花岗岩废砂粉对水泥基材料性能影响的研究进展

花岗岩加工过程中产生大量的废泥浆,废泥浆的随意倾倒将对环境和人类健康造成危害。近年来,一些研究者利用花岗岩废泥浆制备花岗岩废砂粉,并将其作为细骨料和胶凝材料应用于水泥基材料中。本文概述了花岗岩废砂粉的物理和化学特性,在此基础上,综述了花岗岩废砂粉分别作为细骨料和胶凝材料,对水泥基材料的工作性、力学性能、抗渗性、抗硫酸侵蚀、抗硫酸盐侵蚀以及抗钢筋锈蚀等性能的影响和作用机理,分析了掺花岗岩废砂粉水泥基材料现阶段研究中存在的不足,这为花岗岩废砂粉的高效和高附加值资源化利用提供支持。     

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.     

磷渣粉-硅灰掺合料对氯氧镁水泥微观结构和性能的影响

研究了磷渣粉-硅灰复合掺合料对氯氧镁水泥微观结构和宏观性能的影响。采用场发射扫描电镜分析了氯氧镁水泥的微观结构,并用正交试验分析了其力学性能和耐水性。结果表明,磷渣粉-硅灰复合掺合料改善了氯氧镁水泥的微观结构,水化产物排列紧凑,结构致密;磷渣粉-硅灰复合掺合料显著提高了氯氧镁水泥的强度和耐水性,硅灰对氯氧镁水泥性能的影响最大,其次是氯化镁溶液的波美度,最后是磷渣粉的掺量。     

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.     

花岗岩锯泥和大理石废石粉制备发泡陶瓷

为实现“双碳”目标，推动大宗固废的资源化利用，开发探究多种固废协同制备发泡陶瓷材料的方法理论，以花岗岩锯泥和大理石废石粉为主要原料，SiC为发泡剂，通过高温烧结制备高闭气孔率的发泡陶瓷，研究原材料配比、烧结温度以及发泡剂掺量对发泡陶瓷的孔结构及性能的影响。结果表明，大理石废石粉中的CaCO₃在高温下分解出的CaO是有效的助熔剂，能够破坏Si—O键，降低液相的黏度，促进发泡。同时CaO能够与SiO₂反应生成硅灰石，提高材料的机械强度。在烧结温度为1 130℃、大理石废石粉质量掺量为10%、SiC质量掺量为1.0%时，制备的发泡陶瓷孔结构均匀，综合性能最佳，闭口气孔率为79.16%,体积密度为583.42 kg/m³,抗压强度为3.86 MPa,吸水率为0.40%。本研究为花岗岩锯泥和大理石废石粉回收利用制备发泡陶瓷提供了理论基础。     

镍铁渣粉对水泥土的强度影响试验研究

为了揭示镍铁渣粉对水泥土性能的影响,结合宏观与微观的试验方法分别对不同镍铁渣粉掺量和龄期的水泥土进行试验研究.宏观进行了水泥土的无侧限抗压强度试验,得到各组配合比下水泥土的强度值;微观进行了水泥土的物相和孔结构试验,得到各组配合比下水泥土的孔径大小和钙矾石的结晶情况.结果表明:镍铁渣粉的活性到28 d龄期后才会更大程度的被激发,早龄期活性很低;20％为镍铁渣粉掺量的较优掺入值;镍铁渣粉活性的发挥主要是与水泥水化产物反应生成钙矾石晶体;微观孔结构试验结果能与无侧限抗压强度试验结果做到很好的相互印证.     

