早强型聚羧酸系复合减水剂试验研究

采用有机早强剂三乙醇胺,无机早强剂硝酸钙、硫酸钠与自制早强型聚羧酸系减水剂(BS-C3)进行复配改性,运用正交试验分析法,探讨了早强剂掺量对减水剂性能的影响,综合考虑得出最佳复配组合。试验结果表明,采用最佳复配组合改性而成的早强型聚羧酸系复合减水剂与BS-C3减水剂相比,分散性和减水率基本保持不变,混凝土的3天早强性能提高11.03%。     

复配外加剂对全尾砂新型胶凝材料强度的影响北大核心

研究了4种减少剂不同复配比例对石人沟铁矿全尾砂新型胶凝材料(不含水泥,由工业废渣组成)28d强度的影响。结果表明:充填体强度随着减水剂不同复掺含量强度相差很大,当萘系(NX)、氨基(AJ)、木钙(MG)、脂肪族(ZF)4种外加剂的复掺含量分别为0.6%、0.1%、0.0%、0.6%(占胶凝材料的质量分数),料浆质量分数70%,胶砂比1:10时,养护28d的全尾砂胶结充填体强度可达到4.13MPa,是相同条件下未掺减水剂试块强度的1.6倍。通过X射线衍射和扫描电镜分析,减水剂使新型胶凝材料水化更加彻底,结构更加完整、致密。     

超细矿渣粉与硅灰对水泥基注浆材料性能影响机理分析

为提高工业废渣的综合利用率,研制出一种绿色环保高性能的注浆材料。选用超细矿渣粉(UFS)和硅灰(SF)替代一定量的水泥,通过正交试验和极差分析法系统地研究了在不同水灰比下掺入不同含量的超细矿渣粉、硅灰以及聚羧酸减水剂(PCE)对注浆材料性能的影响,并对优化后的浆液和纯水泥浆液进行了性能对比及微观试验。结果表明:当超细矿渣粉质量分数从18%增大到20%时,可以增强浆液流动性能,硅灰可以提高结石体抗压强度并减小浆液泌水率,聚羧酸减水剂对降低浆液黏度具有显著效果;以28 d抗压强度和黏度为主要指标,得到浆液的较优配比为水灰比0.70、超细矿渣粉掺量20%(质量分数)、硅灰掺量12%(质量分数)、聚羧酸减水剂掺量0.16%(质量分数)。优化后的浆液泌水率、抗压强度及抗折强度均优于纯水泥浆液。掺入超细矿渣粉和硅灰后,浆液内部生成了钙矾石(AFt)和水化硅酸钙(C-S-H)等凝胶,填充了颗粒间的孔隙,使优化后的浆液结石体强度增大。     

马来酸三乙醇胺酯对水泥水化的影响

为克服三乙醇胺早强剂对水泥抗折强度和后期强度的影响,合成了马来酸三乙醇胺酯,并通过背散射电子成像(BSE)和BET分析,研究了马来酸三乙醇胺酯对水泥水化程度、C-S-H含量和水泥水化28 d分形维数的影响。结果表明:马来酸三乙醇胺酯可促进水泥水化尤其是水泥中硅酸盐相的水化;复掺马来酸三乙醇胺酯和聚羧酸减水剂,可显著提高水泥水化产物中C-S-H的含量;三乙醇胺降低了水泥石28 d的分形维数,马来酸三乙醇胺酯单掺及与聚羧酸减水剂复掺则使水泥石28 d的分形维数提高。由此可见,马来酸三乙醇胺酯作为增强型水泥早强剂具有广阔的应用前景。     

固化废弃软黏土的强度特性及水稳定性研究

为了提高水泥和粉煤灰固化高含水率废弃软黏土的固化效果,选取水玻璃作为外加剂,吸水性强的生石灰作为分散剂,采用无侧限抗压强度试验、X 射线衍射、扫描电镜试验研究掺量与龄期对固化软黏土水稳定性和强度特性的影响。试验结果表明,3%(质量分数)的水泥、7%(质量分数)的粉煤灰、2%(质量分数)的生石灰与2%(质量分数)的水玻璃复合时能较好提高高含水率软黏土固化后的强度和水稳定性,其强度能达到水泥粉煤灰类基底层最低强度(1 MPa)。在水泥、粉煤灰和水玻璃质量掺量相同情况下,生石灰质量掺入比由0%增加至2%,其强度增大约375 kPa,且有利于后续固化剂的均匀搅拌,说明生石灰的减水和分散效应在固化土中起主导作用。此外,扫描电镜结果显示加入复合固化剂后大集聚体消失,产生大量的片状结构,大孔隙被填充,土体的强度也随之提高。     

