固废基路用胶凝材料配制及性能研究

以粉煤灰、电石渣、脱硫石膏、钢渣、矿渣等工业固体废弃物为主要原料,配制道路水稳层路用胶凝材料,全部或部分替代路用水泥,开展原料预处理加工和配比优化实验,考察原料细度和原料配方对胶凝试块强度的影响。结果表明：通过粉磨机械力活化,可明显增强固废的胶凝活性,其中,适宜的粉煤灰、电石渣、脱硫石膏、矿渣粉的中位径D50范围为8～12μm,而适宜的钢渣微粉中位径D50为5～8μm之间;通过固废超微粉原料间配方优化,可获得7 d和28 d强度分别为29.3 MPa和37.5 MPa的70%固废掺加量的无机胶凝粉体材料,该固废优化配比为粉煤灰：电石渣：脱硫石膏：钢渣：矿渣=31.8∶13.6∶9.1∶27.3∶18.2,按比例加入30%P·S42.5水泥,在此配方体系下,胶砂试块强度可以达到或超过纯路用32.5水泥强度指标。     

硅酸盐固废胶凝材料固镉的试验研究

以硅酸盐矿冶固废为原料制备胶凝材料,进行固镉试验,并借助XRD和IR对水化产物进行了基础研究.结果 表明,在钢渣掺量不超过30％,Cd2+浓度不高于30 mg/kg时,固镉试样28 d龄期Cd2+浸出质量浓度低于饮用水5 μg/L的限值.XRD和IR测试结果表明,胶凝材料水化产物主要为AFt、Friedel盐和C-S-H凝胶.胶凝材料固镉试样中存在着多种协同作用,是其固镉效率较高的主要原因.     

工业固废制备低碳胶凝材料的研究进展

以工业固废制备水泥熟料、全固废无熟料胶凝材料以及固废基碱激发胶凝材料是当前水泥行业节能减排与碳达峰的主要研究方向,是我国绿色循环发展的大势所趋。本文从固废制备水泥熟料、固废制备全固废胶凝材料以及固废基碱激发胶凝材料3个方面介绍目前的研究进展,具体分析了其制备工艺、原材料的选择以及种类的情况,以期为固废利用和水泥行业的节能减排提供参考。     

固废基复合胶凝材料配比优化设计及协同效应研究

利用多种固废协同制备固废基复合胶凝材料(MSSWB)是固废资源化利用的有效途径,然而,相对复杂的原材料组成和较低的力学性能限制了MSSWB的应用。本文首先借助D-optimal设计方法设计了100组实验配比作为数据集,然后创建了PSO-BP模型用于MSSWB力学性能的预测,并通过粒子群优化算法(PSO)确定了各原材料的最佳质量配比,最后采用XRD、TG-DTG和NMR等微观分析方法研究了MSSWB的水化产物以及多元固废之间的协同效应。结果表明：PSO-BP模型可有效预测胶凝材料的抗压强度,经粒子群优化算法优化后的配比强度明显高于未优化配比强度,最优配比组的28 d胶砂抗压强度较未优化配比组提高了20.8%;优化配比组的较高强度主要与水化产物钙矾石和C-S-H凝胶生成量较多且水化产物之间的交联度较高有关,这表明各原材料配比优化之后,其协同效应更加明显。     

资源化利用煤基固废制备高活性低碳生态胶凝材料的基本性能研究

我国是工业固废排放大国,在多年消解工业固废的历史进程中,建材行业一直是工业固废资源化、减量化、无害化处置的最大承接者,也是“双碳”目标推进和实现的领跑者。本文通过资源化利用煤矸石制备高活性低碳生态胶凝材料的探索和研究,普查了硅铝体系胶凝材料的主要物化性能,试验表明,其性能指标达到42.5级和32.5级水泥指标的情况下,煤基固废综合利用率达到了48%和65%,相比普通硅酸盐水泥而言,吨产品减少碳酸盐分解所排放的CO2约50%以上,真正意义上突破了煤矸石工业固废的大比例应用和胶凝材料的低碳制造。     