基于珊瑚粉晶核效应的碳酸钙水泥制备与性能提升研究

实际生产中碳酸钙块体材料制备难度极大，用人工方法制造碳酸钙往往只能得到微米级粉末。本文以珊瑚粉与球霰石型碳酸钙为原材料，采用压制成型，利用珊瑚粉的晶核效应调控球霰石向针棒状文石型碳酸钙转变，通过针棒状文石相互穿插、搭接形成三维空间结构，制备出性能良好的碳酸钙水泥。研究珊瑚粉对碳酸钙水泥凝结硬化过程、强度的影响，系统分析碳酸钙水泥硬化体的物相组成、微观形貌、孔隙结构等微观结构特征。结果表明，碳酸钙水泥的硬化与球霰石向文石的转化过程直接相关。珊瑚粉含量为40%(质量分数)时，碳酸钙水泥力学性能最优，其2、6 h抗压强度分别可达27、33 MPa。珊瑚粉的掺入能够诱导球霰石向文石转化，抑制了球霰石向热力学最稳定的方解石转化，并降低最可几孔径，减少更有害孔隙。     

废PCB粉增强聚丙烯复合材料的力学性能

以废印刷电路板非金属粉(废PCB粉)为填料,采用熔融共混法制备了聚丙烯基复合材料,通过力学性能试验和冲击断面的微观形貌观察,研究了废PCB粉粒径、含量及改性剂PP-g-MAH对复合材料力学性能的影响。结果表明:细粒径的废PCB粉填充效果优于粗粒径粉;废PCB粉含量对复合材料力学性能影响较大,除弯曲强度外,复合材料的拉伸强度、无缺口冲击强度均随废PCB粉含量的增加呈降低趋势;PP-g-MAH接枝物能显著增强废PCB粉与PP的界面结合力,提高复合材料的力学性能,当废PCB粉粒径为150μm,填充质量分数为40%,PP-g-MAH加入量为4%时,复合材料的综合力学性能最佳。     

铁尾矿粉水泥基材料的性能实验研究

为了研究掺入铁尾矿粉对水泥基材料性能的影响，研究了铁尾矿粉掺入量对其微观结构性能、水化机理以及水化作用后矿物成分变化的影响。综合水泥基材料的物理力学实验结果，得出在铁尾矿粉掺量为30%(质量分数)、比表面积为450 m²/kg时，水泥基材料各项性能达到最佳。在同一水化时间作用下，随着铁尾矿掺量的不断增大，水泥基材料的水化放热速率与放热量均减小，且水泥基材料孔隙率的变化规律呈现出先减小后增大的趋势。而水泥基材料的XRD谱图衍射峰变化规律基本相似；但是Ca(OH)₂的衍射峰强度值却不断减小；而二氧化硅衍射峰强度值的变化规律呈现出不断增大的趋势；硅酸二钙的衍射峰强度值和硅酸三钙的衍射峰强度值都呈现出减小的趋势。     

钢渣-矿渣立磨联合粉磨助剂的研究与应用

以不同比例钢渣替代矿渣,并添加适量改性剂CHJ-S制备了复合粉。研究探讨了CHJ-S对复合粉细度、活性指数的影响,并通过SEM、MIP对掺加复合粉的硬化水泥浆体微观结构进行了分析。结果表明:掺入CHJ-S可有效改善钢渣-矿渣的易磨性,对于掺加20%钢渣的复合粉,其7d和28d活性指数略高于空白矿粉。CHJ-S可提前释放钢渣的膨胀,加速钢渣-矿渣复合粉的水化,生成更多的水化产物,改善了硬化浆体的孔隙结构。通过大磨生产综合分析,钢渣-矿渣立磨联合粉磨方案具有显著的经济效益和社会效益。     

废弃砂浆粉对水泥物理力学性能的影响

研究了废弃砂浆粉对水泥物理力学性能的影响,测试了标准稠度需水量、凝结时间、流动度和强度.结果表明:废弃砂浆粉的掺加导致水泥的标准稠度需水量增加,水泥的凝结时间总体降低,水泥净浆的流动度及流动度损失均呈降低趋势,而减水剂与水灰比对水泥净浆的流动度及流动度损失有较大影响.废弃砂浆粉掺加量的多少将直接影响到水泥砂浆的强度,掺量越大,水泥砂浆强度损失越严重,而掺量低于10%时,水泥砂浆仍具有较高的抗压强度和抗折强度.微观结构特征表明,废弃砂浆粉掺量在一定范围时,水泥砂浆体系中产生钙矾石与C-S-H凝胶较多,体系结构密实性好.     