β-环糊精侧链对聚羧酸减水剂抑制蒙脱土的影响

采用水泥净浆和混凝土试验,详细研究了β-环糊精侧链对聚羧酸减水剂抑制蒙脱土负效应的影响。试验表明,与仅含有聚氧乙烯侧链的传统聚羧酸减水剂相比,蒙脱土对掺加含有β-环糊精侧链的聚羧酸减水剂水泥净浆流动度的负作用影响明显减弱;蒙脱土(1.0%,以砂质量计)存在时,为获得与无蒙脱土时相同的混凝土坍落度,β-环糊精类聚羧酸减水剂的掺量增幅减小,掺加β-环糊精类聚羧酸减水剂的混凝土抗压强度下降幅度减小。结合吸附试验分析,β-环糊精类聚羧酸减水剂抑制蒙脱土负效应能力的增强应归功于其侧链中的β-环糊精基团,β-环糊精基团具有中空筒状的刚性结构,其显著的空间位阻效应将阻止蒙脱土颗粒继续吸附其他β-环糊精类聚羧酸分子,进而提高聚羧酸减水剂抑制蒙脱土负效应的能力。     

β-环糊精侧链对聚羧酸减水剂抑制蒙脱土的影响

采用水泥净浆和混凝土试验，详细研究了β-环糊精侧链对聚羧酸减水剂抑制蒙脱土负效应的影响。试验表明，与仅含有聚氧乙烯侧链的传统聚羧酸减水剂相比，蒙脱土对掺加含有β-环糊精侧链的聚羧酸减水剂水泥净浆流动度的负作用影响明显减弱；蒙脱土（1.0%，以砂质量计）存在时，为获得与无蒙脱土时相同的混凝土坍落度，β-环糊精类聚羧酸减水剂的掺量增幅减小，掺加β-环糊精类聚羧酸减水剂的混凝土抗压强度下降幅度减小。结合吸附试验分析，β-环糊精类聚羧酸减水剂抑制蒙脱土负效应能力的增强应归功于其侧链中的β-环糊精基团，β-环糊精基团具有中空筒状的刚性结构，其显著的空间位阻效应将阻止蒙脱土颗粒继续吸附其他β-环糊精类聚羧酸分子，进而提高聚羧酸减水剂抑制蒙脱土负效应的能力。     

脱硫石膏钢渣无熟料水泥对软土固化效果的研究

利用脱硫石膏钢渣无熟料水泥固化软土,既可以充分利用工业废渣,又能减少水泥的用量,保护自然资源.通过研究在不同掺入比和不同龄期时固化土的无侧限抗压强度,分析了掺入比、龄期对固化土强度的影响.试验结果表明,脱硫石膏无熟料水泥固化早期强度较低,与水泥相比不同掺入比时随龄期的增长固化强度变化较大.当脱硫石膏钢渣无熟料水泥的掺入比较水泥的掺入比大5％时,在龄期达到28 d以后,其固化强度与水泥土的固化强度相当.     

赤泥-钢渣粉-水泥固化流态土性能试验研究

为节约水泥资源,响应“双碳”目标,本文探究以工业固废赤泥和钢渣粉与水泥复合固化流态土,对不同赤泥和钢渣粉掺量下流态固化土的工作性能、抗压强度、电化学阻抗谱和微观结构进行试验研究。结果表明,改变赤泥-钢渣粉掺量可以调控流态固化土工作性能,坍落度随赤泥掺量的增大呈先增大后减小的趋势,赤泥掺量为10%(质量分数)时,坍落度达到最大值,为203.0 mm,凝结硬化时间随赤泥掺量的增大逐渐缩短,初凝时间为250～285 min。流态固化土的抗压强度主要由水化反应生成的水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石构成,赤泥掺量为20%(质量分数)时,28 d龄期的抗压强度达到最大值,为4.67 MPa,赤泥和钢渣粉存在协同作用,复掺赤泥和钢渣粉使C-S-H凝胶的生成量增加,流态固化土的力学性能得到了提升。随着赤泥掺量的增大,容抗弧半径、阻抗模值和相位角峰值、孔溶液电阻R_e和凝胶中双电层电容Q均呈先增大后减小的趋势,当赤泥、钢渣粉和水泥的质量比为2∶3∶5时均达到最大值,电化学阻抗谱及其等效电路拟合结果与抗压强度变化规律一致,电化学阻抗谱技术用于流态土固化效果的无损测试具有可行性。     

