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。     

活化赤泥基胶凝材料的抗冻融性能研究

赤泥资源化利用对氧化铝行业可持续发展和环境保护具有重要意义。本文以赤泥和热活化赤泥为主要原料与钢渣等多种固废协同制备赤泥基胶凝材料,并对其抗冻融性能进行了研究。分别对养护14和28 d的胶凝材料试样进行冻融试验,用万能试验机、XRD、SEM、工业CT等检测方法对试样冻融前后的强度、物相、显微结构、孔隙率等进行表征,并对冻融损伤机理进行了探究。结果表明,赤泥基胶凝材料冻融前后的质量损失、强度损失、显微结构差异显著。其中,赤泥-普通硅酸盐水泥胶凝材料较其他赤泥基胶凝材料的抗冻性能优异,其养护14 d试件冻融前后的质量损失和强度损失分别为23.68%和50.75%;用热活化赤泥制备的赤泥-钢渣胶凝材料冻融后的质量损失率较冻融前降低了16.30%。     

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。     

工业固废制备低碳胶凝材料的研究进展

以工业固废制备水泥熟料、全固废无熟料胶凝材料以及固废基碱激发胶凝材料是当前水泥行业节能减排与碳达峰的主要研究方向，是我国绿色循环发展的大势所趋。本文从固废制备水泥熟料、固废制备全固废胶凝材料以及固废基碱激发胶凝材料3个方面介绍目前的研究进展，具体分析了其制备工艺、原材料的选择以及种类的情况，以期为固废利用和水泥行业的节能减排提供参考。     

纳米SiO2对钢渣水泥基胶凝材料的影响

钢渣和水泥具有相似的矿物组成,可以作为一种潜在的胶凝材料,然而钢渣掺量较高时并不利于混凝土早期性能的发展。以钢渣质量分数为30%的钢渣水泥基胶凝材料为研究对象,探讨纳米SiO₂对其早期性能的影响。主要通过测量流动度、凝结时间和抗压强度评估物理力学性能,并利用微量热分析、X射线衍射(XRD)、差热分析(DSC-TG)等方法对掺有纳米SiO₂的钢渣水泥基胶凝材料的水化过程和水化产物进行分析。结果表明,当纳米SiO₂掺入的质量分数为3%时,纳米SiO₂可充分发挥火山灰活性,消耗大量Ca(OH)₂,同时由于纳米SiO₂颗粒的结晶成核作用和微集料填充作用,促进了钢渣和水泥的水化,水化初期的放热速率有所提高,从而提高钢渣水泥基胶凝材料的力学性能,28 d的抗压强度提高了14.0%。     

钢渣性能及其在水泥中的应用研究

以日钢热焖钢渣为研究对象,从实际应用开发角度,通过研究钢渣粉细度对其性能的影响,钢渣粉掺量对水泥胶凝材料性能的影响,找到了钢渣粉、矿渣粉复合应用于不同强度等级水泥的适合配比,为钢渣粉生产及其作为水泥混合材使用提供有益的参考。     

固废基路用胶凝材料配制及性能研究

以粉煤灰、电石渣、脱硫石膏、钢渣、矿渣等工业固体废弃物为主要原料,配制道路水稳层路用胶凝材料,全部或部分替代路用水泥,开展原料预处理加工和配比优化实验,考察原料细度和原料配方对胶凝试块强度的影响。结果表明：通过粉磨机械力活化,可明显增强固废的胶凝活性,其中,适宜的粉煤灰、电石渣、脱硫石膏、矿渣粉的中位径D50范围为8～12μm,而适宜的钢渣微粉中位径D50为5～8μm之间;通过固废超微粉原料间配方优化,可获得7 d和28 d强度分别为29.3 MPa和37.5 MPa的70%固废掺加量的无机胶凝粉体材料,该固废优化配比为粉煤灰：电石渣：脱硫石膏：钢渣：矿渣=31.8∶13.6∶9.1∶27.3∶18.2,按比例加入30%P·S42.5水泥,在此配方体系下,胶砂试块强度可以达到或超过纯路用32.5水泥强度指标。     

