Ⅱ型无水芒硝石膏制备工艺研究

钙芒硝矿开发产生的芒硝石膏常被废弃，不仅浪费资源，还给环境带来了潜在危害。以芒硝石膏为原料，研究了煅烧温度和外加剂对煅烧制品Ⅱ型无水芒硝石膏水化性能的影响，结果表明：未掺外加剂时，1 000℃下煅烧制得的Ⅱ型无水芒硝石膏水化3 d的抗压强度最高，为8.05 MPa, 900℃下煅烧制得的Ⅱ型无水芒硝石膏水化28 d的抗压强度最高，为17.05 MPa;掺入水膏比为0.3的外加剂时，随着煅烧温度的升高，煅烧制品水化所需外加剂减少，1 000℃下煅烧制得的Ⅱ型无水芒硝石膏水化3、28 d的抗压强度均最高，分别为15.45、21.29 MPa。     

磷石膏复合胶凝材料的制备及胶结过程研究

为了促进磷石膏资源化利用,以磷石膏、无水石膏、钢渣和P·Ⅱ52.5水泥为原材料,通过复配方法制备磷石膏复合(PSGW)胶凝材料并对其水化胶结过程进行研究。结果表明,当磷石膏质量分数为35%、无水石膏质量分数为5%、钢渣质量分数为10%、P·Ⅱ52.5水泥质量分数为50%时,制备出的PSGW胶凝材料3 d抗折强度为4.9 MPa、抗压强度为35.3 MPa; 28 d抗折强度为6.9 MPa、抗压强度为51.5 MPa、软化系数为0.88,满足P·O42.5 R等级要求。通过对PSGW胶凝材料进行XRD、FT-IR和SEM表征分析发现,该体系水化产物主要为棒状钙矾石、板块状水化硅酸钙、氢氧化钙和重结晶的二水硫酸钙。     

磷石膏煅烧改性制备自流平砂浆的研究

采用磷石膏煅烧改性成的无水磷石膏(AP)、α型高强石膏(α-HH)、石英砂、外加剂等为原料制备磷石膏基自流平砂浆,分析探讨了煅烧温度、α型高强石膏掺量、胶砂比以及外加剂掺量对样品凝结时间、力学强度等性能指标的影响.结果 表明:磷石膏经500℃煅烧后,28 d抗压强度为13.6 MPa;增大α型高强石膏掺量有利于提高无水磷石膏力学强度;减小胶砂比能改善砂浆流动性能.采用42％无水磷石膏、28％α型高强石膏、30％石英砂、0.01％ PE、0.2％ MSF及0.1％ HPMC配制的磷石膏基自流平砂浆,其性能指标满足JC/T 1023-2007《石膏基自流平砂浆》的要求.     

磷石膏煅烧制备复合胶凝材料的研究

采用磷石膏为主要原材料,与适量活性炭和粉煤灰混合后煅烧分解,制备新型高强复合胶凝材料.通过正交试验研究煅烧温度、保温时间、活性炭和粉煤灰掺量对新型胶凝材料中三氧化硫含量和抗压强度的影响.结果表明:当煅烧温度为1200℃,保温时间为30 min,活性炭掺量为10％,粉煤灰掺量为5％时,所制得胶凝材料的3d、28d抗压强度分别为46.35 MPa、92.70 MPa.该条件下,新型胶凝材料中三氧化硫含量为11.60％,煅烧过程中形成C2S、C3S及C3A等具有活性的矿物成分,28 d水化产物中出现氢氧化钙和钙矾石.与磷石膏制硫酸联产水泥工艺相比,该方法能耗低,工艺流程简单,熟料抗压强度高,可作为磷石膏资源化利用的新途径.     