双掺粉煤灰及聚羧酸减水剂再生混凝土性能试验研究

通过测试混凝土立方体抗压强度、劈拉强度、轴心抗压强度、弹性模量、抗弯强度、渗透系数、碳化深度、相对动弹性模量及质量损失,研究了双掺粉煤灰及聚羧酸减水剂对再生骨料混凝土性能影响。同时分析了粉煤灰和聚羧酸减水剂对混凝土性能的作用机理。研究结果表明:当粉煤灰掺量为胶凝材料的30%、聚羧酸减水剂掺量为胶凝材料的1.2%时,相比普通混凝土,复掺粉煤灰及聚羧酸减水剂再生混凝土28d抗压强度提高了7.1%、劈拉强度提高了8.3%、轴心抗压强度提高了6.5%、弹性模量提高了4.5%、渗透系数降低81.0%、碳化深度降低34.4%,200次冻融循环后,相对动弹性模量提高16.7%、质量损失降低43.8%。双掺粉煤灰及聚羧酸减水剂适用于制备高性能再生混凝土。     

工业废渣复合胶凝材料泡沫轻质土制备及性能

为促进工业废渣资源化循环利用,制备工业废渣复合再生胶凝材料(RC)及相应泡沫轻质土。利用松香树脂类、蛋白类两种发泡剂和表面活性剂经高速剪切混溶制备复合类发泡剂,通过不同发泡剂种类、搅拌转速和搅拌时间下的RC泡沫土流动度、湿密度和抗压强度优选最佳工艺,不同湿密度和龄期下抗压强度对比RC泡沫土和水泥泡沫土力学性能,干缩和冻融循环试验对比RC泡沫土和水泥泡沫土耐久性,借助XRD分析RC泡沫土成分。结果表明,复合类发泡剂融合了松香树脂类发泡剂稳定性好和蛋白类发泡剂发泡倍数高的优势,RC泡沫土制备过程最佳搅拌转速为200 r/min,搅拌时间为2 min。RC和水泥两种泡沫土流动度均满足规范要求,初期抗压强度相当;随着龄期增加,RC泡沫土强度增长幅度高于水泥泡沫土,28 d和56 d龄期时RC泡沫土强度为水泥泡沫土强度的1.21倍和1.35倍。相同条件下RC泡沫土抗干缩和抗冻融性能优于水泥泡沫土。RC水化产物中增加了钙矾石,且水化硅酸钙含量高于水泥水化产物。     

水化产物钙矾石在软土地基加固中的增强作用

通常加固软土地基是使用第一的水泥用为固化剂。研究与实践表明,由于软土中孔隙量很高,采用工业废石膏与水泥配合加固软土,其中产生的水化产物钙矾石可以高效率的填充孔隙,对固化工的强度增长有显著的增强作用,从而得固人疆土工与单纯用水泥加固相比有大幅度的提高,钙矾石形成过程中,液相ＣａＯ,ＯＨ浓度决定钙矾石的形貌和膨胀性能,不同土样对ＣａＯ,ＯＨ消耗量不同,导致固化上液相中ＣａＨ,ＯＨ,浓度不同,因而,对不     

早强型聚羧酸减水剂的性能研究

早期强度发展缓慢的问题限制了聚羧酸减水剂的应用.为提高混凝土的早期强度,以OX-M4000、丙烯酸为主要原料,在氧化还原引发剂体系的作用下,采用水溶液自由基共聚合的方法,制得了早强型聚羧酸减水剂.通过XRD、SEM和水化热等测试方法,研究了自制早强型聚羧酸减水剂的性能.实验结果表明:自制早强型聚羧酸减水剂具有显著的早强效果:1 d强度提高17％,3 d强度提高14％,7 d强度提高25％,可以应用于管片、预制构件、管桩等对早期强度有要求的高品质混凝土的生产中,提高模具和场地的周转率,提高经济效益,具有广阔的市场前景.     

