钛矿渣-固硫灰作混合材制备复合水泥性能研究

基于钛矿渣的减水作用和固硫灰活性及活性激发的特点,提出将钛矿渣和固硫灰复掺做水泥混合材制备复合水泥,对所制备复合水泥的基本物理性能、与外加剂相容性及水化放热特性进行了研究。结果表明：将钛矿渣和固硫灰以2∶1的质量比替代硅酸盐水泥熟料后共磨,所制备的水泥安定性合格,凝结时间正常,标准稠度用水量优良;与外加剂的适应性好,强度随混合材掺量的增加而降低,随粉磨时间的增加而增加;在替代40%熟料情况下可制得符合P·C42.5R强度指标的水泥。钛矿渣的引入改善了单掺固硫灰SO3含量高、水化放热大的缺点,有利于复合水泥在工程中的应用。     

固硫灰对水泥早期水化行为的影响

为了探讨固硫灰作水泥掺和料的水化行为,研究了不同细度固硫灰替代部分水泥时胶凝体系1d水化电阻率和水化放热的变化,分析了不同细度固硫灰对水泥早期水化行为的影响.结果显示:掺入30%的固硫灰后胶凝体系1d水化电阻率增大,并且增大幅度与固硫灰的细度呈正比;掺加固硫灰能够影响水泥的凝结时间,具体表现为掺加原灰延长了水泥的初凝时间,而掺加磨细灰缩短了水泥的初凝时间;掺加固硫灰增大了水泥1d内水化放热量,且掺加磨细灰的早期水化放热量要高于掺加原灰的试样.结果证明磨细灰前期水化速度加快,有利于降低后期膨胀性.     

硅锰渣-固硫灰复合辅助性胶凝材料水化机理研究

早期水化活性过低是限制冶炼渣在胶凝材料体系中大掺量应用的重要因素之一。利用固硫灰(CFBA)中的硫酸盐激发硅锰渣(SM)水化活性,并研究硅锰渣-固硫灰复合辅助性胶凝材料的水化过程及活性发展。结果表明:随着固硫灰掺量增加,胶砂流动度大幅下降,但其早期和后期活性得到有效提升;当固硫灰掺量为10%(质量分数)时,复合辅助性胶凝材料3 d、7 d和28 d活性指数分别达到61%、71%和95%,均高于单独使用硅锰渣体系(3 d、7 d和28 d活性指数分别为50%、53%和81%)。固硫灰的掺入激发了水泥和辅助性胶凝材料的早期水化,延缓了水化过程中钙矾石转变为单硫型水化硫铝酸钙(AFm),使得胶凝材料早期水化形成更多钙矾石。     

固硫灰基辅助胶凝材料的制备及其在水泥中的应用研究

将固硫灰、炉渣和矿渣等工业固体废物按一定比例,置于球磨中混合球磨,制备了性能优异的固硫灰基辅助胶凝材料,并确定了最佳方案:固硫灰:炉渣:矿渣为60:35:5,球磨时间以30min为宜。将所制备的固硫灰基辅助胶凝材料以外掺的形式应用于水泥领域中。结果表明在市售P.O 42.5水泥外掺固硫灰基辅助胶凝材料可制备满足国标要求的P.C 42.5水泥,且最大外掺量达30%时。     

化学驱动与热力学驱动下复合胶凝体系的水化特性研究

为了解复合胶凝材料体系水化放热特性,以及化学驱动与热力学驱动对复合胶凝材料体系的水化放热影响,研究了不同掺量的粉煤灰/矿粉-水泥二元复合胶凝体系的水化热发展,同时探究了不同早强剂掺量以及不同温度对粉煤灰-水泥二元复合胶凝体系水化放热的影响.结果表明:粉煤灰、矿粉均会降低二元复合胶凝体系水化放热速率,但矿粉活性比粉煤灰高...     