典型硫酸盐固废复合胶凝材料制备与微观特性研究

硫酸盐类工业固废造成的环境污染和资源浪费问题引起了国内外学者的广泛关注,当前中国两种典型的硫酸盐类固废(电解锰渣和磷石膏)堆存量巨大,造成严重的环境污染,其无害化与资源化利用刻不容缓。依据电解锰渣、磷石膏两种固体废弃物的特性,利用电解锰渣和磷石膏结合矿渣制备复合胶凝材料,探究了磷石膏和水泥不同掺量对复合胶凝材料硬化体力学性能的影响。通过XRD、SEM和EDS分析了硬化体的物相组成和微观形貌变化特征,同时对硬化体进行毒性浸出测试。结果表明：硬化体各龄期强度随着水泥掺量增加而增大,硬化体各龄期强度随着磷石膏掺量增加而减小。复合胶凝材料较优配合比(质量分数)为电解锰渣为50%、磷石膏为20%、矿渣为30%,水泥外掺12%的硬化体28 d抗压强度为27.1 MPa,硫酸盐固废复合胶凝材料的水化产物主要为水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石(AFt)。养护至28 d的硬化体浸出液中可溶性Mn²⁺、NH₄⁺-N、PO₄^3-和重金属离子浓度稳定后满足GB 8978—1996《污水综合排放标准...     

纤维改善排水沥青混合料性能试验研究

研究采用玻璃纤维、玄武岩纤维和钢纤维分别进行纤维-沥青胶浆拉拔试验,不同埋置深度下玻璃纤维的拉拔应力最大,表明玻璃纤维与沥青胶浆的黏聚特性最好.基于此,分别制备了不同玻璃纤维掺量(0％、0.2％、0.4％、0.6％)下排水沥青混合料,考察其高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性和排水特性,认为高温稳定性、低温抗裂性和排水特性...     

煤基固废制备胶凝材料研究进展及应用

煤矸石、粉煤灰、气化渣作为煤炭开采—化工转化—燃煤发电等过程产生的固体废弃物,年排放量超过15亿t,综合利用率约60%,主要以低端建工建材消纳为主,市场趋于饱和。随着环保政策趋近,煤基固废的资源化利用新途径开发迫在眉睫。基于煤基固废具有铝硅酸盐成分、潜在的火山灰活性和特殊的微观结构等胶凝特性,低成本高性能的低碳胶凝材料成为其规模化高值利用的新途径。综述煤基固废胶凝材料的活性激发技术及应用领域。活性激发方面,阐述了物理激发、碱激发和酸激发等活化方式对胶凝材料矿相变化的影响规律和产品性能调控,总结了现有技术的优势和需要解决的问题。应用领域方面,分析了煤基固废胶凝材料在建筑材料、道路修复、环境修复等领域的应用效果。基于上述现状,对煤基固废胶凝材料激发机理研究、组分配比优化、材料环保性能、工程应用推广等未来发展方向进行展望。研究对煤基固废制备胶凝材料具有重要的借鉴意义,为煤基固废规模化利用提供新途径。     

超高掺量粉煤灰胶凝材料基本性能研究

为了研究高掺量粉煤灰胶凝材料的特性,通过SPSS软件优化设计了高掺量粉煤灰胶凝材料正交配比试验,并根据国标测定了该系列材料的相关特性参数,采用显著度分析、极差分析等手段研究了材料特性变化规律.该系列胶凝材料粉煤灰掺量最高达到95％,有较好的流动性及保水率,初、终凝时间可调,7 d单轴抗压强度为可达3.61 MPa,21 d单轴抗压强度可达8.09 MPa,28 d单轴抗压强度可达8.89 MPa.材料强度在早期增长速度较快,在21 d左右,材料强度基本稳定,增长速度大幅放缓,28 d左右能达到稳定强度.研究了材料流动性、保水率、凝结时间及单轴抗压强度与材料配比之间的关系.     

