KR脱硫渣碱激发矿渣的配比优化及水化特性

KR脱硫渣是铁水脱硫工序产生的废渣,多种固废协同制备胶凝材料是脱硫渣资源化的有效途径。本文利用KR脱硫渣、矿渣和脱硫石膏制备固废基胶凝材料,研究KR脱硫渣和矿渣掺量对胶凝材料力学性能的影响,优化原材料配比。通过XRD、TG-DSC、IR、SEM-EDS和水化热测试方法研究了固废基胶凝材料的水化产物及水化特性。结果表明,固废基胶凝材料优化配比为KR脱硫渣25%(质量分数,下同),矿渣60%,脱硫石膏15%,胶凝材料3 d、28 d、90 d抗压强度分别达到30.01 MPa、49.47 MPa和55.73 MPa。固废基胶凝材料的早期水化放热速率低,3 d累积放热量仅为普通硅酸盐水泥(OPC)的37.9%,其水化产物主要是针棒状钙矾石(AFt)和无定形水化硅酸钙(C-S-H)凝胶。KR脱硫渣中大量的Ca(OH)₂在水化早期可以碱激发矿渣,使玻璃相硅酸盐解体,同时与脱硫石膏反应促进AFt的生成。KR脱硫渣、矿渣和脱硫石膏协同反应使水化后期的水化产物持续增加,相互胶结形成致密结构,有利于强度的持续增长。     

硅酸盐水泥-粉煤灰-脱硫石膏复合材料的性能研究

在脱硫石膏中掺入不同质量分数的硅酸盐水泥和粉煤灰,组成硅酸盐水泥-粉煤灰-脱硫石膏复合材料,研究了其力学性能和耐水性能.结果表明:当硅酸盐水泥和粉煤灰的掺量分别为16％和8％的时,其7d的抗折强度达5.85 MPa、抗压强度达21.33 MPa,吸水率下降18.19％.在硅酸盐水泥、粉煤灰和脱硫石膏的共同作用下,硅酸盐水泥和粉煤灰水化生成的主要产物水化硅酸钙、钙矾石填充于脱硫石膏晶体之间和硬化体的空隙当中,有效增强了脱硫石膏的强度,降低了吸水率.     

海水浸泡下全固废胶凝材料的试验研究

为了促进钢铁冶金渣与化工废渣的高值化利用,以钢渣、矿渣、碱渣、脱硫石膏为原材料,通过活性激发剂与全固废材料间的组合协同作用制备海洋牧场人工鱼礁胶凝材料。胶凝材料中钢渣掺量为16%(质量分数,下同),矿渣为64%,碱渣为8%,脱硫石膏为12%,胶砂试块28 d抗压强度为52.6 MPa,在某些场合具有取代硅酸盐水泥的潜力。研究了东海海水条件下净浆试块浸泡15个月龄期内,钢渣与矿渣掺比对净浆试块抗压强度发展的影响,通过XRD、SEM、MIP等表征方法研究了全固废胶凝材料体系的水化产物。结果表明:钢渣和矿渣之间具有协同水化作用,其水化产物主要为钙矾石(AFt)、C-S-H凝胶和Friedel盐(FS),非晶态的C-S-H凝胶将针棒状的AFt与FS紧密结合在一起,这是整个体系强度的主要来源。本研究为大宗固废的妥善安置提供了科学依据。     

脱硫石膏-矿渣微粉复合胶凝材料的研究

研究矿渣微粉掺量和碱性激发剂用量对脱硫石膏-矿渣微粉复合体系性能的影响.结果表明:矿渣微粉掺量为20％时脱硫石膏-矿渣微粉复合体系物理力学性能较好,抗压强度、抗折强度和软化系数分别为11.2 MPa、4.6MPa和0.42.采用硅酸钠作为复合材料的激发剂,当碱性激发剂用量为1％时,能够有效激发矿渣微粉潜在活性,提高复合体系性能,7d抗压强度达12.3 MPa,软化系数为0.56;28 d抗压强度达12.6 MPa,软化系数为0.59.     

