碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料研究进展

概述了碱激发胶凝材料的历史沿革、分类和碱矿渣-粉煤灰胶凝材料的研究进展。将碱激发体系由传统的中、高碱度范围延伸至低碱度范围,提出了碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料水化机理模型的分类方法,及其胶凝材料的定位、存在问题和今后的研究方向。     

弱碱激发矿渣胶凝材料的研究

本文重点介绍了在“弱碱激发高炉矿渣胶凝材料”的组成及材料性能方面的试验研究情况。     

矿渣-粉煤灰复合胶凝材料中石膏的优化

为研究石膏对不同胶凝材料体系的影响，采用强度和流动度试验对二水石膏和煅烧石膏及其掺量进行优化。结果表明，石膏对不同胶凝材料 增强作用不一样，对于矿渣－粉煤灰复合胶凝材料，因存在矿渣与粉煤灰的强度“复合效应”，煅烧石膏增强作用的优势不是很大，当矿渣与粉煤灰的比例为1／2时，煅烧石膏与二水石膏对抗折／抗压强度的影响非常接近。     

水玻璃激发矿渣胶凝材料的研究

研究了用水玻璃激发磨细粒化高炉矿渣时，水玻璃的模数、掺量和Ca(OH)2掺量对矿渣胶凝材料强度的影响。用经过碱性处理的原状矿渣作集料，可明显提高低模数水玻璃激发矿渣胶凝材料基体的抗压，抗折强度和韧性，并提高基体的耐久性和耐硫酸盐侵蚀性。     

粉煤灰-脱硫石膏-矿渣复合胶凝材料性能初步研究

以脱硫石膏和粉煤灰作为矿渣粉的激发剂和填料,制备成复合胶凝材料。研究了脱硫石膏和粉煤灰的掺加量对复合胶凝材料的浆体流动性能和硬化体力学强度进行了研究,发现流动性能随着粉煤灰掺加量的降低而下降,3d强度随着脱硫石膏的掺加量的增大而下降,7d强度则当脱硫石膏掺加量为20%时强度最高。同时还研究了3种常用碱激发剂NaOH、KOH和Na2SiO3对其流动性能和力学强度的影响。NaOH、KOH对流动性能的作用相似,随着加入量的增大而增大,而Na2SiO3则相反。3d强度随NaOH和KOH的掺量增大而增大,14d强度相反;Na2SiO3的3d激发作用不明显,14d强度则低于不掺入任何其他激发剂时的强度。     

电石渣激发矿渣-粉煤灰复合胶凝材料的作用机制

为探究矿渣、粉煤灰及电石渣的资源化利用,以电石渣作为碱激发剂,研究了矿渣-粉煤灰复合胶凝材料的水化产物组成及强度特征。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重-差示扫描热(TG-DSC)、扫描电子显微镜及能谱(SEM-EDS)等微观测试技术,分析了复合胶凝材料的晶体结构、热化学性质以及微观形貌等特性,研究了电石渣激发矿渣-粉煤灰复合胶凝材料的作用机制。结果表明：电石渣作为碱激发剂时能为矿渣-粉煤灰复合胶凝材料提供初始水化所需要的强碱环境,驱动矿渣和粉煤灰发生水化反应。随着矿渣掺量的增加,复合胶凝材料的强度发展呈先增加后减小的变化趋势,在粉煤灰与矿渣掺量质量配比为4∶6、外掺电石渣质量分数为4%时,复合材料浆体经4 d常温养护+32 h高温蒸汽养护后抗压强度达到25.9 MPa;矿渣-粉煤灰复合胶凝体系中水化产物分布不均,主要组成为水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硅铝酸钙等凝胶。电石渣作为矿渣-粉煤灰体系的碱激发剂使用时效果良好。     

氢氧化钾-钠水玻璃激发剂对碱激发矿渣胶凝材料性能的影响

采用氢氧化钾调节钠水玻璃模数制备复合碱激发剂,以钠水玻璃模数、碱掺量为变量,分析氢氧化钾对钠水玻璃激发矿渣胶凝材料性能的影响,研究氢氧化钾-钠水玻璃激发矿渣胶凝材料在流动度、凝结时间及抗压强度等方面的变化规律。结果表明,氢氧化钾-钠水玻璃复合激发剂的激发效果优于单一钠水玻璃激发剂。当钠水玻璃模数为1.2、碱掺量为8%(质量分数)时,氢氧化钾-钠水玻璃激发矿渣胶凝材料流动度可达240 mm,7 d、28 d抗压强度可达98.88 MPa和104.59 MPa,比同等条件下的钠水玻璃激发矿渣胶凝材料7 d、28 d抗压强度分别提高了16.7%和22.9%。     

