粒可长至5μm左右,交错重叠充满整个气孔内壁,形成致密的空间网状结构,使材料强度得到提高。     

脱硫石膏-废水泥碳化再生砌块的力学性能及机理

本文以废水泥的再生利用为研究目标，构造了脱硫石膏-废水泥体系，评估了碳化对脱硫石膏-废水泥体系再生砌块力学性能和表观密度的影响，并通过XRD、FTIR和SEM揭示了再生砌块的成分、化学结构和形貌变化。结果表明，在石膏存在的条件下，废水泥的碳化可顺利进行。碳化过程能够有效增加脱硫石膏-废水泥样品的抗压强度。当水灰比为0.4、废水泥掺量为60%(质量分数)时，与未碳化的样品相比，碳化过程使样品的抗压强度提高了108.3%;当水灰比为0.8、废水泥掺量为65%(质量分数)时，与未碳化的样品相比，碳化过程使样品的抗压强度提高了270.0%。通过调整水灰比和废水泥掺量可控制碳化产物的化学结构和微观形貌，碳化过程对废水泥内部的水化具有一定促进作用，在促进体系力学性能增强的同时降低了块体的表观密度。研究结果将为综合利用废水泥和脱硫石膏两种固体废弃物提供新思路和可靠的再生应用方案。     

高炉矿渣-粉煤灰-脱硫石膏-水泥制备硅酸钙板的协同水化机理

以高炉矿渣、粉煤灰、脱硫石膏和水泥为原料,通过搅拌-压力成型-预养-脱模-蒸压养护的工艺流程制备硅酸钙板,研究了原料配方、蒸养时间对硅酸钙板抗折强度的影响,并采用DSC、XRD、IR和SEM等方法研究了混合原料的协同水化历程和水化产物的微观结构.结果表明:高炉矿渣、粉煤灰、脱硫石膏和水泥最佳配比为50％、5％、25％和20％,最佳蒸压温度和时间分别为180℃和10 h,原料在协同水化历程中依次生成了C-S-H凝胶、片状托贝莫来石、纤维状钙矾石和针状硬硅钙石,硬硅钙石的生成使得硅酸钙板的强度得以提升.     

粉煤灰基矿物聚合材料抗压强度与其物相关系研究

本文以粉煤灰、矿渣、铁尾矿为原料制备矿物聚合材料,以7d抗压强度为指标,对主要影响因素进行了四因素三水平正交试验,表明当粉煤灰/矿渣=80％/20％,尾矿掺量=20％,液固比=0.22,NaOH/水玻璃=60％/40％时,所得粉煤灰基矿物聚合材料制品7d抗压强度可达100.67 MPa,并以试验验证之.在此基础上,利用扫描电镜和X射线分析方法,对不同抗压强度的制品进行了微观结构和物相分析,结果表明,制品中非晶相的含量与粉煤灰基矿物聚合材料的抗压强度关系密切,随着制品中菲晶相物质含量增加,制品7d的抗压强度也在逐步增加.该研究为粉煤灰基矿物聚合材料的材料设计提供了基础数据.     

水玻璃性能对粉煤灰基矿物聚合物的影响

研究了水玻璃的不同模数和含固量(固相与水的质量比)对粉煤灰基矿物聚合物抗压强度的影响,同时将钠水玻璃和钠钾水玻璃对粉煤灰基矿物聚合物抗压强度的影响也进行了对比.结果表明:随着水玻璃模数的增大,粉煤灰基矿物聚合物的抗压强度增大,但是当模数超过1.4后,其抗压强度降低,且当模数大于2.0以后,其抗压强度显著降低.同时随着水玻璃含固量的增大,粉煤灰基矿物聚合物的抗压强度提高;对于钠水玻璃,水玻璃含固量为32%时,其抗压强度达到最大值,随水玻璃含固量继续提高,其抗压强度降低;而对于钠钾水玻璃,其抗压强度随着水玻璃含固量从16%增大到36%,而一直呈现提高的趋势.比较两种类型水玻璃激发效果发现:随着水玻璃模数和含固量的不同,钠水玻璃和钠钾水玻璃对粉煤灰的激发效果亦不同.在常温标准养护条件下,用模数为1且含固量为32%的钠水玻璃和模数为1.2且含固量为36%的钠钾水玻璃制得抗压强度分别为38.5MPa和42.1 MPa的粉煤灰基矿物聚合物.用X射线衍射和红外光谱分析了粉煤灰和粉煤灰基矿物聚合物激发前后的微观结构变化,分析了水玻璃激发作用的机理.     

