过硫磷石膏矿渣水泥浆耐水性能研究

通过测定不同磷石膏掺量的过硫磷石膏矿渣水泥浆试样在标准养护条件下和流动水养护条件下的耐水系数,评价过硫磷石膏矿渣水泥浆的耐水性能;并通过测定不同组分过硫磷石膏矿渣水泥浆养护溶液中硫酸根离子浓度随养护龄期的变化规律,对过硫磷石膏矿渣水泥浆组分与耐水性的相关性及溶出机理进行了初步探讨。结果表明,过硫磷石膏矿渣水泥浆在流动水中的耐水系数明显低于静止水中的耐水系数;随着磷石膏掺量的增加,过硫磷石膏矿渣水泥浆的耐水性能逐渐降低;当磷石膏掺量为40%~50%时,过硫磷石膏矿渣水泥浆具有较好的耐水性能。     

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.     

MSWI飞灰制阿利尼特复合水泥基材料的耐久性

以垃圾焚烧(MSWI)飞灰为主要原料,在实验室成功烧制了阿利尼特水泥熟料,基于此试验研究复合阿利尼特水泥基材料的耐久性.试样优选配比为阿利尼特水泥熟料:石膏:混合材(MSWI飞灰/粉煤灰/矿渣粉)=80％:5％:15％.结果表明:掺入混合材可增强阿利尼特水泥基材料的强抗硫酸盐侵蚀能力;不同混合材的掺入还可改善阿利尼特水泥基材料的抗渗性和抗碳化性能,改善幅度为试样AD3(掺15％矿渣粉)＞ AB3(掺15％MSWI飞灰)＞AC3(掺15％粉煤灰);混合材的掺入对干缩性有负面影响.掺加15％MSWI飞灰的试样AB3,随着水化龄期增长,氯离子的溶出量呈降低趋势,且长龄期后溶出量渐趋稳定.     

磷石膏品质对过硫磷石膏矿渣水泥浆性能影响研究

研究了磷石膏中可溶磷、共晶磷和可溶氟对过硫磷石膏矿渣水泥浆物理性能的影响规律,通过添加钢渣粉对磷石膏进行改性,并对钢渣粉的改善机理进行了初步探讨。结果表明,磷石膏中可溶磷、共晶磷和可溶氟含量对过硫磷石膏矿渣水泥浆的凝结时间和胶砂强度影响显著。磷石膏经过适量的钢渣粉预处理可以缩短水泥浆凝结时间并提高其早期强度。因此,合理控制磷石膏中可溶磷、共晶磷和可溶氟含量并采用钢渣粉进行预处理,可以制备凝结时间较短,早期强度较高的过硫磷石膏矿渣水泥浆。     

养护条件对钢渣粉水化性能的影响

以磨细钢渣粉(SS)作辅助胶凝材料,研究不同养护条件下掺钢渣粉水泥的强度,并将之与砂粉(SP)对比.测试其在碱溶液作用下活性硅的溶出量、与饱和氢氧化钙溶液反应程度以及显微结构,探讨不同养护条件对钢渣粉水化性能的影响.结果表明:在常温水养条件,在同等掺量条件下,掺钢渣粉水泥3d、7d、28 d强度均较砂粉水泥强度高,钢渣粉早期水化活性较砂粉高.80℃水热养护至相同龄期,在同等掺量条件下,掺钢渣粉水泥强度均较掺砂粉水泥要高.与常温条件相比,80℃水热条件下钢渣粉消耗的Ca(OH)2量明显增加,生成的水化产物也较多,水化反应程度较砂粉高.水热条件有利于激发钢渣粉活性,提高其水化反应程度,增加试样强度.     

钢渣粉对硫铝酸盐水泥水化过程的影响及热力学模拟

通过测试水泥浆体的凝结时间、抗压强度、电阻率,同时结合水化产物分析及热力学模拟,研究了不同掺量钢渣粉对硫铝酸盐水泥水化行为的影响规律。结果表明,随着钢渣粉质量掺量的增大,初凝时间呈先延长后缩短的趋势,且在掺量为20%时达到最大值。在28 d龄期内,掺入钢渣粉的水泥硬化浆体抗压强度均小于未掺入钢渣粉的硬化浆体,但在龄期达到60 d和90 d时,掺入40%钢渣粉试样的抗压强度均大于未掺入钢渣粉的试样。钢渣粉与硫铝酸盐水泥复合浆体的电阻率在水化初始阶段随着钢渣粉掺量的增大而增大,在水化后期(约3 h后)则随钢渣粉掺量的增大而减小。在1 d龄期内,钢渣粉掺量为40%的试样中的钢渣粉发生了水化反应,使得水泥浆体在减速期的水化速率最大。由热力学模拟结果可知：在钢渣粉掺量为40%的试样中,C₂S在10 h后开始进行水化反应,C₂ASH₈则在168 h后开始生成;当钢渣掺量大于15%时,随着钢渣粉掺量的增大,钙矾石和铝胶的生成量逐渐减少,C₂ASH₈的生成量逐渐增多。     