大掺量钢渣复合胶凝材料早期水化性能和浆体结构

通过对胶凝材料早期水化放热性能和水化产物种类的测定,以及对硬化浆体显微形貌和孔结构的观察,研究了大掺量钢渣复合胶凝材料的早期水化性能和硬化浆体结构.结果表明:钢渣具有弱胶凝性能,早期活性低,大掺量钢渣使复合胶凝材料的水化诱导期延长,水化放热量降低,但对水泥早期的水化产物形成过程影响很小.大掺量钢渣复合胶凝材料早期的硬化浆体结构较疏松,孔隙率高于纯水泥浆体,且大孔数量较多.     

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.     

基于ARIMA模型的硅钙渣水泥复合胶凝材料水化热预测

预测硅钙渣水泥复合胶凝材料水化过程中产生的热量,对于这种材料在混凝土结构中的应用具有现实意义。本文基于ARIMA模型基本理论,建立了硅钙渣掺量分别为0%、10%、30%(质量分数,下同)下硅钙渣水泥复合胶凝材料的水化放热量预测模型,通过与试验数据的对比,验证了模型的准确性与可靠性;基于0%、10%、30%这三种硅钙渣掺量下复合胶凝材料的水化放热量试验数据,建立不同龄期下复合胶凝材料的水化放热量预测模型,并对其他硅钙渣掺量下复合胶凝材料的水化放热量进行预测。结果表明:0%、10%、30%这三种硅钙渣掺量下水化放热量预测值与试验值的相对误差均值均小于5%,这说明运用ARIMA模型预测硅钙渣水泥复合胶凝材料的水化放热量具有较高准确性和可靠性;其他硅钙渣掺量下复合胶凝材料水化放热量的预测结果符合实际变化趋势,进一步证明了ARIMA模型在水化热预测方面的可行性,这为定量研究与预测不同类型胶凝材料的水化放热量提供了一种有效方法。     

硼酸对硫铝酸盐基复合胶凝材料性能的影响

本文研究了不同硼酸掺量下的硫铝酸盐基复合胶凝材料的标准稠度用水量和凝结时间及安定性,抗压、抗折强度变化规律,并利用XRD和SEM测试方法对复合胶凝材料的水化机理进行分析。结果表明：硼酸的掺入不影响胶凝材料的安定性,但使标准稠度用水量增加,且标准稠度用水量与硼酸掺量成反比;硼酸掺量越大,初、终凝时间延长越明显;当硼酸掺量为0.20%(质量分数)时,硫铝酸盐水泥占比高的试验组早期强度提高,且后期强度不倒缩;硼酸可使钙矾石的形态更粗壮。掺加硼酸可使复合材料的干缩率降低,质量变化率呈下降趋势。     

水泥基胶凝材料水化放热行为的分析和试验研究

大体积混凝土结构中降低温度应力的关键是降低混凝土中胶凝材料水化热,所以研究掺硅灰、磨细矿渣、粉煤灰、膨胀剂胶凝材料体系的水化放热行为十分重要.首先在化学反应动力学原理基础上,采用微积分理论推导出水泥基胶凝材料恒温水化放热过程的统一表达式;然后用溶解法测试掺硅灰、矿粉、粉煤灰、膨胀剂胶凝材料体系的水化热,在试验的基础上分析加掺合料胶凝材料的水化放热行为.     

Utilization of fly ash coming from a CFBC boiler co-firing coal and petroleum coke in Portland cement

Fly ash coming from a circulating fluidized bed combustion (CFBC) boiler co-firing coal and petroleum coke (CFBC fly ash) is very different from coal ash from traditional pulverized fuel firing due to many differences in their combustion processes, and thus they have different effects on the properties of Portland cement. The influences of CFBC fly ash on the strength, setting time, volume stability, water requirement for normal consistency, and hydration products of Portland cement were investigated. The results showed that CFBC fly ash had a little effect on the strength of the Portland cement when its content was below 20%, but the strength decreased significantly if the ash content was over 20%. The water requirement for normal consistency of cement increased from 1.8% to 3.2% (absolute increment value) with an addition of 10% CFBC fly ash; and the free lime (f-CaO) content of CFBC fly ash affected the value of increasing. The setting time decreased with an increase of CFBC fly ash content. The volume stability of the cement was qualified even when the content of SO₃ and f-CaO reached 4.48% and 3.0% in cement, respectively. The main hydration productions of cement with CFBC fly ash were C-S-H (hydrated calcium silicate), AFt (ettringite), and portlandite.     