粉煤灰对碱激发矿渣胶凝材料耐盐酸腐蚀性能的影响

为了研究粉煤灰对碱激发矿渣胶凝材料耐盐酸腐蚀性能的影响,对不同粉煤灰掺量下碱激发矿渣砂浆在pH=1的盐酸环境中浸泡14 d、28 d和60 d后的外观、质量损失、腐蚀深度、抗压强度和耐蚀系数进行了研究,通过X射线衍射和化学滴定方法对其机理进行了分析.结果表明:碱激发矿渣砂浆在盐酸溶液中浸泡后表面被严重腐蚀,质量与强度损失均很大.粉煤灰的掺入使试块表面被腐蚀情况明显变好,质量与强度损失也明显减少,但粉煤灰的掺入会降低碱激发矿渣砂浆的强度,增大其腐蚀深度.XRD与化学分析的结果表明碱激发粉煤灰中可被盐酸溶出的物质含量较少,因而掺入粉煤灰可以提高碱激发矿渣胶凝材料的耐盐酸腐蚀性能.     

赤泥与磷石膏制备胶凝材料的激发研究

赤泥是氧化铝生产的工业副产物,其组成与粘土相似,呈碱性。磷石膏是磷酸生产中产生的固体废渣,主要成分是二水硫酸钙,呈酸性。针对现有赤泥和磷石膏利用率低,大量堆积而严重制约氧化铝工业和磷化工的可持续发展的难题。本研究通过外加激发剂分别对赤泥和磷石膏进行活化,再混合制备胶凝材料,最后对胶凝材料的力学性能和微观形貌进行分析。实验结果表明:与NaOH、硫酸铝和硫酸铁比较,氯化钙也能较好的促进磷石膏中二水石膏向半水石膏转变,其可以有效提高磷石膏和赤泥复合胶凝材料的强度和环境安全性。     

碱激发镁渣胶凝材料的研究

通过改变碱掺量,碱激发剂种类,水玻璃的模数,研究了碱激发剂对镁渣复合胶凝材料性能的影响。表明加入一定的激发剂能显著提高了镁渣的活性,也提高了镁渣胶凝材料的性能;凝结时间随着碱掺量增加而变短,水玻璃的激发效果要优于KOH,NaOH;模数为1.2水玻璃在掺量为10%的激发作用最好,胶凝材料力学性能也最强。     

含钛高炉渣抗金黄色葡萄球菌的性能

以含钛高炉渣(titanium-bearing blast furnace slag,TBBFS)为原料,制备了粉状抗菌材料.采用抑菌环抗菌标准确定材料的抗菌性能.通过对金黄色葡萄球菌(staphylococcus aureus,sa)的生物抗菌实验,评价经过改性处理后的TBBFS的抗菌性能.结果表明:在800℃焙烧后的TBBFS粉体具有良好的抗sa性能;无掺杂样品的抑菌环厚度为4.7mm,氯化银(AgCl)掺杂后材料的抗菌性增强,抑菌环随掺杂比例的上升略有增大,氧化铜(CuO)掺杂降低了材料的抗菌性能.     

干渣对水体中磷素的吸附作用

通过干渣对磷素等温吸附实验,考察了接触时间、粒径、DH值、铵盐、硝酸盐和阴离子表面活性剂六种因素对干渣吸附磷素的影响。结果表明,Langmuir等温吸附方程比Freundlich方程能更好地描述干渣的磷素吸附过程,其磷素理论饱和吸附量为769mg／kg。随着接触时间的延长,干渣对磷素的吸附量逐渐增大,24h后,对溶液中磷素的去除率达74％。DH值〉9时,干渣对磷素的吸附作用迅速增强。铵盐和阴离子表面活性剂的存在,使干渣的磷素吸附量显著降低,而硝酸盐的存在则提高了干渣对磷素吸附量。     

单氟磷酸钠对天然碳化高炉矿渣砂浆的影响(英文)

研究了10%的单氟磷酸钠溶液作为表面处理剂对碳化高炉矿渣水泥砂浆耐久性的影响。砂浆养护10d后或暴露在自然环境中1a后,进行表面处理,这2种处理方式分别称为前处理与后处理。通常情况下,砂浆在碳化侵蚀后其微观结构被严重破坏。处理后的砂浆经碳化后的微观结构大为改观。试验结果表明:处理后的碳化高炉矿渣水泥砂浆的抗冻融循环能力得到了很大提高。     