不同矿物掺合料对蒸养水泥水化产物与力学性能的影响

为探讨矿物掺合料对预制装配式混凝土水化产物与力学性能的影响,采用20％的镍铁渣粉、锂渣粉、钢渣粉与矿渣粉分别取代水泥,在早期80℃蒸养7h条件下制备了水泥净浆与砂浆,对比研究了镍铁渣粉、锂渣粉、钢渣粉与矿渣粉对7h和28 d龄期蒸养水泥水化产物和力学性能的影响.结果 表明:除了C-S-H与Ca(OH)2外,7h蒸养水泥的水化产物主要为AFm与Ca4Al2O6(CO3)0.5(OH)·11.5H2O,28 d蒸养水泥的水化产物主要为Ca4Al2O6(CO3)0.5(OH)·11.5H2O和Ca4Al2O6(CO3)·11H2O,矿物掺合料对蒸养水泥水化产物种类影响较小;掺镍铁渣粉、锂渣粉、钢渣粉、矿渣粉后,7h蒸养水泥的化学结合水含量分别达到了纯水泥的93.27％、102.22％、90.24％、102.22％,28 d蒸养水泥的化学结合水含量分别达到了纯水泥的93.76％、95.08％、86.27％、95.68％,掺锂渣粉与矿渣粉可以显著提高7h蒸养水泥的水化程度,掺钢渣粉的效果最差;此外,掺锂渣粉、钢渣粉、矿渣粉改变了蒸养7h水泥浆体C-S-H的形貌,除了纤维状C-S-H外,掺锂渣粉水泥浆体中还有蜂窝状C-S-H形成,掺钢渣粉水泥浆体与掺矿渣粉水泥浆体中还有球形与薄片状C-S-H形成;掺锂渣粉可以提高早期80℃蒸养7h水泥胶砂的抗压与抗折强度,但四种矿物掺合料均不能改善28 d蒸养水泥胶砂的力学性能.     

高掺量矿渣水泥与普硅水泥的水化进程对比研究

针对高掺量矿渣水泥与普硅水泥不同龄期时强度及水化机理的差异,测试分析了普硅水泥浆体(编号PC)和掺60％矿渣粉的水泥浆体(编号SC)各龄期强度及强度发展系数,并对比了两组试样早期水化放热速率,各龄期水化产物相及孔结构的变化.结果表明:SC试样3d、7d强度仅为25.6 MPa、39.5 MPa,分别低于同龄期PC试样13.3MPa及8.3 MPa;28 d、90d强度分别为55.7 MPa、59.6 MPa,高于同龄期PC试样3.5 MPa及2.2 MPa.两种水泥浆体早期强度主要受早期水化放热速率、孔结构分布特征的影响,后期高掺量矿渣水泥强度发展的优势在于:矿粉颗粒的填充效应以及二次火山灰活性,使其浆体形成了更多的水化产物,孔结构更加致密,有利于浆体强度的提高.     

钢渣-矿渣复掺作水泥混合材的试验研究

将钢渣粉与矿渣粉以1∶2比例复掺后以30%、50%和80%的掺量用于水泥中,并加入活性激发剂,所配制水泥的各种性能指标满足GB175-2007《通用硅酸盐水泥》的技术要求。分析认为,钢渣粉与矿渣粉复掺提高了颗粒级配的连续性;加入激发剂可以有效促进钢渣的水化,而钢渣的水化又能促进矿渣的水化,提高了钢渣-矿渣复掺粉的活性。钢渣-矿渣复掺粉可以作为混合材大量应用于水泥生产中。     

