不同矿物掺合料对蒸养水泥水化产物与力学性能的影响

为探讨矿物掺合料对预制装配式混凝土水化产物与力学性能的影响,采用20％的镍铁渣粉、锂渣粉、钢渣粉与矿渣粉分别取代水泥,在早期80℃蒸养7h条件下制备了水泥净浆与砂浆,对比研究了镍铁渣粉、锂渣粉、钢渣粉与矿渣粉对7h和28 d龄期蒸养水泥水化产物和力学性能的影响.结果 表明:除了C-S-H与Ca(OH)2外,7h蒸养水泥的水化产物主要为AFm与Ca4Al2O6(CO3)0.5(OH)·11.5H2O,28 d蒸养水泥的水化产物主要为Ca4Al2O6(CO3)0.5(OH)·11.5H2O和Ca4Al2O6(CO3)·11H2O,矿物掺合料对蒸养水泥水化产物种类影响较小;掺镍铁渣粉、锂渣粉、钢渣粉、矿渣粉后,7h蒸养水泥的化学结合水含量分别达到了纯水泥的93.27％、102.22％、90.24％、102.22％,28 d蒸养水泥的化学结合水含量分别达到了纯水泥的93.76％、95.08％、86.27％、95.68％,掺锂渣粉与矿渣粉可以显著提高7h蒸养水泥的水化程度,掺钢渣粉的效果最差;此外,掺锂渣粉、钢渣粉、矿渣粉改变了蒸养7h水泥浆体C-S-H的形貌,除了纤维状C-S-H外,掺锂渣粉水泥浆体中还有蜂窝状C-S-H形成,掺钢渣粉水泥浆体与掺矿渣粉水泥浆体中还有球形与薄片状C-S-H形成;掺锂渣粉可以提高早期80℃蒸养7h水泥胶砂的抗压与抗折强度,但四种矿物掺合料均不能改善28 d蒸养水泥胶砂的力学性能.     

钢渣-矿渣复合矿粉对水泥水化的影响

为了促进钢渣的资源化利用,克服纯钢渣粉活性低的缺点,将钢渣粉与矿渣粉按不同比例进行复配,并取代30%的水泥制备净浆。测试各试验组的抗压强度、水化放热速率和放热量,并对硬化浆体进行XRD、SEM和MIP测试。结果表明,当钢渣粉与矿渣粉的质量比例为1∶1时,最有利于提升水泥的抗压强度,而单掺30%钢渣粉的抗压强度最低。水化热测试发现,掺入30%纯钢渣粉的试验组具有最大的水化放热速率和水化放热量。XRD、SEM和MIP测试发现,掺入复合矿粉后生成新的水化产物Al₂Mg₄(OH)₁₂(CO₃)(H₂O)₃,硬化体更为致密,并且孔隙率和平均孔径均降低。     

钢渣-矿渣立磨联合粉磨助剂的研究与应用

以不同比例钢渣替代矿渣,并添加适量改性剂CHJ-S制备了复合粉。研究探讨了CHJ-S对复合粉细度、活性指数的影响,并通过SEM、MIP对掺加复合粉的硬化水泥浆体微观结构进行了分析。结果表明:掺入CHJ-S可有效改善钢渣-矿渣的易磨性,对于掺加20%钢渣的复合粉,其7d和28d活性指数略高于空白矿粉。CHJ-S可提前释放钢渣的膨胀,加速钢渣-矿渣复合粉的水化,生成更多的水化产物,改善了硬化浆体的孔隙结构。通过大磨生产综合分析,钢渣-矿渣立磨联合粉磨方案具有显著的经济效益和社会效益。     

