矿渣-石灰混合粉碎过程的机械力化学活化效应

为揭示机械力化学效应对矿渣水化活性的影响、提高矿渣水化活性,利用混合粉碎过程对矿渣进行机械力活化,考察化学激发剂种类、掺量及混磨时间对矿渣微观结构及水化活性的影响规律,分析混合粉碎过程中的机械力化学活化效应及其作用机制。结果表明：以氢氧化钙为化学助剂且粉碎时间一定的情况下,随氢氧化钙质量分数的增加,产物矿粉的28 d龄期活性指数先增大后减小,当氢氧化钙质量分数为3%时矿粉的活性指数达到126%,明显优于单独粉碎样品的;当氢氧化钙质量分数一定时,随着混合粉碎过程的延续,矿粉的活性指数呈增大趋势,增大速度先快后慢,并逐渐趋于稳定;微观结构表征,尤其是X射线衍射分析显示,混合物中氢氧化钙质量分数随混合粉碎过程的进行而减小;采用氧化钙取代氢氧化钙作为化学助剂,混合粉碎过程中表现出的机械力化学活化效果比氢氧化钙的明显降低。     

机械力对高硅金尾矿粒度及活性的影响

基于机械力活化方法及理论,研究机械力对金尾矿粒度及活性的影响,并通过用X射线衍射仪、电子扫描显微镜对其进行形貌观察和物相分析。结果表明:实验所选金尾矿易磨性较好,机械力对其粒度分布影响较大,颗粒尺寸在活化80 min时约为5μm,达到最小值;其活性随着活化时间的增加有所提高,80 min时达到最大值,28 d抗压强度及活性指数分别为35. 33 MPa和78. 62%,之后会因弱团聚现象的出现而降低。     

掺加石灰石煅烧煤矸石及其在水泥水化过程中的作用机理

以江苏宜兴煤矸石为主要研究对象,对其基本物性进行分析可知,其成分以SiO2、Al2O3为主,CaO含量较低;矿物组成以高岭石和石英为主,属于低钙粘土类物质。在复合矿化剂作用下于1000～1100℃高温煅烧制成活化煤矸石样,分析各活化样的结构特征,并在检验其胶凝性能的基础上,运用化学结合水量、Ca(OH)2量测定等方法对活化煤矸石水泥的水化过程进行追踪测定。研究结果表明,各活化煤矸石的胶凝性能不同,其中以1050℃保温0.5h煅烧而成的活化样对水泥强度的影响最大,将其以30%掺量替代水泥后,体系28d净浆强度达到70.16MPa。水化过程的分析结果与宏观力学强度结果基本吻合。     

球磨条件对钛渣-水泥凝胶体系的水化影响

钛渣是一种常见的利用率较低的废渣,为了进一步开发新资源,实现钛渣在水泥混合材中的合理利用,对钛渣-水泥凝胶体系的微观水化情况进行了分析。通过球磨30min,球磨40min,加助磨剂A球磨40min和加助磨剂B球磨40min的4种钛渣-水泥凝胶体系实验,对其各龄期净浆试样进行了XRD、TG-DSC和SEM的测试,发现球磨时间较助磨剂对此体系的水化影响更大,这4种钛渣的水化程度由好到次依次为加助磨剂A球磨40min,球磨40min,加助磨剂B球磨40min和球磨30min的钛渣,同时,即使钛渣体系也存在二次水化反应,但由于钛渣中的活性Al2O3和活性SiO2的含量很少,其二次水化反应较弱。     

镍渣机械力化学效应及其对反应活性的影响

为提高镍渣的反应活性,根据机械力化学原理,采用高能球磨技术处理镍渣并采取蒸压工艺制备镍渣制品.通过粒径分析、X射线分析以及扫描电镜分析等手段研究不同高能球磨时间下镍渣的粒径、结构和形貌变化以及镍渣的反应活性变化.结果表明:高能球磨可以进一步细化镍渣,使大颗粒块状粉体破裂、表面粗糙化并提高镍渣的反应活性,长时间球磨可使水化样品诱导期和加速期两个阶段的水化放热量显著增大;高能球磨4 h时镍渣蒸压试块的强度最大,可达24.4 MPa,是未高能球磨时的4.5倍,球磨4 h后蒸压试块水化产物的X射线谱图中出现了硬硅钙石、托勃莫来石和镁水化物等衍射峰.     