掺花岗岩石粉的管桩高强混凝土微结构和力学性能研究

本文采用蒸压养护方式制备管桩高强混凝土,以相同配合比的标准养护混凝土为对比组,分别研究磨细砂和石粉双掺时石粉取代率(花岗岩石粉/(花岗岩石粉+磨细砂),质量比)和石粉单掺时石粉掺量(花岗岩石粉/(花岗岩石粉+水泥),质量比)对管桩高强混凝土强度的影响,并通过XRD、ESEM等方法研究掺花岗岩石粉的管桩高强混凝土水化产物的种类及形貌特征。结果表明:蒸压养护下,混凝土强度随石粉取代率和石粉掺量的增加均先增大后减小, 石粉取代率为25%和石粉掺量为20%时混凝土强度分别达到最大值。由于花岗岩石粉中的SiO₂在蒸压条件下会与水泥水化产物Ca(OH)₂发生火山灰反应并生成托勃莫来石,使混凝土更为密实,因此相同配合比条件下蒸压养护3 d的混凝土强度高于标准养护28 d的混凝土强度。     

Effects of marble powder as a partial replacement of cement on some engineering properties of self-compacting concrete

Self-compacting concretes (SCC) are highly fluid concretes that can flow and be placed in formwork under their own weight without the requirement of internal or external energy. This fluidity is obtained with the use of high paste volume and superplasticizer. The paste of SCC is made principally of cement, which is the most expensive component of concrete. As a result, the production cost of SCC is higher than conventional concrete. However, to make the manufacture of SCC more practical and economical, the binder is often a binary, ternary even quaternary compound: Portland cement mixed with mineral additions. The primary aim of this work is to study the effect of incorporating the marble powder as a supplementary cementations material on the rheological and mechanical properties of SCC. The fresh properties were measured using the slump flow, J-Ring, V-funnel, and modified slump flow. The properties of hardened SCC such as strengths and ultrasonic pulse velocity (UPV) were determined at age of 3, 28, and 90 days. The results have shown that using of marble powder in SCC enhances their fresh properties. At hardened state, the incorporation of marble powder decreases the mechanical strengths and UPV. It can be noted that it is possible to produce an economical SCC when the cement is partially substituted by the marble powder.     

纳米二氧化硅对玻璃粉水泥体系水化硬化的影响

利用X射线衍射、扫描电镜及力学性能测试等手段研究了纳米SiO2对玻璃粉水泥体系水化硬化的影响,结果表明:纳米SiO2促进了水泥早期溶解,提高了复合体系碱度,有利于玻璃粉内部高能键(Si-O,Al-O)断裂,从而提高复合体系中玻璃粉早期水化程度;纳米SiO2对材料凝结硬化的促进作用较大程度上缓解了掺玻璃粉体系早期性能发展不足的缺陷;纳米SiO2的微集料效应,改善了玻璃粉水泥浆的微观结构,使得硬化浆体更为密实;纳米SiO2的促凝作用可显著缩短复合体系凝结时间,大幅度提高其早期强度,但掺纳米SiO2的复合胶凝材料强度存在一个极值,而5%纳米SiO2为其最佳掺入量.     

掺废旧玻璃水泥砂浆的力学性能及工作性能研究

本文通过正交试验得出普通水泥砂浆的最佳原料配比,并在此基础上,使用不同比例的废旧玻璃取代天然砂来制备水泥砂浆,根据抗折、抗压、稠度、分层度试验和扫描电镜分析得出,当废旧玻璃的取代率为20％时,水泥砂浆的强度为普通水泥砂浆的109.6％,且工作性能好.     

