玄武岩粉对海工胶凝材料性能及水化的影响

利用玄武岩粉、矿粉及脱硫石膏大掺量取代硅酸盐水泥制备海工胶凝材料,研究了玄武岩粉对海工胶凝材料抗压强度及抗氯离子渗透性能的影响,并通过红外光谱、X射线衍射、压汞等手段研究了其水化机理.结果表明,当玄武岩粉掺量小于24％ 时,56 d龄期的海工胶凝材料具有良好的性能,与普通硅酸盐水泥相比,尽管抗压强度有所降低,但抗氯离子渗透性能提高了76％.适量玄武岩粉能优化水泥-矿粉胶凝体系的级配,在掺量从6％ 增加到30％ 时,28 d龄期的浆体孔隙率提高了2.3％,但浆体的孔径分布得到了优化.     

水泥固化作用对固体废弃物中重金属浸出特性的影响

近年来,越来越多的固体废弃物以较高的消纳率再生用于生产混凝土、砂浆等水泥基材料。为了研究水泥固化作用对固体废弃物中重金属浸出特性的影响,对不同种类和不同掺量比例固体废弃物砂浆进行了系统的重金属浸出试验研究。结果表明,重金属浸出浓度随着固体废弃物掺量比例的提高而增大;不考虑物理稀释作用,同种类固体废弃物的砂浆试样折算后的重金属浸出浓度比较接近;随着养护龄期的延长,重金属浸出浓度呈降低趋势。     

玄武岩纤维水泥基灌浆料力学性能研究

本文通过在硅酸盐水泥基灌浆料中掺入不同长度及掺量的短切玄武岩纤维,研究其对灌浆料力学性能的影响。试验结果表明:短切玄武岩纤维的掺入,灌浆料的流动度从336 mm降至260 mm,但灌浆料各龄期的抗折强度及抗压强度均得到了提升,早期抗折强度提升最为明显。短切玄武岩纤维在水泥基灌浆料中的最佳掺量为0.15%,最佳长度为9mm,抗折强度和抗压强度分别可以达到17.6 MPa和85.4 MPa。     

硅烷基聚合物防水粉末对早强砂浆性能影响的试验研究

通过试验,研究了硅烷基聚合物防水粉末掺量对早强砂浆的流动性能、抗压强度、抗折强度、吸水性能及抗氯离子渗透性能的影响规律。早强砂浆是由普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和石膏为胶凝材料制备而成,硅烷基聚合物防水粉末是由γ-氨丙基三乙氧基硅烷、聚乙烯醇和异丁基三乙氧基硅烷为主要原料制成。试验结果表明：硅烷基聚合物防水粉末掺量3.0%以内时,早强砂浆流动度和经时流动度损失符合规范要求;掺量为3.0%时,28 d龄期的早强砂浆试件吸水率最大降低58.9%,抗压强度和抗折强度未降低,抗氯离子渗透性能提高44.6%。     

碳纳米管水泥基复合材料耐久性及力学性能研究

为解决复杂环境下混凝土材料的耐久性以及力学性能等问题,以纳米材料作为水泥基材料的增强组份,添加碳纳米管(CNTs)制备了一种碳纳米管水泥基复合材料。研究了该水泥基复合材料的力学性能、流变性能,采用氯离子渗透深度来对该水泥基复合材料的耐久性能进行了评价。通过测试分析了不同碳纳米管掺量的水泥基复合材料的力学性能和耐久性,并通过SEM(扫描电镜)分析了碳纳米管水泥基复合材料的微观结构。结果表明CNTs能显著提高水泥基材料的力学性能以及耐久性,改善水泥基材料孔结构,同时能提高水泥基材料的抗氯离子渗透性能。     

PVA纤维对水泥基复合材料流动性能及力学性能的影响

研究三种长径比及三种不同体积掺量的PVA纤维对水泥基复合材料流动性能和力学性能的影响。结果表明:随纤维体积掺量的增加,各组胶砂拌合物的调桌流动度数值均呈现出逐渐下降的变化趋势,在相同体积掺量下,直径31μm、长度6mm的纤维对拌合物流动性影响更显著一些;为使得胶砂拌合物具有较好的工作性,可振捣成型密实,将PVA纤维体积掺量控制在0.4%以内作为适宜的纤维体积掺量范围;随龄期的增长,三种规格纤维对水泥基复合材料的抗折强度、抗压强度均随纤维体积掺量的增加而增加,且PVA纤维对水泥基复合材料抗折强度的影响较其抗压强度显著,直径40μm、长度12mm的纤维较其他两种规格的纤维不仅能显著改善水泥基复合材料的早期强度,且对其后期强度的发展也很有利。     

硫铝酸盐水泥基混凝土抗碳化性能的研究

主要研究了水灰比、标准养护龄期、掺合料掺量对硫铝酸盐水泥基混凝土抗碳化能力的影响,并与普通硅酸盐水泥基混凝土抗碳化能力进行了对比,采用SEM和XRD分析进行微观性能测试.研究结果表明:硫铝酸盐水泥基混凝土抗碳化能力随着水灰比的减小而增加;随着标准养护龄期的延长而增大;掺合料的加入可以提高其抗碳化能力,其最佳掺量为20%.相同条件下,硫铝酸盐水泥基混凝土抗碳化能力高于普通硅酸盐水泥基混凝土抗碳化能力.     