改性磷石膏对石膏矿渣水泥水化过程的影响研究

采用质量分数为5％～25％的改性磷石膏、15％的硅酸盐水泥熟料、60％～80％的矿渣混合磨细制成石膏矿渣水泥,研究了改性磷石膏掺量对石膏矿渣水泥浆体的抗压强度、水化热、孔溶液pH值及水化产物的影响情况.结果表明,掺入改性磷石膏使得石膏矿渣水泥的3 d、7 d抗压强度降低,其掺量为10％、15％时,水泥的28 d、90 d抗压强度超过普通硅酸盐水泥.在3 d至90 d龄期内,水泥孔溶液pH值随龄期增长而逐渐增大.在相同龄期时,随着改性磷石膏掺量的增大,水泥孔溶液pH值减小,水化放热峰出现时间延缓.微观分析表明,掺入改性磷石膏后,28 d龄期时的水泥水化产物主要为钙矾石和C-S-H凝胶,水化产物的生成量在改性磷石膏掺量为15％时最多.     

化学外加剂对粉煤灰-矿渣-水泥胶凝体系的激发作用

为提高粉煤灰-矿渣-水泥充填胶凝体系早期强度,选取10种激发剂,通过单掺及复掺试验,研究激发剂的早强性能,并获得最优配比,利用XRD、SEM、EDS手段分析了胶凝体系的水化产物及复合激发剂作用机理.结果表明:单掺激发剂时,当掺量≤1.4％,早强效果较优的依次为:NaCl>Na2 CO3>CaSO4·2H2 O>Na2 SiO3·9H2 O>三乙醇胺,复掺激发剂最佳配比为:NaCl、三乙醇胺分别为胶凝材料总质量0.9％和0.03％,硫铝酸盐水泥、CaSO4·2H2 O均为水泥熟料质量5％,胶砂试样3 d强度比空白样提高191.7％,28 d强度与空白样相差不大;胶凝体系受激发主要水化产物为C-S-H凝胶、水化氯铝酸钙和钙矾石,C-S-H凝胶构成了试样的强度主体,针状钙矾石与片状水化氯铝酸钙交错生长,具有加筋、填充作用,使微观结构更加密实、紧凑,提高了早期强度.     

利用废弃混凝土制作再生水泥的研究

以废弃混凝土为主要原料,添加部分矿渣、钢渣及脱硫石膏,即可直接粉磨生产免煅烧再生水泥。该水泥中废弃混凝土的掺量可达40%~50%,3d抗压强度大于10MPa,28d抗压强度可达20~40MPa。XRD和SEM分析表明,废弃混凝土再生水泥的水化产物主要是钙矾石和C-S-H凝胶,有部分废弃混凝土参与了水化反应,其余部分被水化产物所包裹,起骨架作用。     

不同激发剂对钢渣活性影响的研究

本文选用水玻璃、氢氧化钠、硫酸钠、硅灰、铝酸钠以及复合激发剂,系统研究了不同类别激发剂对钢渣活性的影响和激发机理.利用SEM和XRD对不同激发剂制备的钢渣胶凝材料水化产物进行了微观表征和矿物相分析,比较了不同龄期活性激发钢渣胶凝材料的抗压强度.结果表明:激发剂能促使钢渣水化产物中水化硅酸钙凝 胶含量增加,促进钙矾石晶体生成,破坏钢渣中玻璃体网络结构,增大钢渣水化浆体的密实度.硅灰作为激发剂对钢渣活性的激发效果最好,制备的水泥试块28 d抗压强度能达15.9 MPa.     

