石膏矿渣水泥的新认识

石膏矿渣水泥(Supersulphated Cement)是一种以粒化高炉矿渣为主要原料,以石膏为硫酸盐激发剂和以熟料或石灰为碱性激发剂的少熟料或无熟料水　泥[1],现在又称作超硫酸盐水泥。其组分比例通常为75%~85%的矿渣、10%~20%的硫酸盐类（如二水石膏、无水石膏等）和1%~5%的碱性成分（如熟料、氢氧化钙等）。该水泥生产工艺简单,成本低,能充分利用工业矿渣,属于节能水泥,并且具有良好的使用性能,耐久性优良,水化热低,生产耗能低,吸引了国内外许多专家学者对其进行研究[2-7]。     

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。     

过硫磷石膏矿渣水泥浆性能优化研究

通过磷石膏预处理、提高减水剂掺量、添加硫铝酸盐水泥熟料和提高蒸养温度的方法,对过硫磷石膏矿渣水泥浆的物理力学性能进行了优化研究,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可以缩短过硫磷石膏矿渣水泥浆的凝结时间;适当提高减水剂掺量可以在缩短水泥浆凝结时间的同时显著提高其早期和中后期强度;掺加硫铝酸盐水泥熟料可以显著缩短水泥浆凝结时间并提高其28d强度;合理控制蒸养温度,可以提高水泥浆早期强度且加快模具周转,提高生产效率。     

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.     

石膏种类对矿渣水泥性能的影响

文章研究了三种石膏对矿渣水泥强度和孔结构的影响。根据石膏在纯水、石灰溶液和水泥中的溶解应及水化特性,探讨了用其它石膏替代二水石膏对矿渣水泥的增强机理。结果表明,石膏溶解度的提高可促进早期水化产物的形成和强度的提高,孔隙率的减少和大孔的减少对提高矿渣水泥的耐久性有利,同时也加速了C3S的水化,从而可明显提高矿渣水泥的早期强度,且对后期强度的提高和性能的改善有益。采用该技术可使矿渣掺量提高15％而不改变其性能。     

新型矿渣水泥中SO3最佳掺量的确定

采用分磨技术将矿渣和熟料分别粉磨,这样矿渣细度、熟料细度可灵活控制,并可进行多种比例搭配生产新型矿渣水泥。本文研究了石膏掺量对不同细度矿粉、与不同细度熟料在不同配比情况下所配水泥早、中、后期强度的影响,确定了不同条件下,新型矿渣水泥的SO3最佳含量。     

利用钢渣、矿渣制备低碳型胶凝材料

以钢渣、矿渣和脱硫石膏为主要原料,添加少量激发剂制备低碳型胶凝材料,试验确定了制备该产品的最佳物料配比:矿渣41.75%,钢渣41.75%,800℃锻烧的脱硫石膏10%,硅酸盐水泥熟料5%,激发剂Ⅱ1.5%.产品达到GB175-2007<通用硅酸盐水泥>42.5复合硅酸盐水泥标准要求.     

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.     

提高矿渣水泥中矿渣掺量的试验研究

大幅度提高水泥中矿渣掺量、相应降低水泥熟料含量，必然引起水泥性能的变化。本研究采用适当的技术措施提高矿渣水泥中矿渣掺量，改善水泥的早期性能，提出了#425矿渣水泥的合理配比，采用了XRD、SEM、DTA等测试技术分析了该种水泥的水化产物及其水化机理。采用的技术措施简单，利于生产控制，生产的水泥性能稳定、成本低、能耗少。     

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。     

矿渣水泥中矿渣含钛量与SO3掺量的关系

采用不同含钛量的矿渣与水泥熟料及不同掺量的石膏配制成矿渣水泥,通过分析混合水泥中石膏掺量与矿渣掺量及矿渣中TiO2含量的关系,研究了矿渣水泥中矿渣含钛量与石膏掺量的关系。     

