钢渣矿渣基全固废胶凝材料的水化反应机理

以钢渣、矿渣和脱硫石膏为主要原料制备胶凝材料,使用XRD、IR、TG-DTA和SEM等手段探究胶凝材料的水化反应机理,研究了钢渣掺量对全固废混凝土强度的影响,以及胶凝材料浆体的p H值和代表性离子浓度的变化规律。结果表明,当原料质量比为m(钢渣):m(矿渣):m(石膏)=30:58:12时,全固废混凝土3 d、7 d和28 d可以获得较优的强度。随着反应龄期的增加胶凝材料水化溶液的pH值先减小后增大,Ca2+浓度和硅(铝)溶解物的早期浓度较低,后期浓度有所提高。在脱硫石膏的激发下钢渣和矿渣相互促进水化,水化产物以钙矾石(AFt)和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶为主。在反应的后期,水化产物的数量迅速增加。针棒状的AFt晶体穿插在C-S-H凝胶内,使硬化浆体的结构更加致密。     

淀粉基水化温升抑制剂对水泥-粉煤灰复合胶凝材料水化的影响

本实验主要研究了淀粉基水化温升抑制剂( TRI)对水泥-25%粉煤灰、水泥-50%粉煤灰复合胶凝材料凝结时间、抗压强度、水化放热历程的影响,并与纯水泥进行比较.通过对比TRI在水泥和粉煤灰上的吸附性能和水化产物的变化,对其影响机理进行了分析.结果表明:随TRI掺量增加,凝结时间都延长,早期强度都降低,复合体系后期(60 d)强度存在损失,但不影响纯水泥后期强度,水化放热速率峰值都大幅度降低,缓解了集中放热.水泥对TRI的吸附能力更强,导致复合体系中单位水泥吸附的TRI更多,使得降峰效果更好,同时也导致凝结时间延长更多,增大早期强度损失. TRI不影响纯水泥最终水化程度,但会延缓粉煤灰的火山灰反应,因此降低了复合体系60 d强度.     

赤泥-煤矸石基中钙体系胶凝材料的水化特性*

采用XRD、IR、TG-DTA、MIP等手段表征赤泥-煤矸石基中钙体系胶凝材料的水化产物及其硬化浆体的孔结构, 研究了解赤泥-煤矸石基中钙体系胶凝材料的水化特性。结果表明, 赤泥-煤矸石基中钙体系胶凝材料的水化产物主要有C-S-H凝胶、钙矾石和Ca(OH)₂, 前两者对其强度的发展有促进作用; 水化1 d至90 d其中Ca(OH)₂的含量呈先升高后降低的趋势; 随着水化反应的进行在CaO/SiO₂比值较低的赤泥-煤矸石基中钙体系胶凝材料中Si-OH基团之间发生聚合反应, 水化产物的聚合度升高; CaO/SiO₂比值为0.95和1.04的赤泥-煤矸石基中钙体系胶凝材料的硬化浆体具有较好的孔结构, 而CaO/SiO₂比值为1.13的胶凝材料硬化浆体的孔结构相对较差。     

铅锌渣生态胶凝材料的制备及水化特性研究

铅锌冶炼渣经高温熔融,水淬急冷会形成玻璃形态物料,在碱性条件下具有一定的活性,可用于生产建材掺合料和胶凝材料.以铅锌渣为主原料,添加少量水氯镁石、钙基固废和水泥作为激发剂,成功制备了铅锌渣生态胶凝材料.通过电子万能试验机、X射线衍射仪(XRD)分析了胶凝材料的力学性能和水化产物特征;通过正交试验的方法研究了胶凝材料力学...     

热处理对碱矿渣胶凝材料结构及介电性能的影响

研究了热处理工艺对碱激发矿渣(alkali active slag cement,AASC)胶凝材料硬化体结构和介电性能的影响.研究结果表明,随着热处理温度的提高,胶凝材料硬化体的介电常数和介电损耗逐渐下降,当热处理温度达到400℃左右,介电损耗下降到10-2数量级水平,此时影响胶凝硬化体介电损耗的主要因素是胶凝材料硬化体中的自由水、化学水等;当热处理温度达到750℃左右,介电损耗下降到10-3数量级水平,与电子封装陶瓷材料接近;XRD和SEM分析结果也表明,随着碱激发方式的改变,双碱激发胶凝材料硬化体在750℃左右发生析晶现象,径向线收缩约为6%,有陶瓷化倾向;胶凝硬化体介电损耗在该阶段急剧降低主要是由碱矿渣胶凝材料相组成和微观结构变化造成的.     

