硅酸盐水泥-矿渣复合浆体的水化反应进程研究

为考察矿渣对水泥水化进程的影响,系统研究了在不同的养护龄期、水胶比、矿渣掺量条件下,水泥-矿渣复合浆体的矿渣反应程度、非蒸发水含量、Ca(OH)2含量、孔隙率和力学性能.根据实验结果,研究了复合浆体中矿渣反应程度和非蒸发水含量的变化规律,探讨了矿渣的掺入对Ca(OH)2含量的影响,提出了水化反应进程中水泥与矿渣对Ca(OH)2的供求模式,分析了矿渣与水泥的叠加与互补效应,确定了矿渣的最佳掺量范围和最大掺量范围.上述结果可为矿渣在水泥基材料中合理有效地利用提供一定的科学依据.     

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.     

基于Ca(OH)2含量的复合胶凝材料中水泥水化程度的评定方法

对粉煤灰反应程度和Ca(OH)2含量进行测定,并结合水泥水化平衡计算理论,建立了基于Ca(OHh含量的复合胶凝材料中水泥水化程度的评定方法.结果表明:随着粉煤灰掺帚的增加,复合胶凝材料浆体中粉煤灰的反应程度和Ca(OH)2含量逐渐降低,而其中水泥的水化程度却由此增大,90d龄期时含有大比例(超过35%)粉煤灰的复合胶凝材料中水泥水化程度高达80%以上,有的甚至接近完全水化.水胶比对复合胶凝材料中水泥水化程度的影响远不如粉煤灰掺量明显.与等效化学结合水量法相比,基于Ca(On)2含量的评定方法能更精确和直观地表征复合胶凝材料中水泥的水化程度.     

磷渣粉对活性粉末混凝土性能的影响

研究了不同磷渣粉掺量对活性粉末混凝土力学性能及耐久性能的影响。结果表明:磷渣粉的掺入能有效改善RPC混凝土微结构,磷渣粉水化生成的水化产物C-S-H增加混凝土密实度,使得混凝土具有较好的力学性能及耐久性能。但随着磷渣粉掺入量的增加,水泥含量减少,导致体系中Ca(OH)_2含量的减少,在弱碱环境下,抑制了磷渣粉的二次水化,活性粉末混凝土性能下降。在蒸汽养护条件下,磷渣粉掺入量为25%时,活性粉末混凝土抗压强度155.9 MPa、抗折强度24.5 MPa、弹性模量52.8 GPa、抗冻性能大于F500、氯离子渗透量22 C,满足科技基[2006]29号标准要求。     

不同石灰石粉掺量对硅酸盐水泥水化的影响

采用外掺的方式,在石灰石粉占水泥质量比例的0％、3％、6％、9％、12％时,对比研究了石灰石粉对硅酸盐水泥水化的影响规律.通过分析XRD、拉曼光谱、XRD定量分析的试验结果,得出在7d时,随着石灰石粉掺量的增加,AFm相逐渐减少,石粉掺量大于9％时,AFm相已不再生成,在28 d时,掺有石粉的水泥水化产物中,AFm相均消失.在28 d时,在掺有石粉的水泥水化产物中,随着石粉掺量的增加,水化产物中Ca(OH)2的生成量逐渐增加,但石粉掺量不大于6％时,Ca(OH)2生成量低于空白样的.在180 d时,随着石粉掺量增加,水化产物中Ca(OH)2的生成量,则是随着石粉掺量的增加而增加,且其生成量均大于空白样的.     

磷渣硅酸盐水泥的缓凝产物及改性研究

为确定磷渣硅酸盐水泥的缓凝产物,将硅酸盐熟料粉末与磷渣各自在去离子水中浸泡5h并过滤,再将溶液混合后静置12h获得羟基磷灰石Ca5(PO4)3OH沉淀,由于羟基磷灰石的生成覆盖在水泥颗粒表面,阻碍了水化反应,从而导致磷渣硅酸盐水泥的缓凝;另外,通过掺加5％的硫铝酸盐水泥,能较大程度缓解磷渣硅酸盐水泥的缓凝特征,同时还能提高水泥3d和28d抗压强度.     