钢渣粉对硫铝酸盐水泥水化过程的影响及热力学模拟

通过测试水泥浆体的凝结时间、抗压强度、电阻率,同时结合水化产物分析及热力学模拟,研究了不同掺量钢渣粉对硫铝酸盐水泥水化行为的影响规律。结果表明,随着钢渣粉质量掺量的增大,初凝时间呈先延长后缩短的趋势,且在掺量为20%时达到最大值。在28 d龄期内,掺入钢渣粉的水泥硬化浆体抗压强度均小于未掺入钢渣粉的硬化浆体,但在龄期达到60 d和90 d时,掺入40%钢渣粉试样的抗压强度均大于未掺入钢渣粉的试样。钢渣粉与硫铝酸盐水泥复合浆体的电阻率在水化初始阶段随着钢渣粉掺量的增大而增大,在水化后期(约3 h后)则随钢渣粉掺量的增大而减小。在1 d龄期内,钢渣粉掺量为40%的试样中的钢渣粉发生了水化反应,使得水泥浆体在减速期的水化速率最大。由热力学模拟结果可知：在钢渣粉掺量为40%的试样中,C₂S在10 h后开始进行水化反应,C₂ASH₈则在168 h后开始生成;当钢渣掺量大于15%时,随着钢渣粉掺量的增大,钙矾石和铝胶的生成量逐渐减少,C₂ASH₈的生成量逐渐增多。     

钢渣粉对MKPC浆体的改性作用试验研究

为了调查钢渣粉对磷酸钾镁水泥浆体的改性作用,测试了含不同量钢渣粉的磷酸钾镁水泥(MKPC)浆体的流动度、抗压强度、干缩率和水化温度,分析了MKPC浆体的物相组成和微观形貌.结果表明:钢渣等量替代MgO粉10％～20％,能使碱组份粉体的颗粒级配更合理,进而改善了新拌MKPC浆体的流动性.含10％～20％钢渣粉的MKPC浆体试件的5 h抗压强度提高5％～17％、1 d抗压强度提高不小于30％.含20％钢渣粉的MKPC试件的收缩变形仅为MKPC试件参考样收缩变形的60％.适量钢渣粉等量替代MgO粉,MKPC浆体中有效碱组份总量降低,造成MKPC浆体的早期水化程度降低.由于钢渣粉中的部分活性元素参与了水化反应,MKPC硬化体中出现了Ca2P2O7·3H2O、Ca2Al2Si2O8·4H2O和Fe3(PO4)2·H2O等新物相,钢渣粉中Ca、Fe、Al和Si元素渗入磷酸盐水化产物中,使水化产物的形貌变化较大,MKPC硬化体结构趋于致密.     

电解锰渣对热焖钢渣活性的硫酸盐激发

选用电解锰渣和水泥熟料作为激发剂,重点研究电解锰渣掺加量对热焖钢渣活性激发的影响,并通过XRD、SEM分析了电解锰渣对水化产物及水泥石微观结构的作用。结果表明：掺加量为12%（质量分数）的电解锰渣对熟料-热焖钢渣体系具有较好的硫酸盐激发效果,加快了钢渣的水化速率,大幅度提高了钢渣胶凝材料的早期强度和后期强度;电解锰渣的掺入对水化产物种类影响不大;与未掺入激发剂组相比,经激发后钢渣胶凝材料浆体中主要以絮状的C—S—H凝胶为主,同时还存在少量的AFt晶体,各水化产物具有良好的匹配,形成致密的结构,从而使整个体系获得较高的强度。     

钢渣在混凝土中的应用研究

通过SEM、XRD等分析测试手段对莱钢钢渣的化学组成和颗粒形态进行分析,研究钢渣在混凝土中的应用情况。结果显示:粗钢渣颗粒可作为混凝土细集料;钢渣的化学组成与水泥熟料相似,具有一定的潜在活性,经粉磨后能替代部分矿渣、粉煤灰配置混凝土;钢渣在混凝土中的应用有利于改善混凝土的性能。     

