纳米SiO_2对水泥粉煤灰胶凝材料早期水化硬化的影响

利用纳米SiO_2对水泥-粉煤灰体系早期水化硬化促进作用,可以显著弥补大掺量粉煤灰体系凝结时间长、早期强度较低的缺陷。结果表明,掺有占胶凝材料质量5%的纳米SiO_2的水泥-粉煤灰净浆(粉煤灰取代率为40%)凝结时间与水泥净浆相当。纳米SiO_2可显著提高水泥-粉煤灰砂浆早期(3-7d)强度,且粉煤灰取代率越高,增强作用越明显,5%纳米SiO_2掺量可提高40%和60%粉煤灰取代率砂浆7d强度达到50%和68%。拌合物中纳米SiO_2促进了水泥水化硬化过程,密实了水泥石结构。结果表明,纳米SiO_2的掺入有利于大掺量粉煤灰、绿色混凝土的开发和利用。     

MXene和纳米SiO2对粉煤灰水泥水化性能的影响

本文利用差热分析、X射线衍射、扫描电镜等手段研究了纳米Si O_2和MXene对粉煤灰水泥水化性能的影响。结果表明,单掺纳米Si O_2能够促进粉煤灰水泥早期水化,提高水化开始时的放热速率,并使粉煤灰水泥浆体更加密实;而单掺MXene、复掺纳米Si O_2和MXene对粉煤灰水泥后期水化的促进作用比较明显,能够促进水泥中期强度增长。     

纳米SiO2对氧化镁激发矿渣材料性能的影响试验研究

为改善MgO-激发矿渣材料(MASM)力学性能,利用纳米SiO₂(NS)促进MASM的强度发展,研究了不同NS掺量对MASM凝结时间、抗压强度、水化历程、水化产物和微观形貌的影响,分析并揭示了NS的作用机理。研究结果表明:随着NS掺量的增大,MASM凝结时间逐渐缩短,流动度逐渐减小;NS掺量越大,矿渣水化越快,主要水化峰出现越早,峰值越高。NS不仅促进了MgO的反应和C-(A)-S-H的形成,还提高了MASM的结构密实性。掺入1%~2%(质量分数)的NS,可将MASM的抗压强度分别提高7.12%~33.37%(3 d)、12.44%~26.29%(7 d)、12.49%~31.09%(28 d)。     

钢渣-矿渣复合矿粉对水泥水化的影响

为了促进钢渣的资源化利用,克服纯钢渣粉活性低的缺点,将钢渣粉与矿渣粉按不同比例进行复配,并取代30%的水泥制备净浆。测试各试验组的抗压强度、水化放热速率和放热量,并对硬化浆体进行XRD、SEM和MIP测试。结果表明,当钢渣粉与矿渣粉的质量比例为1∶1时,最有利于提升水泥的抗压强度,而单掺30%钢渣粉的抗压强度最低。水化热测试发现,掺入30%纯钢渣粉的试验组具有最大的水化放热速率和水化放热量。XRD、SEM和MIP测试发现,掺入复合矿粉后生成新的水化产物Al₂Mg₄(OH)₁₂(CO₃)(H₂O)₃,硬化体更为致密,并且孔隙率和平均孔径均降低。     

水泥—钢渣—矿渣复合胶凝材料的水化特性

通过测定水泥--钢渣--矿渣复合胶凝材料的水化热、砂浆的抗压强度、硬化浆体孔溶液的碱度、钢渣和矿渣的水化程度,探讨了复合胶凝材料的水化特性。结果表明:钢渣在复合胶凝材料水化硬化过程中所起的化学作用小于矿渣;随着复合胶凝材料中钢渣含量的增大和矿渣含量的减小,复合胶凝材料的早期和后期胶凝性能均降低;随着复合胶凝材料中矿渣的含量增大,硬化浆体孔溶液的碱度降低,矿渣的反应程度也随之降低,矿渣含量为10%~40%时,孔溶液的pH值为12.6~13.3;钢渣的反应程度受复合胶凝材料组成的影响很小;钢渣和矿渣在后期的反应程度提高明显,尤其矿渣所起的化学作用显著,矿渣在360d龄期的反应程度超过50%,甚至60%,使复合胶凝材料砂浆的后期强度与水泥砂浆的差距明显缩小。     

纳米SiO2对石灰基材料性能影响研究进展

作为一种应用广泛的无机纳米材料,纳米SiO2颗粒尺寸小、比表面积大、表面吸附性强,在改性石灰早期强度低和耐久性方面效果显著.综述了纳米SiO2对石灰基材料力学性能、耐久性以及改性机理等方面的研究进展,并基于上述综述提出了纳米SiO2改性石灰基材料当前存在的问题,结合纳米SiO2改性石灰的应用情况,展望了该类材料未来的发展方向.     

