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.     

碱激发钢渣矿渣复合基层材料的强度特性及微观机制

围绕钢渣再利用、钢渣矿渣复合材料强度提升及微观作用机理这3个问题,从无侧限抗压强度和劈裂强度两个指标分析混合料不同养护龄期下的宏观强度,同时进行XRD、SEM和热重分析等微观试验,探讨了在石灰激发作用下,钢渣矿渣基层材料的水化产物生成和强度变化内在机制。强度试验结果表明:当矿渣掺量在10%(质量分数)以内,石灰与矿渣的质量比在1∶1~1∶2时,混合材料各龄期的无侧限抗压强度和劈裂强度较高。微观试验结果表明:适量Ca(OH)₂能够提高矿渣中SiO₂的水化反应速率,从而提升复合材料早期强度。此外,水化反应生成钙矾石、粉煤灰及钢渣中惰性组分的细料填充作用也是材料早强增长的有利因素。而粉煤灰的火山灰效应和钢渣中C₂S的持续水化反应则有助于复合材料后期强度的提升。     

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。     

碱矿渣胶凝体系的水化特性及机理分析

通过测定矿渣胶凝材料体系不同龄期的化学结合水含量,结合SEM分析,研究了碱矿渣胶凝材料的水化特性以及水化产物的微观形貌.结果表明:随着水化时间的增加,水化程度呈现不断增长的趋势,水化时间为1d时,水化程度为40.37％;水化初期,小颗粒形状的凝胶体在矿渣周围形成,凝胶间不断组合生长为C-S-H凝胶,随着水化时间的增加,胶凝体系逐渐致密.水化产物的Ca/Si、Ca/(Si+ Al)、Na/(Si+ Al)的质量比比值趋于稳定,表明碱矿渣-钢渣复合胶凝体系已形成稳定的水化产物.     

电解锰渣-生活垃圾焚烧底渣协同制备路面基层材料试验研究

我国电解锰渣和城市生活垃圾焚烧底渣堆存量大，污染严重，亟需开发经济可行的资源化利用技术。采用电解锰渣和城市生活垃圾焚烧底渣制备一种路面基层材料(RBM),并研究以不同Ca/Si比(质量比)制备的RBM的化学组成、力学性能、耐久性、浸出特性、水化产物和孔隙结构。采用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDX)和压汞等表征手段研究RBM的水化产物及微观结构，利用浸出试验研究RBM的浸出特性。结果表明，当Ca/Si为0.8时，RBM力学性能和孔隙结构最优，养护7 d后的无侧限抗压强度(UCS)达9.06 MPa,满足中国水泥土路面基层I级标准。RBM耐久性优异，养护28 d的RBM经过9次冻融循环和干湿循环试验后，UCS分别为11.63、9.90 MPa。RBM中的主要水化产物为CaAl₂Si₂O₈·4H₂O、3CaO·Al₂O₃(C₃A)、2CaO·SiO₂(C₂     

铬铁渣基低温陶瓷胶凝材料的性能研究

本文介绍了一种铬铁渣的综合利用方法,用铬铁渣基胶凝材料制备低温陶瓷复合材料.通过单因素实验考察了铬铁渣、矿渣、粉煤灰、石灰、脱硫石膏等对胶凝材料性能的影响,得出了胶凝材料各组分的最佳配比,即:铬铁渣/矿渣/粉煤灰/矿物激发剂/脱硫石膏/石灰=40/20/7/24/4/5,其常温、常压7d和28 d抗压强度分别可达32.57 MPa和56.00 MPa.通过对胶凝材料净浆XRD、SEM微观分析,水化产物主要为水化硅酸钙和氢氧化钙等,水化产物相互叠加、交织成不规则的网状结构,28 d的水化结构已十分致密,使复合材料具有良好的物理力学性能.固化体试块7d和28 d Cr的毒性浸出浓度分别为0.0082 mg/L和0 mg/L,远低于国家Cr毒性浸出鉴别标准值(5.0mg/L),在综合利用了铬铁渣的同时,更好地稳定化其中的毒性元素Cr,具有一定的环境效益和经济益.     

