无熟料胶凝材料胶砂与混凝土性能的试验研究

以矿渣、粉煤灰、钢渣、铁尾矿微粉、熟石灰、脱硫石膏等为原材料研究无熟料胶凝材料的制备及其胶砂、混凝土性能。结果表明：无熟料胶凝材料标准稠度用水量在28.5%～30.5%之间,初凝时间均大于150 min,终凝时间在200～460 min之间;不掺加水泥的无熟料胶凝材料,早期钢渣含量较高的通用胶砂抗压强度较高,其专用胶砂抗压强度也较高且56 d时可达50 MPa;掺入不超过胶凝材料5%的P·Ⅰ型硅酸盐水泥的无熟料胶凝材料,钢渣含量较低、石膏含量较高的通用和专用胶砂抗压强度都相对较高,较优组别专用胶砂抗压强度28 d可达35 MPa, 56 d达到45 MPa;选用胶砂强度较优的胶凝材料配比进行混凝土试验,无熟料胶凝材料混凝土工作性能良好,28 d抗压强度满足C20～C25混凝土强度要求,56 d满足C25～C30混凝土强度要求。     

粉煤灰掺量对矿渣-水泥胶砂耐磨性和强度的影响

研究了粉煤灰掺量对矿渣-水泥胶砂28 d、45 d和350 d耐磨性和强度的影响.在矿渣-水泥胶砂中掺入10%的粉煤灰后胶砂28 d、45 d和350 d耐磨性可增大也可减小,但当粉煤灰掺量≥20%时,均降低,且随粉煤灰掺量继续增加,不断降低.在矿渣-水泥胶砂中掺入10%粉煤灰后胶砂28 d、45 d强度减小,且随粉煤灰掺量继续增加,不断减小.在矿渣-水泥胶砂中掺入粉煤灰后,胶砂350 d强度可增加也可降低,取决于粉煤灰掺量和矿渣取代水泥量.随掺粉煤灰的矿渣-水泥胶砂强度增大,胶砂磨损率总体趋势减小,但并不单调减小.     

优化粉磨对矿渣水泥性能的影响

研究不同粉磨方式,尤其优化粉磨对矿渣水泥性能的影响。结果表明：粉磨方式、矿渣掺量以及矿渣熟料粉比表面积会影响矿渣水泥的标准稠度用水量、凝结时间和胶砂强度;优化粉磨矿渣水泥的3d和28d强度分别与矿渣熟料粉比表面积及矿渣掺量有关;与传统42.5强度等级的复合水泥相比,优化粉磨矿渣水泥的熟料用量可降低约40%,大幅度降低水泥的碳排放量。     

矿物掺合料对水泥强度及水化热的影响分析

在水泥中掺入不同的矿物掺合料,研究水泥强度和水泥水化热的变化情况。结果表明：加入矿渣后,水泥胶砂的早期强度降低,但28d强度略有不同,当矿渣少于水泥用量时会增加,超过水泥用量（达到55%）时会下降。随着粉煤灰的掺入,水泥强度（3d、28d）出现了不同程度的降低。水泥的水化热与龄期呈正相关,并且无论单掺矿渣还是粉煤灰,水泥水化热都会降低。当水泥用量一定时,水泥水化热由高到低依次为同时掺入矿渣和粉煤灰、只掺矿渣、只掺粉煤灰。     

Na2SiO3/Na2CO3复合制备清洁型碱矿渣胶凝材料

为解决弱碱单独激发碱矿渣胶凝材料(AASM)时存在的力学性能弱、矿渣反应程度低等问题,缓解AASM的操作危害性,本文采用Na₂SiO₃/Na₂CO₃复合激发矿渣,研究了复合激发剂组成对AASM凝结时间、抗压强度、水化产物及自收缩的影响,并评估了AASM的环境效益。结果表明:随着Na₂CO₃碱当量的增加,AASM缓凝效果较为明显,抗压强度也有所降低,但抗压强度的降低幅度随龄期增大而减小。通过加入Na₂CO₃,AASM水化产物种类增多,C-(A)-S-H的峰值强度随Na₂CO₃碱当量占比的增加呈现出先增加后降低的趋势,因而解释了AASM浆体自收缩的变化。另外,由CO₂排放指数可以看出,Na₂SiO₃/Na₂CO₃复合激发矿渣较Na₂SiO₃单独激发更为清洁,环境效益显著。     