基于多重响应的钢渣超高性能混凝土组成优化设计研究

为实现生态型超高性能混凝土(UHPC)的组成优化和钢渣利用率的提高,将钢渣粉作为辅助胶凝材料,利用D-最优化设计方法制备生态型UHPC,并建立了UHPC的工作性能与抗压强度预测模型,以进行多重响应分析。最后借助预测模型,以低水泥用量、高钢渣粉利用率设计出了符合要求的生态型UHPC。结果表明:预测模型构建合理且准确度高,在预测模型中减水剂和硅灰对于工作性能影响程度较大,水泥、减水剂以及钢渣的交互作用对工作性能影响明显,钢渣粉的加入可增强工作性能;硅灰和钢渣粉对抗压强度影响显著,水泥和钢渣粉的交互作用对抗压强度的影响较小,随钢渣粉掺量的增加抗压强度存在最优值;优化的生态型UHPC的配比可以实现钢渣粉替代30%(质量分数)水泥,同时保证抗压强度130 MPa以上,工作性能260 mm以上。     

钢渣矿渣复合对海工混凝土耐久性影响的试验研究

通过胶砂试验、混凝土抗氯离子渗透试验和混凝土抗硫酸盐侵蚀试验,研究了钢渣粉与矿渣粉复合掺入对混凝土海工耐久性能的影响.试验结果表明:钢渣粉和矿渣粉具有很好的复合强化效应,复合掺入后对混凝土抗氯离子渗透和抗硫酸盐侵蚀性能都有较好的改善作用.综合考虑钢渣矿渣的活性、混凝土的海工耐久性以及钢渣利用的最大化,海工混凝土中钢渣矿渣复合掺入的总量,可控制在胶凝材料总量的40％～50％,矿渣与钢渣的比控制在6∶4左右.这样可保证钢渣掺量较大的同时,混凝土的海工耐久性亦得到有效提升.     

大掺量钢渣微粉胶凝材料的研究

分析了宝钢转炉钢渣微粉的物理和化学性能,表明钢渣微粉具有一定的潜在活性,可以用于制备胶凝材料。尝试了大掺量钢渣微粉胶凝材料的配合比试验,发现通过加入激发剂激发钢渣微粉的潜在活性,最高可使钢渣粉胶凝材料的抗压强度达到42.5 MPa以上,且安定性合格,可以用作混凝土的胶凝材料。     

海水浸泡下全固废胶凝材料的试验研究

为了促进钢铁冶金渣与化工废渣的高值化利用,以钢渣、矿渣、碱渣、脱硫石膏为原材料,通过活性激发剂与全固废材料间的组合协同作用制备海洋牧场人工鱼礁胶凝材料。胶凝材料中钢渣掺量为16%(质量分数,下同),矿渣为64%,碱渣为8%,脱硫石膏为12%,胶砂试块28 d抗压强度为52.6 MPa,在某些场合具有取代硅酸盐水泥的潜力。研究了东海海水条件下净浆试块浸泡15个月龄期内,钢渣与矿渣掺比对净浆试块抗压强度发展的影响,通过XRD、SEM、MIP等表征方法研究了全固废胶凝材料体系的水化产物。结果表明:钢渣和矿渣之间具有协同水化作用,其水化产物主要为钙矾石(AFt)、C-S-H凝胶和Friedel盐(FS),非晶态的C-S-H凝胶将针棒状的AFt与FS紧密结合在一起,这是整个体系强度的主要来源。本研究为大宗固废的妥善安置提供了科学依据。     

砖混类再生微粉泡沫胶凝材料力学性能研究

利用建筑垃圾制备的再生微粉,可以有效替代水泥,减少水泥资源的使用,提高建筑垃圾的资源利用率。本文通过气泡参数分析、力学性能测试等方法,研究了砖混类再生微粉和发泡剂掺量对低强度泡沫胶凝材料力学性能的影响。结果表明：再生微粉的掺入会导致胶凝材料抗压强度降低,微粉掺量大于水泥时,胶凝材料抗压强度随再生微粉掺量增加而小幅提高;浆体流动度随再生微粉掺量的增加先降低后增高;再生微粉掺量较小时,发泡剂掺量对浆体流动性影响较大,而当微粉掺量较大时,发泡剂掺量对浆体流动性无显著影响;不同批次再生微粉性能差异较小。通过调节再生微粉和发泡剂掺量可制备满足不同力学性能需求,同时具有良好流动性的泡沫胶凝材料。     