粉煤灰水泥基材料的水化产物

用热重仪-差示扫描量热仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线能量散射、高分辩电子显微镜、压汞仪,测定了粉煤灰水泥基材料水化产物的形貌特征、微观结构、化学组成及水泥石的孔结构,讨论了水化产物性质及水泥石孔结构随粉煤灰掺量的变化规律。结果表明：粉煤灰的大量掺加,可以改善凝胶的化学组成。水化后期,粉煤灰与Ca(OH)2及由熟料水化生成的高n(Ca)／n(Si)的水化硅酸钙(C—S—H)凝胶发生二次水化反应,生成低n(Ca)／n(Si)的C—S—H凝胶,此种凝胶的固碱能力强,可减少碱-集料反应的危害性。同时,二次水化产物能够填充那些对水泥石强度和耐久性极为不利的孔隙空洞,使水泥石的结构更加致密,优化水泥石的孔结构,对提高水泥基材料的耐久性作用极大,为进一步提高工业废渣利用的技术水平奠定了基础。     

粉煤灰基复合胶凝喷浆材料的强度及水化机理

为提高固体废弃物的利用率,使用粉煤灰、脱硫石膏、电石泥、水泥制备胶凝喷浆材料用于抑制矸石山的自燃,以废治废.采用正交试验的方法研究材料的强度,结果表明当基础组粉煤灰和脱硫石膏质量比70∶30,电石泥外加掺入量20％(质量分数),水泥外加掺入量10％(质量分数),水灰比为0.67时喷浆材料的强度最佳.喷浆固化体28d抗压强度达16.96MPa,可以满足现场应用要求.通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对固化体的晶相结构和微观形貌进行分析,研究水化机理,结果表明水化产物主要是水化硅酸钙、水化铝酸钙和钙矾石晶体,对强度起主要作用.     

碱渣-粉煤灰基新型注浆材料固化机理试验研究

为了得到碱渣-粉煤灰-硅酸钠溶液体系新型注浆材料各组分的作用和固化机理,考虑不同固体质量配比和养护条件,通过温度变化、固化收缩、抗压强度和傅里叶变换红外光谱试验对比研究不同体系的差别.结果表明:碱渣中Ca(OH)2和粉煤灰中的CaO遇到硅酸钠溶液时发生放热反应;浆液早期抗压强度由碱渣中CaCl2、Ca(OH)2和CaSO4与硅酸钠溶液反应生成水化硅酸钙凝胶决定,由于粉煤灰受碱激发生成了硅铝酸盐聚合物凝胶使得注浆液7~50 d抗压强度有大幅增长;FTIR试验证实了水化硅酸钙凝胶(C-S-H)和硅铝酸盐凝胶(N-A-S-H)的存在;原材料组分保证了浆液收缩程度小、流动性好、不易离析、结石率大等优点.     

协同水化制备水硬性材料及其水化产物的研究

按钢渣、矿渣和粉煤灰以5∶3∶2的比例组成复合废渣,在改性水玻璃等激发剂的协同作用下,制备得到的浆体28 d抗压强度高达53.56 MPa,凝结时间及安定性均合格。通过X射线衍射(XRD)分析、电子扫描电镜(SEM)形貌观察等对浆体中的水化产物进行分析,结果表明,在协同水化作用下,水化产物中存在网络状的水化硅酸钙(C-S-H)。     

低钙粉煤灰-水泥浆液可注性试验研究

为了探究低钙粉煤灰在注浆法中的应用,本文以加固低强度破碎顶板为工程背景,进行了相应的室内试验,探究在不同水固比和粉煤灰掺量的影响因素下,浆液析水率、结石率、粘度、凝结时间以及注浆结石体强度的变化规律,并结合扫描电镜(SEM)以及X-射线衍射(XRD)等分析注浆体的微观结构。结果表明,当浆液的水固比为0.7:1(质量比)、粉煤灰掺量为70%(质量分数)时,浆液的性能参数最优。此时,浆液的粘度为55.50 s,析水率为3.89%(体积分数),结石率为94.16%(体积分数),3 d、7 d和28 d三个龄期浆液结石体的抗压强度分别为0.67 MPa,1.77 MPa和3.10 MPa。XRD定性物相分析表明,碱性激发剂的加入使体系中Ca(OH)₂衍射峰增高,随着期龄的增加,Ca(OH)₂、石英和莫来石相衍射峰明显减小,促进了粉煤灰潜在活性的释放。SEM微观结构形貌分析可知,早期浆体微观结构疏松,存在薄板状的Ca(OH)₂,并伴有少量针状的AFt(钙矾石),后期浆体内部的薄板状晶体Ca(OH)₂和絮凝状C-S-H凝胶交织在一起,形成密实的网络结构。     

