基于反向填充制备低碳水泥基材料

为了提高水泥利用效率,降低水泥基材料的碳排放,提出基于反向填充实现紧密堆积的设想,并将其应用于超细水泥-石灰石二元粉体体系中.采用可压缩模型计算和最小需水量法实测超细水泥-石灰石二元粉体体系的堆积密实度.结果表明:超细水泥在25％掺量时,体系堆积密实度达到最大;提高石灰石粉-超细水泥的粒径比,可使体系堆积密实度进一步提高.达到最大堆积密实度的超细水泥-石灰石胶凝体系水灰比为0.44,水固比可降低到0.11,并具有良好的流动性.硬化浆体中水泥充分水化,其90 d抗压强度可达81.5 MPa.所制备的反向填充水泥基胶凝材料具有显著的低碳特点,其单位质量胶凝材料碳排放量约为超高性能混凝土基体材料平均值的一半.     

水泥复合胶凝材料体系密实填充性能研究

利用密实模型研究了掺超细火山灰质的水泥基三元固体颗粒混合料体系的密实填充性能,并以浆体相对密度为指标,分析了低水胶比条件下火山灰质超细颗粒填充作用对水泥基复合浆体密实性、流动性及胶砂强度的影响,试验结果表明：就提高水泥基颗粒体系的堆积密实度而言,双掺平均粒径相差较大的超细颗粒材料比单掺更效;采用浆体相对密度指标评价超细火山灰质材料对水泥基复全合浆体的密度填充作用是合理且有效的;浆体的流动性及胶砂强度随浆体相对密度的提高而增大;在低水胶比条件下,超细火山灰质材料的密实填充效应更为显著。     

活性与惰性掺合料对复合胶凝材料水化性能的影响

采用ESEM、MIP、XRD及SEM等测试技术研究活性(粉煤灰)和惰性(石灰石粉)掺合料对复合胶凝材料强度、孔结构及水化产物等的影响,以此揭示水泥-粉煤灰-石灰石粉胶凝材料体系的水化特性。结果表明:石灰石粉和粉煤灰复掺具有比粉煤灰更好的减水效应,复合胶凝材料的强度也比单掺粉煤灰高;石灰石粉和粉煤灰复掺时,能够很好地填充熟料颗粒间的孔隙,显著改善孔结构,降低孔隙率,使孔隙结构得到细化;石灰石粉在复合胶凝材料中后期水化明显,生成水化碳铝酸钙;SEM照片也证实了石灰石粉水化活性以及对孔结构的改善作用。石灰石粉和粉煤灰复掺能优化复合胶凝材料体系,提高材料的水化性能。     

某铅锌矿超细全尾砂炼铅炉渣-水泥复合充填胶凝材料研究

为了实现某铅锌矿冶炼厂炼铅炉渣的废物再利用,针对该铅锌矿超细全尾砂,通过机械活化和化学活化两种方式研究炼铅炉渣制备矿山用充填胶凝材料的可能性.首先采用机械活化的方式,将炼铅炉渣分别粉磨80 min、100 min和120 min以获得不同细度的炉渣粉,对其进行粒度分析.然后选取NaOH和水泥熟料混合后组成的复合激发剂,开展炼铅炉渣-水泥复合充填胶凝材料正交试验.最后,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对炼铅炉渣-水泥复合充填胶凝材料的水化机理进行了综合分析.结果表明,炼铅炉渣细度是影响炼铅炉渣-水泥复合充填胶凝材料充填体强度的主要因素,当料浆质量浓度为74％,灰砂比为1:4,炼铅炉渣D50为19.93μm,炼铅炉渣掺量为40％,NaOH掺量为4％ 时能够满足某铅锌矿嗣后充填法采矿的强度要求.炼铅炉渣-水泥复合充填胶凝材料主要水化产物为C-S-H凝胶,与水泥胶凝材料相比,炼铅炉渣-水泥复合充填胶凝材料与超细全尾砂的胶结性能更好,充填体的结构更加致密,不同龄期下的抗压强度均更高.     