高掺量粉煤灰水泥胶凝材料的水化性能研究

用ＴＭＳ－ＧＣ,ＸＲＤ,ＤＴＡ,ＳＥＭ等方法研究了高掺量粉灰水泥胶凝材料的水化性能;分析了粉煤灰掺量、激发剂等对高掺量粉煤灰水泥胶凝材料水化性能的影响,并与硅酸盐水泥的水化性能进行了对比。结果认为：高掺量粉煤灰水泥的水化速度低于不掺灰的硅酸水泥的水化速度,但后期增长较快;激发剂能加快高掺量粉煤灰水泥的水化速度。     

大掺量工业废石膏制备石膏基胶凝材料的性能研究

通过热养护的方式,制备了一种废石膏掺量达65%以上的石膏基复合胶凝材料,对材料的力学性能、耐久性能进行了测试.结果表明,大掺量石膏基复合胶凝材料具有良好的力学性能和耐水性,较大的收缩率导致材料抗冻性能不理想.石膏基复合胶凝材料的水化产物主要为钙矾石和C-S-H凝胶,早期生成的钙矾石晶体纰成胶凝材料的基本骨架,通过C-S-H凝胶的小断生成,胶凝材料逐渐致密化,有助于强度的增长和耐久性的提高.     

碳酸钙晶须对脱硫石膏基复合胶凝材料性能的影响

在脱硫石膏基复合胶凝材料(DGCM)中加入不同掺量的碳酸钙晶须,探究了碳酸钙晶须对DGCM的力学性能、耐水性能及耐候性能的影响,并从微观角度揭示碳酸钙晶须的作用机理。结果表明,掺入碳酸钙晶须可以有效改善DGCM的力学性能,随着晶须掺量的增加,硬化体7 d与28 d的绝干抗压强度先缓慢上升后下降又逐渐上升,而绝干抗折强度呈现波动状态;掺入碳酸钙晶须对DGCM耐水性能的提升效果不明显,当掺量大于1%后,大多数试样的吸水率都较空白组有所上升,而软化系数有所下降;碳酸钙晶须有助于提升DGCM的耐干湿性能和耐冻融性能,当掺量为1%时,基体的干湿循环溶蚀率最小达到0.22%,冻融循环强度系数最大达到0.75,试件的耐候性能较好。     

工业固废磷石膏路面基层材料路用性能研究

为促进磷石膏在公路工程中的规模化利用,本文通过基础力学试验、泡水膨胀试验、收缩试验、冻融循环试验、延迟成型试验以及低温自然养生试验对磷石膏路面基层材料的综合路用性能进行了系统化评估。结果表明：磷石膏路面基层材料的力学性能与普通水泥稳定碎石性能相当;磷石膏路面基层材料的28 d浸水累计膨胀率仅为0.086%,具有良好的浸水稳定性;干缩系数为116.64με/%,温缩系数为5.15με/℃,冻融循环抗压强度比为81.13%,抗收缩性能和抗冻性能显著;试件的成型时间延迟和低温养生均对混合料强度产生不利影响,延迟4 h后强度下降了24%,5℃养生条件下强度下降了33%。     

大掺量钢渣微粉胶凝材料的研究

分析了宝钢转炉钢渣微粉的物理和化学性能,表明钢渣微粉具有一定的潜在活性,可以用于制备胶凝材料。尝试了大掺量钢渣微粉胶凝材料的配合比试验,发现通过加入激发剂激发钢渣微粉的潜在活性,最高可使钢渣粉胶凝材料的抗压强度达到42.5 MPa以上,且安定性合格,可以用作混凝土的胶凝材料。     

煤矸石质硅铝基胶凝材料固结氯离子性能研究

煤矸石是我国排放量最大的固体废弃物之一,近年来越来越多的应用于制备胶凝材料,氯离子是影响混凝土耐久性的重要因素之一,本文针对煤矸石质硅铝基胶凝材料的固结氯离子性能进行研究,研究了硅铝基胶凝材料组成、氯盐阳离子类型以及掺入其它阴离子对煤矸石质硅铝基胶凝材料固结氯离子性能的影响,研究结果表明:相同情况下,矿渣固结氯离子能力大于煤矸石,随着龄期的增长,固结氯离子的量增加,随着氯离子掺量的提高,固结氯离子的量也增加;当加入不同阳离子的氯盐的时候,固结的量按Ca2+、K+、Na+顺序递减,掺入其它阴离子不利于氯离子的固化,体系中加入SO2-4、SO2-3、CO2-3、OH-等阴离子后,固结氯离子的量减小,阴离子对固结氯离子的影响从高到低依次SO2-4、SO2-3、CO2-3、OH-.     