钢渣作为混合材在复合水泥中的应用

对钢渣作为一种混合材在复合水泥中的综合利用进行了研究,并通过X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、水化热测试、孔结构测试等现代物相检测手段,揭示钢渣复合水泥微观结构与宏观性能之间的内在联系。结果表明:钢渣能显著降低水泥的水化热,降低水泥的标准稠度用水量;钢渣水泥浆体线膨胀率很小,均没有超过0.1%,体积稳定性良好;一定掺量混合材能有效降低浆体孔隙率,改善孔径分布,提高浆体致密度;复合掺加20%钢渣、10%粉煤灰时,水泥的28 d抗折、抗压强度分别达到了8.3、48.9 MPa;钢渣和粉煤灰复合掺加有利于水泥强度发展。     

用磷渣配料并作水泥混合材的试验研究

采用磷渣配料烧制水泥熟料,再掺入磷渣作混合材制备复合水泥,研究磷渣掺量对复合水泥性能的影响,并利用XRD、SEM对其水化产物进行分析。结果表明,用作混合材,当磷渣掺量为10%,矿渣掺量为20%时,所制备的复合水泥各项性能均满足国家标准,其净浆28d抗压强度值高达114.2MPa。     

锂渣粉在细缝专用无骨灌浆料中的应用研究

锂渣粉含有较丰富的活性矿物,主要为CaSO4·2H2O,SiO2,C3S和C3A,只含有部分非活性的SiO2。通过实验研究了锂渣粉对无骨灌浆料（NGM）各项性能的影响,结果表明,随着锂渣粉掺量的增加,NGM的凝结时间延长,30min流动度损失减小;1d抗压强度降低,28d抗压强度均高于空白样,最高可达83．2MPa。此外掺入锂渣粉的灌浆料竖向膨胀率有所增加,但不明显。目     

矿渣种类对新型石膏矿渣硫铝酸盐水泥水化硬化的影响

矿渣的理化特性差异对新型石膏矿渣硫铝酸盐水泥(SAC-GS)各方面性能均有很大影响,因此本文选取3种生产用的典型矿渣,尝试多维度构建矿渣组成结构与SAC-GS宏观性能方面的联系。采用X射线衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)等方法对各矿渣的矿物组成、元素组成及其存在状态进行对比分析。通过扫描电镜(SEM)、XRD等方法分析各水泥硬化浆体试样的水化过程,并测试各试样不同水化龄期的抗压、抗折强度,对比其早期水化放热速率、孔径分布等,结果表明铝含量更高且活性更高的矿渣,其水泥试样强度发展更快、水化程度更高、孔结构更加致密。基于以上分析,SAC-GS应选用高铝含量的矿渣原料。     

磷渣对水泥浆体水化性能和孔结构的影响

通过对水泥浆体凝结性能、水化放热、力学性能和孔结构的测定,以及扫描电镜分析和差热-热重分析,研究了不同掺量磷渣对水泥浆体水化性能和微观结构的影响.结果表明:随着磷渣掺量的增加,浆体的凝结时间延长,水化热减少,早期抗压强度下降.但掺磷渣水泥浆体的后期抗压强度已接近或超过了纯水泥浆体的,磷渣掺量的增加对水泥浆体的后期抗压强度影响不显著.浆体中的Ca(OH)2量随龄期的延长而增加并随磷渣掺量的增加而降低.磷渣的活性效应和填充效应的发挥有效地改善了浆体水化后期的微观结构和孔结构,从而使浆体的力学性能有所提高.     

钢渣粉和粉煤灰对钢渣混凝土力学性能的影响特点

探讨钢渣粉和粉煤灰等量取代水泥后钢渣混凝土的力学属性变化特点和规律。实验对比表明 :与强度等级为 32 .5的纯水泥钢渣混凝土对比 ,掺入钢渣粉的砼强度略有降低 ,但能改善混凝土的和易性。掺入粉煤灰将增大混凝土的粘聚性和可塑性 ,改善混凝土的和易性 ,减小混凝土的膨胀性。     

