赤泥作矿渣基胶凝材料调整剂的研究

以赤泥作为调整剂加入到矿渣、石膏、水泥熟料组成的矿渣基胶凝材料中,考察其掺量对胶凝材料抗压强度的影响,并对胶凝材料的微观形貌进行SEM分析。结果表明：随着赤泥掺量的增加,胶凝材料的抗压强度先增大后减小;在赤泥掺量为6%时（矿渣、石膏、熟料用量分别为74%、10%、10%,PC减水剂用量为各原料总量的0.3%）效果最优,胶凝材料的3、7、28 d抗压强度分别达到61.93、70.53、81.02 MPa。胶凝材料的水化产物主要为C-S-H凝胶和钙矾石;随着反应龄期的增长,C-S-H凝胶的覆盖面积不断增大,钙矾石晶体也紧密交织,水化过程趋于完全。     

广西平果拜耳法赤泥的水硬胶凝特性

借助XRD、FTIR、TG-DSC和SEM测试表征了广西平果拜耳法赤泥在电石渣和脱硫石膏复合激发作用下的水化产物及硬化浆体的微观结构,研究了该赤泥在复合激发下的水硬胶凝特性。结果表明：该赤泥在电石渣和脱硫石膏的复合激发下水化3、7、28 d的抗压强度均大于4 MPa,表现出一定的水硬胶凝特性;该体系水化反应生成了钙矾石、C-S-H凝胶、富钠钙柱石、无水芒硝和氢氧化铝等。钙矾石晶体相互搭接形成骨架结构,成为胶凝材料硬化浆体强度的主要来源,C-S-H凝胶等胶结或充填在钙矾石中间,加固并致密了凝结硬化体的结构。以上研究成果可为拜耳法赤泥用于地下采矿胶结充填胶凝材料提供理论参考。     

硫酸盐对石膏复合胶凝材料水化进程的激发作用研究

采用KAl(SO4)2·12H2O和Al2(SO4)3·18H2O为激发剂,研究硫酸盐激发剂对石膏复合胶凝材料(GCB)凝结时间、力学性能和耐水性的影响,用SEM和XRD分析硫酸盐在GCB中的作用及其影响机理。结果表明,GCB的主要水化产物是钙矾石和C-S-H凝胶,硫酸盐有利于钙矾石和C-S-H凝胶的生成。两种硫酸盐都能显著提高GCB的早期强度,改善其泌水和耐水性能;达到最佳掺量1%时,KAl(SO4)2·12H2O的激发效果更好,GCB试样7 d抗压强度为24.7 MPa,软化系数大于0.9。     

粉煤灰少熟料水泥的制备和水化机理研究

以粉煤灰为原料,添加少量水泥熟料,并以电厂脱硫石膏和NaOH为激发剂研制出一种少熟料水泥,物理性能实验和XRD分析表明,粉煤灰在硫酸盐和强碱叠加等多重激发手段下活性大大提高,充分参与了水化反应,其主要水化产物为无定形三维网状聚合铝硅酸盐凝胶、钙矾石以及水化硅酸钙(C-S-H)凝胶,该水泥中粉煤灰掺量为65％,28 d抗压强度可达到53.9 MPa,凝结时间和安定性均符合通用硅酸盐水泥现行规范,为粉煤灰的高效利用找到了新途径.     

矿用新型充填胶凝材料配比实验及其水化机理研究

以某充填矿山为背景,利用脱硫灰渣、水泥熟料、早强剂和矿渣进行矿用新型充填胶凝 材料配比实 验。采用正交实验确定胶凝材料最优配比,借助 X 射线衍射和扫描电镜研究新型充填胶凝材 料的水化机理,最后 进行验证实验和工业应用研究。结果表明：新型充填胶凝材料最优配方为水泥熟料∶脱硫灰渣 ∶早强剂∶矿渣=4∶17 ∶0.5∶78.5,最优配方下充填体 7 d、28 d 单轴抗压强度分别为 1.355 MPa、3.870 MPa; 新型充填胶凝材料水化产物主 要为团絮状 C-S-H 凝胶和短棒状钙矾石,随龄期增加生成更多 C-S-H 凝胶和钙矾石,是充填 体强度随龄期增加的 原因;验证实验的充填体强度相对误差小于 1%,强度可靠可进行工业应用;与 32.5 水泥相 比,新型胶凝材料充填体 7 d、28 d 体积沉缩率分别低 31.26%、33.50%,每吨节约成本 73 元,对提高充填体接顶率 与节约矿山生产成本具有重 要意义。     