大掺量磷石膏矿渣水泥的水化历程与长期强度研究

采用大掺量磷石膏、粒化高炉矿渣和熟石灰制备石膏矿渣水泥，通过水化热、化学收缩、孔溶液pH值和抗压强度试验，并结合XRD和SEM-EDS测试，探究磷石膏掺量对石膏矿渣水泥的水化历程与长期强度的影响规律。结果表明，当磷石膏的掺量从40%增大到70%(质量分数，下同)时，水泥浆体的第三放热峰峰值逐渐减小，14 d化学收缩从0.066 mL·g^-1增大到0.193 mL·g^-1,早期(0～1 d)化学收缩速率明显增大，孔溶液pH值在28 d龄期内趋于稳定，且与28 d龄期相比，90 d龄期试件的抗压强度提高了12.3%～27.8%。XRD和SEM-EDS分析表明，水泥浆体中主要包含二水石膏、石英、钙矾石和C-S-H凝胶等物质。28 d龄期时，随着磷石膏掺量的增大，钙矾石的生成量从7.48%减小到2.84%,C-S-H凝胶的钙硅比(摩尔比)从1.08增大到2.24。     

陶瓷抛光砖粉作辅助胶凝材料的火山灰性

通过对水泥浆体水化热、化学结合水、酸溶法测定的化学未溶量以及碱环境条件下陶瓷抛光砖粉硅、铝离子的溶出量及溶出规律的测定,研究了抛光砖粉作为辅助胶凝材料的火山灰性,并将之与粉煤灰进行对比。结果表明:在水化早期,抛光砖粉火山灰反应程度较高;随水化龄期的延长,火山灰反应程度逐渐减弱。抛光砖粉的掺入可加速水泥早期的水化,降低水泥水化热,其掺量越大,对水泥水化热降低越显著。在同等掺量、水化28d条件下,抛光砖粉的火山灰反应程度较粉煤灰的高,抛光砖粉对水泥水化的促进作用较粉煤灰的强。     

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。     

矿渣混合水泥中初始氧化钙含量与砂浆溶蚀质量损失的关系

研究了2个预养护龄期(28和180 d)的硅酸盐水泥和3个矿渣粉掺量(50%、70%和90%)的混合水泥砂浆在加速溶蚀142 d内的溶蚀质量损失规律,分析了硅酸盐水泥和混合水泥初始CaO含量、浆体中氢氧化钙(CH)含量和水化程度,基于浆体中CH含量与水泥初始CaO含量,以及溶蚀质量损失之间的关系,探讨了水泥初始CaO含量与砂浆溶蚀质量损失之间的关联性,并阐述了水泥浆体水化程度对此关联性的影响。结果表明:在溶蚀过程中,2个预养护龄期下的砂浆溶蚀质量损失均随溶蚀时间的增加而增加(84 d后增加缓慢);随矿渣粉掺量的增加而不断减少,即矿渣粉可明显改善硅酸盐水泥的抗溶蚀性能,究其根本在于矿渣粉降低了水泥浆体的CH含量和水化程度。溶蚀84 d的质量损失与浆体中CH含量(0值除外)和水化程度(不掺矿渣粉的除外)呈线性关系,分别为y=0.207 5x–0.015 7,y=0.029 6x–0.125 4。溶蚀84 d的质量损失与水泥初始CaO含量呈对数关系:预养护28 d时回归方程为y=6.059ln(x)–22.164,预养护180 d时回归方程为y=7.612 3ln(x)–27.656,据此可初步判断水泥砂浆抗溶蚀性能。     

石灰-水泥-粉煤灰改性磷石膏对水泥物理性能的影响研究

采用石灰、水泥、粉煤灰对磷石膏进行改性处理,测定了改性磷石膏中硫酸根的溶解性能,对比了原状磷石膏与改性磷石膏对水泥物理性能的影响,并结合X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）分析了改性前后磷石膏对水泥不同龄期水化产物的影响。结果表明：随着石灰掺量的增加改性磷石膏的pH逐渐增大,当石灰掺量为4%（质量分数）时磷石膏的pH达到12.22,此时磷石膏中的可溶性磷、氟转化成难溶性的磷酸盐、氟化钙;随着水泥和粉煤灰掺量的增加,改性磷石膏的溶解性能呈现降低趋势。当石灰掺量为4%、水泥掺量为10%（质量分数）、粉煤灰掺量为10%（质量分数）时,改性磷石膏经过7 d养护在水中浸泡8 h所得滤液中硫酸根的质量浓度为0.30 g/L,比未改性磷石膏在水中浸泡8 h所得滤液中硫酸根的质量浓度降低了81.8%。与掺加未改性磷石膏的水泥浆体相比,掺加改性磷石膏的水泥浆体的水灰质量比由0.41降低到0.38、初凝时间和终凝时间分别缩短34.6%和27.2%、28 d抗压强度提高21.1%。石灰、水泥、粉煤灰改性处理磷石膏后,生成的水化硅酸钙和钙矾石等水硬性产物包裹在石膏颗粒表面,使硫酸根在水中的溶出速率降低,减少了对水泥中铝酸三钙的影响,使得硬化体内部结构变得致密、力学性能显著提高。     