偏高岭土对水泥基胶凝材料耐久性能的影响

以粉煤灰、矿粉和硅灰为混合材,与硅酸盐水泥熟料和石膏复合制备一种水泥基胶凝材料,通过内掺法研究偏高岭土对水泥基胶凝材料力学性能和耐久性能的影响,并利用激光粒度分布曲线、XRD和SEM验结果表明,随偏高岭土掺量的增加,水泥砂浆3d强度逐渐下降,28d强度逐渐增加,然后趋于稳定。当掺量超过9%时,强度的改善效果不显著;同时,偏高岭土的掺入,提高了砂浆的抗渗性能、降低了混凝土的氯离子扩散系数,并在偏高岭土掺量为0%-9%范围内作用效果明显。     

碱激发大掺量粉煤灰胶凝材料的试验研究

将熟石灰粉、氢氧化钾(KOH)等碱激发剂掺入大掺量粉煤灰胶凝材料中以激发粉煤灰的火山灰活性。通过力学性能试验并结合XRD测试分析,探讨了碱激发剂对粉煤灰火山灰活性的激发机理。试验结果表明,碱激发剂能够有效地激发粉煤灰的火山灰活性(尤其是早期活性),复合碱激发剂的作用效果明显优于熟石灰粉单掺的情况。     

冶金固废材料化利用的研究进展

冶金固体废弃物的材料化利用能充分发挥二次资源的资源禀赋,提升附加值,不仅是冶金固废大宗量低附加值利用途径的有效补充,而且为材料制备提供了低成本、可持续的新方法.着重阐述了冶金固废中钢渣、高炉渣、高炉尘、电炉尘等的材料化利用研究现状,并对其发展前景进行了展望.     

石膏基复合胶凝材料的物理力学性能研究

在石膏基复合胶凝材料优化配合比的基础上,研究了石膏原料煅烧温度、萘系减水剂、聚羧酸减水剂、养护条件等因素对其性能的影响,借助扫描电镜SEM、X射线衍射的表征手段,分析石膏基复合胶凝材料水化过程特点、凝结硬化作用机理.结果表明:当脱硫建筑石膏、粉煤灰、水泥、熟石灰用量分别为52%、25%、20%、3%,复合激发剂适量,基准水胶比0.40时,常温自然养护条件下该复合材料28 d和56 d抗压强度分别为24.25 MPa和26.20 MPa,软化系数0.816.常温下粉煤灰水化反应条件不同于一般水泥基材料的情况,关键是控制碱性激发剂用量应适中.适宜蒸养工艺参数为70℃、24 h,还需再经适当龄期常温养护,可以显著加快CSH凝胶和AFt的生成数量.     

多掺量钢渣开级配沥青混合料性能研究

将钢渣等体积替代石灰岩粗集料,并利用高黏改性沥青制备了5种钢渣掺量的OGFC-13沥青混合料,以研究其路用性能.采用析漏试验、肯塔堡飞散试验确定出不同钢渣掺量沥青混合料的最佳油石比,在最佳油石比下混合料各项技术指标均满足规范要求.通过试验分析混合料性能,结果表明:钢渣的掺入能有效提高混合料的高温稳定性和水稳定性,且均呈现先增加后降低的趋势;钢渣沥青混合料的低温抗裂性和体积稳定性随着钢渣掺量的增加逐渐降低,但仍能满足规范要求;钢渣的掺加能够增强混合料的渗水性能;综合各试验结果,推荐混合料中钢渣体积最佳掺量为50％.