高炉矿渣粉的粒度分布对其性能的影响

为了探索矿渣粉掺合料性能优化的途径。选用Rosin—Rammler—Bennett方程作为粒度分布模型,对立磨制备的矿渣粉,用分级组合的手段,配制出22种具有不同特征粒径De=(8-20)μm和不同均匀性系数n=0．9～1．4的矿渣粉体。在掺与未掺高效减水剂两种情况下,进行了矿渣活性指数(胶砂强度)和胶砂流动度的测定,并分别绘制了以矿渣粉的De和n为平面的胶砂流动度和强度等高线图。研究发现不掺减水剂时,矿渣粉的团聚对胶砂流动度和硬化体强度有很大的负面影响。掺加高效减水剂后,胶砂强度主要取决于2个因素：一是矿渣粉的比表面积;二是矿渣粉与硅酸盐水泥在粒度特征值n和De的差异大小。     

高炉炭砖性能与原料的选择

对不同煅烧温度下不同原料配比的实验结果进行了分析，得出：山西阳泉四矿无烟煤、云南昭通小发路煤矿无烟煤不宜作炭砖原料；太西洗煤厂精洗煤是高炉炭砖的优质原料；贵州织金煤矿无烟煤如果煅烧条件适宜，也可作高炉炭砖的优质原料；提高骨料的石墨化度或提高原煤的煅烧温度，是提高高炉炭砖导热系数的有效途径。     

粉煤灰和磨细矿渣对高强轻骨料混凝土抗渗及抗冻性能的影响

研究了粉煤灰和磨细矿渣对高强轻骨料混凝土抗渗及抗冻性能的影响。结果表明：粉煤灰和磨细矿渣的复合掺入能显著提高高强轻骨料混凝土的强度、抗渗及抗冻性能。在不掺入引气剂的情况下,轻骨料混凝土的抗冻性达F200以上。轻骨料混凝土的扫描电镜照片表明：粉煤灰和磨细矿渣的综合效应,使火山灰反应更加充分,Ca(OH)2含量降低,轻骨料与水泥石的界面过渡区得到强化,混凝土结构更加密实,其抗渗、抗冻性能得到进一步提高。     

矿渣胶凝材料稳定软土的微观结构

用红外光谱、X射线衍射和热重-差示扫描分析方法研究了矿渣胶凝材料对砂土和黏土的化学稳定化过程.结果表明:以OH-和CO32-为主的化学反应是矿渣胶凝材料稳定软土的基础,土壤中层状硅酸盐黏土矿物、链状硅酸盐闪石类矿物和碳酸盐是软土化学稳定过程中的活性成分.     

矿渣水泥水化动力学的研究

应用恒温导热量热仪对矿渣水泥和波特兰水泥的水化动力学进行了研究。实验结果表明,水泥水化在不同反应阶段具有不同的反应机理,所适用的动力学公式及动力学参数亦不同。加速期由自动催化(auto catalytic)反应控制,减速期由化学反应和扩散过程双重控制,衰减期由扩散过程控制。矿渣水泥对温度的敏感性高于波特兰水泥,原因是矿渣玻璃相具有较高的表观活化能。提高温度(热激发)对矿渣水泥的水化更为有利。在研究中采用两种活性不同的矿渣,它们的活性之差别可以从水化动力学参数K、E与N(与反应机理有关的常数)反映出来。     

炼磷高炉单元模拟

本文是高炉炼磷过程模拟工作的一部分,它着重讨论了高炉单元模块的各种操作参数,如:热风温度、富氧度、喷吹天然气量、水蒸汽量、煤粉量、火焰温度等相互之间的关系以及它们变化时引起的过程变化,可代替许多局部试验,为高炉炼磷的扩大试验带来效益。     

高炉煤气在A型分子筛上的吸附热

从高炉煤气中的主要成分N2,CO和H2O在A型分子筛上的吸附机理出发,构造出A型分子筛的八元环微观模型及与上述气体的吸附作用模型.运用Gaussian98软件包,对模型结构采用量子化学从头计算的方法(ab initio),在HF/3-21G水平上进行结构优化,然后在优化后的平衡构型上,进行MP2/6-31G相关能校准.由MP2能量得到A型分子筛对N2,CO和H2O的吸附热:-26.8 kJ/mol,-28.7 kJ/mol和-81.8 kJ/mol.