低碱度水泥基材料固化模拟放射性焚烧灰性能与机理研究

放射性焚烧灰中存在铝单质金属,其在碱激发水泥或硅酸盐水泥的高碱性孔溶液环境下会反应产生氢气,造成固化体膨胀与性能劣化。为克服此问题,本研究以水泥、硅灰和粉煤灰为主要原料,添加沸石、聚羧酸减水剂、定优胶和聚合硫酸铝协同改性制备低碱度水泥基材料,开展低碱度水泥基材料对模拟放射性焚烧灰的固化处置研究。结果表明:模拟放射性焚烧灰质量包容量为30%的低碱度水泥基材料固化体的28 d抗压强度达16.6 MPa以上,抗冻融性能、抗浸泡性能及抗冲击性能均满足GB 14569.1—2011《低、中水平放射性废物固化体性能要求-水泥固化体》的要求。Ce³⁺第42 d浸出率为4.41×10^-9 cm/d,累计浸出分数为3.4×10^-7 cm。低碱度水泥基材料固化模拟放射性焚烧灰过程中未产生大量氢气,其原因是,在早期孔溶液pH值较低,同时孔溶液中的高钙离子浓度延缓了焚烧灰中的单质铝与孔溶液发生反应释放氢气的速度,在后期孔溶液pH值低于11.75,焚烧灰中的单质铝不会与孔溶液发生反应。     

磷铝酸盐水泥基灌浆材料流变性能及保水性能

采用低pH值水泥基材料固化高放射废弃物具有很好的优势,而水泥基灌浆材料的流变性能是评价高放废物深地质处置用灌浆材料的重要指标之一.探究了水灰比、外加剂对磷铝酸盐水泥流变性能以及保水性能的影响规律.结果表明:水灰比越大,浆体粘度越小,流动性能越好,但浆体越不稳定,越容易离析;而且MgO膨胀剂的掺入,增大了浆体的粘度,其中膨胀剂活性越高,浆体的流变性越差;羟丙基甲基纤维素醚以及钠基膨润土掺入改善水泥浆体保水性能,羟丙基甲基纤维素醚的保水效果优于钠基膨润土,当HPMC掺量大于0.3%,灌浆液不析水;掺加减水剂降低了浆体的粘度,且聚羧酸系减水剂的减水效果优于萘系减水剂,同时减水剂的掺入会使浆体的稳定性下降.     

电石渣激发钢渣-矿渣固化淤泥质土的试验研究

钢渣和矿渣是常见的两种工业废渣,大量堆放且资源化利用困难。以钢渣粉和矿渣粉为基础材料,电石渣粉作为激发剂,可对淤泥质土进行固化处理。通过开展无侧限抗压强度试验,分析固化淤泥质土的强度特性和应力-应变关系,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等微观测试,探索电石渣激发钢渣-矿渣固化淤泥质土的作用机理。结果表明,电石渣粉质量掺量为6%时,电石渣-钢渣-矿渣固化淤泥质土无侧限抗压强度最大,28 d固化淤泥质土强度与同龄期水泥土相当,且具有较好的延性。电石渣可以提供碱性环境和大量钙离子,有效激发钢渣和矿渣的水化活性,促进C-S-H凝胶的大量生成,同时促进离子交换和团粒化作用,使固化淤泥质土强度显著提高。     

铁尾矿粉-脱硫灰胶凝材料的制备及性能研究

为提高铁尾矿和脱硫灰等工业固废的综合利用,利用氢氧化钠和硫酸钙作为复合激发剂,铁尾矿粉、脱硫灰和矿渣微粉为原料,制备铁尾矿粉-脱硫灰胶凝材料。开展正交试验分析铁尾矿粉掺量、脱硫灰掺量、氢氧化钠掺量和硫酸钙掺量对胶凝材料抗压强度的影响,并进行配合比优化。结合X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的微观结构进行分析表征。结果表明:对胶凝材料3 d、7 d和28 d抗压强度影响最显著的分别是氢氧化钠掺量、铁尾矿粉掺量和硫酸钙掺量;铁尾矿粉、脱硫灰、氢氧化钠和硫酸钙的最佳掺量分别为20%、10%、1%和9%(质量分数),此时,胶凝材料3 d抗压强度为4.59 MPa,28 d抗压强度为18.44 MPa,微观结构致密,宏观强度最高。     

减水剂对硫铝酸盐水泥早期水化影响

研究了聚羧酸系高效减水剂(PCE)和萘系减水剂(FDN)对硫铝酸盐水泥净浆工作性能及力学性能影响,通过XRD和SEM检测手段对水化产物进行表征.结果表明:两种减水剂对硫铝酸盐水泥净浆流动度的影响存在饱和点;相比于FDN型减水剂,PCE型减水剂对硫铝酸盐水泥净浆具有更好的减水效率及分散能力.PCE型减水剂阻碍硫铝酸盐水泥净浆早期水化,并降低硫铝酸盐水泥净浆1 d抗压强度;FDN型减水剂能够加速硫铝酸盐水泥净浆早期水化,缩短初凝和终凝时间,提高硫铝酸盐水泥净浆1d抗压强度.两种减水剂对硫铝酸盐水泥净浆3d后抗压强度及水化产物种类均没有影响.