外加剂对低钙玻璃态胶凝材料微观结构的影响

通过电镜和 X-射线衍射实验 ,研究了在外加剂作用下矿渣、磷渣、粉煤灰形成的低钙玻璃态胶凝材料的微观结构。根据各胶凝材料的组成及活性 ,应用钠 -钙 -硫混合激发机理 ,同时考虑水化产物的平衡和结构的合理 ,最大限度的激发玻璃态胶凝材料的活性。     

温度对煤矸石还原钢渣铁氧化物制备的水淬渣活性的影响

钢渣中的铁氧化物是影响钢渣粉活性的因素之一。为改善钢渣粉水化活性,实现钢渣和煤矸石协同处置,利用煤矸石中残碳还原和分离出钢渣中的铁,研究了不同温度下煤矸石与钢渣制备的水淬残渣的物相变化以及水化活性。结果表明：提高还原温度,可以显著提高铁的回收率,最高可达94%。还原温度低于1 450℃时,水淬残渣中的矿物相主要为钙镁蔷薇辉石和钙铝黄长石。随着温度分别升高到1 450℃和1 500℃,钙镁蔷薇辉石和钙铝黄长石相消失。此时,水淬残渣主要由玻璃相组成。还原温度升高导致水淬残渣中玻璃相含量增多,胶凝活性增强,掺加高还原温度水淬渣的水泥水化反应累计放热量更大。     

增钙液态渣、高炉矿渣制生态型胶凝材料

将旋风炉增钙液态渣、矿渣分别磨细,与少量碱性激发剂混合后制成生态型胶凝材料.激发剂由改性脱硫石膏和低碱度材料配制.选择增钙液态渣/矿渣质量比、激发剂用量和粉磨细度3个因素,采用正交试验进行配方和工艺参数优化,优化后的胶凝材料质量分数为增钙液态渣61%,矿渣26%,激发剂13%.按GB/T 17671-1999对胶凝材料进行测试,28天胶砂抗压强度达到34.0 MPa,抗折强度达到5.9 MPa,安定性、凝结时间合格.并对增钙液态渣的活性、增钙渣与矿渣的协同作用和体系的低碱度特征进行了简要讨论.     

KR脱硫渣碱激发矿渣的配比优化及水化特性

KR脱硫渣是铁水脱硫工序产生的废渣,多种固废协同制备胶凝材料是脱硫渣资源化的有效途径。本文利用KR脱硫渣、矿渣和脱硫石膏制备固废基胶凝材料,研究KR脱硫渣和矿渣掺量对胶凝材料力学性能的影响,优化原材料配比。通过XRD、TG-DSC、IR、SEM-EDS和水化热测试方法研究了固废基胶凝材料的水化产物及水化特性。结果表明,固废基胶凝材料优化配比为KR脱硫渣25%(质量分数,下同),矿渣60%,脱硫石膏15%,胶凝材料3 d、28 d、90 d抗压强度分别达到30.01 MPa、49.47 MPa和55.73 MPa。固废基胶凝材料的早期水化放热速率低,3 d累积放热量仅为普通硅酸盐水泥(OPC)的37.9%,其水化产物主要是针棒状钙矾石(AFt)和无定形水化硅酸钙(C-S-H)凝胶。KR脱硫渣中大量的Ca(OH)₂在水化早期可以碱激发矿渣,使玻璃相硅酸盐解体,同时与脱硫石膏反应促进AFt的生成。KR脱硫渣、矿渣和脱硫石膏协同反应使水化后期的水化产物持续增加,相互胶结形成致密结构,有利于强度的持续增长。     