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。     

CaO对磷渣硅酸盐水泥水化硬化影响的试验研究

通过对磷渣水泥凝结时间、力学性能、化学结合水和磷渣反应率的测定,以及XRD和SEM分析,研究了不同掺量的CaO对磷渣水泥的水化性能和微观结构的影响。结果表明,随着CaO掺量的增加,磷渣水泥的强度增加,当CaO的掺量超过2%时,磷渣水泥3d和28d抗压强度下降。CaO对磷渣活性的激发主要发生在磷渣水泥水化早期,掺2%CaO的磷渣水泥28d的磷渣反应率只比1d时增加了4.1%。     

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.     

矿渣-水泥复合胶凝体系低温水化动力学研究

研究了低温下矿渣-水泥复合胶凝体系的水化反应特性和水化反应动力学.研究表明:低温下,复合胶凝体系的水化放热速率随着矿渣掺量的增加和环境温度的降低而下降;非蒸发水含量随着矿渣掺量的增加呈现降低的趋势;对已有水泥水化动力学方程进行计算,得到了低温条件下复合胶凝体系的动力学参数以及不同阶段反应速率和水化度间的关系,通过计算获得的动力学参数,可以对低温条件下复合胶凝体系不同反应阶段水化反应程度进行预测;在水化早期,复合胶凝体系中矿渣水化程度较低,消耗少量Ca(OH)2,使生成C-S-H凝胶的Ca/Si降低较少.在水化后期,复合胶凝体系中矿渣水化消耗较多的Ca(OH)2,使生成C-S-H凝胶的Ca/Si降低较多.矿渣掺量为50％时,硬化浆体C-S-H凝胶的Ca/Si远小于纯水泥体系.     

水泥–矿渣复合胶凝材料中矿渣的水化特性

通过对不同矿渣掺量时水泥–矿渣复合胶凝材料中矿渣的反应程度、硬化浆体中Ca（OH）2含量以及水化硅酸钙（C–S–H）凝胶的Ca/Si比（Ca和Si的摩尔比）的测定,研究复合胶凝材料体系中矿渣的水化特性。结果表明：在水泥–矿渣复合胶凝材料中,矿渣掺量越大,矿渣反应程度越低,但矿渣掺量≤70%时,对矿渣的反应程度影响不大。高温养护可提高早期矿渣的反应程度,但阻碍其后期的进一步水化。矿渣早期水化生成外部水化产物时消耗一定的Ca（OH）2,使硬化浆体中Ca（OH）2含量降低,矿渣水化吸收Ca（OH）2中的Ca2＋,使生成的C–S–H凝胶的Ca/Si比降低较少;在水化后期,矿渣生成内部水化产物不再消耗较多的Ca（OH）2,使C–S–H凝胶的Ca/Si比降低相对较多,硬化浆体中Ca（OH）2含量有增加的趋势,保证硬化浆体的长期稳定性。     

改良钙法处理豆制品废水除磷的试验研究

针对豆制品废水磷含量高的特点,提出对传统钙法的改良。实验探讨了不同含钙离子试剂的投加量和投加比,对处理出水磷含量和pH值的影响。改良钙法(即联合Ca(OH)2和Ca CO3),通过控制两种试剂的投加比等试验找到使得豆制品废水的出水pH值在允许的排放范围内、改善沉降性能的工艺参数:在pH值为6.5且磷度为15.21 mg/L的豆制品废水情况下,投加0.5 mL浓度为5%石灰溶液投,反应10 min后,再投加2.5 mL饱和碳酸钙溶液,反应10 min。添加混絮凝剂,静置沉淀后上清液的磷去除率可达99.01%,此时出水pH值为8.43,符合排放标准。     