固体碱激发矿粉/粉煤灰注浆材料性能及机理研究

以矿粉和粉煤灰为主要原料,NaOH和Na₂SiO₃·5H₂O为固体碱激发剂,制备地聚合物注浆材料,考察激发剂的模数、掺量及养护条件对材料性能的影响。当固体碱激发剂模数为1.0,掺入量为8%(质量分数)时,注浆材料初凝时间为120 min,工作时间可达50 min,经28 d养护后抗折和抗压强度分别可达7.1 MPa和42.7 MPa。相较于非密闭养护,密闭养护有利于早期强度形成,1 d、3 d、7 d抗压强度分别提高了38.0%、38.2%和19.3%。XRD、FT-IR、SEM/EDS测试结果表明,原料水化完全,最终产物包含无定形水化产物、钙沸石、水合铝硅酸钠钙矿和C-S-H凝胶等组分。反应过程中原料的Si—O—Al、Si—O—Si发生重组生成凝胶物质,并团聚成钙沸石类球形产物,提高材料强度。     

水玻璃-Na2CO3激发富镁镍渣-粉煤灰基地质聚合物的制备及性能

本文使用正交试验法,研究了富镁镍渣与粉煤灰的质量比、复合碱激发剂(水玻璃-Na₂CO₃)掺量及水胶比对富镁镍渣-粉煤灰基地质聚合物力学性能的影响,通过XRD、SEM、EDS及TG等测试方法对水化产物进行表征。结果表明,最优试样28 d抗压强度可达37.50 MPa。XRD结果显示,7 d与28 d的水化产物中含有水化硅酸钙凝胶,结合SEM、EDS分析可知,产物中还有菱沸石(N-A-S-H)与钠镁硅铝酸盐(N-M-A-S)无定形凝胶相,这些凝胶相是地质聚合物强度增加的主要原因。     

钾基碱性电解水对粉煤灰混凝土性能的影响

碱性电解水具有高活性、强碱性、强离子性和吸附性等优点。利用碱性电解水作为拌合水制备不同取代率的粉煤灰混凝土,系统研究碱性电解水对粉煤灰混凝土的工作性能、力学性能和抗氯离子渗透性能的影响,并结合X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和差热分析试验(TG/DTA)分析碱性电解水混凝土的水化产物及微观结构形貌。结果表明:碱性电解水能够促进混凝土中水泥早期水化反应,改善混凝土的工作性能,除了生成更多的C-S-H凝胶体和Ca(OH)₂等水化产物外,还生成了钾长石,降低了孔隙率,提高结构密实度,改善了混凝土的力学性能和抗渗性能;同时,碱性电解水在一定程度上可以激发粉煤灰的早期活性效应,使得粉煤灰玻璃体网络结构加速断裂,粉煤灰中的SiO₂和Al₂O₃大量溶出与混凝土中的水化产物Ca(OH)₂发生二次反应,生成更多的硅酸钙和铝酸钙等胶凝性产物。相较于普通自来水混凝土,当粉煤灰取代率为20%和30%(质量分数)时,碱性电解水混凝土的56 d抗压强度分别增长了8.7%和3.5%。     

Sodium silicate activated slag‐fly ash binders: Part I – Processing,microstructure, and mechanical properties