重金属污泥磨细粉对硅酸盐水泥基材料性能的影响

为了更好地实现对重金属污泥的资源化利用,研究了高温无害化处理重金属污泥与建筑渣土混合渣料磨细粉对硅酸盐水泥基材料工作性、力学性能、早期收缩变形、抗氯离子渗透性能及重金属浸出的影响及机理。研究结果表明,随着磨细粉掺量的增加,硅酸盐水泥基材料的工作性没有降低,但其力学性能均有一定程度下降,这说明磨细粉与硅酸盐水泥的需水比相差不大,但其掺量越大水泥基材料中水泥的量越低,其强度均会有一定程度下降。磨细粉不会引起硅酸盐水泥基材料的体积安定性问题,可以提高早期抗裂性,但会降低其抗氯离子渗透性能。含磨细粉试件中重金属的浸出浓度、水胶比的下降与龄期的上升呈负相关,且在28 d龄期下含40%(质量分数)磨细粉的硅酸盐水泥基材料中重金属Cu、Ni、Zn和Cr的浸出量均低于GB 30760—2014《水泥窑协同处置固体废弃物技术规范》规定的浸出浓度限值。     

碳纳米管水泥基复合材料的研究进展

近年来,碳纳米管(CNTs)在传统胶凝材料中的应用愈来愈受到人们的重视。通过添加适量的CNTs,可以使胶凝材料的一些性能得到有效改善。本文综述了国内外有关CNTs在水泥基材料中的应用研究进展,主要探讨了CNTs对水泥基材料的力学性能、耐久性及微观结构的影响,掺加活性物质对CNTs/水泥基复合材料性能的影响,并且总结了当前研究中所存在的一些问题,为今后的研究前景提出了一些建议。     

原状磷石膏-富镁镍渣基胶凝材料制备及性能评价

磷肥工业废弃物磷石膏和冶金工业废弃物富镁镍渣每年的排放量较大,由于二者具有胶凝活性较低和安定性差等缺点,导致其利用率较低。本文将原状磷石膏和富镁镍渣协同利用制备胶凝材料,研究了磷石膏-富镁镍渣基胶凝材料基础性能。通过对浆体的流动度、硬化体的力学性能,以及28 d吸水率和软化系数进行评价,为原状磷石膏和富镁镍渣协同综合利用提供实验支持。研究结果表明：磷石膏-富镁镍渣胶凝材料硬化体抗压强度28 d强度可达31.7 MPa,且耐水性好吸水率为2.46%,软化系数为0.91。将制得的磷石膏-富镁镍渣基胶凝材料硬化体与32.5普通硅酸盐水泥进行对比,性能相接近。     

纳米碳酸钙对水泥基材料性能影响的研究进展

纳米碳酸钙在水泥基材料中的研究和应用还处于初级阶段.综述了纳米碳酸钙对水泥基材料水化、工作性、力学性能和耐久性的影响;同时,讨论了纳米碳酸钙对水泥基材料微观结构与性能的影响机理,针对当前研究存在的问题,提出了纳米碳酸钙水泥基材料未来的发展趋势.     

三组分胶凝材料体系的交流阻抗特性

由于地铁在运行过程中产生的杂散电流会造成钢筋混凝土中钢筋的电化学腐蚀,从而影响地铁混凝土结构的耐久性。在配制混凝土时,用矿渣和粉煤灰取代一部分水泥,可明显改善胶凝材料硬化浆体的孔结构,降低孔溶液中的离子浓度,从而提高混凝土的电阻率。提高混凝土的电阻率可在一定程度上减缓钢筋的腐蚀。使用三组分胶凝体系研究方法,对水泥、粉煤灰和矿渣组成的三组分胶凝体系的交流阻抗特性和电阻值进行了研究和分析,得到不同龄期的阻抗等值线图。研究表明,当三组分胶凝体系中粉煤灰和矿渣总量在50%～65%的范围,且两者得比例为1左右时,三组分胶凝材料砂浆的电阻率最大。