纳米SiO2-x水泥基复合材料的水化行为

探讨了纳米SiO2-x对水泥水化的影响。结果表明：纳米SiO2-x加快了水泥早期水化的放热速率，提前了水化诱导期、加速期和减速期，缩短了水泥的凝结时间；纳米SiO2-x复合水泥试样的早期累计水化放热量要低于硅灰试样；此外，纳为SiO2-x大大增加了水泥浆体标准稠度需水量。     

纳米SiO2对超硫酸盐水泥性能影响研究

为了克服超硫酸盐水泥(SSC)早期强度低的难题,探究了纳米SiO₂(NS)对SSC水化硬化性能的调控效果与机理。研究了NS对SSC力学性能、产物组成、微观结构和形貌,以及孔隙结构的影响规律。结果表明:掺入NS可显著提升SCC力学性能,其中3 d抗压强度提升了32%,3 d抗折强度提升了28%,90 d抗压强度提升了近一倍;同时,NS能够显著密实SSC孔隙结构,使其临界孔径从72.8 nm降低至6.5 nm。NS的增强机理主要为促进矿粉水化,增加产物中C-(A)-S-H凝胶的生成量和聚合度。本文证明了NS提升SSC水化硬化性能的可行性,为低碳SSC的性能提升提供了新思路。     

纳米SiO2的分散性对水泥胶砂强度的影响

采用手工搅拌、机械搅拌以及超声波作用对纳米SiO2进行分散处理,通过纳米粒度Zeta电位仪测定纳米SiO2胶体粒径及粒径分布,研究了纳米SiO2的分散性及其对水泥胶砂强度和毛细吸水的影响.研究结果表明,比较三种分散效果,超声波作用最好,机械搅拌次之,手工搅拌最差;增加超声波作用时间,纳米SiO2胶体平均粒径降低,分散性提高,超声波作用超过10 min,纳米SiO2胶体小颗粒增多,但粒径分布曲线整体向大颗粒方向偏移,分散性提高不明显;水泥胶砂强度和毛细吸水性与纳米SiO2的分散性有关,随纳米SiO2分散性的提高,水泥胶砂强度增大,毛细吸水系数降低,胶砂试件的密实度提高.     

碱激发剂对钢渣胶凝材料抗压强度的影响

以Na2SiO3, NaOH和Ca(OH)2制备碱性溶液,对钢渣进行活化处理得到碱钢渣胶凝材料,考察了Na2SiO3, NaOH和Ca(OH)2用量对材料的抗压强度影响,并对最优抗压强度的碱钢渣胶凝材料进行了表征. 结果表明,Na2SiO3对碱钢渣胶凝材料的7 d抗压强度影响显著,NaOH对材料的3 d抗压强度影响显著,Ca(OH)2对材料的28 d抗压强度影响显著. 当Na2SiO3, NaOH和Ca(OH)2用量分别为11.25, 4.50和6.75 g时,材料的抗压强度最优. 加入碱性溶液有利于胶凝体系中形成沸石类水化产物.     

湿选钢渣尾泥制备充填胶凝材料试验研究

钢渣尾泥是转炉钢渣经过湿磨磁选后排出的二次废渣,堆存量大且难以实现大规模资源化利用。以钢渣尾泥为主要原料,协同其他工业固废制备胶凝材料可用于矿山充填。本文开展了钢渣尾泥基充填胶凝材料配合比正交试验、充填材料力学性能测试,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)等多种微观测试手段对钢渣尾泥基胶凝材料的水化机理进行分析。结果表明,钢渣尾泥掺量为55%(质量分数,下同),矿渣掺量为30%,脱硫石膏掺量为15%,胶砂质量比为1:4,料浆浓度为72%时,所制备的充填材料28 d抗压强度可达4.78 MPa,满足矿山充填材料性能的要求。钢渣尾泥基胶凝材料的水化产物主要为C-S-H凝胶和钙矾石,以及少量的Ca(OH)₂,体系内水化产物C-S-H凝胶和钙矾石晶体的数量随着水化龄期的增加而明显增长。     