用水淬二次镍渣制备矿山充填材料及其水化机理

以提铁后水淬二次渣为主要原料,通过胶结充填的强度试验、硬化胶凝材料浆体的红外光谱分析、差热分析、能谱分析以及微观结构的扫描电镜观察,研究了以脱硫石膏和电石渣为主激发剂,Na2SO4及水泥熟料作为辅助激发剂时,水淬二次镍渣的水化过程和产物的微观结构。结果表明:水淬二次镍渣是一种含有玻璃相与结晶态物质的充填原料,在多种激发剂的作用下,能够参与水化反应,且主要水化产物为钙矾石以及含Ca2+、Mg2+的水化硅(铝)酸盐凝胶物质CaO.(0.9–3.6)MgO.(1.2–3)SiO2.(0.25–0.5)Al2O3.(0.25–0.5)Na2O.nH2O(C–M–S–H);水化硅(铝)酸盐凝胶物质,是充填料后期水化强度的主要来源。     

粉煤灰微晶玻璃的晶化机理研究

以粉煤灰为主要原料制得微晶玻璃,通过XRD、SEM和EDAX等测试方法,研究了粉煤灰微晶玻璃的晶化机理.研究结果表明:粉煤灰玻璃在热处理的过程中,首先发生分相,形成富硅相和富钙相,进而形成以透辉石(CaO·MgO·2SiO2)和钙黄长石(2CaO·Al2O3·SiO2)为主晶相的微晶玻璃.     

钠钙玻璃分相对风化性能的影响

钠钙玻璃分相和未分相玻璃的加速风化试验在75％相对湿度和70℃静止条件下进行。详细研究了抗风化能力的变化,结果表明:如果分相导致富硅连通结构,则风化速率降低;分相导致富硅滴状结构,则易风化。风化产物用波长色散谱仪检验。     

复合活化剂对高掺量矿渣胶凝材料性能及其作用机理的影响

针对水泥-高掺量矿渣胶凝材料早期强度发展缓慢的现象,自行设计开发了一种用于激发矿渣早期水化活性的复合活化剂,对比研究了复合活化剂与纯硫酸盐对水泥-矿渣胶凝材料性能以及水化机理的影响。结果表明:复合活化剂与纯硫酸盐均能在水化1 d内提高水泥熟料和矿渣的反应程度,促进矿渣产物形态提前由外部水化产物向内部水化产物过渡,提升胶凝材料早期宏观性能;然而使用纯硫酸盐激发的胶凝材料后期性能下降,可能是由于生成过量钙矾石所造成;复合活化剂则通过促进水泥熟料水化、加速矿渣溶解、反应以及改善微观结构性能等提高胶凝材料早期强度提升,对后期性能无副作用。     

新型钛矿渣砖的生产工艺研究

阐述了攀钢钛矿渣的微观结构，利用其制实心砖的原材料要求，研究了胶凝材料中的水泥搀量及集料配合比，讨论了各种因素对制品强度的影响。通过实验和经济分析确定了胶凝材料中的水泥搀量为20％、水胶比为0．44，水淬渣与慢冷渣各半，成型压力为800kN，前后共静养5d，生产的砖块成本低、强度高，符合国家标准对建筑用砖的强度要求，市场应用前景看好。     

机械活化和不锈钢渣掺量对矿渣胶凝材料性能的影响

为了促进不锈钢厂废渣的资源化利用,以红土镍矿酸性高炉渣和不锈钢渣为主要原料制备胶凝材料,研究机械活化和不锈钢渣质量掺量对矿渣胶凝材料性能的影响,并利用XRD、SEM对胶凝材料的水化产物及微观结构进行分析。结果表明,机械活化主要通过改变原料的比表面积和颗粒级配来影响胶凝材料性能,且矿渣中细颗粒占比是影响其胶凝活性的关键因素,适宜的球磨时间为45 min,此时矿渣比表面积达到524.66 m²/kg。不锈钢渣与酸性矿渣之间存在协同作用,当不锈钢渣质量掺量为20%时,胶砂试块3 d、7 d、28 d抗压强度分别为17.8 MPa、24.3 MPa 和34.8 MPa,抗折强度分别为4.5 MPa、6.2 MPa和6.8 MPa,达到P·S 32.5R矿渣硅酸盐水泥强度标准。不锈钢渣的掺入在水化早期和后期都促进钙矾石及C-S-H凝胶的生成,对胶砂试块各龄期强度都有促进作用,而未水化的钢渣细颗粒也起着微集料填充作用,有利于胶凝材料早期强度的提高。     