一种增强型水泥促凝剂的研究

研究了由特定条件下煅烧的石膏和芒硝组成的促凝剂对水泥强度、凝结时间及其它性能的影响。研究结果表明，该促凝剂对掺有矿渣、沸石和炉渣混合材料的水泥有明显的促凝和增强作用，当煅烧石膏和芒硝在水泥中的掺量分别为4％和2％时，水泥3d和28d抗压强度分别增加5．5MPa～11MPa和3MPa～6MPa，水泥凝结时间明显缩短，初凝时间缩短约30min～50min．终凝时间缩短约25min～120min     

非煅烧磷石膏基胶凝材料的改性实验

磷石膏基水硬性胶凝材料是近几年发展起来的一种以磷化工业副产物磷石膏为主要原料的新型建筑材料。与传统硅酸盐和矿渣水泥相比,磷石膏无活性不能直接作为胶凝材料,使用前必须对其进行改性。针对目前磷石膏基胶凝材料凝结时间长、早期强度低等缺点,研究了材料组成配比及外加剂对凝结时间和早期强度的影响,获得了磷石膏基胶凝材料的改性方法。当矿渣粉（KF）和硅基纳米粉末（WS）质量比为3∶17,水玻璃（NS）、富铝盐（NA）和高效聚羧酸减水剂（JS）的质量分数分别为0.3%、0.7%和0.3%时,可将其初凝时间控制在130~260 min、终凝时间控制在280~600 min;胶砂早期抗折强度3 d达3.5 MPa以上、7 d达5 MPa以上;早期抗压强度3 d达20 MPa以上、7 d达35 MPa以上。改性后的磷石膏基胶凝材料可替代25%~40%及以上普通硅酸盐水泥应用于建筑材料领域。     

高掺量低碱度钢渣-脱硫石膏胶凝材料的制备

以钢渣和脱硫石膏工业废渣为主要原料,掺加适量的激发剂,制备出脱硫石膏基低碱度钢渣胶凝材料,并探讨了其制品应用形式。试验结果表明,钢渣∶脱硫石膏（质量比）=1∶1时,胶凝材料的凝结时间为初凝6 min、终凝9 min,2 h抗折强度2.21 MPa、抗压强度5.06 MPa,1 d抗折强度2.03 MPa、抗压强度4.7 MPa,而7 d抗折强度和抗压强度分别达到3.59 MPa和12.55 MPa。     

白糖和葡萄糖酸钠二元复合对长螺旋咬合桩用超缓凝混凝土性能的影响

为解决咬合桩施工现场超缓凝混凝土的制备问题,探究缓凝剂的作用机理,采用白糖和葡萄糖酸钠按质量比7∶3配制复合缓凝剂,对比一次搅拌和二次搅拌工艺,制备超缓凝混凝土。采用抗压抗折一体化试验机、环境扫描电子显微镜(ESEM)、总有机碳分析仪和等温量热仪测试分析超缓凝混凝土的力学性能、微观形貌、吸附量和水化性能。结果表明,混凝土的凝结时间随着缓凝剂掺量的增加而延长。当缓凝剂掺量为0.38%(质量分数)时,一次搅拌组初、终凝时间分别为31 h和46 h,二次搅拌组初、终凝时间分别为34 h和50 h;当缓凝剂掺量为0.50%(质量分数)时,一次搅拌组初、终凝时间分别为61 h和78 h,二次搅拌组初、终凝时间分别为65 h和84 h。两种掺量下,混凝土56 d抗压强度均达到40 MPa以上,满足两种工况的施工要求。采用二次搅拌工艺制备超缓凝混凝土有助于进一步延长混凝土的凝结时间,改善混凝土拌合物的流动性,但会略微降低混凝土的抗压强度。不同缓凝剂在水泥颗粒表面的吸附能力强弱顺序为:葡萄糖酸钠>白糖-葡萄糖酸钠>白糖>白糖-葡萄糖酸钠后掺。缓凝剂的掺入起到降低水化放热,抑制水泥水化的作用,从而延长混凝土的凝结时间。     

Ⅱ型无水磷石膏凝结硬化过程调控技术

为改善Ⅱ型无水磷石膏水化活性低、凝结硬化缓慢的问题,研制了一种复合助剂(β-半水石膏6%、改性钢渣3%、K₂SO₄ 2%、铝酸钙水泥0.5%)。研究表明,掺入复合助剂后Ⅱ型无水磷石膏初凝时间由744min (空白样)缩短至76min (改性样)。在此基础上添加25%的高炉矿渣微粉改善力学性能和耐水性,改性后的胶凝材料绝干抗压强度达到15.4MPa,软化系数达到0.83。研究了胶凝体系的水化率、液相离子浓度随时间的变化规律,结合X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对水化产物和水化硬化机理进行了分析。复合助剂加速了Ⅱ型无水磷石膏的溶解及二水石膏晶核的生成和长大,提高了Ⅱ型无水磷石膏的水化率,与矿渣协同作用促进生成3CaO·Al₂O₃·3CaSO₄·32H₂O、3CaO·Fe₂O₃·3CaSO₄·32H₂O等多种低溶度积复盐,改善了胶凝材料的凝结硬化性能和耐水性。     

