水泥-煤矸石复合胶凝体系的水化性能和微观结构初探

本文主要采用化学结合水、SEM、XRD研究了小野田水泥以及掺有煤矸石的小野田水泥胶凝材料体系的水化性能和微观结构,试验证明煅烧后的煤矸石具有火山灰活性,掺有煤矸石的水泥胶凝材料的结合水量低于不掺煤矸石的硅酸盐水泥,但后期增长较快。通过SEM观察,掺有煤矸石的水泥浆体结构较疏松,孔隙较多,但随着龄期的增长,浆体结构变得越来越紧密。煤矸石掺量的增加促进了水泥熟料矿物的水化,而且掺量越大越有利于熟料矿物的水化。     

热活化煤矸石—水泥复合体系水化性能分析

采用比强度法对活化煤矸石的火山灰效应进行评定,通过Ca(OH)2剩余量和化学结合水量的测定,分析活化煤矸石-水泥体系的水化程度,并采用X射线衍射分析,差热分析对其水化过程进行研究。结果表明:煅烧温度为750℃,保温时间为4h的热活化煤矸石对水泥体系的火山灰贡献率较高;该体系Ca(OH)2剩余量较少,化学结合水量较多,其水化产物主要以C-S-H凝胶,Ca(OH)2和钙矾石为主。     

增钙煤矸石-水泥复合体系的水化性能研究

通过增钙热活化对宜兴煤矸石进行活性处理,并将其制成活化煤矸石-水泥体系.采用比强度法对活化煤矸石的火山灰效应进行评定,结果表明:生石灰掺量为20％,煅烧温度为1050℃时,活化煤矸石的火山灰效应较高.通过Ca(OH)2剩余量和化学结合水量的测定,分析活化煤矸石-水泥体系的水化程度,并采用X射线衍射分析,差热分析,红外光...     

活化煤矸石对硬化水化浆体性能的影响

采用化学结合水、SEM、XRD对掺有活化煤矸石的硬化水泥浆体的性能和微观结构进行了研究.研究发现,煅烧后的煤矸石具有火山灰活性,掺有煤矸石的水泥浆体的结合水量低于不掺煤矸石的硅酸盐水泥,但后期增长较快;掺有煤矸石的水泥浆体结构较疏松,孔隙较多;煤矸石掺量的增加促进了水泥熟料矿物的水化,而且掺量越大,越有利于熟料矿物的水化.     

锂渣-石灰石粉-水泥复合胶凝材料的性能

通过测试不同龄期硬化净浆抗压强度、化学结合水和扫面电镜(SEM)微观形貌,研究了双掺锂渣和石灰石粉对复合胶凝材料水化性能的影响.结果表明,双掺锂渣和石灰石粉降低了硬化净浆的早期抗压强度,双掺15％锂渣和15％石灰石粉的试件后期强度超过了基准试件;双掺锂渣和石灰石粉对不同龄期硬化净浆化学结合水和抗压强度的影响相近,两者具有较好的对应关系;双掺锂渣和石灰石粉劣化了硬化净浆早期内部结构,但两者适量的掺量比例有助于改善其后期内部结构.     

高性能水泥-煤矸石体系水化反应程度的测定

采用化学结合水的方法测定了高性能水泥-煤矸石体系硬化浆体的水化程度，用盐酸选择性溶解的办法测定了体系中煤矸石的反应程度，同时用差示扫描量热法测定了煤矸石的活性反应对体系中Ca（OH）2含量的影响。试验结果表明，水泥水化程度和煤矸石的活性反应程度在水化早期增长较快，水化后期增长速率减缓。     

机械活化煅烧煤矸石水泥的早期水化过程

用差热-热重分析和X射线衍射、等温量热计、扫描电子显微镜研究了机械活化煅烧煤矸石比表面积的变化对其水泥早期水化过程的影响,同时,用甘油-乙醇法测定了整个水化过程中Ca(OH)2含量.结果表明:机械活化煅烧煤矸石的比表面积越大,其水泥水化加速期延续的时间越长,水化放热速率越低;在水化减速期早期阶段的水化放热速率越高,二次水化产物形成的时间越早,在整个水化期间内水化产物中的Ca(OH)2含量越低.煅烧煤矸石水泥开始水化后,共产生4个水化放热峰,依次为初始放热峰、生成水化硅酸钙和Ca(OH)2放热峰、熟料水化生成钙矾石的放热峰及煤矸石被大量激发所形成的放热峰.     

