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。     

粉煤灰对水泥基材料水化过程电阻率的影响研究

本工作研究了粉煤灰掺量分别为0%、20%、40%时水泥浆体在72 h龄期内的电阻率、孔溶液离子浓度和孔结构的变化规律。结果表明,不同粉煤灰掺量的水泥浆体电阻率变化曲线会发生交叉,在交点之前,水泥浆体的电阻率随着粉煤灰掺量的增大而增大,在交点之后,随着粉煤灰掺量增大,水泥浆体的电阻率减小;掺入粉煤灰使得孔溶液的pH值降低,液相离子浓度减小,浆体总孔隙率增大。随着粉煤灰掺量的增大,水泥浆体的液相离子浓度变小,而孔隙率变大,受这两个因素的双重影响,不同粉煤灰掺量的水泥浆体的电阻率变化曲线产生交叉。     

水泥品种对水泥基材料热膨胀性能影响的研究

针对不同品种水泥基材料在高温下体积稳定性问题,采用差示热膨胀仪对普通硅酸盐水泥、高铝水泥和硫铝酸盐水泥分别制成的水泥石的热膨胀性能进行了测试,并用DTA/TG对影响水泥石高温热性能的原因和机制进行了分析。结果表明:3种水泥石的热膨胀率均随着温度的升高先增加后显著降低,到达一定温度后趋于稳定。分析热膨胀随温度变化的规律获知,3种水泥在高温状态下应用时,高铝水泥体积稳定性最佳、硫铝酸盐水泥次之、普通硅酸盐水泥石最差。水泥石的热膨胀均是由其固相组分的受热膨胀与主要水化产物的脱水收缩共同作用的结果,而水泥品种不同,其水化产物中主要脱水组分截然不同。     

水泥基材料离子热电效应与机制

当前水泥基材料热电效应主要通过掺入大量功能填料来增强.但掺量过高的功能填料提高了水泥基复合材料的成本,劣化了其力学性能,阻碍其大范围的应用.本研究发现,由于孔隙溶液中存在大量自由移动的离子,不掺任何功能填料的水泥净浆表现出显著的离子热电效应.本研究通过对比水泥净浆干燥前后的热电压,研究了水泥基材料的离子热电效应,并通过...     

水泥对石膏基自流平材料性能的影响

研究了硅酸盐水泥和铝酸盐水泥对石膏基自流平材料流动度、凝结时间、力学性能和耐水性能的影响,通过X射线衍射仪、量热仪、压汞仪和环境扫描电子显微镜微观测试方法对水化产物、水化热、孔结构、微观形貌等进行分析表征。结果表明,随着硅酸盐水泥掺量的增加,初始流动度增大,30min流动度损失减小,凝结时间缩短,掺加铝酸盐水泥对流动度、凝结时间规律与硅酸盐水泥相似;随着硅酸盐水泥掺量的增加,力学性能和耐水性能呈先增加后降低趋势,当掺量为8%时,达到最优;28d抗折强度和耐水性能随着铝酸盐水泥掺量的增加,波动比较大,在13%掺量时出现最低点,抗压强度随着铝酸盐水泥掺量的增加呈稳步上升趋势;掺入硅酸盐水泥和铝酸盐水泥均出现钙矾石的微弱衍射峰。     

先进水泥及先进水泥基材料的研究进展

介绍了有关先进水泥和先进水泥基材料的探索和研究进展。消纳工业废渣的低环境负荷水泥技术、高胶凝性高钙水泥熟料体系的研究、高贝利特水泥的研究和应用、地聚合物的深入开发等成果反映了我国在水泥科学领域的突破。水泥基材料的研究进展主要体现在多因素协同作用下水泥基材料性能劣化和寿命预测的研究、大流动度自流平混凝土的研究、改善水泥基材料体积稳定性的研究、高延性纤维增强水泥基复合材料的研究方面。水泥和水泥基材料近期研究重点将主要集中在与节能减排、环保利废有关的新设备、新材料和新技术方面;水泥基材料的抗裂性和耐久性,功能性复合材料的开发也将是研究的重点。     

