钢渣基复合掺合料的混料设计与优化

为制备出高性能钢渣基复合掺合料(钢渣粉掺量≥30%,质量分数),试验以矿渣粉和粉煤灰作为辅助原料,采用单纯形格子设计法建立了具有约束条件的钢渣基掺合料组成与砂浆性能之间的非线性回归模型,通过规划求解得出最优的混料比;研究了钢渣粉细度与粒度分布对其胶凝活性的影响。结果显示:复合掺合料取代50%水泥时,以胶凝活性为指标,钢渣粉、矿渣粉与粉煤灰的最佳混料比为0.3∶0.7∶0;基于优化的混料比,钢渣粉存在一个最佳细度,即中位径D50为15.5μm,在此细度下钢渣基掺合料活性指数最高,7d和28d分别达78.5%和92.5%;灰色关联分析结果显示增加粒径大于8μm的钢渣粉颗粒含量,尤其是粒径为8~32μm的含量有利于提高钢渣矿渣复合掺合料的胶凝活性。     

转炉钢渣对矿渣-硅酸盐水泥混合胶砂的收缩补偿效应

大掺量矿渣混凝土比硅酸盐水泥混凝土表现出更大的收缩,影响混凝土的耐久性.研究了转炉钢渣粉对矿渣粉-硅酸盐水泥混合胶砂硬化体收缩特性的影响.研究表明:转炉钢渣粉部分替代矿渣粉,可显著降低矿渣粉-水泥混合胶砂的收缩.钢矿复合掺合料中钢渣的掺量越高,掺合料对硅酸盐水泥的替代比例越高,收缩补偿效果愈好.当掺合料对水泥的替代比例为70%、掺合料中钢渣粉(比表面积576 m2/kg)掺量分别为20%和40%时,所制备胶砂的4 d和80 d干缩值比矿渣粉(比表面积565 m2.kg-1)-硅酸盐水泥混合胶砂分别降低18.9%,12.8%和36.5%,33.4%.     

量化分析珍珠岩粉在水泥基材料中的火山灰效应

为了量化地分析珍珠岩粉在水泥基材料中的火山灰效应,以判定珍珠岩磨细粉用作水泥基材料的掺合料之优劣,采用以抗压强度构成为基础的火山灰效应定量指标,研究其在水泥砂浆和混凝土中随珍珠岩粉掺量、细度及养护方式、龄期和配合比的变化特征,结果表明:经蒸压处理的混凝土即使珍珠岩粉掺量达到20％～60％(质量分数)其抗压强度也可与未掺的基准样品基本一致;对混凝土强度的绝对值而言掺合料的最佳掺量为15％(质量分数),此时混凝土强度最高;其它火山灰效应参数如R_aR_pC_p在所讨论范围内大体随着掺量增加而提高,由此研判珍珠岩磨细粉可作为水泥基材料中替代水泥的辅助胶凝材料;同时反映一种掺合料在不同的水泥基材料或养护环境中火山灰效应的差异性,为选择使用掺合料提供最佳参数依据。     

量化分析珍珠岩粉在水泥基材料中的火山灰效应

为了量化地分析珍珠岩粉在水泥基材料中的火山灰效应，以判定珍珠岩磨细粉用作水泥基材料的掺合料之优劣，采用以抗压强度构成为基础的火山灰效应定量指标，研究其在水泥砂浆和混凝土中随珍珠岩粉掺量、细度及养护方式、龄期和配合比的变化特征．结果表明：经蒸压处理的混凝土即使珍珠岩粉掺量达到20％-60％(质量分数)其抗压强度也可与未掺的基准样品基本一致；对混凝土强度的绝对位而言掺合料的最佳掺量为15％(质量分数)，此时混凝土强度最高；其它火山灰效应参数如Ra、Rp、Cp在所讨论范围内大体随着掺量增加而提高．由此研判珍珠岩磨细粉可作为水泥基材料中替代水泥的辅助胶凝材料；同时反映一种掺合料在不同的水泥基材料或养护环境中火山灰效应的差异性，为选择使用掺合料提供最佳参数依据．     

钢渣-锰渣复合胶凝材料的结构与性能研究

通过复掺锰渣微粉和钢渣微粉取代部分硅酸盐水泥制备钢渣-锰渣复合胶凝材料,系统研究了锰渣掺量对复合胶凝材料力学性能、流动度、水化热、相组成及微观形貌的影响。结果表明,锰渣微粉的掺入能够有效激发钢渣微粉的潜在活性,改性复合胶凝材料的力学强度和微结构。其中,当锰渣微粉掺量为质量分数14%时复合胶凝材料具有最优性能,其7d抗折强度和抗压强度可达5.8MPa、31.4MPa,28d抗折强度和抗压强度高达7.1MPa、43.2MPa,水化放热量降低了约1/2。这主要是由于掺入锰渣可促使铝酸钙凝胶反应形成AFt,并使其填充于C-S-H凝胶间隙,水化产物相互交织,增大了材料的密实度。     

