粉煤灰矿渣复合水泥强度协同效应的研究

研究了由粉煤灰、矿渣、钢渣与一定量熟料组成的粉煤灰矿渣复合水泥中各组分对水泥的强度协同效应以及影响协同效应的主要因素。并利用SEM和MIP等技术研究了粉煤灰矿渣复合水泥的水化硬化过程、水化产物相组成及硬化浆体结构,以此来论证各组分间协同效应的作用机理。研究结果表明:当各组分比例适当时,通过石膏和添加剂的有效作用,采取合理的粉磨工艺和制度,粉煤灰矿渣复合水泥各组分可以产生强度协同效应。     

碱激发钢渣矿渣复合基层材料的强度特性及微观机制

围绕钢渣再利用、钢渣矿渣复合材料强度提升及微观作用机理这3个问题,从无侧限抗压强度和劈裂强度两个指标分析混合料不同养护龄期下的宏观强度,同时进行XRD、SEM和热重分析等微观试验,探讨了在石灰激发作用下,钢渣矿渣基层材料的水化产物生成和强度变化内在机制。强度试验结果表明:当矿渣掺量在10%(质量分数)以内,石灰与矿渣的质量比在1∶1~1∶2时,混合材料各龄期的无侧限抗压强度和劈裂强度较高。微观试验结果表明:适量Ca(OH)₂能够提高矿渣中SiO₂的水化反应速率,从而提升复合材料早期强度。此外,水化反应生成钙矾石、粉煤灰及钢渣中惰性组分的细料填充作用也是材料早强增长的有利因素。而粉煤灰的火山灰效应和钢渣中C₂S的持续水化反应则有助于复合材料后期强度的提升。     

掺聚丙烯纤维的碱矿渣粉煤灰混凝土抗碳化性能及微结构

本文研究了聚丙烯纤维对碱矿渣混凝土抗碳化性能及碱矿渣硬化水泥浆体微观孔结构的影响,对硬化碱矿渣浆体的孔隙率、碱矿渣混凝土水化产物以及碳化深度进行了测试.结果表明,聚丙烯纤维能改善碱矿渣混凝土的微孔结构与抗碳化性能.当聚丙烯纤维掺量为0.9 kg/m3时,碱矿渣混凝土28 d龄期的孔隙率降低1％o,碳化深度降低25.9％,且随纤维掺率的提高,其抗碳化性能提高更加明显.SEM分析结果表明,纤维与硬化浆体紧密结合并有效改善硬化浆体的孔结构,而粉煤灰的掺入使硬化浆体的结构变得较为疏松.     

高温养护条件下现代混凝土水化、硬化及微结构形成机理研究进展

高温养护会使水泥基材料水化过程和内部微结构发生显著变化,但由于现代混凝土组分复杂,其高温养护条件下早期水化、硬化及微结构形成机理仍存在众多疑惑.本文首先对纯水泥浆体在不同养护温度条件下的水化速率、水化程度、水化产物、孔结构、强度发展规律进行了回顾;然后针对现代混凝土掺加多种矿物掺合料的特点,分别对粉煤灰、矿渣、硅灰复合水泥基材料在高温条件下的水化机理进行归纳.     

电石渣激发矿渣-粉煤灰复合胶凝材料的作用机制

为探究矿渣、粉煤灰及电石渣的资源化利用,以电石渣作为碱激发剂,研究了矿渣-粉煤灰复合胶凝材料的水化产物组成及强度特征。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重-差示扫描热(TG-DSC)、扫描电子显微镜及能谱(SEM-EDS)等微观测试技术,分析了复合胶凝材料的晶体结构、热化学性质以及微观形貌等特性,研究了电石渣激发矿渣-粉煤灰复合胶凝材料的作用机制。结果表明：电石渣作为碱激发剂时能为矿渣-粉煤灰复合胶凝材料提供初始水化所需要的强碱环境,驱动矿渣和粉煤灰发生水化反应。随着矿渣掺量的增加,复合胶凝材料的强度发展呈先增加后减小的变化趋势,在粉煤灰与矿渣掺量质量配比为4∶6、外掺电石渣质量分数为4%时,复合材料浆体经4 d常温养护+32 h高温蒸汽养护后抗压强度达到25.9 MPa;矿渣-粉煤灰复合胶凝体系中水化产物分布不均,主要组成为水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硅铝酸钙等凝胶。电石渣作为矿渣-粉煤灰体系的碱激发剂使用时效果良好。     