水洗焚烧飞灰作混合材所制备的水泥性能及重金属固化能力

焚烧飞灰是一种有重金属浸出风险的危险固体废弃物,将之无害化与资源化是理想的处置方式。本文研究焚烧飞灰水洗灰后作混合材对所制备水泥性能及重金属固化能力的影响。结果表明：水洗灰中依旧含有较高的氯,但是合适掺量下的水洗灰加入水泥后会促进水泥的粉磨,延长水泥的凝结时间,提升水泥的力学性能,5%掺量下3d和28d抗压强度分别提升了26.01%和4.52%。大部分重金属的浸出量低于设备检测下限未被检测到,少部分重金属浸出浓度远低于相关规范给出的限值。证明水洗焚烧飞灰有作混合材的潜力,在将其氯进一步处置后能增大在水泥中的添加量。     

低品质粉煤灰复合胶凝材料在混凝土中的应用研究

采用由改性低品质粉煤灰制备的复合胶凝材料配制混凝土,与普通硅酸盐水泥对比研究其对混凝土新拌性能、力学性能和耐久性能的影响。结果表明,粉煤灰复合胶凝材料混凝土具有更好的流动性能,良好的早期及后期力学性能,同时粉煤灰复合胶凝材料混凝土具有与普通硅酸盐水泥混凝土相当的早期抗裂、抗冻、抗氯离子渗透和抗硫酸盐性能,可满足工程应用需求。     

不同养护龄期和水灰比下纳米石墨烯片水泥基复合材料力学性能研究

研究了在不同水灰比和不同养护龄期下,纳米石墨烯片(GnPs)的加入对水泥基复合材料力学性能的影响,并利用SEM分析了GnPs对水泥基体的增强作用.结果 表明,在7d养护龄期下,GnPs的加入会降低水泥净浆的力学性能,但随着养护龄期的增加,水泥基复合材料的力学性能不断增强,同一掺量下,水灰比越大,抗折、抗压强度越低.28 d时,GnPs掺量为0.3wt％,水灰比为0.35下,材料抗折、抗压强度达到最大值,分别为12.47 MPa、102.11 MPa,较空白组分别提高29.8％、22.7％.微观分析表明,GnPs能够通过改变水泥水化产物的形貌及提高材料的密实度来提高其力学性能.     

Study of the leaching behaviour of paving concretes: quantification of heavy metal content in leachates issued from tank test using demineralized water

The leaching behaviour of concretes made from porphyry aggregate, river sand and Portland cement or blast furnace slag cement has been studied by means of a tank test using demineralized water in accordance with NEN 7345. The results show that the amount of heavy metals leached is small, much lower than the parametric values specified by the European Directive defining the quality of drinking water, and becomes negligible after prolonged immersion.At the end of the tank test, the fraction of heavy metals leached by the concrete represents less than 1% of the total heavy metal content of the cement. To refer to the bulk content as a criterion of environmental quality is therefore unjustified and unduly restrictive.The results suggest that the controlled use of alternative fuels and raw materials to replace natural materials does not in any way alter the leaching behaviour. Similarly, the replacement of a defined fraction of the clinker with blast furnace slag does not compromise the environmental compatibility of the concrete in terms of the heavy metals it releases.A second finding of these experiments is that the risk of contamination due to release of heavy metals from concrete on-site appears small. The total heavy metal content of concrete is of the same order of magnitude as (or even smaller than) that of a soil considered as being unpolluted in Belgium. Moreover, the fraction of heavy metals released by the concrete as a proportion of this total heavy metal content is nonsignificant.     

The leachability of heavy metals in hardened fly ash cement and cement-solidified fly ash

The effect of mix proportion, leachant pH, curing age, carbonation and specimen making method etc. on the leaching of heavy metals and Cr(VI) in fly ash cement mortars and cement-solidified fly ashes has been investigated. In addition, a method for reducing the leaching of Cr(VI) from cement-solidified fly ashes is proposed. The results mainly indicate that: (1) either Portland cement or fly ash contains a certain amount of heavy and toxic metals, and the leaching of them from hardened fly ash incorporated specimens exists and is increased with fly ash addition and water to cement ratio; (2) the leachability of some heavy metals is greatly dependent on leachant pH; (3) when carbonation of cement mortars occurs the leaching of chromium ions is increased; (4) the amount of heavy metals leached from cement-solidified fly ashes depends more on the kind of fly ash than their contents in fly ash; and (5) with ground granulated blast furnace slag addition, the leaching of Cr(VI) from solidified fly ashes is decreased.     