基于正交设计高性能钢铁渣粉的制备与性能研究

为了制备出性能优良的钢铁渣粉,试验采用L_9(3~4)正交设计,考察了矿渣粉细度、钢渣粉细度及掺量等三因素对胶砂流动度和抗压强度的影响,并进行了极差分析,方差分析及性能指标分析。基于优化结果研究了钢铁渣粉胶砂的泌水性和干缩性能,通过MIP分析了硬化水泥浆体的孔结构。结果表明:当钢铁渣粉取代水泥50%(质量分数,下同)时,三因素对不同龄期胶砂抗压强度的影响规律一致;钢渣粉细度是胶砂流动度的显著性影响因素,但对胶砂抗压强度的影响"不显著";适当降低钢渣粉掺量,提高矿渣粉细度对提高钢铁渣粉的胶凝活性有利,优化的钢铁渣粉参数为钢渣(348m~2/kg)∶矿渣(452m~2/kg)=30%∶70%;与单掺矿渣粉相比,优化的钢铁渣粉砂浆泌水率为0,4d和80d胶砂干缩率分别下降了19.71%和14.43%,同时优化了硬化水泥浆体的孔结构。     

复合型外加剂对碱式硫酸镁水泥强度研究

碱式硫酸镁水泥作为一种轻质高强、节能环保的新型镁质胶凝材料,外加剂对它起着至关重要的作用.本文使用有机酸A分别与不同的强碱弱酸盐B、C配制了复合型外加剂,研究了不同外加剂及外加剂用量对碱式硫酸镁水泥抗折、抗压强度的影响,得到两种较为优秀的复合型外加剂AB3、AC5,并结合SEM及XRD进行表征.结果表明:当AB3、AC5掺量为轻烧氧化镁质量的0.2%时,可比未掺加外加剂的试件28 d抗折强度提高300%以上,抗压强度提高120%以上.复合型外加剂AB3、AC5用量的增加均会降低碱式硫酸镁水泥的早期强度,但后期强度有所提高,AC5比AB3型外加剂更能使碱式硫酸镁水泥形成较高的早期强度,掺加AC5型外加剂的试件28 d抗折强度较高,掺加AB3型外加剂的试件28 d抗压强度较高,复合型外加剂兼具了不同的络合与调节溶液pH的作用,为碱式硫酸镁水泥的推广应用提供了更多选择性.     

粉煤灰复合胶凝材料充填体强度与水化机理研究

为了提高粉煤灰资源利用率和充填采矿效益,以金川镍矿为工程背景,采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析并结合胶结充填体强度试验,开展了粉煤灰替代水泥和矿渣微粉的复合胶凝材料的水化机理研究与充填体强度试验.结果显示:掺入粉煤灰的复合胶凝材料的水化产物主要是斜方钙沸石晶体、钙矾石晶体和C-S-H凝胶.当粉煤灰替代20%的水泥掺量时,3,7和28d充填体强度分别降低26.9%,29.9%和20.3%;当粉煤灰替代15%的矿渣微粉,3,7d强度分别降低23.5%和20.1%,但28d强度却提高7.6%.在满足金川矿山下向分层充填法采矿条件下,粉煤灰替代水泥掺量、矿渣微粉掺量分别可达到20%和15%.与矿用水泥充填材料相比,复合充填胶凝材料成本降低约49.8%.     

废玻璃粉对混凝土力学性能的影响试验研究

为提高玻璃废弃物的有效利用率,顺应可持续发展要求,将废玻璃粉作为辅助胶凝材料替代混凝土中的水泥,研究不同玻璃粉掺量下混凝土的力学性能,并探讨粉煤灰与玻璃粉复掺对废玻璃粉混凝土力学性能的影响.试验结果表明:废玻璃粉的掺入降低了混凝土的坍落度和抗压强度,但其后期火山灰活性效应增强,玻璃粉掺量为10%～20%的混凝土28 d抗压强度接近基准混凝土;随着粉煤灰在玻璃粉混凝土中掺量的增多,混凝土7 d、28 d的强度均呈减小趋势,掺量为20%～25%时可提高混凝土的和易性;废玻璃粉作为掺合料在混凝土中具有良好的应用前景.     

高性能胶凝材料中石膏的优化

高性能胶凝材料主要用于高性能混凝土,具有强度高、需水量小、水化垫低和收缩小等特点。按掺高效减水剂的胶凝材料的流变性能来优化石膏的掺量是高性能胶凝材料的特有技术之一。试验研究了石膏的掺量对高性能胶凝材料的需水量、凝结时间、强度、收缩性的影响,以此作为优化石膏掺量的依据。