消石灰、无水石膏与石灰石粉对矿渣水泥性能的影响

通过掺加消石灰、无水石膏和石灰石粉提高矿渣水泥的早期强度、干缩等性能。研究结果表明：消石灰、无水石膏及石灰石粉可加速矿渣水化进程,并使水泥浆体密实度提高,最终体现为矿渣水泥早期抗压强度大幅度提高。复合掺加消石灰、无水石膏和石灰石粉的矿渣水泥水化早期的干缩率小于普通硅酸盐水泥,水化后期矿渣水泥的干缩率稍大于普通硅酸盐水泥,但大大小于未掺激发剂的矿渣水泥。     

石灰石硅酸盐水泥的研究

研究了石灰石硅酸盐水泥中石灰石掺入量及水泥细度对水泥胶砂强度的影响。结果表明,该品种水泥的物理力学性能与普通硅酸盐水泥相似。通过微观分析,证实了石灰石硅酸盐水泥早期水化速度较快,具有早期强度较高的特点。     

速凝剂与石灰石粉对水泥浆体性能的影响

通过不同掺量的速凝剂和石灰石粉对水泥浆体凝结时间、流动度、粘度、胶砂强度和水化进程的影响研究,探讨速凝剂与石灰石粉共同作用下对水泥浆体性能的影响。结果表明:石灰石粉能够提高水泥净浆的流动度和粘度,并且其流动度和粘度损失随着石灰石粉掺量的增加而增大。速凝剂掺量为5%时,石灰石粉掺量为5%,水泥的凝结时间进一步缩短,水泥胶砂3 d、7 d和28 d的抗压强度略有提高,当石灰石粉超过5%时,水泥的凝结时间随着石灰石粉掺量的增加反而延长,水泥的胶砂抗折、抗压强度随着石灰石粉掺量的增加而降低。水泥水化初始期和加速期的水化放热速率随着速凝剂掺量的增加而增加,掺加速凝剂后,水化加速期提前10 h,同时石灰石粉也能够提高水泥水化初始期和加速期的水化放热速率。掺加速凝剂后,水泥水化放热量反而降低了一半,但是加入石灰石粉后,水泥水化放热量增加。     

超细矿渣粉在水泥颗粒中的密实填充作用

超细矿渣粉可以填充水泥基材料内部孔隙,改善其微观结构和宏观性能。采用微粉堆积密度测定仪法、Puntke饱和点用水量法、LCPC(法国路桥实验中心)最小需水量法、浆体相对密度法、标准稠度需水量比法5种试验方法定量分析了超细矿渣粉掺量对水泥-超细矿渣粉体系堆积密实度的影响,并将这5种试验方法测定的结果与Reschke理论计算值、Andreasen方程-灰色关联分析结果、Aim-Goff模型预测值进行了对比分析。结果表明,采用不同测试或分析方法得到的水泥-超细矿渣粉体系堆积密实度差异较大,但水泥-超细矿粉体系堆积密实度随超细矿渣粉掺量变化的趋势基本一致。浆体相对密度法和标准稠度需水量比法等方法,对胶凝材料体系堆积密实度的变化更为敏感,更适用于表征胶凝材料体系的堆积密实度。Aim-Goff模型预测结果与试验测试结果基本一致,且对堆积密实度的变化也较为敏感,建议采用Aim-Goff模型预测胶凝材料体系堆积密实度的变化规律。     

机械力化学效应对煤矸石水泥性能的影响

从充分发挥煤矸石潜在活性的观点出发,通过机械力化学作用对煅烧后煤矸石的活性进行进一步激发.将粉磨后不同细度煤矸石以不同掺量与熟料、石膏配置复合水泥,测定其3d、28d强度,标准稠度用水量和凝结时间.结果表明,经高能球磨后的煤矸石,其20%掺量的水泥胶砂强度可达53.8MPa,掺量为40%的水泥胶砂强度达到44.1MPa;煤矸石越细,标准稠度用水量越大,凝结时间越短.     