矿渣掺量对胶砂和混凝土强度的影响

本文研究了矿渣掺量对胶砂强度、混凝土强度和混凝土与钢筋的粘结强度的影响.在水泥胶砂或粉煤灰-水泥胶砂中,用矿渣取代部分水泥后,胶砂3d强度会降低,且随取代量增加,胶砂3d强度逐渐降低.在水泥胶砂或粉煤灰-水泥胶砂中,当矿渣取代水泥量≤55％时胶砂28 d强度会增加,但矿渣取代水泥量至60％时胶砂28 d强度会下降.在水泥混凝土或粉煤灰-水泥混凝土中,当矿渣取代水泥量≦50％时混凝土28 d强度及其与钢筋的粘结强度会提高,但矿渣取代水泥量≥60％时混凝士强度和粘结强度会降低.     

矿渣掺量对水泥胶砂耐磨性和强度的影响

研究了不同矿渣掺量的水泥胶砂28d、45d和350d龄期耐磨性和强度。在水泥胶砂中掺入矿渣等量取代部分水泥后水泥胶砂28d、45d和350d龄期耐磨性均降低,且随矿渣掺量增加,水泥胶砂各个龄期耐磨性逐渐降低。在水泥胶砂中掺入矿渣等量取代部分水泥后,水泥胶砂28d、45d和350d龄期强度均随矿渣掺量增加先增加后降低。掺矿渣胶砂的耐磨性随胶砂强度增大并不单调增加,强度相同的矿渣胶砂常常表现出不同的耐磨性。     

改性磷石膏的比表面积对磷石膏矿渣基水泥性能的影响

将改性磷石膏在球磨机中粉磨不同时间,制成不同比表面积的改性磷石膏浆体,然后与矿渣粉、熟料粉按一定比例混合制得磷石膏矿渣基水泥,测试其性能。研究结果表明,随着改性磷石膏比表面积的增加,磷石膏矿渣基水泥的凝结时间呈缓慢缩短趋势,而胶砂流动度会先增大后减小,3d、7d和28d胶砂强度也有很明显的先增大后减小的趋势,28d抗压强度最高可达58.5MPa。     

机械力化学效应对煤矸石水泥性能的影响

从充分发挥煤矸石潜在活性的观点出发,通过机械力化学作用对煅烧后煤矸石的活性进行进一步激发.将粉磨后不同细度煤矸石以不同掺量与熟料、石膏配置复合水泥,测定其3d、28d强度,标准稠度用水量和凝结时间.结果表明,经高能球磨后的煤矸石,其20%掺量的水泥胶砂强度可达53.8MPa,掺量为40%的水泥胶砂强度达到44.1MPa;煤矸石越细,标准稠度用水量越大,凝结时间越短.     

超细矿渣在水泥砂浆中的应用研究

在普通硅酸盐水泥砂浆中加入济钢产超细矿渣,研究不同掺量的超细矿渣对水泥浆体凝结时间及胶砂流动度、强度的影响.实验结果表明:随着掺量的提高,水泥浆体的初凝时间延长,终凝时间缩短;胶砂流动度随超细矿渣掺量的增大而减小;随超细矿渣掺量的增大,水泥胶砂的3d和28 d强度提高,当质量分数掺量为30％时,水泥砂浆28 d的抗折、抗压强度达到最大,分别达到9.65 MPa和68.44 MPa.     

粉煤灰、矿渣掺量对胶砂强度的影响

对不同粉煤灰、矿渣掺量的胶砂抗压、抗折强度进行了研究.结果表明,水泥胶砂中随粉煤灰取代水泥量增加,胶砂3d、28d抗压和抗折强度不断减小.水泥胶砂中随矿渣取代水泥量增加,胶砂3d抗压和抗折强度不断减小;当矿渣取代量小于55％时,胶砂28d的抗压和抗折强度均稍有提高,当矿渣取代量大于60％时,胶砂28d的抗压和抗折强度均...     