利用红外和核磁技术分析矿渣硅酸盐复合胶凝材料的水化产物

采用傅里叶红外光谱(FTIR)和高分辨29Si固体核磁共振技术(NMR),研究了不同水化龄期的水泥-矿渣复合胶凝硬化浆体的微观结构。结果表明:纯硅酸盐水泥随着水化时间的增长,水化程度变大,聚合度增加,生成更多的长链水化硅酸钙(C-S-H)凝胶;矿渣硅酸盐水泥试样水化早期主要生成二聚体凝胶,随着龄期增长,逐渐转变为长链型凝胶,平均链长逐渐增加;随着矿渣掺量的增加,激发矿渣所需时间增长,早期Q~2(1Al)很少,但随着龄期延长,矿渣逐渐被激发,C-A-S-H凝胶变多。     

碱矿渣胶凝材料的固砂特性及抗硫酸盐侵蚀性能

碱激发注浆材料作为一种路基、基础加固的环保胶凝材料,其水化产物中不仅没有氢氧化钙,而且部分水化产物还具有吸附硫酸根离子的效果,因而碱激发注浆材料抗硫酸盐侵蚀效果优异,具有广阔的应用前景。本研究对比分析了氧化镁激发矿渣(GGBS-MgO)、氧化钙激发矿渣(GGBS-CaO)与水泥(PC)三种材料固结砂的固结特性及抗硫酸盐侵蚀性能,通过外观、无侧限抗压强度、质量变化率、物相与微结构变化揭示了其抗硫酸盐侵蚀的机理。结果表明:CaO激发可以获得相对更高的pH值,有利于矿渣中玻璃体内O-Si-O、O-Al-O键的断裂,形成更多的水化产物,从而具有更好的固结特性。与水泥固结砂相比,GGBS-MgO、GGBS-CaO固结砂的28 d无侧限抗压强度分别提升了42.2%和101.2%。在5%(质量分数)Na_2SO_4溶液中浸泡150 d时,PC组中氢氧化钙被消耗形成钙矾石和大量石膏等腐蚀产物,引起试件明显开裂,孔隙率增长82.8%,无侧限抗压强度仅为0.41 MPa;而GGBS-MgO、GGBS-CaO则在硫酸盐的持续激发下继续水化,并能吸附侵入的硫酸根离子形成类水滑石,强度持续增长,抗硫酸盐侵蚀性能明显提高。     

矿渣粉煤灰制备胶凝材料的实验研究

阐述了一种利用矿渣和粉煤灰制备胶凝材料的方法(矿渣和粉煤灰的比表面积为500m2/kg).研究了二水石膏和激发荆的质量分数对该胶凝材料强度的影响,运用扫描电镜分析了该胶凝材料的微观结构和形貌特征.结果表明,当矿渣、粉煤灰、二水石膏和激发剂的质量比为80∶5∶10∶5时可制备出满足现行国家标准的胶凝材料,这对矿渣和粉煤灰的综合利用具有一定的参考价值.     

碱激发煤矸石胶凝材料的早期水化过程

随着采煤业的不断发展,煤矸石的堆积情况在我国日益严重,引起了煤矿周边区域的环境问题,治理和综合利用煤矸石已成为环境保护的一项主题工作.本文利用XRD、NMR、ESEM等测试手段,对用复合激发剂激发煤矸石体系的早期水化过程进行了研究.研究结果表明,G2(烧煤矸石 氢氧化钙 水玻璃)体系水化过程中存在一个诱导期,生成的水化产物比G1(烧煤矸石 氢氧化钙 NaOH)体系密实.NMR测试结果显示G2体系具有六配位铝的水化产物要少于G1体系,水化产物中硅酸盐结构的聚合度要低于G1体系.     