石灰石粉在复合胶凝材料中的水化性能

用扫描电镜、X射线衍射和能谱技术研究石灰石粉在复合胶凝材料中的水化性能和水化产物.结果表明:石灰石粉的掺入会降低复合胶凝材料的强度,但对后期(180 d)强度的影响会逐步减小;石灰石粉与普通硅酸盐水泥在早期(28 d)水化程度较低,后期会与铝酸盐发生水化生成水化碳铝酸钙;在铝酸钙水泥的激发下,石灰石粉早期就能参与水化生成水化碳铝酸钙.     

钢渣掺量对混凝土胶砂强度影响研究

用卧辊磨将钢渣、矿渣分别粉磨成比表面积为450 m2/kg、500m2/kg的粉体,用其替代部分水泥熟料,分别进行了单掺钢渣粉及掺钢渣-矿渣复合粉的水泥基混凝土胶砂强度实验研究.实验结果表明:单掺钢渣时,随着钢渣替代水泥熟料的比例增大,胶砂强度有明显下降;当掺钢渣-矿渣复合粉替代50％的水泥熟料时,钢渣与矿渣会相互激发,相互促进水化.当钢渣在复合粉所占比例为20％时,水泥基混凝土胶砂强度达到最佳值,该成果有重要工程应用价值.     

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.     

掺石灰石粉水泥的水化过程及微观结构

用微量热仪测定了含石灰石粉水泥浆体的水化放热。用扫描电镜观察了掺石灰石粉水泥硬化浆体的微观结构。试验结果表明:一定细度的石灰石粉可加速水泥的水化,掺石灰石粉水泥的水化放热量低于不掺石灰石粉水泥的水化放热量。水泥硬化浆体中沿着石灰石粉片状方解石晶体的边缘容易形成平整断面。     

石灰石粉在复合胶凝材料中的水化活性

试验设计了一系列胶砂配合比,测试不同龄期的抗压强度,采用蒲心诚教授提出的水化活性评价方法,对石灰石粉在复合胶凝材料中的水化活性进行分析。试验结果表明,随着石灰石粉掺量的增加,复合胶凝材料的需水量减小,抗压强度降低;但掺量在30％以内时,石灰石粉掺量对复合胶凝材料抗压强度的影响较小,具有一定的水化活性。     

水泥-矿粉复合胶凝体系的优化配伍

建立特细水泥-较粗矿粉、特细水泥-特细矿粉、普通细度水泥-普通细度矿粉、普通细度水泥-较细矿粉4个细度配伍系列,每一系列内矿粉均以一定掺量替代水泥形成复合胶凝体系试样。利用水泥与矿粉激光粒度检测结果计算复合胶凝体系的颗粒群分布,运用灰色关联分析方法计算复合胶凝颗粒群分布曲线与理想颗粒群分布—Fuller曲线的关联度;同时测定复合胶凝体系试样的胶砂流动度、净浆流变性能和不同龄期的活性值。结果表明:试样实际颗粒群分布与Fuller曲线灰色关联度值与其胶砂流动度存在良好的相关性,即灰色关联度值较高时试样的流动度较好;在掺量较低范围(低于60%)矿粉的介入对复合体系屈服应力和黏度影响有限,而大掺量后则随矿粉细度变细和掺量增加显著提高浆体的屈服应力与黏度;各细度配伍系列均呈现矿粉掺量为50%时胶砂活性值相对较高,且普通细度水泥-较细矿粉配伍试样的活性值最为理想。综上可知以比表面积为300~350m2/kg的普通细度水泥配伍比表面积为400~450m2/kg较细细度矿粉,且矿粉掺量为50%左右较为适宜。     