橡胶集料对水泥基材料的强度效应研究

本文以试验为手段,分别研究了橡胶集料掺量、颗粒粒径对水泥基材料的力学性能的影响规律。通过对比分析和引入单位强度效应因子参数,定量分析了橡胶集料对水泥基材料的强度效应。试验结果表明,单位体积内橡胶集料体积率每增加1％,水泥基材料的抗压强度损失率在2%～5％范围内变动。     

水泥基材料固化氯离子的研究现状与展望

水泥基材料对氯离子的固化不但影响氯离子的传输而且对钢筋混凝土结构的寿命预测具有重要意义.综述了目前研究水泥基材料固化氯离子的现状,包括固化能力的测试方法、水泥基材料自身组成的影响、环境因素的影响以及固化氯离子的机理.通过对目前国内外研究成果的总结和分析,展望了水泥基材料固化氯离子进一步研究的方向.     

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.     

铜尾矿配料时高铁硅酸盐水泥熟料的制备与性能研究

本文研究了采用一种铜尾矿配料时高铁硅酸盐水泥熟料的制备与性能.分析表明,采用这种尾矿配料可获得高质量熟料,而且可完全替代生料中的铁质原料、大幅度降低石灰石及粘土用量.以铜尾矿配料的高铁水泥时最显著的性能是可显著提高水泥的早期强度.结合XRD及熟料结构的岩相检测,本文分析了尾矿配料时熟料的形成过程及最佳煅烧条件.     

重度铜污染土壤制备轻集料的固化机理研究

将含重金属的污染土壤用于制备轻集料被认为是一种安全可靠的资源化处置技术,弄清重金属在轻集料制备过程中的固化机理对合理制定相应的工艺和技术路线具有重要的意义.采用在污染土壤中掺入少量含铜氧化物的方法,研究了高温烧结对污染土壤中铜的固化以及固化极限,探讨了轻集料中高温烧结固化铜的作用机理以及铜对轻集料性能的影响.结果表明,含铜氧化物在轻集料烧结过程中存在较强的助熔作用.总体来说,在1200℃的烧结温度下,铜的固化率与价态及掺加量有关,当铜掺量小于1.5％时,轻集料的重金属固化效果较好,固化率为99.6％～99.99％,因为污染土壤中铜的含量通常低于0.2％,所以利用含有少量铜氧化物的固废制备轻集料是安全的.同时,XRD结果表明,轻集料的晶相组成以石英、高温石英、赤铁矿和莫来石为主,且铜的固化与高温石英关系密切,推测其固化机理是铜离子与硅氧四面体配位而被固化.     

含砷废渣水泥固化/稳定化技术研究进展

含砷废渣作为一种持久性污染物被广泛关注,固化/稳定化技术是治理含砷废渣的一种行之有效的途径。对硅酸盐水泥基胶凝材料固砷效果以及其固化机理等方面的研究进行了综述,水泥水化过程中产生的大量Ca(OH)_2与可溶性砷酸盐反应生成较为稳定的砷酸钙盐,降低砷的浸出浓度,从而实现砷的有效固化,但其存在污染物包容量小、耐久性差等缺点。本课题组提出了利用地聚物水泥(地聚物材料)固化含砷废渣,通过在地聚物材料水化聚合过程中,以同晶取代的方式实现AsO43-与SiO_4~(4-)、AlO_4~(5-)之间的化学键合,并辅以地聚物材料的高强、耐久性好的优良特性,利用地聚物材料固化含砷废渣实现砷的大容量、持久性地安全稳定固封。     

污泥对水泥熟料烧成和强度的影响

利用污水处理厂污泥替代硅质原料配制多组水泥生料,污泥掺量变化范围0-10%,生料KH(石灰饱和系数)变化范围为0.88~0.97,在1400℃下煅烧,测定各熟料的f-CaO和强度,并结合XRD,SEM/EDS等分析,研究污泥掺量及生料KH对水泥熟料烧成和强度性能的影响。另外还对掺10%污泥所烧制的熟料进行了重金属溶出试验。结果表明,在生料KH保持0.94而污泥掺量变化的情况,污泥掺量在2.5%左右时对改善生料的易烧性和熟料强度均有利,而污泥超过这个掺量后,生料易烧性和熟料强度随污泥掺量增加而明显降低;在污泥掺量保持2.5%而KH变化的情况下,KH小于0.91时,掺入污泥对生料易烧性和熟料强度不利,而KH大于0.94时,污泥掺入能改善生料易烧性,对熟料强度也略有提高;即使水泥生料中污泥掺量高达10%,所烧制的水泥其重金属滤出值远远小于标准的规定值,不会对环境产生危害。从水泥生料易烧性、熟料强度和重金属溶出试验看,只要生料配比合理和污泥掺量合适,污泥可以在水泥生产中得到无害化处置和资源化利用。     