碱激发矿渣/粉煤灰胶凝材料力学性能研究

采用矿渣、粉煤灰为原料,液体水玻璃、固体水玻璃、固体NaOH为激发剂,研究Na_2O掺量、模数、粉煤灰掺量、萘系减水剂掺量对矿渣/粉煤灰胶凝材料胶砂强度、凝结时间的影响。结果表明:液体水玻璃最佳Na_2O掺量6%、模数1.00,28d抗压强度63.0MPa、抗折强度12.2MPa;固体水玻璃最佳Na_2O掺量4%、模数0.50,28d抗压强度20.5MPa、抗折强度6.3MPa;随着萘系减水剂掺量的增加,胶凝材料的凝结时间增加,萘系减水剂掺量1.5%的初凝时间362min、终凝时间392min、间隔30min,缓凝效果显著。     

公路粉煤灰水泥的研制（一）

文中研究了熟料掺量、复合激发剂、石膏掺量、水泥颗粒粒度对公路粉煤灰水泥的影响.获得了公路粉煤灰水泥的最佳配料方案和工艺参数.与粉煤灰硅酸盐水泥性能相比,公路粉煤灰水泥早期强度略低于粉煤灰硅酸盐水泥,凝结时间较长,但其7d～28d水化龄期内的强度增长率较高,28d强度已赶上或超过粉煤灰硅酸盐水泥,胶砂流动度好.     

不同温度下矿渣对铝酸盐水泥早期水化行为的影响

通过凝结时间、抗压强度、电阻率、浆体内部温度测试和水化产物分析,研究了20 ℃、35 ℃和50 ℃下矿渣(GGBFS)对铝酸盐水泥(CAC)早期水化行为的影响。结果表明,掺入矿渣会逐渐减小CAC 72 h的化学收缩,降低化学收缩速率峰值。20 ℃时,电阻率变化曲线出现了明显的晶相转变期,化学收缩曲线存在明显的诱导期; 35 ℃时,凝结时间延长,掺入矿渣抑制了电阻率的发展;50 ℃时,电阻率在接近24 h时显著降低,凝结时间显著缩短,掺入矿渣缓解了24 h电阻率的减小。矿渣-铝酸盐水泥体系的水化产物和抗压强度受养护温度的影响较大。20 ℃时,掺入40%(质量分数)矿渣减少了CAH₁₀的生成量,降低了硬化浆体的强度;35 ℃和50 ℃时,1 d水化产物主要为C₂AH₈和少量C₃AH₆,掺入矿渣延缓了强度的倒缩。在28 d龄期时,不同养护温度下掺入矿渣均能促进C₂ASH₈的生成。     

固废基路用胶凝材料配制及性能研究

以粉煤灰、电石渣、脱硫石膏、钢渣、矿渣等工业固体废弃物为主要原料,配制道路水稳层路用胶凝材料,全部或部分替代路用水泥,开展原料预处理加工和配比优化实验,考察原料细度和原料配方对胶凝试块强度的影响。结果表明：通过粉磨机械力活化,可明显增强固废的胶凝活性,其中,适宜的粉煤灰、电石渣、脱硫石膏、矿渣粉的中位径D50范围为8～12μm,而适宜的钢渣微粉中位径D50为5～8μm之间;通过固废超微粉原料间配方优化,可获得7 d和28 d强度分别为29.3 MPa和37.5 MPa的70%固废掺加量的无机胶凝粉体材料,该固废优化配比为粉煤灰：电石渣：脱硫石膏：钢渣：矿渣=31.8∶13.6∶9.1∶27.3∶18.2,按比例加入30%P·S42.5水泥,在此配方体系下,胶砂试块强度可以达到或超过纯路用32.5水泥强度指标。     