煤矸石改善石灰石硅酸盐水泥耐蚀性的研究

本文研究了在不同浓度的MgSO4溶液和较低环境温度下石灰石硅酸盐水泥的受侵过程。采用煤矸石部分替代石灰石微粉。对净浆试样进行目测观察表明:煤矸石-石灰石复合可阻止侵蚀反应或延缓反应速度;胶砂强度实验证实煤矸石部分替代石灰石能提高石灰石硅酸盐水泥的强度。本文通过对MgSO4浸泡试样剥落物的物相鉴定,表明侵蚀物质为水化碳硫硅酸钙,同时证实Ca(OH)2参与了侵蚀反应,故进一步明确了煤矸石改善石灰石硅酸盐水泥耐硫酸盐溶液侵蚀的机理。     

熟料-硅锰渣-石灰石复合胶凝材料水化特性研究

发展低熟料高标号胶凝材料是水泥工业碳达峰目标达成的有效途径之一,但对水泥混合材特性利用及多种混合材协同作用也提出了更高要求。本文以四川地区工业固废硅锰渣和地域资源丰富的石灰石为主要混合材,配制了熟料-硅锰渣-石灰石复合胶凝材料,研究了复合胶凝材料性能及水化特性。研究结果表明,熟料-硅锰渣-石灰石复合胶凝材料工作性良好,后期力学性能增强,且石灰石粉的成核诱导水化效应可有效改善单独使用硅锰渣胶凝材料体系凝结时间延长和早期强度过低问题。复合胶凝材料体系中,石灰石粉的早期成核诱导水化效应和硅锰渣后期水化活性均能得到充分发挥。此外,硅锰渣和石灰石粉能够协同参与胶凝材料体系水化,消耗铝相生成水化碳铝酸盐相,增加水化产物总量,同时也能阻止AFt向AFm转变,有利于体系力学性能稳定提升。     

水泥熟料与辅助性胶凝材料优化匹配的基础研究进展(Ⅱ)——化学效应

在分析水泥熟料与辅助性胶凝材料水化程度、填充能力和强度贡献率的基础上,提出了水泥熟料与辅助性胶凝材料优化匹配原则。利用该原则,可在降低水泥熟料用量、提高辅助性胶凝材料(特别是低活性辅助性胶凝材料)掺量的同时,显著改善复合水泥的强度、体积稳定性等性能,实现水泥熟料、矿渣等胶凝材料的高效利用。     

分别粉磨与共同粉磨对石灰石硅酸盐水泥颗粒分布及水化性能的影响

试验采用分别粉磨工艺和共同粉磨工艺配制石灰石硅酸盐水泥,分析了石灰石和熟料的粉磨特性差异,并研究了在单位能耗相同情况下,两种粉磨制度下石灰石硅酸盐水泥各组份颗粒分布及水化情况。结果表明,分别粉磨制度能合理控制石灰石硅酸盐水泥颗粒的分布,使熟料处于更细的颗粒范围内,提高了粉磨效率;细的石灰石粉能促进水泥的早期水化反应,而中后期的水化速率主要取决于熟料颗粒的细度;采用合理的分别磨粉工艺配制的石灰石硅酸盐水泥,在相同龄期下,其水化产物含量较多,水化产物之间的连结更紧密,水泥石整体结构更密实。     

三异丙醇胺对石灰石硅酸盐水泥的水化机理及微观结构的影响

通过水泥净浆和砂浆强度试验、测量水化热、硬化水泥浆体的热分析、微观结构的扫描电镜观察和孔结构的测量,研究了三异丙醇胺（triisopropanolamine,TIPA）对石灰石硅酸盐水泥强度、水化过程和硬化水泥浆体的微观结构的影响。结果表明：掺加TIPA能够显著提高石灰石硅酸盐水泥净浆和砂浆的后期强度;TIPA对C4A...