粉煤灰基固废胶凝材料流变特性机理研究

为研究适用于高浓度废弃尾矿砂浆充填体的胶凝材料,通过扩展度等试验检测不同粉煤灰掺量下砂浆流变特性,并分析试验方法的适用性;通过检测砂浆微观性质探究粉煤灰基胶凝材料作用机理。结果表明：扩展度与L管模型试验的相关性为0.985,说明扩展度可作为L管的预试验,协同表征砂浆流变性能;掺入10%粉煤灰的砂浆屈服应力降低了13.06%～24.74%,3 d强度提升了40%,7 d强度提升了9.9%,使固废综效得以充分发挥;随粉煤灰含量逐渐增加,浆液离子浓度逐渐降低,导致胶凝颗粒间斥力增加,颗粒更为分散;同时10%掺量粉煤灰的浆液3 d水化放热累计量261.696 J/g,提升了2.9%,孔隙率15.15%降低了4.02%,即粉煤灰的“滚珠”特性一定程度上改善了流动性并提升了硬化体强度。     

稻壳灰-水泥胶凝体系的水化动力学模型

稻壳灰(RHA)是稻壳控制燃烧产生的高活性火山灰材料,广泛用作生产高性能混凝土的矿物掺合料。稻壳灰的加入对水泥水化有着复杂的影响,目前的模型并不能解释所有这些复杂的影响。通过考虑稻壳灰对复合胶凝体系的稀释效应、化学效应、稻壳灰多孔结构对于水的吸收和释放等因素,建立了RHA-水泥胶凝体系的水化动力学模型,并以水灰比、环境温度,RHA颗粒细度和掺量等为变化参数,通过模型计算与试验结果相比较,证明所建立的模型可较好地模拟含RHA-水泥胶凝体系的水化进程,可用于预测RHA-水泥胶凝体系的水化程度随龄期的变化规律。结果表明,RHA-水泥胶凝体系的水化程度与水灰比、环境温度和比表面积是成正比的关系。研究可为稻壳灰在水泥中的应用提供依据,同时达到提高水泥的经济性和节约资源的目的。     

铜选矿废水对碱激发粉煤灰/矿渣胶凝材料性能的影响

为加速铜选矿废水(CMw)的资源化利用,采用CMw作为拌合水制备碱激发粉煤灰/矿渣(AAFS)胶凝材料,研究了不同CMw掺量对AAFS凝结时间、水化特性、水化产物、孔结构和抗压强度的影响。结果表明：在AAFS中掺入CMw会略微延长其凝结过程,但略微促进AAFS的水化过程,这与CMw的酸性、有机药剂残留和金属离子有关。通过掺入不同量CMw, AAFS的凝胶孔不断增加,而过渡孔体积逐渐减小,抗压强度呈现出先增大后略微降低的趋势。当CMw掺量为50%时,AAFS的抗压强度提升幅度最大,分别为12.23%(3 d)、21.07%(7 d)、16.74%(28 d)。研究结果可为铜选矿废水的资源化利用提供新的思路和参考。     

养护条件对碱-矿渣-偏高岭土复合胶凝材料强度的影响

研究了偏高岭土对碱矿渣水泥强度的影响规律和不同养护条件下碱-矿渣-偏高岭土复合胶凝材料(M-AAS)的强度发展情况.结果表明:80%湿度和40℃温度下,掺入适量偏高岭土能提高碱矿渣水泥的强度性能,最佳掺量为20%左右;对于掺20%偏高岭土的碱-矿渣-偏高岭土复合胶凝材料,在80%湿度下,养护温度的提高有利于抗压强度的发挥,但对抗折强度的发挥不利;在80%湿度和20℃温度下,复合材料的抗折强度出现倒缩,对80%湿度养护和水中养护两种养护条件进行适当的组合,强度倒缩现象没有发生.     

SAP对高性能水泥基材料水化及性能的影响

高吸水树脂(SAP)粒径变化会改变到其吸-释水过程,可能含影响到胶凝材料水化和混凝土的性能。本研究采用两种粒径差异较大的SAP,研究高性能水泥基材料自收缩和干燥条件(60%RH)强度的变化,并通过水化和孔结构分析,探讨了强度变化的原因。研究结果表明,SAP粒径增大降低了高性能水泥基材料自收缩,且在总水胶比相同时提高了强度。这些影响与硬化浆体水化程度提高和大孔数量减小有关。     