沸石粉对硫铝酸盐水泥水化行为的影响机理研究

研究了沸石粉对硫铝酸盐水泥浆体流动度、凝结时间和抗压强度的影响规律,并通过自收缩、电阻率和XRD测试分析了沸石粉在硫铝酸盐水泥水化行为中的作用机理。结果表明,掺入沸石粉后水泥浆体的流动度明显降低,凝结时间显著延长,且延长时间随掺量的增大呈先增大后减小的趋势。当沸石粉掺量为5%~15%(质量分数)时,硬化水泥浆体的1 d、3 d、7 d抗压强度均有显著提高;沸石粉掺量为10%时,水泥浆体3 d、7 d、28 d的强度增长幅度最大,和空白组相比,分别增长了21.6%、13.9%和5.4%。掺入沸石粉后水泥浆体的24 h电阻率显著增大,硬化浆体的7 d自收缩减小,且在相同龄期时,硬化浆体的自收缩随沸石粉掺量的增大而减小。XRD分析显示沸石粉的掺入能有效促进硫铝酸盐水泥的水化,有利于1 d、3 d和28 d龄期内钙矾石的形成。     

磷渣粉在水泥基材料中的最佳理论掺量的研究

采用激光粒度分析仪测得磷渣粉颗粒群的分布特性,差热失重分析(DTA-TG)测得磷渣粉掺量分别为0%、30%、60%、80%时Ca(OH)2的含量并回归得到磷渣粉掺量与Ca(OH)2含量的计算公式;结合SEM扫描电镜观测到磷渣粉经过180 d龄期的火山灰反应深度以及其与矿渣水化程度的比较,确定磷渣粉的反应率范围;根据磷渣粉中的活性成分SiO2和Al2O3与水泥水化产物Ca(OH)2发生的二次反应程度,来确定水泥基胶凝体系中磷渣粉的最佳理论掺量.结果表明,磷渣粉比表面积为340 m2/kg时,经过180 d龄期侵蚀后,计算得到水泥体系中磷渣粉的最大掺量范围为33.7～65.3%.     

粉煤灰-矿渣微粉复合双掺对水泥砂浆抗酸雨侵蚀性能的影响

研究了粉煤灰、矿渣微粉复合双掺时对水泥砂浆的强度以及抗模拟酸雨侵蚀性能的影响。通过试验发现:随着粉煤灰、矿渣微粉总掺量的不断增加,砂浆强度逐渐下降;各不同配比的砂浆经pH值为4.0的模拟酸雨干湿交替循环腐蚀后的强度变化规律为先升高后下降;与纯水泥砂浆试件相比,如粉煤灰、矿渣微粉的掺入过高,则会降低试件的强度值,但是如以强度增长率来评价砂浆的抗酸雨侵蚀能力,则各不同比例的粉煤灰、矿渣微粉复合双掺等量取代水泥配制的砂浆的强度增长率均优于同等条件下纯水泥砂浆试件,即粉煤灰、矿渣微粉复合双掺对水泥砂浆试件在模拟酸雨条件下的强度发展有改善作用。     

钢渣矿渣基全固废胶凝材料的化学活化

为了促进钢铁冶金渣的高附加值应用,以钢渣、矿渣和脱硫石膏为原料制备胶凝材料,研究了不同掺量CaO或Na2SO4对胶凝材料的化学活化作用,并利用XRD、SEM对掺入激发剂胶凝材料的水化产物进行了分析.结果表明,掺入少量CaO或者 Na2SO4的胶凝材料净浆试块早期抗压强度会有一定的提高,后期强度变化不大;但当Na2SO4掺量超过2%时,净浆试块的抗压强度会降低.掺入激发剂对胶凝材料的水化产物种类不会造成影响,其水化产物主要包括钙矾石(AFt)、水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和氢氧化钙(CH).     

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。     

矿渣的掺量与细度对水泥浆体工艺特性的影响

采用扫描电镜观察发现,在粉磨时间相同的条件下,矿渣颗粒的圆度系数比熟料小得多,但随粉磨时间的延长,矿渣颗粒的圆度系数增大。矿渣的颗粒形貌影响新拌水泥浆体的微观结构,在本试验条件下,随矿渣取代熟料量的增加,水泥浆体的流动度减小,泌水量增大;随矿渣比表面积的增大,水泥浆体的流动度增大,而泌水量减小。