快烧对磷石膏脱水相组成及胶凝性能的影响

去除可溶磷杂质和脱水是利用磷石膏制备胶凝材料必需的处理过程。通过改变快烧温度和时间对磷石膏进行处理,分别测定快烧磷石膏可溶磷含量、脱水相组成和胶凝性能,并对几种典型快烧条件下的磷石膏矿物组成和形貌进行分析,同时与经水洗后150℃煅烧4 h制备的磷石膏胶凝材料进行对比。结果表明:快烧后磷石膏为Ca SO4·2H2O、Ca SO4·1/2H2O和Ⅲ、Ⅱ型Ca SO4组成的复相石膏体系,可溶磷杂质含量随快烧温度提高和时间延长明显降低;800℃快烧30 s得到的磷石膏胶凝材料强度最高,2 h抗压强度达到3.79 MPa;经快烧处理磷石膏的颗粒尺寸明显减小。800℃快烧30 s能有效降低磷石膏中可溶磷杂质含量,并获得较高强度的磷石膏胶凝材料;虽然相比水洗后煅烧工艺,快烧制备的磷石膏胶凝材料强度和可溶磷杂质去除率稍低,但快烧是一种具有竞争力的处理工艺。     

固化磷石膏作水泥缓凝剂的研究

研制两种固化磷石膏，一种在磷石膏中加入胶凝材料，一种在磷石膏中加入石灰粉煤灰，在12－15MPa的压力下成型，7d强度约2．0MPa,28d强度约3.0MPa，有较好的水稳性，固化过程中磷石膏的晶型没有改变，用固化磷石膏作缓凝剂水泥和天然石膏作缓凝剂的水泥相比，凝结时间相当，胶砂强度相当或略有提高。在不考虑外加剂适应性的情况下可代替天然二水石膏作水泥的缓凝剂。     

外加剂对磷石膏基复合胶凝材料性能的影响

研究了外加剂对磷石膏基复合胶凝材料性能的影响.通过单因素实验考察了外加剂CaCl2 (CC)、Na2SO4(NS)、NaF(NF)和水玻璃(NSO)的不同掺量对复合胶凝材料性能的影响,通过正交试验得到了外加剂复配的最佳方案,即有CC为0.6％,NS为0.2％,NSO为0.6％,NF为0.3％.正交优化组的3d和28 d的抗压强度为35.96MPa、42.88 MPa,其强度分别提高了19.27％和20.89％.采用XRD和SEM等方法分析了复合胶凝材料的水化产物组成和微观形貌.分析结果表明外加剂不仅能加快磷石膏基复合胶凝材料的水化反应进程,还可以生成更多更致密的水化产物,使其结构更加紧密,提高了复合胶凝材料的力学性能.     

超细磷渣粉对水泥性能的影响

为了研究超细磷渣粉对水泥性能的影响,测试了普通磷渣,4 μm、2μm超细磷渣-水泥复合胶凝材料的标准稠度用水量、凝结时间、水化热、胶砂抗压强度.结果 表明:与纯水泥相比,超细磷渣掺入使复合胶凝材料标准稠度用水量增大5.6％～12.6％,凝结时间延长;普通磷渣-水泥复合胶凝材料相比于纯水泥水化速率缓慢,第二水化放热峰时间延迟8.26h;超细磷渣-水泥复合胶凝材料相比于普通磷渣-水泥复合胶凝材料水化放热速率增大,第二水化放热峰提前5.5h,超细磷渣-水泥复合胶凝材料120 h水化放热总量接近纯水泥;超细磷渣-水泥复合胶凝材料3d、7d抗压强度与水泥胶砂强度持平,28 d抗压强度超过水泥胶砂强度.超细化处置可增强磷渣的活性,促进磷渣本身的火山灰反应,提高水泥基材料性能,对实现磷渣的资源化利用具有重要意义.     