低活性废渣配制复合水泥及其水化机理研究

以低活性的钢渣、锰渣为主掺合料,辅以适量的石灰石粉为超细填料,与熟料配比后制成复合水泥。当钢渣/锰渣的量40%、石灰石粉10%、熟料及半水石膏50%时达到最优化配比,配制成性能符合PC32.5标准的水泥。研究了掺合料的颗粒形貌及粒径分布对复合水泥强度的影响,通过SEM、XRD分析生态水泥的早期水化程度和产物,揭示矿渣生态水泥的水化特点。     

石膏矿渣水泥混凝土抗硫酸钠侵蚀性能研究

石膏矿渣水泥具有低水化热、良好抗化学侵蚀性能等优点,是一种低碳绿色胶凝材料。为了明确原材料对石膏矿渣水泥混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的影响,对比研究了不同化学组成及活性矿粉制备的石膏矿渣水泥混凝土的强度发展及抗硫酸钠侵蚀性能。结果表明:提高矿粉中Al₂O₃含量可以有效提高石膏矿渣水泥混凝土早期3 d强度;石膏矿渣水泥混凝土在硫酸钠环境下表现出强度软化型劣化;提高水泥用量、降低水灰比可以有效提高低活性矿粉制备的石膏矿渣水泥混凝土的抗硫酸钠侵蚀性能,但不利于高活性矿粉制备的石膏矿渣水泥混凝土的抗硫酸钠侵蚀性能。研究为低活性矿粉制备石膏矿渣水泥混凝土及其寿命预测提供试验数据支撑。     

大掺量矿渣石膏水泥基复合材料的水化特性

通过测试宏观抗压强度,同时采用XRD和TG-DTA技术对大掺量矿渣石膏水泥基复合材料的水化特性进行了研究,研究表明:大掺量矿渣石膏水泥基材料早期强度远低于纯水泥,但其强度发展较快,尤其是7～28 d阶段,28 d强度基本达到42.5 MPa水平,90 d龄期强度除SG-4试件均超过纯水泥水平.试件早期强度随着熟料含量的增加而增长,而后期强度并不遵循这一规律,水化后期主要是矿渣粉中活性Al2O3与活性SiO2参与水化反应,提高了体系抗压强度.SG系列水化产物主要为C-S-H凝胶和AFt,而纯水泥试样有大量Ca(OH)2而几乎无AFt存在.熟料含量对早期水化产物数量影响较大,而对水化产物种类及水化后期产物数量影响不大.     

矿渣粉、高钙灰及其改性材料对水泥早期水化进程的影响

通过水泥化学收缩和水化热测试方法研究了矿渣粉、高钙灰和脱硫石膏、煅烧脱硫石膏、硫酸钠等改性材料对水泥浆体早期水化进程的影响,同时与不同试样的早期强度进行对比分析.50%的矿渣粉和高钙灰替代水泥后显著降低塑性阶段的化学收缩和早期强度,但对硬化后的化学收缩影响不大,矿渣粉与高钙灰按照适当比例复合对降低塑性阶段化学收缩的作用更明显,有利于降低塑性开裂;脱硫石膏和元明粉对早期化学收缩影响不大.矿渣粉、高钙灰替代50%水泥后明显降低第2放热峰并增加1个第3放热峰,纯矿渣粉的第3放热峰较高,复掺20%高钙灰后第3放热峰降低并且出现时间延后,复掺30%高钙灰使第2放热峰也降低,水化热显著减少;脱硫石膏或煅烧脱硫石膏延缓水化反应进程而对总体反应程度影响不大;水化热实验结果显示硫酸钠促进早期水化反应的作用明显.结果表明:采用20%高钙灰替代矿渣粉对早期水化程度和初始结构建立影响不大,脱硫石膏或煅烧脱硫石膏作激发材料能够分散早期的集中放热而对总体水化进程影响不大;水化热对水化过程的反映比化学收缩更清晰和更准确.     