纳米二氧化硅改性大掺量矿粉-水泥胶凝体系性能与微结构研究

利用沉淀法制备的纳米二氧化硅(PNS)极强的火山灰活性,能改善大掺量矿粉-水泥胶凝体系早期抗压强度低、内部结构疏松等缺陷,研究了PNS对大掺量矿粉-水泥胶凝体系抗压强度、抗氯离子渗透性的影响,通过XRD、TG-DSC及MIP对该体系的水化产物与孔结构进行微观分析。研究表明:随着PNS掺量的增加,试件的抗压强度也随之提高,尤其是7 d抗压强度,掺5%(质量分数,下同)PNS试件的强度增幅达到了20%;同时,水泥抗氯离子渗透能力先上升后下降,PNS掺量为3%时,达到最优,其28 d氯离子扩散系数较不掺PNS降低44.8%。PNS在早期能够大量消耗Ca(OH)₂,生成更多的C-S-H凝胶等水化产物,使得孔结构更加致密,降低孔隙率,在适宜范围内掺入PNS还可有效细化孔径。     

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.     

复合组分调节材料对重构转炉钢渣胶凝性能的影响

采用钢铁企业自身排放的白渣和热闷渣为组分调节材料,在实验室内开展了转炉钢渣的高温重构试验,研究了组分调节材料组成及重构温度对转炉钢渣胶凝性能的影响.试验结果表明,转炉钢渣经高温重构后,胶凝活性得到了显著的提高,可达到甚至超过GB/T 20491-2006中所规定的一级钢渣粉的标准;相较处理温度和掺量,组分调节材料的比例对重构钢渣7d和28d的胶凝活性影响最为显著;综合7d和28d的活性指数,最佳的重构条件是组分调节材料中白渣的质量分数为60％～70％、重构温度为1000℃和复合组分调节材料的掺量为60％～70％.     

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。     

钢渣矿渣基全固废胶凝材料的化学活化

为了促进钢铁冶金渣的高附加值应用,以钢渣、矿渣和脱硫石膏为原料制备胶凝材料,研究了不同掺量CaO或Na2SO4对胶凝材料的化学活化作用,并利用XRD、SEM对掺入激发剂胶凝材料的水化产物进行了分析.结果表明,掺入少量CaO或者 Na2SO4的胶凝材料净浆试块早期抗压强度会有一定的提高,后期强度变化不大;但当Na2SO4掺量超过2%时,净浆试块的抗压强度会降低.掺入激发剂对胶凝材料的水化产物种类不会造成影响,其水化产物主要包括钙矾石(AFt)、水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和氢氧化钙(CH).     

锂渣和钢渣对水泥浆体力学性能与微观结构的影响

利用锂渣粉和钢渣粉替代部分P·O 42.5水泥制备了复合水泥净浆试样。通过SEM、XRD、FT-IR等测试方法分析了二者对试样的影响及作用机制。结果表明,锂渣替代部分水泥会降低浆体的流动性,钢渣替代部分水泥有利于提高浆体流动性。锂渣具有促凝效果,而钢渣在浆体中可发挥缓凝作用。锂渣、钢渣复合掺入时可调控浆体的流动性和凝结时间。锂渣对浆体力学性能的提高相比钢渣具有更明显的优势,当水胶比为0.4时,掺入20%(质量分数)锂渣的试样28 d抗压强度可达62.3 MPa,相比空白样可提高23%左右。SEM结果显示掺20%锂渣可使试样28 d微观结构更致密。XRD结果显示试样的水化产物主要为C-S-H凝胶和Ca(OH)₂。FT-IR结果显示Si—O键峰位发生了一定的红移,H—O—H键发生了蓝移。     

铜渣-水泥复合胶凝材料力学性能研究

铜渣以5%、10%、15%的比例取代水泥制备铜渣-水泥复合胶凝材料.研究铜渣对水泥基胶凝材料标准稠度用水量、凝结时间、净浆抗压强度、胶砂抗折与抗压强度的影响,并利用XRD、TG/DSC和SEM-EDS技术手段分析掺入铜渣后水泥基胶凝材料物相和微观形貌的变化.研究结果表明:铜渣掺入会使水泥胶凝材料的标准稠度用水量增加,凝结时间延长,一定程度上提高水泥胶凝材料的抗折、抗压强度;铜渣-水泥胶凝材料的主要水化产物和水泥胶凝材料类似,并有Fe(OH)3/Fe(OH)2凝胶生成.铜渣-水泥复合胶凝材料微观结构较水泥胶凝材料密实.