钢渣比表面积和掺入量对水泥性能的影响

提高钢渣的综合利用已经成为亟需解决的环境课题和资源课题,意义重大.研究了钢渣比表面积及掺入量对硅酸盐泥标准稠度需水量、凝结时间和强度的影响;同时研究了钢渣(比表面积约为400m2/kg)与矿渣或钢渣与粉煤灰复掺,对水泥度的影响:并通过FI-IR和SEM测定,对养护28d的硬化浆体水化产物的物相组成、形貌及微观结构进行了分析.结果表明(1)钢渣的比表面积越大,其活性越高;(2)掺加适量(≤30%)磨细钢渣,可以提高硬化浆体的致密度,降低孔隙率,提高强度(3)钢渣与矿渣、钢渣与粉煤灰复掺时,综合效果更佳.     

含有活性或惰性掺合料的复合胶凝材料硬化浆体的微观结构特征

用压汞法测定了不同温度条件下养护的含有粉煤灰或石英粉的复合胶凝材料硬化浆体的孔隙率.用扫描电镜观察了硬化浆体的微观形貌,同时测定了各种组成的复合胶凝材料的净浆强度.常温水化初期,活性与惰性矿物掺合料都只具有物理填充的作用,硬化浆体的孔隙率和强度由矿物掺合料的掺量所决定.高温水化条件下粉煤灰的火山灰反应提前发生.随水化龄期延长,粉煤灰逐渐发生火山灰反应,使硬化浆体结构密实,其强度逐步提高.活性与惰性矿物掺合料对复合胶凝材料浆体结构与性能的影响的差异在水化后期逐渐显现.     

水热条件下陶瓷抛光砖粉的水化活性

采用水热强度法研究了陶瓷抛光砖粉作为辅助胶凝材料的水化活性,并采用XRD、SEM、EDS等测试方法研究了水热条件对水泥水化产物的物相组成和微观结构的影响,对抛光砖粉与粉煤灰和矿渣的水化活性进行了对比.结果表明:与20℃常温水养相比,50℃水热养护有利于激发抛光砖粉的火山灰活性,水泥水化产物类别及Ca/Si大小与常温水养条件下相似.50℃水热养护条件下,在水化早期,活性大小从高到低的顺序依次为:矿渣＞抛光砖粉＞粉煤灰;至水化后期,活性大小从高到低的顺序依次为:粉煤灰＞抛光砖粉＞矿渣.     

单掺粉煤灰和矿渣粉对磷酸镁水泥水化进程及强度的影响

以石英粉作为参照,通过监测水化热、悬浮液pH值及凝结时间变化研究了粉煤灰和矿渣粉(GGBS)对磷酸镁水泥水化进程的影响,并测定了砂浆的抗压强度及硬化浆体的孔结构。结果表明,粉煤灰和矿渣粉对磷酸镁水泥的水化具有较强的延缓作用,且矿渣粉的缓凝效果更强。粉煤灰和矿渣粉能够改善硬化浆体的孔结构,其中矿渣粉的改善效果更为显著。在15%(质量分数)掺量下,单掺粉煤灰和矿渣粉的磷酸镁水泥砂浆2 h抗压强度都略高于纯磷酸镁水泥砂浆。掺粉煤灰的磷酸镁水泥砂浆后期抗压强度等于或略高于纯磷酸镁砂浆,掺矿渣粉的磷酸镁水泥砂浆后期抗压强度显著高于纯磷酸镁水泥砂浆。     

温度对水泥-矿渣复合胶凝材料水化的影响（英文）

研究了温度对水泥-矿渣复合胶凝材料硬化浆体微观结构及净浆和砂浆后期强度的影响。利用背散射图像分析法测定了硬化浆体中水泥和矿渣各自的反应程度。探讨了水泥-矿渣复合胶凝材料水化程度、微观结构和力学性能之间的关系。结果表明:温度对纯水泥的水化程度影响很小,但高温(60℃)降低了纯水泥净浆的后期抗压强度。高温阻碍了复合胶凝材料浆体中水泥的后期水化,但促进了矿渣的水化,提高了矿渣的后期反应程度。高温下矿渣持续反应使硬化浆体的孔结构细化,使复合胶凝材料净浆的后期抗压强度与常温养护时相近。高温对水泥-矿渣复合胶凝材料砂浆后期抗压强度的不利影响大于净浆后期抗压强度。高温养护并不导致水泥-矿渣复合胶凝材料的后期水化程度降低。复合胶凝材料的水化程度与强度不呈线性相关。     