磷石膏基胶凝材料的制备及无机保水剂对其性能的影响

磷石膏基胶凝材料(PGC)是由原状磷石膏、矿渣、水泥和外掺3%硅灰等配制而成的绿色胶凝材料。通过标准稠度需水量、凝结时间和抗压强度等参数确定其基本配合比,并研究无机保水剂(P-1)对PGC析水率和线膨胀率的影响,借助XRD和SEM测试手段对水化产物进行分析表征。结果表明:磷石膏掺量为50%、矿渣与水泥的比值为4∶1、外掺3%硅灰时,制备出的PGC标准稠度需水量为30.8%,初、终凝时间分别为606min和872min,室温下7d抗压强度可达25.9MPa,28d抗压强度超过40MPa。P-1掺量为2%时,析水率为1.3%,较空白样(未掺P-1)降低了62.9%,28d线膨胀率为0.3137%,较空白样降低了3.3%。PGC水化产物主要为C-S-H凝胶和少量AFt。     

胶凝材料影响水泥基饰面砂浆泛碱的研究进展

介绍了胶凝材料影响水泥基饰面砂浆泛碱性能的研究进展。研究主要针对水泥基饰面砂浆的泛碱成因,从无机胶凝材料入手,探讨其对砂浆泛碱的影响和抑制泛碱的措施。涉及的无机胶凝材料主要集中在硅酸盐水泥、铝酸盐水泥及其分别或共同与石膏组成的二元和三元体系。水泥基饰面砂浆的抗泛碱主要通过两条途径,一是控制水化时Ca（OH）₂的产生,二是提高砂浆的密实度。     

胶凝材料影响水泥基饰面砂浆泛碱的研究进展

介绍了胶凝材料影响水泥基饰面砂浆泛碱性能的研究进展。研究主要针对水泥基饰面砂浆的泛碱成因,从无机胶凝材料入手,探讨其对砂浆泛碱的影响和抑制泛碱的措施。涉及的无机胶凝材料主要集中在硅酸盐水泥、铝酸盐水泥及其分别或共同与石膏组成的二元和三元体系。水泥基饰面砂浆的抗泛碱主要通过两条途径,一是控制水化时Ca（0H）2的产生,二...     

碱渣、矿渣制备碱激发胶凝材料的力学性能研究

以唐山某碱厂的碱渣和邯郸某公司的矿渣微粉为原料、NaOH为碱激发剂、标准砂为细集料、添加一定量的外加剂,进行了碱激发胶凝材料的砂浆力学性能实验。采用正交试验设计与极差分析,研究了矿渣与碱渣质量比、胶砂比、水胶比、NaOH和胶凝材料质量比对砂浆的流动性、抗压强度的影响。结果表明:碱激发胶凝材料的砂浆流动度随着矿渣与碱渣质量比的增大而增大;提高水胶比对砂浆的流动性有利但对于强度的形成不利;砂浆的抗压强度随着矿渣与碱渣质量比的增大而增强,且随着龄期的增加,强度呈增长的趋势;方案2、3、6碱激发胶凝材料的砂浆试样抗压强度达到了"325水泥"抗压强度的标准;少量NaOH有利于碱渣、矿渣胶凝材料强度的形成,而高浓度NaOH抑制强度形成。     

硫铝酸盐水泥基胶凝材料的改性研究

根据结晶诱导、超细粉体、化学激发等效应,通过抗压强度测试、XRD、热重、SEM等分析手段对大掺量粉煤灰的硫铝酸盐水泥进行了研究。实验结果表明,引入增强组分M后,试块2h、3,7,28d最高抗压强度分别提高了140%,116%,80%和60%;钙矾石及铝胶生成量增多,体系变的更致密,2h就能达很高强度;M的引入,可能使钙矾石初始结晶度变差;随养护龄期的延长,钙矾石结晶度逐渐变好,M促使粉煤灰参与后续水化反应,使粉煤灰颗粒被水化物紧密包裹,体系变得更致密,试块后期强度变大。     

水化程度对水泥基材料固化氯离子的影响

由于水泥基材料中水泥的水化是经时变化的,因此测定了水化程度对硬化水泥浆体固化氯离子的影响,同时考察了pH值对固化氯离子的影响.结果表明,与用龄期表征水泥固化氯离子相比,用水化程度表征更准确.此外,随着pH值增大,固化氯离子量减少.通过回归分析发现,水泥固化氯离子的能力与氯离子浓度符合幂函数关系.