掺纳米SiO2/稻壳灰/粉煤灰水泥基材料性能的试验研究

通过对不同掺量稻壳灰(RHA)/粉煤灰(FA)和纳米SiO2 (NS)水泥基试样比表面积、需水量、凝结时间和水泥胶砂强度的测试,讨论了RHA/FA和NS掺量对水泥比表面积、需水量、凝结时间和胶砂强度的影响.结果表明,掺加RHA/FA会增大水泥比表面积,引起需水量的增大,延长水泥初、终凝时间,适量掺加NS会降低水泥比表面积,缩短水泥初、终凝时间,当RHA/FA掺量为20％时加入2％ NS,RHA/FA和NS对水泥浆的需水量及凝结时间影响不大;RHA/FA取代水泥后,水泥胶砂3d和28 d强度均有所下降,加入NS后,各龄期强度均得到提高,尤其是3d强度提高幅度较大.可以通过掺加NS来弥补RHA/FA的掺入所引起的早期强度降低,达到相同强度可以适当提高RHA/FA的掺量.     

全固废胶凝材料在预应力孔道压浆材料中的应用

以矿渣、钢渣、脱硫石膏为主要原料制备全固废胶凝材料,采用合理比例化学激发、物理磨细等手段检测其胶砂强度发现28天抗压强度能达到P.042.5水泥的强度等级。在预应力孔道压浆体系中要求超低的水胶比0.26～0.28,在此水胶比的限制条件下全固废胶凝材料可以替代水泥进行使用,最终强度大于50MPa,满足孔道压浆材料的技术指标。试验结果表明,石家庄周边辛集奥森钢铁有限公司提供的矿渣、钢渣,西柏坡电厂收集的脱硫石膏在比例为35:50:15时,所配制的孔道压浆材料工作性能和力学性能达到最优,每吨压浆材料降低成本165元。     

机械活化和不锈钢渣掺量对矿渣胶凝材料性能的影响

为了促进不锈钢厂废渣的资源化利用,以红土镍矿酸性高炉渣和不锈钢渣为主要原料制备胶凝材料,研究机械活化和不锈钢渣质量掺量对矿渣胶凝材料性能的影响,并利用XRD、SEM对胶凝材料的水化产物及微观结构进行分析。结果表明,机械活化主要通过改变原料的比表面积和颗粒级配来影响胶凝材料性能,且矿渣中细颗粒占比是影响其胶凝活性的关键因素,适宜的球磨时间为45 min,此时矿渣比表面积达到524.66 m²/kg。不锈钢渣与酸性矿渣之间存在协同作用,当不锈钢渣质量掺量为20%时,胶砂试块3 d、7 d、28 d抗压强度分别为17.8 MPa、24.3 MPa 和34.8 MPa,抗折强度分别为4.5 MPa、6.2 MPa和6.8 MPa,达到P·S 32.5R矿渣硅酸盐水泥强度标准。不锈钢渣的掺入在水化早期和后期都促进钙矾石及C-S-H凝胶的生成,对胶砂试块各龄期强度都有促进作用,而未水化的钢渣细颗粒也起着微集料填充作用,有利于胶凝材料早期强度的提高。     

工业污泥对水泥熟料性能影响的试验研究

为安全高效地实现工业污泥的资源化利用,基于对工业污泥化学成分的分析,着重研究其掺量对水泥熟料的烧成、胶砂强度、凝结时间以及重金属溶出的影响。试验结果表明:工业污泥与水泥原料的主要化学成分基本相同;适量工业污泥的掺入对水泥熟料烧成的影响较小,随着工业污泥掺入量的增大,水泥熟料烧成的难度也将逐渐增大;当KH=0.92时,掺2%的工业污泥使得试件28d的抗压、抗折强度均有所提高,对试件3d的抗压、抗折强度的影响较小;工业污泥的掺入对凝结时间的影响较小;掺工业污泥烧成的水泥中的重金属元素可得到有效的固化。     

矿渣沸石基水泥的试验研究

研究了矿渣沸石基水泥中原料组成含量对水泥的强度、凝结时间及标准稠度等性能的影响规律,并探讨了该水泥体系的水化机理。研究结果表明,以30%的沸石、25%的熟料、34%的矿渣、6%的钢渣和5%的石膏,可以制备出3d抗压强度达15.3MPa、28 d抗压强度达42.8 MPa的矿渣沸石基水泥。该水泥的主要水化产物为C-S-H凝胶和水化硫铝酸钙。