Microstructure and mechanical properties of ternary mortars with brick powder,glass powder,slag, fly ash,and limestone

The objective of this research is to study the effects produced by ternary binders which combine the addition of waste brick powder with fly ash, limestone, ground granulated blast furnace slag or waste glass powder in the microstructure and mechanical properties of mortars. In these ternary binders, the ordinary Portland cement was partially replaced by 10% of waste brick powder and 10% of another of the abovementioned additions. Mortars prepared with ordinary Portland cement without additions were also prepared. The microstructure was characterized with mercury intrusion porosimetry, electrical resistivity, and thermogravimetric analyses. Ultrasonic pulse velocity, compressive and flexural strengths were also determined. Mortars made using ternary binders with two active additions showed higher pore refinement and higher electrical resistivity at 250 days. Furthermore, their compressive strength and ultrasonic pulse velocity were relatively similar or even higher than that noted for reference specimens.     

玻璃粉水泥浆的初期水化产物和浆体结构

采用SEM、XRD研究了玻璃粉水泥浆的初期水化产物、浆体结构.并用化学结合水量和有效结合水法来定性和定量分析玻璃粉对水化初期复合体系及水泥的促进或抑制作用以及作用程度.研究表明:在水化反应初期(1d内),因为玻璃粉的掺入既由此而产生的稀释作用使有效水灰比增加而产生的对水泥熟料水化的促进作用,因此,硅酸盐水泥熟料的水化程度较高,但从整体来看,大掺量(50%)的玻璃粉延缓了复合胶凝材料总水化程度;水化开始(6 h~1 d)时,水化反应开始加速进行,水化产物的数量迅速增加,主要为纤维状CSH凝胶、针棒状钙矾石晶体和Ca(OH)2,这些水化产物彼此间相互搭接、交错生长,部分未水化的水泥颗粒镶嵌其中,并将玻璃粉粘结成整体,构成体系骨架.     

废弃玻璃粉对水泥石高温抗压强度和微观结构的影响

废弃玻璃粉作为一种高SiO₂含量的固体废弃物,可以有效防止油井水泥石在高温下的强度衰退,从而提升深井、超深井固井水泥环长期封隔完整性。本文研究了150 ℃、21 MPa下,不同粒径废弃玻璃粉对水泥石抗压强度、渗透率和微观结构的影响。结果表明:150 ℃、21 MPa下净浆水泥石180 d抗压强度为8.57 MPa,较1 d衰退76.04%;掺入废弃玻璃粉可以提高水泥石抗压强度的长期稳定性,在内掺40%(质量分数)粒径为45 μm的废弃玻璃粉情况下,水泥石在180 d时抗压强度为31.85 MPa,较1 d仅衰退3.95%,渗透率为1.28×10^-2 mD,较1 d降低16.88%;掺入废弃玻璃粉改变了水泥石150 ℃、21 MPa下的物相组成,净浆水泥石的主要结晶相为氢氧化钙和水硅钙石,掺入不同粒径废弃玻璃粉的水泥石主要结晶相为硬硅钙石和托贝莫来石;内掺40%粒径为45 μm的废弃玻璃粉的水泥石中托贝莫来石晶粒尺寸稳定;随龄期增加,净浆水泥石孔结构向大孔径发展,内掺40%粒径为45 μm的废弃玻璃粉的水泥石的孔结构更加致密,180 d内各龄期均以凝胶孔为主。     

压蒸条件下花岗岩石粉对UHPC性能的影响

研究了在压蒸条件下花岗岩石粉取代石英粉掺量对超高性能混凝土力学性能(3d、180 d抗压/抗折强度)和微观结构(水化产物、C-S-H凝胶平均分子链长)的影响,并探明两者之间的关系.XRD、SEM-EDS、29Si NMR测试结果表明:3 d、180 d胶凝浆体水化产物主要为低钙硅比、本征强度较高的tobermorite晶体.随着花岗岩石粉取代率增加,混凝土抗压/抗折强度先增加后减小,当取代率为50％时,其180 d抗压强度≥190 MPa、抗折强度≥40MPa;且随着取代率的增加,C-S-H凝胶平均分子链长降低、Al[4]/Si增加;在相同取代率时,平均分子链长为180d＞3d,Al[4]/Si为180 d＜3 d.高温和高压条件下,C-S-H凝胶平均分子链长不是混凝土性能的单一影响因素,混凝土抗压强度与C-S-H凝胶平均分子链长不直接相关.