水泥熟料固化重金属Cu2+和Zn2+及水化浸出行为分析

危废处理是当前的热点问题,水泥窑协同处置作为一种有效的处理方式,逐步为社会所接受。多数的危废中包含Cu²⁺和Zn²⁺,文章研究了危废中重金属Cu²⁺和Zn²⁺在水泥熟料中的固化性能和在熟料中的分布,并探讨了重金属在水泥净浆中的浸出行为和环境安全性。通过熟料易烧性X射线衍射(XRD),矿物相分离萃取,浸出实验得出:Cu²⁺和Zn²⁺均改善了熟料易烧性;Cu²⁺促进了C₄AF的生成,同时也促进了C₃S晶粒的生长,并固溶在其中;Zn²⁺与熟料形成新的矿物相Ca₁₄Al₁₀Zn₆O₃₅。通过相对分布系数(D)和分配系数(K_f)说明Cu²⁺主要分布在硅酸盐相中,硅酸盐相固化Cu²⁺的能力强于中间相;Zn²⁺主要分布在中间相中,中间相固化Zn²⁺的能力强于硅酸盐相。掺量为2.0%的Cu²⁺和Zn²⁺在水泥净浆7 d龄期的浸出浓度最大,分别为1.724和0.387 mg·L^-1。水泥熟料固化Cu²⁺和Zn²⁺在水泥使用过程中不会对环境造成二次污染。     

卧式行星球磨机粉磨水泥熟料的试验研究

分析卧式行星球磨机的工作优点和粉磨机理;采用自行设计的多功能卧式行星球磨机装置,研究离心加速度、磨筒自传与公转转速比和粉磨时间对典型水泥熟料粉磨效果和成品粉体(粒度小于75μm)产率的影响。结果表明:离心加速度为14G时粉磨效果最好;磨筒自转与公转转速比是控制磨筒内离心区域与向心区域分界线的主要因素;在14G的离心加速度下,5 min内可使成品粉体产率达到65.23%。     

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。     

镧系元素微量组分对水泥熟料矿物形成的影响

本文通过水泥生料易烧性试验、高温显微镜（ＨＴＭ）分析、Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）和岩相分析等测试手段和分析方法，研究了镧系元素对水泥熟料矿物形成的影响，及其在熟料中的分布与富集。     

熟料煅烧气氛对水泥与减水剂相容性的影响

采用Marsh筒法研究了还原气氛与正常气氛条件下煅烧熟料磨制水泥与减水剂的相容性,并通过XRD与岩相分析法研究了熟料的矿物组成与矿物形态,揭示了煅烧气氛对水泥与减水剂相容性影响的内在原因.结果表明,还原气氛条件下,熟料中三价铁被还原,形成钙铁橄榄石(CaO·FeO·SiO2)类矿物,使C4AF含量减少,原本可固溶在C4AF矿物中的部分氧化铝也随之减少,从而增加了C3A的实际含量;且熟料结粒粗大,升重较高,冷却效果较差,造成C3A大量析晶,导致水泥与减水剂的饱和点增大,流动性经时损失变大,相容性显著变差.     

卧式行星磨粉磨水泥熟料的最佳参数研究

采用自行设计的卧式行星球磨机,在公转转速为300 r/min、自转与公转转速比为2.5的条件下,研究装球率、料球体积比、填充率对水泥熟料粉磨的影响。结果表明:成品粉体产率随装球率的增大呈增加趋势,在装球率为6.00%～10.51%时尤为明显,装球率大于10.51%时,增加趋势开始变缓;在固定填充率下,料球体积比为0.5时,成品粉体产率最大为65.80%;料球体积比为0.5,总填充率为35%时,成品粉体产率最大为68.56%。