硫铝酸钙-贝利特水泥熟料的低温制备及其水化性能研究

以煤矸石、脱硫石膏、石灰为主要原料,采用水热合成-低温煅烧方法制备了硫铝酸钙-贝利特水泥熟料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等分析了水热合成物、煅烧试样及水化产物的矿物相,利用等温量热仪测定了水泥早期水化放热随时间的变化,并测定了水泥的力学性能。结果表明:在120℃下水热合成前驱体后再经煅烧,可在1 050℃低温下制成硫铝酸钙-贝利特水泥熟料。与一步法相比,该低温水泥的早期水化放热速率较高。当水泥中的二水石膏掺量为13%(质量分数)时,水泥1d、28d的抗压强度分别为30.2 MPa和57.3 MPa,28d的水化产物主要为长纤维状的AFt。     

碱-集料反应机理及检测方法优化

本文就混凝土中碱的来源、碱存在的形式及性质、碱-集料反应的机理和危害性、不同碱活性检测方法比较等方面作了概述,提出利用适宜的实验方法检测集料的活性,为混凝土施工前合理选材提供依据,使碱含量超标的混凝土用材得到有效控制,是预防碱-集料反应发生,保证混凝土工程强度、耐久性等质量指标达到设计要求的最安全最可靠途径。     

基于电阻率和ζ-电位法的低热硅酸盐水泥早期水化特性

为研究低热硅酸盐水泥早期水化特性，采用电阻率测试仪和电声法ζ-电位分析仪分别对低热水泥和普通硅酸盐水泥水化的电阻率和ζ-电位进行测试。结果表明：电阻率和ζ-电位曲线在表征水泥浆体阶段的水化过程上具有较好的一致性。在水化20 min内，低热水泥浆体的ζ-电位与Ca²⁺浓度成正比，ζ-电位的急剧上升与{Ca₆[Al(OH)₆]₂·24H₂O}⁶⁺浓度有关；水化20 min后，浆体中开始形成AFt和CSH,ζ-电位的变化受SO₄^2-与{Ca₆[Al(OH)₆]₂·24H₂O}⁶⁺、Ca²⁺与HSiO₃^-反应速率控制。与普通水泥相比，低热水泥在水化20 min内Ca²⁺溶出速率更快，浆体中AFt形成时间更早；其诱导期持续时间短...     

LiMn2O4的机械活化-湿化学合成机理

以MnO2为锰源,采用机械活化与湿化学集成的方法首次在水溶液中合成了尖晶石锂锰氧化物。研究表明,经机械活化后的MnO2具有较高的反应活性,其在水溶液中与锂化合物反应2h后,产物的嵌锂量达3．94％。其尖晶石锂锰氧化物的形成过程经历了MnO2的预活化和预还原、MnO2的锂化、结构重组与转晶3个步骤,随合成时间的延长,合成产物的化学组成与物相结构趋于稳定,所得合成材料具有完整而稳定的尖晶石结构,并具有良好的热稳定性和充放电循环稳定性,富锂尖晶石Li1.04Mn1.96O4的初始充电容量为122．4mAh／g,初始放电容量为112．0mAh／g．分别达其理论容量的97．4％和89.1％;第2～5次循环的放电容量稳定在111.7～110.7mAh／g之间。     

普通硅酸盐-硫铝酸盐复合胶凝体系水化性能和机理研究

对普通硅酸盐(P·O)-硫铝酸盐(R·SAC)复合胶凝体系的凝结时间、胶砂强度进行了分析,利用等温量热仪、综合热分析仪(TG-DSC)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等从水化速率及水化产物微观形貌等方面分析了复合胶凝体系的水化机理。结果表明:当R·SAC掺量约为10%时,复合胶凝体系的凝结时间相比P·O明显缩短,早期强度提高幅度较大,同时也能获得较大幅度的后期强度增长,力学性能较纯组分水泥性能优越。复合胶凝体系的早期水化速率和放热量高于单组分水泥。随着R·SAC的掺入,复合胶凝体系的水化产物中钙矾石(AFt)增多,Ca(OH)₂晶体减少,且AFt的生成量越多,越有利于早期强度的发展,当R·SAC掺量超过30%时,Ca(OH)₂消失。     

铜离子掺杂对水泥水化的影响机理

本文研究了铜离子对熟料矿相种类、结构和水化进程的影响机理。结果表明:铜离子对水泥水化进程的缓凝抑制作用按照影响机理分为两个阶段:第一阶段,铜离子掺杂导致水化体系中Ca~(2+)浓度降低,早期氢氧化钙(Cu(OH)_2)结晶形成受阻,破坏了反应溶液的高碱性环境,且钙矾石(Aft)的形成速率减小、生成量减少,诱导期延长,水化产物间无法快速搭接形成网状结构,水泥浆体凝结硬化受阻;第二阶段,铜离子造成C_3S晶粒异常长大,水化反应活性降低,水泥浆体结构变得疏松、孔隙率增大,从而导致其后期强度显著降低,且孔隙中分布晶体尺寸较大的钙矾石,相互穿插,形成水泥浆体中的薄弱联结。     