钙铝质矿相对碱激发矿渣氯离子固化能力的影响研究

本文提出了一类改性碱激发矿渣胶凝材料,通过在原材料中掺入额外的钙、铝质矿相(Ca(OH)₂和γ-Al₂O₃),促进材料基体中的Friedel's盐(F盐)在氯离子存在条件下的形成,进而提升胶凝材料的氯离子固化能力。本研究探讨了钙、铝质矿物含量对碱矿渣反应产物组成、氯离子固化量以及力学性能的影响。结果表明,钙、铝质矿相的额外补充可显著提高胶凝材料的氯离子固化能力,同时体系的m(Ca)/m(Al)与该能力的相关性较高。物相分析结果表明,钙质矿相的补充使得反应产物中拥有富余的Ca(OH)₂,在氯盐侵蚀作用下,富余的Ca(OH)₂全部转化为F盐或其他物相,证实了体系氯离子固化能力的增强得益于F盐的形成,即得益于化学固氯能力的提升。抗压强度测试结果,表明钙质矿物的掺入对力学性能存在一定负面影响,而铝质矿相的掺入则能够在一定程度上弥补强度损失。     

磷渣粉对机制砂混凝土性能影响研究

研究了不同掺量下磷渣粉对C30、C60强度等级机制砂混凝土的工作性与力学性能影响,并与同掺量的粉煤灰机制砂混凝土进行了比较。研究表明,磷渣粉具有一定的减水作用,能有效改善机制砂混凝土的工作性能,对高强度等级机制砂混凝土更为明显。掺入磷渣粉后,不同强度等级机制砂混凝土早期抗压强度均较基准混凝土低,且随着掺量增大,强度下降明显。各掺量下C30磷渣粉机制砂混凝土后期强度均较基准混凝土高,而C60混凝土后期强度与掺量有关。与同掺量粉煤灰混凝土相比,磷渣粉机制砂混凝土初始坍落度及各龄期抗压强度均较高。     

Analytical Study of Pure and Extended Portland Cement Pastes: II, Fly Ash- and Slag-Cement Pastes

A range of pastes of portland cement interground with low-calcium fly ash or granulated blast furnace slag was studied by X-ray diffraction, analytical electron microscopy, thermo-gravimetry, and determinations of CO₂ and of unreacted fly ash or slag. Partial replacement of clinker by fly ash results in increased reaction of the alite from at least as early as 3 d. The amount of Ca(OH)₂ formed from a given weight of clinker increases at 3 d due to the enhanced reaction, but from 28 d onward, it decreases due to the pozzolanic reaction. The mean Ca/SI ratio of the C-S-H decreases with time or fly ash content, toward a lower limit of ∼1.4. Partial replacement of clinker by slag also decreases both the amount of Ca(OH)₂ formed from a given weight of clinker and the mean Ca/Si ratio of the C-S-H, but to a lesser extent. Using the methods described in Part I of this paper, the results of the experimental methods were tested for mutual consistency, and volume percents of phases, porosities, and related quantities were calculated.     

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.     

不同细度钢渣的活性研究

通过不同的粉磨时间制备出不同细度的钢渣粉,并对其活性进行研究,试验中进行了钢渣活性指数测定、水化热分析、非蒸发水量的测定和氢氧化钙的测定。试验结果表明,在一定的细度范围内,钢渣的细度对其3d的活性几乎无影响,对其28d活性略有影响,但效果不明显。     

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。     

碱激发磷渣地聚物复合胶凝材料的制备及其力学性能研究

以磷渣为原料,通过改变磷渣粉磨时间以及碱激发剂掺入量的方式,在蒸汽养护条件下,能够制备出具有较好力学性能的磷渣地聚合物胶凝材料.实验结果表明,碱激发剂为4.2%时,所制备的胶凝材料的力学性能最优,强度能够达到50 MPa;粒度和SEM分析表明,随着磷渣粉的细度提高,材料的力学性能得到进一步改善.玻璃电极法和XRD分析表明,随着体系碱性的增强,磷渣粉的活性不断增大、水化反应更充分,致使非结晶体的水化物转化为稳定的水化硅酸钙以及碱金属水化铝硅盐,从而形成力学性能优良的地聚复合胶凝材料.