脱硝粉煤灰铵含量对水泥胶砂性能影响研究

研究了脱硝粉煤灰的铵含量对水泥胶砂物理性能的影响规律,提出脱硝粉煤灰残留铵的安全含量阈值。结果表明:随着粉煤灰中铵含量的逐渐升高,水泥标准稠度用水量、需水量比和含气量呈现逐渐升高的趋势,而胶砂强度、活性指数和流动度逐渐降低,且凝结时间显著延长。粉煤灰铵含量对水泥安定性、水化热、假凝和干缩性能的影响并不明显。在一般工程情况下,建议脱硝粉煤灰的铵含量应不大于200 mg/kg。     

脱硫石膏的热处理对超硫酸盐水泥性能的影响

研究了45、105、165、500 ℃热处理脱硫石膏对超硫酸盐水泥性能的影响。对所制备的超硫酸盐水泥的基本物理性能做了表征。结果表明：掺入45、500 ℃热处理后脱硫石膏的超硫酸盐水泥凝结时间较长,而105、165 ℃热处理后的脱硫石膏使得水泥的标稠需水量升高,凝结时间缩短,同一水胶比下新拌胶砂的和易性显著降低;掺入500 ℃热处理脱硫石膏的水泥较45、105、165 ℃热处理石膏水泥的力学性能优异。微观分析发现,掺入不同温度热处理后脱硫石膏的超硫酸盐水泥主要水化产物为水化硅酸钙、钙矾石、石膏,其中500 ℃热处理脱硫石膏的超硫酸盐水泥在水化后期生成了大量钙矾石,而45、105、165 ℃热处理后脱硫石膏的超硫酸盐水泥水化产物中钙矾石矿物相较少;105、165 ℃热处理后的脱硫石膏更易吸附拌合水,降低了试样的均一性,使得其力学性能较低。     

基于Ca(OH)2含量的复合胶凝材料中水泥水化程度的评定方法

对粉煤灰反应程度和Ca(OH)2含量进行测定,并结合水泥水化平衡计算理论,建立了基于Ca(OHh含量的复合胶凝材料中水泥水化程度的评定方法.结果表明:随着粉煤灰掺帚的增加,复合胶凝材料浆体中粉煤灰的反应程度和Ca(OH)2含量逐渐降低,而其中水泥的水化程度却由此增大,90d龄期时含有大比例(超过35%)粉煤灰的复合胶凝材料中水泥水化程度高达80%以上,有的甚至接近完全水化.水胶比对复合胶凝材料中水泥水化程度的影响远不如粉煤灰掺量明显.与等效化学结合水量法相比,基于Ca(On)2含量的评定方法能更精确和直观地表征复合胶凝材料中水泥的水化程度.     

MSWI飞灰制CSA水泥的组成优化及性能研究

以垃圾焚烧（MSWI）飞灰为主要原料,在实验室成功烧制了硫铝酸钙（CSA）水泥熟料,继而着重研究了不同种类和不同掺量的石膏对CSA水泥的抗压强度、水化性能、标准稠度用水量和凝结时间的影响;研究了细度对CSA水泥性能的影响。结果表明：无水石膏和二水石膏均促进C4A3S^-水化,提高CSA水泥的早期强度;无水石膏的最佳掺量是5％,二水石膏可根据实际情况进行调整;掺加无水石膏的CSA水泥其标准稠度用水量较对照水泥C—II低,比对照水泥C—I有所增加;掺加5％无水石膏后水泥的凝结时间与对照水泥C-II接近,当掺量增至10％后出现急凝。本试验中,CSA水泥比表面积在288—580m^2／kg范围时均表现出良好的力学性能。     