粉煤灰-免煅烧脱硫石膏胶凝活性激发机制研究(二)

为更有效利用燃煤电厂两大工业固体废弃物:粉煤灰及原状未煅烧脱硫石膏,进一步揭示粉煤灰-未煅烧脱硫石膏体系胶凝性能产生机制,采用NaOH溶液与水泥对其活性进行激发.80℃条件下养护7d后测定试件抗压强度,并分析水化产物的矿物组成.试验发现,在用水泥作为碱性激发剂时,适量脱硫石膏的存在对强度有较大的促进作用;但脱硫石膏的用量要适宜,用量过高,钙矾石数量增多,会引起体积稳定性的降低;NaOH作为碱性激发剂,无法使免煅烧脱硫石膏-粉煤灰胶凝体系形成有效强度,表明体系中足够的氧化钙是最终形成有效强度的重要保证.     

脱硫石膏基泡沫玻璃保温板的性能研究

将泡沫玻璃边角料和玻化微珠作为轻骨料,辅以电厂原状脱硫石膏-粉煤灰-矿粉等复合胶凝材料,制备复合保温板.测试保温板的干表观密度、抗压强度、导热系数等性能指标,并通过SEM观察不同配比脱硫石膏基胶凝材料和胶凝材料-泡沫玻璃界面微观形貌.结果表明,制得保温板导热系数在0.06～0.09 W/(m·K)之间,抗压强度均达到0.5 MPa以上,干表观密度在490～620 kg/m3之间,软化系数均大于0.8.SEM微观图像显示:免煅烧脱硫石膏-粉煤灰-矿粉三元胶凝体系水化更充分并生成较多水化硅酸钙、钙矾石等产物.     

机械活化和不锈钢渣掺量对矿渣胶凝材料性能的影响

为了促进不锈钢厂废渣的资源化利用,以红土镍矿酸性高炉渣和不锈钢渣为主要原料制备胶凝材料,研究机械活化和不锈钢渣质量掺量对矿渣胶凝材料性能的影响,并利用XRD、SEM对胶凝材料的水化产物及微观结构进行分析。结果表明,机械活化主要通过改变原料的比表面积和颗粒级配来影响胶凝材料性能,且矿渣中细颗粒占比是影响其胶凝活性的关键因素,适宜的球磨时间为45 min,此时矿渣比表面积达到524.66 m²/kg。不锈钢渣与酸性矿渣之间存在协同作用,当不锈钢渣质量掺量为20%时,胶砂试块3 d、7 d、28 d抗压强度分别为17.8 MPa、24.3 MPa 和34.8 MPa,抗折强度分别为4.5 MPa、6.2 MPa和6.8 MPa,达到P·S 32.5R矿渣硅酸盐水泥强度标准。不锈钢渣的掺入在水化早期和后期都促进钙矾石及C-S-H凝胶的生成,对胶砂试块各龄期强度都有促进作用,而未水化的钢渣细颗粒也起着微集料填充作用,有利于胶凝材料早期强度的提高。     

鞍钢钢渣矿渣制备人工鱼礁混凝土复合胶凝材料

以81.5％的矿渣、5％的钢渣、12.5％的脱硫石膏以及1％的水泥熟料,制备出了28 d抗压强度为56.75 MPa的低碱度胶凝材料,该胶凝材料可用于制备低碱度人工鱼礁混凝土.通过改变钢渣和脱硫石膏的掺量,研究了其掺量变化与试件强度的影响关系.实验结果表明:在该体系中,当钢渣掺量小于5％时,胶砂试块的强度随着钢渣的增加而提高;当钢渣掺量大于5％时,胶砂试块的强度随着钢渣掺量的增加而降低,并在钢渣掺基大于20％时快速下降.脱硫石膏的掺量对胶砂试块的强度影响更为显著;当脱硫石膏掺量达到12.5％时,与不含脱硫石膏的试样相比,抗压强度和抗折强度分别提高了168％和176％.利用XRD和SEM分析净浆的水化过程,结果表明,体系在早期水化主要生成AFt相和C-S-H凝胶,并对强度的增长起了主要作用.     