活化煤矸石在水泥基材料中的早期水化动力学研究

采用活化煤矸石(CCG)部分取代波特兰水泥的方式,对比研究了CCG对CCG-水泥复合胶凝材料的凝结时间、力学性能和水化热反应等的影响.利用水化热法研究了CCG-水泥复合胶凝体系的水化特性;并基于Krstulovic-Dabic模型,分析了CCG-水泥复合胶凝体系的水化反应机理.试验结果表明,活化煤矸石取代硅酸盐水泥熟料的最佳掺量为30％,此掺量下,能保证良好的力学性能与工作性能;CCG对CCG-水泥复合胶凝材料的早期水化无明显影响,后期活化煤矸石中的铝相、硅相会与氢氧化钙反应发生火山灰效应;活化煤矸石能增大水泥水化结晶成核与晶体生长(NG)、相边界反应(Ⅰ)过程的反应程度并降低扩散(D)阶段的反应程度;同时能降低NG、I过程的反应速率,并在不高于30％的掺量下,对D过程的反应速率有一定的增强作用.     

水泥-粉煤灰-矿渣复合胶凝材料的水化性能研究

通过测定不同龄期净浆抗压强度和化学结合水量,探讨了粉煤灰、单掺矿渣或双掺对复合胶凝材料水化性能的影响.试验结果表明:粉煤灰、矿渣的掺入都能降低浆体的抗压强度和化学结合水量;以一定比例双掺粉煤灰和矿渣可以获得比单掺粉煤灰或矿渣更好的性能,粉煤灰与矿渣的最佳比例为1?4;硬化浆体的抗压强度和化学结合水量随粉煤灰、矿渣的掺合方式的变化规律基本一致.     

再生细粉-矿渣粉复合胶凝材料水化过程试验研究

对水泥、粉煤灰、矿渣粉、单一再生细粉及其与矿渣粉复合的胶凝材料的水化放热速率、放热量和水化过程各阶段的持续时间进行研究.试验结果表明,各类胶凝材料及单一再生细粉水化反应诱导前期出现第一放热峰的时间均为1.5 ～3.2 min,再生细粉-矿渣粉复合胶凝材料则为7～18 min;且后者水化反应减速期为50 h,比前者延迟了10 h,使其3d水化热值较高.另外,再生细粉-矿渣粉复合胶凝材料3d水化热值与7d抗压强度有一定正相关性,但对28 d抗压强度影响不大.通过分析材料组成对水化热和抗压强度的影响,说明基准再生细粉中SiO2含量高是导致其水化热及抗压强度均较低的原因,而矿渣粉具有后期增强效应.另外,助磨剂对再生细粉的水化热有一定影响.使用助磨剂处理技术与矿渣粉复配技术共同处理再生细粉,可以得到28 d抗压强度为50 MPa、再生细粉质量分数为10.5％且水化热介于水泥与矿渣粉之间的复合胶凝材料.     

煤矸石对水泥水化性能的影响

研究了煤矸石的种类、掺量以及化学激发剂对水泥水化性能的影响.煤矸石种类对水化性能有影响.化学激发剂促进煤矸石的早期水化,提高其反应程度.并对激发剂的激发机理做了探讨.     

活化煤矸石基免烧砖胶凝性能的研究

对六盘水矿区煤矸石原粉组成进行分析,测定了煤矸石原粉和活化煤矸石粉制备免烧砖的胶凝性能,系统地研究了机械、热、化学及复合活化方式对原状煤矸石活性激发作用。研究表明,六盘水矿区煤矸石属于高铁高砂型煤矸石,活化煤矸石能够显著提高煤矸石基免烧砖的胶凝性能,复合活化效果优于单一活化方式,复合活化的煤矸石能够大幅度地提高免烧砖的胶凝性能,达到JC/T422-91(96)《非烧结普通黏土砖》MU15的标准。     

活化煤矸石地质聚合物的制备与性能研究

对原状煤矸石进行了定性和定量双重分析,优化了煤矸石活化的煅烧温度,探究了钠铝比(n(Na)/n(Al)=0.52、0.57、0.62)和激发剂模数(M=0.66、0.69、1.32、1.65)对活化煤矸石地质聚合物抗压强度和微观结构的影响。利用XRD、FT-IR和SEM对活化煤矸石地质聚合物的微观结构进行了分析表征。结果表明,高温活化煤矸石有助于激发煤矸石中的活性组分,在煅烧温度为600 ℃时,高岭岩相完全消失,“鼓包峰”面积相对较大,可用于制备活化煤矸石地质聚合物。n(Na)/n(Al)的提高促进了地质聚合反应的进行,抗压强度也随之提高,同时随着激发剂模数的增加,抗压强度也随之增加。当n(Na)/n(Al)为0.62,激发剂模数为1.65时,试样7 d的抗压强度可达到52 MPa。活化煤矸石地质聚合物的聚合产物主要为水化硅铝酸钠(N-A-S-H)凝胶,水化产物致密,性能优良。     