超细矿渣粉和偏高岭土对硫铝酸盐水泥水化和强度的影响

掺入矿物掺合料是改善硫铝酸盐水泥(CSA)混凝土凝结硬化性能和降低生产成本的主要技术途径之一。研究了水胶比为0.4时,单掺超细矿渣粉(UFS)、偏高岭土(MK)与复掺超细矿渣粉、偏高岭土对硫铝酸盐水泥凝结时间、流动度、电阻率、抗压强度的影响,并对其1 d、28 d龄期时的水化产物进行XRD半定量分析。结果表明,单掺和复掺缩短了水泥浆体的凝结时间,但单掺偏高岭土时的缩短效果更明显,且水泥浆体的流动度随着超细矿渣粉和偏高岭土掺量的增加而减小。掺入超细矿渣粉、偏高岭土缩短了水泥浆体电阻率变化速率曲线峰值出现的时间,峰值大小与掺量成递减关系。当掺量从0%(质量分数,下同)增大到20%时,单掺超细矿渣粉试样的28 d抗压强度减小了24.7%,单掺偏高岭土试样的28 d抗压强度减小了17.7%,两者复掺试样的28 d抗压强度减小了17.3%。超细矿渣粉和偏高岭土对水泥水化产物没有明显影响,但促进了硅酸二钙(β-C₂S)的早期水化。     

石灰石矿渣免煅烧砌筑水泥的研发

以石灰石、矿渣为主体原料,添加石膏和钢渣,通过粉磨无需煅烧制备出具有节能减排效应的绿色环保的石灰石矿渣免煅烧砌筑水泥。研究表明随石灰石掺量的增加水泥强度下降,石灰石掺量达40%～60%,其物理力学性能仍能满足GB/T3183—2003《砌筑水泥》的要求。钢渣可以有效激发该品种水泥的水化活性,促进水泥的水化,其掺量对水泥强度有较大的影响,其最佳掺入量为8%左右。并测定了用不同含量的石英替代石灰石水泥试样的抗压强度及pH值变化规律,证实石灰石可以有效促进矿渣早期水化,提高早期强度。     

不同水胶比下钢渣粉与陶瓷抛光砖粉对水泥水化性能的影响

以工业废弃物钢渣、陶瓷抛光砖粉为辅助胶凝材料,通过对单掺钢渣粉及陶瓷抛光砖粉水泥在不同水胶比下的强度、化学结合水、孔溶液碱度及孔微观结构的测定,研究了在不同水胶比情况下,钢渣粉、陶瓷抛光砖粉在复合胶凝材料中对水泥水化性能的影响。结果表明:在相同龄期下,水胶比的改变对掺钢渣粉水泥的抗压强度影响最为显著,其次是掺抛光砖粉水泥,而对纯水泥的影响程度最小;在相同掺量、相同龄期条件下,单掺钢渣粉、陶瓷抛光砖粉水泥试样的化学结合水含量均随水胶比的减小而减小,试样的孔溶液pH值和抗压强度则随水胶比减小而增大;水化体系微观结构随水胶比的减小变得更为致密。不论水胶比大小,掺钢渣粉水泥水化体系的孔溶液pH值和化学结合水含量较掺陶瓷抛光砖粉水泥的高,但其抗压强度却低于掺陶瓷抛光砖粉水泥试样,这表明抛光砖粉的火山灰活性及微集料填充效应较钢渣粉要强,其微观结构较为致密。     

阿利尼特水泥及其混凝土的建筑技术性能

阿利尼特水泥由低温合成的熟料和石膏共同粉磨而制成,最佳SO_3含量为2.5～3.5％。可以采用磷石膏或硼石膏代替天然石膏。硼石膏会使水泥的需水量有所降低和延长水泥浆的凝结时间。掺加石膏可强化阿利尼特水泥的硬化并提高水泥活性(图1)。根据对阿利尼特水泥质量和用途的要求,可以在阿利尼特水泥组成中掺加10～30％的活性矿物混合材,在阿利尼特矿渣水泥中可掺加30～50％的活性矿物混合材。     

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.