The effect of pozzolans and slag on the expansion of mortars cured at elevated temperature: Part II: Microstructural and microchemical investigations

The microstructural and microchemical development of heat-cured Portland cement mortars containing silica fume, metakaolin, blast-furnace slag, and fly ash were analysed using pore solution analysis, X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) with energy-dispersive X-ray analysis (EDX). Incorporation of these materials into the mixture modifies the composition of the C-S-H gel, the quantities of the hydration products, and the microstructure. Ettringite was formed during moist storage in all specimens, but was not accompanied by expansion where a sufficient amount of metakaolin, blast-furnace slag, or a suitable fly ash replaced a proportion of the Portland cement; replacement with silica fume was not as effective at eliminating expansion. The different behaviour of silica fume from the other supplementary cementing materials is believed to reflect a difference in the way ettringite is formed in the presence of Al₂O₃-bearing mineral admixtures.     

普通硅酸盐水泥改性脱硫建筑石膏耐水性能

石膏的耐水性能差限制了其在建筑领域的应用,本文以郑州地区脱硫建筑石膏为主要原料,普通硅酸盐水泥为辅料制备了耐水性能好且成本较低的改性脱硫建筑石膏,系统研究了水泥用量对样品水化后的物理性能、物相组成和显微结构的影响。结果表明,随着水泥掺量的增加,其水化后生成的钙钒石(AFt)、氢氧化钙(CH)和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶逐渐增多并填充气孔,使样品水化后的吸水率呈先降低后升高的趋势,而软化系数、接触角和硬度则呈相反的趋势,当水泥的用量为18%(质量分数)时,样品耐水性能较佳。本研究为制备耐水性能好且经济环保的脱硫建筑石膏及其制品提供了技术依据,并对脱硫石膏的推广应用及建材行业的绿色发展具有重要意义。     

Effect of temperature on sulphate adsorption/desorption by tricalcium silicate hydrates

Sulphate adsorption from internal sources was studied in hydrating systems containing C-S-H gel and gypsum with respect to delayed ettringite formation. The influence of C₃A addition on sulphate desorption was also investigated. Research indicates that C-S-H gel will adsorb sulphate faster at high temperature resulting in quick depletion of the gypsum phase in C-S-H - gypsum mixtures. Sulphate adsorbed at high temperature is desorbed more slowly than that adsorbed at normal temperature. Slower release of sulphate from an internal sulphate source may be a critical condition for delayed ettringite formation in high temperature cured Portland cement paste.     

矿渣沸石基水泥的试验研究

研究了矿渣沸石基水泥中原料组成含量对水泥的强度、凝结时间及标准稠度等性能的影响规律,并探讨了该水泥体系的水化机理。研究结果表明,以30%的沸石、25%的熟料、34%的矿渣、6%的钢渣和5%的石膏,可以制备出3d抗压强度达15.3MPa、28 d抗压强度达42.8 MPa的矿渣沸石基水泥。该水泥的主要水化产物为C-S-H凝胶和水化硫铝酸钙。     

石膏对贝利特-硫铝酸钡钙水泥强度和硬化浆体结构的影响

研究了石膏对贝利特-硫铝酸钡钙水泥强度和硬化浆体结构的影响.结果表明:贝利特-硫铝酸钡钙水泥熟料的矿物组成主要有C3S、C2S、C,A、C4AF和C2.7B1.25A3S;当水泥中石膏掺量为10%时,贝利特-硫铝酸钡钙水泥的3d、7 d、28 d和90 d抗压强度分别达到了45.0、61.9、82.1和85.6 MPa;贝利特.硫铝酸钡钙水泥的水化产物主要有AFt、Ca(OH)2、C-S-H凝胶等,随石膏掺量的增加,AFt的数量逐渐增加,水化后期的Ca(OH)2数量逐渐减少.用XRD和SEM来分析硬化水泥浆体组成和结构.