硫铝酸盐水泥与硅酸盐水泥复配性能研究

基于硫铝酸盐水泥、硅酸盐水泥各自的特点,研究了二者复配后的标准稠度用水量、凝结时间、水化热效应、胶砂强度、膨胀性、水化产物的物相及微观形貌。结果表明,复配水泥的标准稠度用水量因复配比例不同而变化,凝结时间相对于占主导地位的单组分水泥明显缩短;复配水泥的早期水化速率得到提高,1d、7d的水化放热量均低于占主导地位的单组分水泥;28d抗压、抗折强度低于任何单组分水泥;膨胀性的大小取决于两种水泥的复配比例;硫铝酸盐水泥与硅酸盐水泥的复配使二者的水化相互促进,随着硫铝酸盐水泥掺量的增加,Ca(OH)2相的衍射峰减弱,AFt相的衍射峰增强;纯硅酸盐水泥水化后的微观形貌是致密的,而与硫铝酸盐水泥复配后则出现微观裂纹。     

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。     

脱硫石膏基无砂自流平砂浆的制备与性能研究

采用脱硫建筑石膏、P·O 42.5水泥、粉煤灰、石灰石超细粉以及外加剂为原料制备脱硫石膏基无砂自流平砂浆。采用正交试验确定石膏基胶凝材料的最优配合比,研究缓凝剂和纤维素醚对石膏基无砂自流平砂浆的性能影响,并利用XRD和SEM分别分析胶凝体系的水化产物和微观形貌,通过分析结果进一步研究外加剂的作用机理。结果表明:当脱硫石膏、水泥、粉煤灰和石灰石超细粉的质量比为16:1:2:1时,石膏基胶凝材料的强度最优;缓凝剂明显延长砂浆的凝结时间,但会导致砂浆产生泌水现象;纤维素醚可以提高砂浆的保水性,纤维素醚的引气作用造成砂浆强度下降。脱硫石膏基无砂自流平砂浆的性能指标满足《石膏基自流平砂浆》(JC/T 1023—2007)的要求。     

利用城市垃圾焚烧飞灰研制阿利尼特水泥熟料

以城市垃圾焚烧飞灰(以下简称焚烧飞灰)为主要原料,在实验室电炉里成功烧成了阿利尼特水泥熟料,分析了熟料烧成所需适宜的生料组成和最佳煅烧温度,并研究了石膏掺量对阿利尼特水泥强度影响,以及阿利尼特水泥的标准稠度用水量和凝结时间.结果表明:以焚烧飞灰为主要原料合成阿利尼特水泥熟料无需外掺MgO;较适宜的生料化学组成为CaO 55%～59%,SiO2 17%～20%,Al2O3 3%～5%-MgO 0.5%～3%,Cl 8%～10%最佳煅烧温度为1200℃;添加适量石膏有助于提高阿利尼特水泥早期抗压强度;阿利尼特水泥较硅酸盐水泥有较低的标准稠度用水量和较短的凝结时间.     

Utilization of fly ash with silica fume and properties of Portland cement-fly ash-silica fume concrete

This paper reports the normal consistency, setting time, workability and compressive strength results of Portland cement-fly ash-silica fume systems. The results show that water requirement for normal consistency was found to increase with increasing SF content while a decrease in initial setting time was found. Workability, measured in term of slump, was found to decrease with silica fume content (compared to blends without silica fume). However, it must be noted that despite the reduction in the slump values, the workability of Portland cement-fly ash-silica fume concrete in most cases remained higher than that of the Portland cement control concrete. Furthermore, the utilization of silica fume with fly ash was found to increase the compressive strength of concrete at early ages (pre 28 days) up to 145% with the highest strength obtained when silica fume was used at 10 wt%. Moreover, scanning electron micrographs show that utilization of fly ash with silica fume resulted in a much denser microstructure, thereby leading to an increase in compressive strength.