微观表征法研究煤矸石改性水泥砂浆水化机理

在水泥胶砂中掺入适当配比的煤矸石可以增加水泥砂浆的强度,尤其是早期强度.与不添加煤矸石的基准砂浆相比,煤矸石的掺量为9%时,砂浆3 d抗压强度提高1.0 MPa,28 d抗压强度提高2.0 MPa.XRD、TGA-DTA和SEM分析证实:加入煤矸石促进了水泥砂浆7 d早期水化反应,生成水化产物钙矾石、C-S-H凝胶、AFm和氢氧化钙,且水化产物的数量亦不同,各产物的晶型结构也不相同,改性后水化产物增多,水化速率加快,因而影响砂浆的宏观力学强度.     

低温合成煤矸石水泥的研究

试验采用低温合成方法将煤矸石制成低温合成煤矸石水泥熟料，采用XRD分析、力学性能测定等测试方法．研究了熟料的矿物组成与水泥的物理性能。结果表明：采用水热合成低温煅烧工艺生产低温合成煤矸石水泥这一技术路线是可行的．该技术具有煅烧温度低、煤矸石用量大等特点，合成熟料的胶凝矿物主要为β-C2S和C2A7，因此该种水泥具有快凝、早强等特点：将低温合成煤矸石水泥与硅酸盐水泥按适当配比掺合，可以得到早期强度更高的特种煤矸石水泥。     

热活化煤矸石-水泥复合体系的力学性能及水化过程探讨

对热活化煤矸石作为水泥混合材的力学性能进行了系统分析,结果表明:在试验的温度范围内,煤矸石的最佳热激活工艺制度为700℃保温2h。为了解煤矸石水泥复合体系的水化过程,采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和汞压入法(MIP)等测试方法对其水化过程的微观结构及孔结构性能进行了分析。结果表明:煅烧后的煤矸石具有一定的活性;随着水化龄期的变化,复合体系中水化产物、微观结构特征及孔结构性能等的变化与水泥的水化过程基本是一致的。试验结果对煤矸石作为水泥混合材使用的研究有着重要的指导意义。     

煤矸石改性聚丙烯性能研究

采用熔融共混制备了不同配比的聚丙烯（PP）／煤矸石（coal gangue）复合材料,与纯PP材料相对照,分别研究了复合材料的表面电阻率、体积电阻率,热变形温度以及拉伸强度,弹性模量、硬度等力学性能。结果表明：加入煤矸石能明显降低PP的表面电阻率和体积电阻率,起到较好的抗静电效果。当煤矸石含量约为20％时．复合材料的表面电阻率和体积电阻率均达到最小,分别为2．4×10^8Ω·cm和3．8×10^8Ω·cm,抗静电效果最佳;随着煤矸石填充量的增加,复合材料的力学性能呈现先下降后上升的趋势。材料的拉伸强度和断裂伸长率均在10％时下降至最小,而复合材料的硬度则随煤矸石用量的增加逐渐增强,其综合力学性能约在煤矸石含量为15％时达到最佳值;热变形温度随煤矸石用量的增加没有明显的下降。因此煤矸石含量约为15％的PP改性复合材料可用于生产静电逸散材料。     

Stoichiometry of Slag Hydration with Calcium Hydroxide

The stoichiometry of the reaction between ground granulated blast furnace slag (GGBFS) having an empirical formula of C_7.88S_7.39M₃A and calcium hydroxide (CH) was investigated. Scanning electron microscopy (SEM) was used to determine the slag consumption as well as the Ca/Si ratio in calcium silicate hydrate gel (C-S-H) products. A tentative stoichiometric ratio of 2.6 mol of CH consumed per mole of slag reacted was determined using two methods. By combining consumption data determined separately for slag and CH a molar stoichiometry of 2.79 was found. Similarly, by directly determining the Ca/Si ratio in the C-S-H gel product, a range for the molar stoichiometry between 1.65 and 3.42 was found. Finally, a comparison of the stoichiometry of the slag/CH reaction was made with slag/portland cement hydration. The basic features of both appear similar. In the C-S-H gel around slag grains, a calcium-to-silica ratio of 1.3 to 1.4 was found for both slag/CH and slag/cement systems.