–10℃条件下氯化钙溶液对硫铝酸盐水泥性能的影响EI北大核心CSCD

研究了–10℃条件下氯化钙冷溶液拌合冷硫铝酸盐水泥所获得浆体的凝结硬化及试样的强度发展、物相组成、显微结构和氯离子含量。结果表明:分别采用16%(质量分数)、28%氯化钙冷溶液拌合的浆体存在明显而持续的水化温升过程,证实了该条件下水泥水化的启动与持续进行;提高溶液浓度,浆体达到水化温升最高温度对应的时间延长,从16%时约90 min延长至28%时约150min。采用16%氯化钙冷溶液拌合,浆体凝结硬化快、试样抗压强度高(初凝和终凝时间分别为15min和24 min,1 d和28 d抗压强度分别为41.0 MPa和85.2 MPa);而采用28%氯化钙冷溶液拌合,浆体凝结硬化慢、试样抗压强度低(初凝和终凝时间分别为85 min和155 min,1 d和28 d抗压强度分别为24.3 MPa和57.7 MPa)。溶液浓度16%时,水化产物主要为钙矾石,以针棒状晶体存在,试样中结合氯离子含量极低;而溶液浓度28%时,水化产物主要为F盐,以花瓣形六方板状晶体存在,试样中含有0.95%左右结合氯离子。–10℃条件下采用同处于负温环境的氯化钙冷溶液拌合冷硫铝酸盐水泥可实现冷物料拌合,防止浆体结冰,保证水泥持续水化,其中16%~20%氯化钙溶液拌合时可以获得较短凝结时间和较高强度。     

提高磷石膏基水泥早期性能的研究

通过磷石膏预处理和添加超细硅酸盐水泥熟料的方法,对提高磷石膏基水泥早期性能进行了研究,并通过XRD、SEM对其水化过程和机理进行了探讨。结果表明,磷石膏经钢渣预处理,或采用超细熟料粉作为碱性激发剂,均能显著改善磷石膏基水泥的早期强度和凝结特性,两种措施同时采用时,能制备出3d抗压强度超过10MPa,28d抗压强度达49MPa以上的磷石膏基水泥。钢渣固结或固化了磷石膏中缓凝的可溶性杂质,超细粉磨使熟料自身水化加快并同时促进了矿渣水化,是磷石膏基水泥早期水化性能提高的原因。     

用磷石膏制备贝利特-硫铝酸盐水泥

本文尝试用云南当地不同企业产生磷石膏替代天然石膏作为原料,烧制贝利特-硫铝酸盐水泥.研究结果表明:在烧成温度为1250℃,保温时间为150 min,外掺石膏量为12％的条件下,可以烧制得到初凝时间约30 min,终凝时间约60 min,28 d抗压强度在49 MPa左右的贝利特-硫铝酸盐水泥.用磷石膏烧制成的贝利特硫铝酸盐水泥与用普通石膏烧制的贝利特硫铝酸盐水泥性质几乎相同,甚至在强度发展上还要优于后者.用未经水洗处理磷石膏烧制水泥的凝结时间比用经水洗处理过磷石膏烧制的贝利特-硫铝酸盐水泥凝结时间都要短.     

二水磷石膏配制水泥基湿拌抹灰砂浆试验研究

采用石灰中和改性二水磷石膏,再添加水泥、机制砂及增塑剂制备水泥基湿拌抹灰砂浆,分析了磷石膏、水泥及增塑剂不同掺量下湿拌砂浆的凝结时间、稠度以及力学强度等物理性能,并采用X射线衍射（XRD）及扫描电镜（SEM）分析了磷石膏在湿拌砂浆中的作用机理。结果表明,随着磷石膏用量增加,湿拌砂浆的凝结时间延长,28 d抗压强度及14 d拉伸黏结强度降低;随着水泥用量增加,砂浆的凝结时间缩短,强度逐渐增大;随着增塑剂用量的增加,砂浆的黏结性能及润滑性能逐步优异,凝结时间逐渐增加。当控制材料掺量比例（质量分数）磷石膏为35%、机制砂为48%、水泥为17%、外掺石灰为2%、增塑剂为0.3%时,砂浆的凝结时间为25 h,28 d抗压强度为6.2 MPa,14 d拉伸黏结强度为0.31 MPa,均符合行业标准JC/T 230—2007《预拌砂浆》中WP M5质量技术指标要求。磷石膏在水泥基湿拌砂浆中的主要作用是参与反应的磷石膏提供硫酸根并与水化铝酸钙反应生成钙矾石,形成提高砂浆强度的矿物起胶结作用,未反应的磷石膏作为细集料起填充作用。     