粉煤灰提铝残渣、脱硫石膏、矿渣制备轻质保温板试验研究

利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、激光粒度分析仪、X射线荧光光谱仪(XRF)等分析测试技术,研究了粉煤灰提铝残渣和脱硫石膏的颗粒形貌、矿物组成、粒度分布、化学成分等基本特性。以粉煤灰提铝残渣为主要原料,以脱硫石膏或矿渣为掺合料,采用压制成型的方法制备轻质保温板。通过实验得出各组分最佳配比(质量分数):粉煤灰提铝残渣为40%,脱硫石膏为15%,河砂为15%,水为30%。     

水玻璃性能对粉煤灰基矿物聚合物影响

研究了水玻璃的不同模数和含固量（固相与水的质量比）对粉煤灰基矿物聚合物抗压强度的影响，同时将钠水玻璃和钠钾水玻璃对粉煤灰基矿物聚合物抗压强度的影响也进行了对比。结果表明：随着水玻璃模数的增大，粉煤灰基矿物聚合物的抗压强度增大，但是当模数超过114后，其抗压强度降低，且当模数大于2．0以后，其抗压强度显著降低。同时随着水玻璃含固量的增大，粉煤灰基矿物聚合物的抗压强度提高；对于钠水玻璃，水玻璃含固量为32％时，其抗压强度达到最大值，随水玻璃含固量继续提高，其抗压强度降低；而对于钠钾水玻璃，其抗压强度随着水玻璃含固量从16％增大到36％，而一直呈现提高的趋势。比较两种类型水玻璃激发效果发现：随着水玻璃模数和含固量的不同，钠水玻璃和钠钾水玻璃对粉煤灰的激发效果亦不同。在常温标准养护条件下，用模数为1且含固量为32％的钠水玻璃和模数为1．2且含固量为36％的钠钾水玻璃制得抗压强度分别为38．5MPa和42．1MPa的粉煤灰基矿物聚合物。用X射线衍射和红外光谱分析了粉煤灰和粉煤灰基矿物聚合物激发前后的微观结构变化，分析了水玻璃激发作用的机理。     

利用原状磷石膏制备石膏基复合胶凝材料的力学性能

以未经处理的原状磷石膏制备磷石膏基复合胶凝材料,测试磷石膏基复合胶凝材料的力学性能,考察生石灰的掺量、水灰比以及成型压力对磷石膏基复合胶凝材料力学性能的影响。结果表明:当生石灰掺量为4%时,磷石膏-矿渣复合胶凝材料具有较好的力学性能,矿渣微粉对磷石膏-粉煤灰复合胶凝材料的力学性能有增强作用。对于磷石膏-矿渣-炉渣复合胶凝材料,当成型压力超过3 MPa时,制备的材料力学性能明显下降。同浇注成型试样相比较,在5 MPa成型压力下的压实成型试样,材料孔隙率提高,特别对于200 nm以上孔所占体积分数来说,其所占体积分数要远远高于浇注成型试样,导致了材料微观结构劣化,力学性能变差。     

脱硫石膏-粉煤灰复合胶凝体系强度的改性研究

脱硫石膏是燃煤电厂、炼油厂等排放的二氧化硫采用脱硫净化工艺技术处理所得的一种工业废石膏。研究了脱硫石膏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，并在此基础上采用矿物激发剂与化学激发剂对该复合体系进行改性，结果显示：适当的脱硫石膏煅烧温度与保温时间、适宜掺量的矿物激发剂与化学激发剂均能提高复合胶凝体系的强度。因此，这些方法郜是改善脱硫石膏-粉煤灰复合胶凝材料性能的有效措施.     

富含重金属的焚烧飞灰对磷酸钾镁水泥体系性能的影响

为了研究富含Pb、Cd的模拟垃圾焚烧飞灰对磷酸钾镁水泥(MKPC)性能的影响,测试了含垃圾焚烧飞灰的MKPC体系的流动度、凝结时间、抗压强度和其中重金属Pb、Cd的浸出浓度,分析了MKPC体系的水化放热特性、物相组成和微观形貌,结果表明:复合缓凝剂和适量垃圾焚烧飞灰可有效延缓MKPC浆体的凝结时间.垃圾焚烧飞灰的加入和含量增加使MKPC浆体的早期抗压强度明显降低,随着水化龄期的延长,其抗压强度逐步提高,水化28 d时,掺50％飞灰的MKPC的抗压强度仍大于20 MPa.含垃圾焚烧飞灰的MKPC浆体中Pb、Cd的浸出浓度随垃圾焚烧飞灰含量的增加而增加、随水化龄期的延长而明降低.但含50％飞灰的MKPC硬化体(28 d)中Pb、Cd的浸出浓度均满足《危险废物鉴别标准》(GB5085.3-2007)要求.     

碱激发硅灰-粉煤灰基矿物聚合物的研究

本文在碱激发粉煤灰矿物聚合物的基础上,研究了在粉煤灰中掺人适量硅灰形成碱激发硅灰-粉煤灰基矿物聚合物的性能.结果表明,当碱激发剂Na2SiO3·9H7O用量20wt%,硅灰掺量10wt%时,碱激发硅灰-粉煤灰基矿物聚合物在室温养护下抗压强度达到58.83 Mpa,较不掺硅灰的矿物聚合物强度提高了72%.X衍射分析表明,形成的矿物聚合物为无定形矿物相,SEM微观形貌分析表明,掺入硅灰后,矿物聚合物的微观结构更加致密,其强度大幅度提高.     

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.