水泥粒径分布与水化速度间的关系研究

为了研究水泥颗粒粒径分布与水泥水化速度之间的关系,根据文献提供的水泥粒径分布与水化度的试验数据,拟合建立了连续粒径分布水泥颗粒的水化速度公式。用该公式计算已知不同粒径分布的水泥浆体的水化速度,通过水泥水化过裤中的热重分析,得出不同龄期的水泥石的水化度试验值。结果表明:计算值与试验值对比基本吻合。     

缓凝剂对磷酸镁水泥性能及其水化机制影响研究进展

磷酸镁水泥(MPC)作为一种新型无机胶凝材料,具有早期强度高、干缩小、耐久性好等优良性能,在土木结构工程的快速修补和危废快速固化处理等领域有着极大优势.但磷酸镁水泥因强烈的放热反应,凝结速度过快,可施工操作性较低,所以其缓凝技术研究成为了该类材料规模化应用需解决的关键技术之一.缓凝剂的添加,可有效延缓磷酸镁水泥的凝结速度,改善其可施工操作性.本文基于国内外磷酸镁水泥缓凝剂研究,综述了几种常用的缓凝剂(硼砂(B)、硼酸(BA)和三聚磷酸钠(STP))对磷酸镁水泥性能(水化热、抗压强度、凝结特性)及其水化机制的影响,对其缓凝机理进行了分析讨论.就当前缓凝剂改性MPC研究中的优势及不足,并结合实际应用需求展望其今后研究和发展方向,为MPC后续缓凝研究提供文献支撑.     

用交流阻抗研究碱激发矿渣水泥与硅酸盐水泥的水化和微观结构

交流阻抗是一种灵敏的无损结构测试方法,利用该方法可以可靠并准确地表征体系微观结构的变化。用交流阻抗方法对碱激发矿渣水泥和硅酸盐水泥的水化和微观结构进行研究,并提出了合适的等效电路模型,其中R1和R3分别表示连通孔和非连通孔内导电路径的电阻,n2是与毛细孔有关的常相角指数,n3与凝胶孔有关。实验结果表明R1、R3以及n2均随水化龄期的延长而增大,且碱激发矿渣水泥浆体电阻R1和R3均大于硅酸盐水泥浆体,n2则相反。碱激发矿渣水泥浆体n3在0.93~0.99范围内变化,而硅酸盐水泥浆体n3值则基本保持为0.75不变。     

含钡硫铝酸盐水泥的水化动力学与热力学研究

采用XRD和等温微量热法测试计算含钡硫铝酸盐水泥的水化动力学和热力学过程。结果表明,含钡硫铝酸盐水泥的水化过程主要受扩散过程控制,水化速率变化模式与铝酸钙、硅酸盐水泥类似。水化过程分为加速期、减速期和衰减期:在加速期,水化反应受成核反应控制,属自催化反应;从减速期开始,水化物在颗粒表面形成水化物薄膜,水化反应阻力加大,速率减缓;进入衰减期,水化反应完全受扩散过程控制。     

含铬熟料的烧成、水化及其浸出毒性

为探索水泥窑协同处置含铬固体废弃物的可行性,通过测定熟料的f-CaO含量、强度、铬浸出浓度,以及分析熟料的矿物、水化产物和水化放热,研究了CrO3对熟料烧成、水化及浸出毒性的影响规律及机制。结果表明:当CrO3掺量低于2%时,熟料的f-CaO含量和3d、28d、90d强度随掺量的变化不明显;Cr(Ⅵ)/∑Cr浸出浓度随CrO3掺量增加而增大,随养护龄期延长而减小。当CrO3掺量小于0.25%时,熟料Cr(Ⅵ)浸出浓度均低于0.05mg/L,符合Ⅱ类地表水环境质量标准限值;当CrO3掺量较高时,抑制C3S形成,并显著延缓水化;熟料对铬的固化可归因于熟料矿物和水化产物对铬的固溶和包裹。掺加少量CrO3对熟料烧成、水化、性能均无不利影响,产品的环境安全性能够得到保证,水泥窑协同处置含铬废弃物是值得深入研究的技术途径。     

Assessing the Efficiency of Chemical and Mineral Admixtures in Early Cement Hydration

A procedure is proposed for evaluating the efficiency of chemical and mineral admixtures in early cement hydration with the use of calorimetric data and with allowance made for the selective effect of admixtures on the hardening process. The concepts of admixture efficiency and admixture–cement compatibility are formulated and are shown to be of practical importance. The proposed approach is substantiated using thermokinetic results on the effects of various admixtures on the hydration of different cements, and the underlying mechanisms are discussed.