钢渣-粉煤灰复合胶凝材料的试验研究

以钢渣、粉煤灰等固体废物,掺加少量的普通硅酸盐水泥、脱硫石膏,辅以适量化学激发剂,研制开发新型复合胶凝材料。试验表明,少量水泥能够有效地激发出钢渣-粉煤灰体系潜在的活性,单掺水泥的钢渣-粉煤灰体系最优配比为:钢渣/粉煤灰=6:4,水泥掺量为15%;对于复掺水泥和脱硫石膏的钢渣-粉煤灰体系来说,最优配比为钢渣/粉煤灰=6:4,水泥掺量为15%,脱硫石膏掺量为10%。合适的化学激发剂可以较好地提高复合胶凝材料的性能,复合胶凝材料在自然养护的条件下比标准养护条件下强度增长更快。     

碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的性能与硬化浆体结构

为充分利用磷渣和粉煤灰两种工业废渣生产高性能胶凝材料,研究了不同磷渣/粉煤灰配合比的碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料性能,并用扫描电子显微镜和压汞仪分析了硬化浆体的细观结构和孔结构.结果表明:碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的凝结时间正常,在粉煤灰掺量为0～30 %(质量分数)范围内,随粉煤灰的掺量的增加,碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的凝结时间略有延长.与普通硅酸盐水泥相比,碱-磷渣胶凝材料的抗压强度较高,其3d和28d抗压强度分别可达到30.9MPa和98.8MPa,但其抗折强度相对较低.掺加粉煤灰后碱胶凝材料的抗压强度降低,而抗折强度提高.碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的耐蚀性和抗冻性能均显著优于硅酸盐水泥,其干缩比硅酸盐水泥的大.用部分粉煤灰取代磷渣粉可一定程度减小干缩.碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料硬化浆体的结构非常致密,其孔隙率和平均孔径均小于普通硅酸盐水泥硬化浆体.     

垃圾焚烧飞灰胶凝活性和水泥对其固化效果的研究

垃圾焚烧飞灰是生活垃圾焚烧后烟气除尘器收下的物质,其主要成分属CaO-SiO_2-Al_2O_3-Fe_2O体系,与目前常用的高炉矿渣、粉煤灰等辅助性胶凝材料非常接近,因其中含有能被水浸出的重金属物质而被认为是危险废物,必须对之进行稳定及固化处理。通过试验研究了掺入垃圾焚烧飞灰的硬化水泥浆体的力学性能和水化机理,考察了水泥固化垃圾焚烧飞灰的效果,探讨了垃圾焚烧飞灰作为辅助性胶凝材料利用的可行性。研究表明:垃圾焚烧飞灰的水化反应活性较低,它的掺入在一定程度上延缓了水泥的水化过程,虽然其水化过程可以形成适量的钙矾石,对强度发展有利,但掺量较大时会显著降低水泥强度;采用水泥稳定及固化垃圾焚烧飞灰的效果良好,垃圾焚烧飞灰中重金属可以通过包容、替代或吸收等形式固化进水化产物结构中。     

纳米二氧化硅对玻璃粉水泥体系水化硬化的影响

利用X射线衍射、扫描电镜及力学性能测试等手段研究了纳米SiO2对玻璃粉水泥体系水化硬化的影响,结果表明:纳米SiO2促进了水泥早期溶解,提高了复合体系碱度,有利于玻璃粉内部高能键(Si-O,Al-O)断裂,从而提高复合体系中玻璃粉早期水化程度;纳米SiO2对材料凝结硬化的促进作用较大程度上缓解了掺玻璃粉体系早期性能发展不足的缺陷;纳米SiO2的微集料效应,改善了玻璃粉水泥浆的微观结构,使得硬化浆体更为密实;纳米SiO2的促凝作用可显著缩短复合体系凝结时间,大幅度提高其早期强度,但掺纳米SiO2的复合胶凝材料强度存在一个极值,而5%纳米SiO2为其最佳掺入量.     