不同醇胺对硫酸铝基无碱液体速凝剂性能的影响研究

首先,以聚合硫酸铝为主料,复配适量氟硅酸镁及磷酸等制备无碱液体速凝剂基液,使用基准水泥测试表明:在掺量为6％情况下,基液的初、终凝时间分别为583 s、2179 s,1d抗压强度为7.8 MPa,28 d抗压强度比为89％.然后,系统研究了三乙醇胺(TEA)、二乙醇单异丙醇胺(DEIPA)及三异丙醇胺(TIPA)掺入基液对速凝剂性能的影响,使用基准水泥测试表明:TEA和DEIPA均能显著降低速凝剂的凝结时间,在基液中掺入0.8％的醇胺配成速凝剂,在速凝剂掺量为6％的情况下,初凝和终凝时间分别小于195 s和560 s,1d抗压强度大于9.0 MPa.TEA的促凝效果及1d增强效果稍好于DEIPA的,但3d抗压强度和28 d抗压强度比,DEIPA的明显高于基液和TEA的.掺入TIPA虽能显著提升速凝剂的28 d抗压强度比,但无协同促凝作用且会降低1d抗压强度,故不适合作为硫酸铝基无碱液体速凝剂的协同增效组分.最后,通过XRD和SEM分析,进一步验证了3种醇胺的作用效果.     

添加硫酸铝钾煅烧对脱硫石膏制备建筑石膏性能的影响

为了解决脱硫石膏利用率较低的问题,同时提高其高附加值,选用硫酸铝钾（KAS,质量分数分别为0、0.3%、0.6%、1.0%）与脱硫石膏混合,经常压煅烧制备建筑石膏,重点研究煅烧温度及KAS掺量对建筑石膏性能及形貌的影响。结果表明：适当的煅烧温度可改善建筑石膏的性能,但煅烧温度过高时,会使建筑石膏表面裂纹增多,性能下降;添加适量的KAS,不仅可以提高建筑石膏的结晶度,而且能促进水化后新相二水石膏（DH）沿b轴方向生长,延缓沿c轴方向生长,降低DH晶体的长径比,使石膏硬化体逐渐密实化,强度显著增加。脱硫石膏中添加0.3%的KAS,经170℃煅烧2 h,制备的建筑石膏性能最佳,初凝时间和终凝时间分别为11.5 min和14 min,2 h抗折强度和抗压强度分别为3.40 MPa和9.23 MPa,绝干抗折强度和抗压强度分别为6.70 MPa和21.82 MPa,满足GB/T 9776—2022《建筑石膏》3.0等级要求。相比空白组,2 h抗折强度提升了26%,2h抗压强度提高了40%。     

碳酸钠、氢氧化钠与水玻璃复合激发对地聚物胶凝材料性能的影响

采用碳酸钠替代氢氧化钠调节水玻璃模数制备复合碱激发剂,研究不同碱掺量下碳酸钠掺入比例对地聚物胶凝材料净浆流动度、凝结时间及抗压强度的影响,并通过FT-IR、XRD和SEM试验分析地聚物胶凝材料水化产物的物相组成及微观形貌。结果表明,氢氧化钠与碳酸钠共同复合水玻璃的激发剂激发效果优于二者单独与水玻璃复合的激发剂,当碱掺量为6%(质量分数)、碳酸钠替代比例为40%(质量分数)时,地聚物胶凝材料净浆流动度为185 mm, 28 d抗压强度为94.4 MPa。碳酸钠替代比例增加可延长地聚物胶凝材料凝结时间,当替代比例为100%时,地聚物胶凝材料初凝时间、终凝时间可达372和420 min。不同碱组分激发剂作用时,地聚物胶凝材料水化产物相似,均以无定形铝硅酸盐C-(A)-S-H凝胶为主。