碱-矿渣水泥的水化、力学及干缩性能研究进展

碱-矿渣水泥是一种优良的绿色胶凝材料,由矿渣部分或全部取代水泥而制成。在碱激发剂的作用下矿渣水化产生活性,并且由于其独特的玻璃体分相结构导致碱-矿渣水泥的水化硬化产物表现出不同于普通硅酸盐水泥基材料的性能。本文介绍了矿渣的组成与结构,从理论层面解释碱-矿渣水泥具有潜在活性的原因,探讨了不同激发剂作用下碱-矿渣水泥的水化机理,并在此基础上综述其基本力学性能和干缩特性,为其在工程实践中的应用和推广提供依据。结合相关文献,总结了现有研究的不足并对今后的发展提出了建议。     

水玻璃激发下HBSS-PG-AC复合胶凝材料水化性能分析

以磷石膏(PG)、热焖钢渣(HBSS)、硅酸盐水泥和铝酸盐水泥(AC)为主原料,水玻璃为碱激发剂制备复合胶凝材料。在养护龄期0~28 d内,测试了该材料的抗压强度与膨胀率,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和比表面积及孔隙率(BET)测试,分析了磷石膏、热焖钢渣和铝酸盐水泥间的水化协同机理。结果表明,过0.300 mm筛孔的钢渣微粉同时具备良好的骨架填充作用和水化胶凝性能。水化过程中水玻璃可提高钢渣表面玻璃体网络结构的溶解速率,促使钢渣与铝酸盐水泥生成C-A-S-H。同时,铝酸盐水泥与磷石膏反应生成的钙矾石可抑制C-A-H水化过程中的相变收缩。此外,若铝酸盐水泥比例过高,大量钙矾石和C-A-H会迅速生成并覆盖于钢渣表面,阻碍Na₂SiO₃促进钢渣玻璃网络结构的溶解。本文可为磷石膏和钢渣协同资源化利用提供理论依据。     

不同激发剂对钢渣活性影响的研究

本文选用水玻璃、氢氧化钠、硫酸钠、硅灰、铝酸钠以及复合激发剂,系统研究了不同类别激发剂对钢渣活性的影响和激发机理.利用SEM和XRD对不同激发剂制备的钢渣胶凝材料水化产物进行了微观表征和矿物相分析,比较了不同龄期活性激发钢渣胶凝材料的抗压强度.结果表明:激发剂能促使钢渣水化产物中水化硅酸钙凝 胶含量增加,促进钙矾石晶体生成,破坏钢渣中玻璃体网络结构,增大钢渣水化浆体的密实度.硅灰作为激发剂对钢渣活性的激发效果最好,制备的水泥试块28 d抗压强度能达15.9 MPa.     

Alkali-activated blends of calcium aluminate cement and slag/diatomite

The present study deals with the formulation of new cementitious materials via the alkaline activation of an industrial by-product (blast furnace slag) or a natural rock (diatomite) in the presence of reactive aluminium sourced from calcium aluminate cement (CAC). Two blends, one containing 20% CAC and 80% slag and the other 20% CAC and 80% diatomite, were prepared and activated with sodium sulphate or a sodium hydroxide solution. The hardened materials were characterised with X-ray diffraction (XRD) as well as ²⁷Al and ²⁹Si nuclear magnetic resonance (NMR) and tested for their 2-day mechanical strength. The main reaction product was a cementitious gel that precipitated with crystalline phases such as ettringite, U phase and katoite. While the slag blend reacted to generate a C–(A)–S–H-like gel under moderately alkaline conditions, diatomite reactivity proved to be very low under such conditions. The greater reactivity of both slag and diatomite at high pH (high alkalinity) favoured their interaction with CAC.     