磷石膏基复合胶凝材料的性能优化及机理研究

采用水泥、矿渣粉、粉煤灰和减水剂对磷石膏进行改性。最终得到的磷石膏基复合胶凝材料的强度为原状磷石膏的2倍,软化系数从0.5提高至0.8。磷石膏基复合胶凝材料的比强度和孔隙率之间存在明显的线性关系,随着孔隙率的减小比强度增加。通过扫描电镜（SEM）对磷石膏基复合胶凝材料微观形貌的演变过程进行表征,发现随着矿渣粉、水泥、粉煤灰和减水剂的掺加,基体由疏松转变为致密;主要的水化产物二水石膏从针状转变为棒状或片状,并且出现了水化硅酸钙（C-S-H）凝胶,其填充于体系内部的孔隙并将二水石膏连成整体。利用X射线衍射（XRD）分析和傅里叶变换红外吸收光谱（FT-IR）测试对水化产物的微观结构进行研究。结果表明,复合体系中的主要产物为二水石膏,但是由于可用水量的减少,体系中仍剩余少量磷石膏未水化。     

石灰石粉-粉煤灰细度变化对水泥基胶凝材料体系水化动力学的影响

为研究混磨不同细度石灰石粉-粉煤灰对水泥基胶凝材料水化进程和早期力学性能的影响规律,本文采用等温量热法测定了不同细度复合胶凝体系在水化温度为20 ℃时的水化放热速率和放热量,根据Krstulovic-Dabic提出的水化动力学模型计算了复合胶凝体系水化反应各阶段的动力学参数。结果表明:增加石灰石粉和粉煤灰的细度可促进复合胶凝体系水化产物的结晶成核与晶体生长,缩短水化诱导期结束时间和达到最大放热速率时间,加速水泥的水化反应速率。石灰石粉和粉煤灰细化会缩短相边界反应过程时间,使复合胶凝体系在水化程度更高时发生反应控制机制转变。抗压强度试验表明增加细度可明显提高胶砂试件的早期强度,其后期强度保持稳定。     

聚合硫酸铝改性低碱度水泥性能研究

以水泥、硅灰和粉煤灰为主要胶凝材料制备的低碱度水泥可应用于放射性焚烧灰的固化,但其存在早期强度发展慢、后期强度不高的问题。本文以聚合硫酸铝作为添加剂激发火山灰材料反应活性,通过测定不同掺量聚合硫酸铝加入后固化体的抗压强度、孔隙率及pH值变化,并结合水化产物组成与含量、水化放热特性等表征手段,分析了聚合硫酸铝对低碱度水泥早期水化过程的影响规律和作用机理。结果表明:掺入聚合硫酸铝可以显著提高低碱度水泥固化体的早期抗压强度,使水化放热峰提前,促进了火山灰反应的发生,提高了水化产物的生成量,使微观结构更加密实,同时有效降低试样的早期碱度,有利于抑制焚烧灰中活性铝的腐蚀反应。     

混凝土化学组成对其抗折性能试验研究

混凝土化学组成的研究,对提升水泥混凝土强度有着十分重要的作用。主要研究了胶凝材料体系的硅酸盐水泥的化学组分与其相对掺量、还有配合比对混凝土强度的影响。综述了不同胶凝材料的化学组成与其反应机理,要特别说明的是C_3S和4CaO·Al_2O_3·Fe_2O_3的含量对强度的影响最大。水泥熟料发生的水化反应得到的水化产物,也对其产生了一定影响。通过优化胶凝材料不同的化学组分掺量,可以有效提高水泥混凝土强度。     

利用多种工业废渣复配制备胶凝材料的实验研究

选择煤矸石、镁渣、粉煤灰等工业废渣作为主体原料,对原料进行粉磨筛分等处理;利用荧光分析仪和X 衍射仪检测原料的组成;设计了3组共计9个配方：煤矸石底渣+镁渣+熟料+石膏组3个、煤矸石底渣+粉煤灰+生石灰+石膏组3个、煤矸石底渣+粉煤灰+生石灰组3个;测定9个配方胶凝材料的强度、凝结时间、标准稠度、安定性等物理性能,结果表明：在生石灰、石膏双激发作用下,煤矸石灰渣、粉煤灰的水化硬化程度较高,制得的胶凝材料强度最高、28 d抗折强度可达8.2 MPa、抗压强度可达42.4 MPa。实验得到此方案的最佳配比：m（煤矸石灰渣）∶m（粉煤灰）∶m（生石灰）∶m（石膏）=15∶30∶45∶10。