硫化物对水泥基材料中锌的控制研究

研究了硝酸锌对水泥基材料物理性能的影响以及外加控制剂硫化物对其在水泥基材料中的反应情况和硫化物本身对水泥基材料物理性能的影响。并通过比较硝酸锌和硫化物在2种不同的添加方式下所测得的水泥基材料性能,探讨了硫离子对锌离子的控制作用。研究结果表明,硫化物本身对硬化水泥浆体的宏观性能影响很小,其作为外加控制剂使用能很好地钝化锌离子在硬化水泥浆体中的化学活性。     

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。     

水泥窑协同无害化处理广州市河涌淤泥的研究

研究了广州市某河涌淤泥的物理化学特性,直接以淤泥作为部分替代原料配制水泥生料,研究了熟料煅烧过程中有害组分的挥发特性、熟料性能,并模拟酸雨(pH=3.2)条件下研究水泥制品的重金属环境安全性。结果表明,淤泥经水泥窑高温煅烧后,其所含重金属能有效固化在水泥浆体系里,环境安全性好。     

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。     

Investigation of stabilization/solidification for treatment of electric arc furnace dust: Dynamic leaching of monolithic specimens

Diffusion-controlled leaching of heavy metals (Cr, Ni, Pb and Zn) from electric arc furnace dust treated with ground granulated blast furnace slag (GGBFS) and with ordinary Portland cement (OPC) was evaluated. Monolithic specimens were evaluated under dynamic leaching conditions for 84 days with periodic leachant renewal. The influence of leaching time, nature of the leachant, binder type and the water/solid ratio of the monoliths were investigated. Results obtained showed both binders can immobilize heavy metals in the monoliths under dynamic leaching conditions, with cumulative quantity of leached metal under 0.138 mg (Cr). Alkaline leachant increased metal release from specimens and reducing the water/solid ratio of the monolith allowed for a decrease in the cumulative mass of metals leached. Chemical and mineralogical characterizations indicated that the metals were evenly distributed throughout the specimens for both binders. Decalcification was observed on the OPC monolith border following leaching. This decrease in Ca corresponded to an altered zone (20 μm), identified by scanning electron microscopy. The GGBFS sample did not show an altered zone.     

垃圾焚烧飞灰水洗脱氯及重金属浸出特性研究

系统研究了机械炉排炉垃圾焚烧飞灰水洗过程中氯化物和重金属的浸出特性,并采用Visual MINTEQ模拟分析水洗液中重金属的存在形态。结果表明：飞灰中的氯主要以可溶性氯化钠（NaCl）、氯化钾（KCl）、氯化钙（CaCl₂）、碱式氯化钙（CaClOH）的形式存在,飞灰水洗浸出成分97%以上为氯离子（Cl^-）、钠（Na）、钾（K）、钙（Ca）,其中氯离子占比高达60%;重金属及其他成分的浸出量很少,不足1%。水洗对氯离子的去除效果非常明显,可达92%以上,但是重金属的浸出量极低。飞灰单次水洗最佳条件：液固体积质量比为6 mL/g,洗涤时间为10 min。Visual MINTEQ模型分析表明,pH是控制飞灰水洗液中铅（Pb）、铜（Cu）、锌（Zn）、镉（Cd）形态的重要因素,氯离子（Cl^-）对镉的形态分布也有着重要的影响。飞灰水洗液电导率与氯离子质量浓度具有极好的线性相关性,其可作为监测滤液中氯离子质量浓度变化的有效间接指标。     

污泥中化学成分的测定及固化研究

随着我国城镇化步伐的加快,城市人口迅速膨胀,城镇规模不断扩大,伴随而来的污水污泥急剧增多。城市污泥中含有大量有毒有害物质,容易对环境造成危害。该论文利用混酸消解污泥样品,并通过火焰原子吸收法测定城市污泥中的铜、铁、锰、镍、铬的含量;然后分别采用管式炉法和萃取光度法测定了硫和磷的含量。在上述实验基础上,经分析研究,采用水泥固化法来固化污泥,使用普通硅酸盐水泥对污泥样品中有害重金属进行了有效固化,以期能够对城市污泥的分析研究和处理提供参考和依据。     

掺合料对超高性能水泥基装饰材料性能的影响

将重钙粉与偏高岭土以不同的比例混合并替代白水泥，制备超高性能水泥基装饰材料,研究两者掺入比例变化对超高性能水泥基装饰材料工作性能、力学性能及自收缩的影响，采用SEM扫描电镜观察28 d龄期后试件内部微观形貌，研究表明，随着重钙粉与偏高岭土比例的增大，试件的致密程度和强度先增后减，其中B9-9的28 d抗压与抗折强度可以达到120.6 MPa与42.9 MPa，且工作性、收缩性能良好、内部结构致密。