电石渣-矿渣复合胶凝材料性能研究

电石渣作为一种工业废渣,其碱度较高,综合利用率较低。为了解决过量的电石渣,利用电石渣的强碱性,研究了电石渣对矿渣胶凝体系的碱激发性能。利用电石渣碳化反应可生成碳酸钙的特性,探索了不同碳化制度对电石渣碱激发矿渣胶凝体系的性能影响规律。结果表明:大掺量电石渣对矿渣胶凝材料有很好的碱激发效果,生成大量的C-(A)-S-H凝胶,而复掺粉煤灰和偏高岭土胶凝体系性能最佳;电石渣-矿渣复合胶凝体系经过不同碳化制度处理后,胶凝体系力学性能有效提升;使用CO₂气体作为外部碳化源,材料基体表层生成致密结构,基体力学性能提升;使用尿素作为内部碳化源,基体内部碳化均匀,胶凝体系力学性能提升。     

钢渣尾泥-矿渣-脱硫石膏三元体系水化硬化特性

为促进大宗化利用钢渣尾泥,以河北迁安的钢渣尾泥为研究对象,借助X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重-差热分析(TG-DTA)测试方法,研究了钢渣尾泥在矿渣-脱硫石膏体系中的水化硬化特性。研究表明,经机械粉磨后的钢渣尾泥仍表现出较好的水硬胶凝特性,与普通钢渣-矿渣-脱硫石膏体系相比具有早期强度高的优势,其水化产物主要为钙矾石(AFt)和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶。在水化反应过程中:钢渣尾泥为体系提供碱性环境,促使矿渣中玻璃体解离;矿渣水化不断消耗羟基,进一步促进了钢渣尾泥的水化;脱硫石膏为体系提供大量的Ca²⁺和SO^2-₄,这些离子与体系中的凝胶反应生成AFt。三者相互渗透协同反应推动了水化反应持续进行。     

The activation and hydration of glassy cementitious materials

This paper summarizes the relationship among structure, composition, and activity of glassy cementitious materials with low-calcium additions including slag and fly ash (FA). On the basis of silicate physical chemistry, silicate structure chemistry, silicate crystal chemistry, and coordination chemistry theory, five levels of glass structure have been described. Their influence on the reactivity and hydration properties of slag and FA are discussed using SEM, X-ray diffraction (XRD), thermal gravimetry analysis (TGA), DSC-TG, and pore structure analysis. On the other hand, differences in activity between slag and FA are studied.     

鞍钢钢渣矿渣制备人工鱼礁混凝土复合胶凝材料

以81.5％的矿渣、5％的钢渣、12.5％的脱硫石膏以及1％的水泥熟料,制备出了28 d抗压强度为56.75 MPa的低碱度胶凝材料,该胶凝材料可用于制备低碱度人工鱼礁混凝土.通过改变钢渣和脱硫石膏的掺量,研究了其掺量变化与试件强度的影响关系.实验结果表明:在该体系中,当钢渣掺量小于5％时,胶砂试块的强度随着钢渣的增加而提高;当钢渣掺量大于5％时,胶砂试块的强度随着钢渣掺量的增加而降低,并在钢渣掺基大于20％时快速下降.脱硫石膏的掺量对胶砂试块的强度影响更为显著;当脱硫石膏掺量达到12.5％时,与不含脱硫石膏的试样相比,抗压强度和抗折强度分别提高了168％和176％.利用XRD和SEM分析净浆的水化过程,结果表明,体系在早期水化主要生成AFt相和C-S-H凝胶,并对强度的增长起了主要作用.     

掺减水剂钼尾矿胶砂的力学性能和水化产物

将钼尾矿、矿渣、熟料、石膏进行机械力粉磨,制备胶凝材料,研究了减水剂种类和掺量对胶砂力学性能的影响,并对掺钼尾矿胶凝材料的水化产物进行了分析.结果表明,在相同流动度条件下制备胶砂试块,PC减水剂对掺钼尾矿胶砂的强度提高幅度最大,FDN次之,UNF-5最小.当PC高效减水剂掺量为0.4%时,大掺量尾矿胶砂试块28 d的抗压强度可以达到48.8 MPa.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.