无水石膏对化学激发固硫灰性能的影响

为抑制循环流化床燃煤固硫灰(简称固硫灰)的有害膨胀,研究了Ⅱ-CaSO_4(无水石膏)含量对化学激发固硫灰强度、体积稳定性的影响,并结合XRD、SEM分析了水化产物和影响机理。结果表明:随Ⅱ-CaSO_4含量增加,NaOH激发固硫灰抗折、抗压强度均先增大后减小,Na_2Si O_3、Na_2CO_3激发固硫灰的抗压强度减小,抗折强度分别呈现出先增后降、降低的整体变化趋势。标准养护下,3种激发体系硬化体的线性膨胀率均随Ⅱ-CaSO_4的增加而增大;3种激发剂中Na_2SiO_3对抑制固硫灰有害膨胀最有效。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对化学激发固硫灰水化产物进行了分析,结果表明,NaOH激发固硫灰体积膨胀主要由水化产物钙矾石引起,Na_2SiO_3激发固硫灰无钙矾石生成,硬化体膨胀主要由水化硅酸钙(C-S-H)吸水膨胀引起,Na_2CO_3激发固硫灰体积膨胀由水化产物钙矾石或碳硫硅钙石引起。     

钢渣粉对全固废混凝土强度的影响

以钢渣粉、矿渣、脱硫石膏为胶凝材料完全替代水泥熟料制备全固废混凝土,考察钢渣粉比表面积和掺量对全固废混凝土抗压强度的影响。结果表明：随着钢渣比表面积的增加,混凝土抗压强度逐渐提高;水化早期钢渣粉对混凝土抗压强度增长贡献小于矿渣粉;在钢渣比表面积为640 m2/kg,钢渣粉、矿渣粉、脱硫石膏粉分别占胶凝材料总质量的25%、63%、12%时,制备的全固废混凝土抗压强度最高。钢渣、矿渣、脱硫石膏相互作用,促进了钙矾石和C-S-H凝胶的形成和生长;钙矾石的生成是混凝土早期强度的主要来源,在水化反应后期,钙矾石和C-S-H凝胶相互交织,形成致密结构有利于混凝土抗压强度提高。     

搅拌站废浆对水泥水化的影响

本文将搅拌站废浆固液分离,研究了滤液和滤渣不同掺量下对水泥净浆3 d和28 d龄期抗压强度的影响,并对比了不同龄期浆体孔溶液的pH值,同时采用XRD和TG分析了其水化产物的变化。结果表明:滤液和滤渣都可以提高早期强度,但不利于抗压强度的继续增长;3 d龄期时试件孔溶液pH值基本上随滤液替代量增大而增大,但随滤渣掺量增加呈现减小趋势。XRD图谱表明随滤液替代自来水量的增加,C2S衍射峰强度有所减弱,说明滤液替代量增大加快了水化速率。热重分析结果显示滤液促进水泥水化并增快了C-S-H凝胶、钙矾石的形成,而滤渣主要是活性SiO2,消耗Ca(OH)2,反应生成C-S-H凝胶。     

喷射补偿收缩混凝土中胶凝材料微观结构分析

为了研究喷射补偿收缩混凝土中胶凝材料的相容性,采用X射线、电镜扫描等测试手段,对HCSA、UEA、HEA和CSA四种膨胀剂与D型速凝剂和硅酸盐水泥配制的水泥浆进行微观结构试验,对其水化产物微观晶体的形貌、矿物成分及显微结构进行分析。试验结果表明:硅酸盐水泥、膨胀剂和速凝剂三者之间有较好的适应性。水中养护3 d时水化产物中产生大量的钙矾石,28d时基本形成密实的水泥石结构。通过试验对比分析,得出掺CSA膨胀剂配制的水泥浆水化3 d时生成多而大的柱状钙矾石(AFt),水化28 d的钙矾石相比其他膨胀剂明显增多和长大,XRD图谱中钙矾石衍射峰明显增强,从表观特性上分析得出CSA膨胀剂与水泥和速凝剂相容性最好,适宜配制喷射补偿收缩混凝土。     

利用铁尾矿制备硅酸盐水泥熟料

以铁尾矿、石灰石为原料制备硅酸盐水泥熟料,通过XRD、SEM对铁尾矿硅酸盐水泥熟料的烧成过程和水化产物进行分析。结果表明：熟料在1350℃液相烧结, f-CaO含量迅速降低,C3S大量生成,熟料的主要矿相为C3S、C2S、C3A和 C4AF,与硅酸盐水泥熟料的特征矿物一致。水泥浆体水化3 d时水化产物主要是钙矾石、氢氧化钙和C-S-H凝胶,随着硅酸盐矿物的不断水化,孔洞被填充水化产物,水泥浆体结构越来越致密。铁尾矿配料的硅酸盐水泥的物理性能满足42.5强度等级,表明铁尾矿可以作为原料制备硅酸盐水泥熟料。     

掺钼尾矿高性能混凝土的制备

研究了不同粉磨时间钼尾矿的粒度分布,探讨了钼尾矿细度对胶砂试块性能的影响,并通过XRD和SEM对胶凝材料水化产物进行了分析。结果表明,随着粉磨时间的延长,钼尾矿粉中微细颗粒比例不断增加,粉磨时间达到120 min时,钼尾矿粉出现明显的团聚现象,较为合适的粉磨时间为100 min。粉磨后的钼尾矿表现出一定的火山灰反应活性。掺钼尾矿胶凝材料的水化产物主要是钙矾石和水化硅酸钙凝胶,二者的相互交织促进了胶砂试块强度的增长。     