Alkali silicate activated slag and class F fly ash‐based binders are ambient curing, structural materials that are feasible replacements for ordinary Portland cement (OPC). They exhibit advantageous mechanical properties and less environmental impact than OPC. In this work, five sodium silicate activated slag‐fly ash binder mixtures were developed and their compressive and flexural strengths were studied as a function of curing temperature and time. It was found that the strongest mixture sets at ambient temperature and had a Weibull average flexural strength of 5.7 ± 1.5 MPa and Weibull average compressive strength of 60 ± 8 MPa at 28 days. While increasing the slag/fly ash ratio accelerated the strength development, the cure time was decreased due to the formation of calcium silicate hydrate (C–S–H), calcium aluminum silicate hydrate (C–A–S–H), and (Ca,Na) based geopolymer. The density, microstructure, and phase evolution of ambient‐cured, heat‐cured, and heat‐treated binders were studied using pycnometry, scanning electron microscopy, energy dispersive X‐ray spectroscopy (SEM‐EDS), and X‐ray diffraction (XRD). Heat‐cured binders were more dense than ambient‐cured binder. No new crystalline phases evolved through 28 days in ambient‐ or heat‐cured binders.     

复合水泥基-水玻璃双液注浆材料胶凝性能及抗压强度试验研究

传统的水泥水玻璃双液注浆材料的优点在于凝胶时间短、早期的抗压强度大,所以在加固软弱地层或堵漏中被广泛的使用。本文在传统材料的基础上,加入了粉煤灰、矿粉等工业废渣,提出一种复合水泥基-水玻璃双液注浆材料,并对新型材料的胶凝性能和28 d抗压强度进行研究,并通过改变水玻璃体积掺量、波美度和矿物掺合料比例来研究浆液凝胶时间及28 d抗压强度的变化规律;当水玻璃体积掺量为25％时,浆液硬化结石体强度最大,使用更大波美度的水玻璃或者配制合适比例的水泥、粉煤灰和矿粉的复合水泥基A液都可以提升双液注浆材料的抗压强度。     

污泥和废物焚烧炉渣制备受控低强度回填材料的特性评估(英文)

This research evaluated the use of sewage sludge and refuse incineration bottom ash to replace calcium sulfoaluminate cement(CS(_)A) in making controlled low-strength material(CLSM).Various properties of CLSM mixtures were characterized in terms of unconfined compressive strength,microstructure and leachability.It was found that the strength of tested CLSM mixtures ranged from 3.6 to 9.0 MPa,over the upper excavatable limit of 2.1 MPa.The micro-structural analysis revealed that sewage sludge and bottom ash were crystallochemically in-corporated within CLSM systems by forming the needle-like ettringite(C3A?3CS(_)?H32) with exiguous tubers via the typical Pozzolanic Reaction,leading to a dense and low-porosity microstructure.Furthermore,the toxicity charac-teristic leaching procedure evidenced that the cumulative leachable metals in the leachate were much below the regulatory thresholds.The potential for using sewage sludge and bottom ash in CLSM making was thus confirmed.     

Preparation of non-sintered sewage sludge based ceramsite by alkali-thermal activation and hydration mechanism

The recycling of sewage sludge (SS) and fly ash (FA) is significant for the disposal of increasing solid waste. In this study, SS and FA were used as raw materials, and sodium hydroxide (NaOH) and calcium oxide (CaO) were used as alkali activators to prepare non-sintered ceramsite under room temperature curing, and the optimal preparation conditions for the ceramsite were determined through single-factor experiments. Alkaline-thermal activation (ATA) was used to enhance the activity of SS and FA, and the results showed that the activities of SS and FA after ATA were largely improved, and composite activation by CaO and NaOH is more effective than that by either CaO or NaOH. The formed abundant sodium silicate hydrate (N-A-S-H) gels and few hydrated calcium silicate (C-A-S-H)/hydrated silicate (C–S–H) gels can bind well with the particles inside the ceramsite to form the denser structure. In addition, the cylindrical compressive strength of the ceramsite can reach 7.43 MPa, while the apparent density, bulk density, and water absorption are 2603 kg/m³, 852 kg/m³, and 8.37%, respectively under the conditions that the ratio of SS to FA is 8: 2, 9 wt% NaOH and 6 wt% CaO and 600 °C thermal activation, which can meet the standard of ceramsite (GB/T 17431.1–2010). This study provides an effective way for the utilization of SS and FA.     

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.