激发条件对脱硫石膏-矿渣体系水硬强度的影响

利用正交实验研究了硅酸盐水泥和其他两种矿物组分复合激发对脱硫石膏-矿渣体系强度的影响,用SEM、XRD分析了水化样品的微观结构.研究结果表明:硅酸盐水泥等多组分复合激发下,脱硫石膏-矿渣体系在水中标准条件养护,3 d抗压强度达17 MPa以上,28 d抗压强度达58 MPa以上.复合激发剂3种组分的优化组合为6:6:5,复合激发剂的用量为脱硫石膏-矿渣体系质量的17%左右.脱硫石膏-矿渣体系在复合激发条件下的水化产物主要是钙矾石和C-S-H.大量钙矾石、石膏晶体相互交叉连生,未水化石膏、矿渣颗粒所填充其间,在C-S-H凝胶的胶结下,形成了较为致密的晶胶搭配构成的微观结构.     

绿色节能环保型无熟料及少熟料白水泥的研究

以偏高岭土、石灰和石膏为主要原料制得无熟料白水泥。结果表明，偏高岭土、石灰和石膏三组分的最佳配比为5：3：2．水泥28d抗压强度超过32．5MPa。对白水泥强度增长特点、养护条件、耐水性进行了分析。研究了生石灰和熟石灰、生石膏和熟石膏对无熟料白水泥的影响差异，确定了最优石灰和石膏类型。掺入少量白水泥熟料，确定了四组分时白水泥的最佳配比，分析了其早期强度和后期强度增长速度存在差异的原因。     

矿渣对煅烧含高结晶态SiO2水泥生料的影响

利用含砂废弃混凝土原料煅烧水泥熟料,不可避免地会由细骨料砂引入结晶度较高的结晶态SiO2,不仅影响生料易烧性,而且影响硅酸盐矿物的组成和形貌,降低熟料质量。以ISO标准砂为硅质原料配制高结晶态SiO2含量的生料,按不同比例掺入矿渣,煅烧至不同温度;利用化学分析、XRD、岩相分析、SEM等方法,研究矿渣对水泥生料易烧性、熟料矿物组成和显微结构、熟料水化强度发展及水化产物形貌的影响。结果表明,适量矿渣的掺入可显著改善高结晶态SiO2含量水泥生料的易烧性,促进熟料矿物形成和发育;矿渣掺量为3%时,熟料水化后强度最高;适量矿渣可使熟料水化早期产生较多的C-S-H凝胶和钙矾石,而后期水化产物中C-S-H凝胶更密实,提高水泥强度。     

混合相磷石膏基胶结材制备与早期性能研究

以混合相磷石膏为主要原料,掺入矿渣、赤泥、偏高岭土、熟料制备混合相磷石膏基胶结材,通过抗压强度、p H和浸出毒性测试研究其早期性能,采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）测试分析水化机理。结果表明：53.76%（质量分数,下同）混合相磷石膏、9.68%矿渣、9.68%赤泥、16.13%偏高岭土和10.75%熟料可制备出性能最优的混合相磷石膏基胶结材,其3、5、7 d抗压强度分别达到8.93、10.99、13.14 MPa,p H碱性低于传统水泥基材料,总磷、氟化物浸出浓度均满足污水综合排放标准要求;磷石膏在400℃下煅烧60 min形成半水-无水混合相磷石膏,其中半水石膏和无水石膏的相对含量分别为31.7%和68.3%。混合相磷石膏基胶结材水化生成的水化硅酸钙凝胶、钙矾石和透钙磷石等物质形成致密结构,提升材料强度,阻隔污染物F-、PO43-浸出。混合相磷石膏基胶结材具有良好的力学性能和环境相容性,可为磷石膏规模化消纳提供新途径。     

钛石膏作水泥缓凝剂的研究

研究了钛石膏、矿渣掺入量及矿渣比表面积三因素对水泥物理化学性能的影响,并探索了钛石膏代替天然石膏作水泥缓凝剂的可行性.结果表明,钛石膏配比为5%、矿渣配比为25%、矿渣比表面积为384m2/kg时,水泥性能达到最佳.钛石膏作水泥缓凝剂,可较明显地延长水泥的初凝和终凝时间,抗折、抗压强度也有所提高,安定性合格,钛石膏可以代替天然石膏作水泥缓凝剂.