石膏-矿渣-石灰复合胶凝体系早期水化作用机理

以石膏、矿渣、生石灰为主要原料制备矿山充填复合胶凝材料,采用X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)、同步热分析仪(DSC-TG)等微观分析手段探究复合胶凝材料水化产物的作用机理。研究表明:通过极差分析和方差分析获得复合胶凝材料最佳工艺参数为生石灰添加量20%、石膏添加量1.0%、胶砂质量比1∶6、料浆浓度72%。复合胶凝体系的水化产物以钙矾石(AFt)和C-S-H凝胶为主,在生石灰和石膏的协同激发作用下,矿渣中玻璃体网络结构逐渐解聚,伴随水化反应的进行,钙矾石和C-S-H凝胶的生成量不断增加,交错黏结填充于浆体孔隙中,将骨料紧密联结成整体,提高了浆体结构密实性,是充填体早期强度的主要来源。     

硫铝酸盐基高水材料的凝胶化改性研究

利用硫酸铝对硫铝酸盐基高水材料进行凝胶化改性。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、压汞仪等现代测试手段,研究了硫铝酸盐基高水材料凝胶化改性后的微观结构与强度间的关系。结果表明,高水材料经凝胶化改性后,水化形成以钙矾石为主的结构体,其1d抗压强度为3.5MPa,28d抗压强度可达7.8MPa;硫酸铝凝胶化改性可以促进钙矾石的形成,改善结构体的孔结构,增加结构体致密性,提高高水材料的强度。凝胶化改性后的高水材料可用作一种优良的充填材料。     

无熟料钢渣矿渣水泥在热养护条件下的强度发展

为了探讨以鞍钢钢渣与矿渣为主要原料生产无熟料钢渣矿渣水泥的可能性,以鞍钢钢渣与矿渣质量比A、矿渣与钢渣梯级混磨细度B、Ca(OH)2与石膏质量比C、热养护温度D为影响试件不同龄期强度的4因素进行了正交试验,并对胶凝材料的XRD图谱和净浆试块的SEM照片进行了分析。结果表明:1A、B、C、D分别为1∶2、480m2/kg、2∶1和35℃的情况下,试件的抗压强度最高,养护3,7,28 d的抗压强度分别为18.36,26.89和45.32 MPa,这4个因素对试件强度影响的主次顺序为DABC。2体系的早期强度主要来源于C-S-H凝胶,及少量的钙矾石相;体系后期强度的增强主要依赖于钙矾石相的生成。     

电厂脱硫石膏粉在水泥基胶凝材料中的复合效应

研究了脱硫石膏粉对水泥基胶凝材料性能的复合效应。结果表明:脱硫石膏-水泥复合胶凝材料的体积安定性良好,初凝时间明显延长,终凝时间和标准稠度用水量略有增加。脱硫石膏-水泥胶砂水化时,一部分脱硫石膏参与水泥水化反应生成钙矾石晶体,其余的脱硫石膏颗粒起微集料的填充作用。大量的脱硫石膏超细颗粒均匀分散在浆体中,填充并细化了毛细孔和孔隙,改善了胶砂的孔结构,提高了胶砂密实度。通过不同龄期的净浆试件的XRD图谱,表明脱硫石膏-水泥复合胶凝材料的水化产物主要是C-S-H凝胶、钙矾石和二水硫酸钙。     

大掺量海排灰胶凝材料的水化产物及浆体结构

以固体废弃物海排灰为主要原料,附以少量多种矿物复合而成的成岩剂,配制并研究了一种大掺量海排灰胶凝材料。运用X 射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM) 和傅立叶变换红外分析(FTIR) 等手段研究了胶凝材料的不同龄期水化产物与浆体结构。结果表明：钙矾石是海排灰胶凝材料的早期强度主要来源之一;胶凝材料水化产物除了部分链状CSH凝胶外,主要以聚合度更高的架状硅氧四面体凝胶存在;随着水化的进行,Ca(OH)₂含量逐渐降低,硅氧四面体的聚合度逐渐增高,浆体结构越来越致密。     

钢渣粉掺入对高强尾矿混凝土性能的影响

为了研究钢渣粉掺入对高强尾矿混凝土性能的影响,以比表面积为5 950 cm2/g的钢渣粉等量替代比表面积为5 137 cm2/g的基础胶凝材料(铁尾矿、矿渣、水泥熟料、天然石膏的梯级磨矿产品,各对应成分的质量比为40∶26∶26∶8)进行了胶砂流动度试验,并以等质量的原始粒级铁尾矿为骨料,进行了混凝土试件强度试验。结果表明:钢渣粉的掺入在一定程度上提高了体系的流动度;钢渣粉的掺入对混凝土早期强度有明显的负面影响;钢渣粉水化作用的缓慢、持久释放,使掺钢渣粉的混凝土后期强度显著增长,但钢渣粉的掺量不宜超过20%。试验产品的SEM分析表明,无论是否掺加钢渣粉,尾矿混凝土水化产物均为钙矾石和C-S-H凝胶;在反应的中后期,体系中C-S-H凝胶和钙矾石的协同生成能够促进体系强度的增长。