赤泥基胶凝材料的制备与性能研究

以赤泥、粉煤灰为主要胶凝材料,掺入适量激发剂(石灰)和脱硫石膏,制备了性能优异的赤泥基胶凝材料,并优化了配合比,研究了赤泥基胶凝材料的力学性能、体积稳定性和抗渗性.研究表明赤泥掺量65％,粉煤灰掺量20％,石灰掺量10％,脱硫石膏掺量5％时赤泥基胶凝材料的28 d抗压强度达到3.4 MPa,劈裂抗拉强度达到1.11 MPa.而赤泥掺量65％,粉煤灰掺量25％,石灰掺量5％,脱硫石膏掺量5％时,赤泥基胶凝材料的28 d干燥收缩为115×10-6 m,28 d温度收缩在-20～40℃ 范围内最小为40×10-6 m/℃,空气渗透系数为9.79×10-10 cm/s,抗水渗透系数为1.02×10-6 cm/s.研究表明在适量掺加石灰和脱硫石膏,有利于提高粉煤灰的水化,提高结构密实度,提高了赤泥基胶凝材料的力学性能、体积稳定性和抗渗性.     

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。     

矿渣及脱硫石膏-粉煤灰复合胶凝材料的试验研究

研究了不同的煅烧温度及保温时间对脱硫石膏-粉煤灰新型复合胶凝体系抗压强度的影响.在此基础上引入矿渣,研究矿渣及其掺量时脱硫石膏-粉煤灰复合胶凝体系的影响,并通过掺加矿物激发剂和化学激发剂对其改性.对较优配比的复合胶凝材料进行XRD与SEM研究,分析了其水化产物的成分与形貌.最后,对复合胶凝材料的基本性能进行检测.结果显示,适当的脱硫石膏的煅烧温度与保温时间、适宜掺量的矿渣、矿物激发剂与化学激发剂均能提高复合胶凝体系的强度;经改性的复合胶凝材料具有较好的性能.     

水泥-磷石膏基复合胶凝体系早期强度及体积稳定性研究

通过分析养护方法、水泥掺量等工艺参数或方法,研究了磷石膏复合胶凝材料早期强度及在不同环境条件下体积的变化规律。研究结果表明:掺加水泥不能有效提高复合胶凝材料的强度,反而会降低其早期强度;水泥掺量低于5%的水泥-磷石膏基复合胶凝材料在养护过程中呈现收缩性,而水泥掺量高于10%的复合胶凝材料呈现膨胀性,且在14d时收缩率达到最大,此后膨胀率逐渐降低。在湿度较大的养护环境中,水泥-磷石膏复合胶凝材料体积趋于膨胀;而在湿度较低的养护环境中,水泥-磷石膏复合胶凝材料体积趋于收缩。     

脱硫石膏-铝土矿-硅酸盐水泥混合基自流平材料

以脱硫石膏、铝土矿和普通硅酸盐水泥为原料制备自流平材料,研究了胶凝材料的表观性状、强度发展、结构与产物,以及胶凝机理.结果表明,脱硫石膏掺量20％～ 40％时,自流平材料表面性状良好,水化作用较快,凝结时间合理,具有密实的钙矾石胶凝结构;脱硫石膏掺量不足时,无法形成以钙矾石为主的胶凝结构,过量则导致胶凝体强度显著下降、凝结时间明显延长、后期强度几乎不发展.钙黄长石和硅酸钙可以指示28 d胶凝体的“亏钙”程度.因此,掺量不大于40％的脱硫石膏可与铝土矿、普通硅酸盐水泥制备混合基自流平材料,为资源化利用脱硫石膏提供了新途径.     

基于正交试验的泡沫脱硫石膏基复合材料性能研究

为了解掺和料对泡沫脱硫石膏材料各项性能的影响顺序，基于正交试验的方法，在脱硫建筑石膏中掺入复合硅酸盐水泥、粒化高炉矿渣粉、微硅粉3种掺合料，并通过物理发泡的方法制备泡沫脱硫石膏基复合胶凝材料，研究了泡沫脱硫石膏基复合材料硬化体的物理与力学性能，同时结合极差与方差分析对其进行影响因素大小判断。结果表明：微硅粉是影响泡沫脱硫石膏材料强度、吸水率及干密度的重要因素，而粒化高炉矿渣粉主要影响软化系数的大小。结合工程实际应用需求，通过极差与方差分析得出泡沫脱硫石膏基复合材料最佳试验方案为A₂B₁C₂，即复合硅酸盐水泥掺量为12%、矿渣粉掺量为10%、微硅粉掺量为10%。     

无熟料胶凝材料胶砂与混凝土性能的试验研究

以矿渣、粉煤灰、钢渣、铁尾矿微粉、熟石灰、脱硫石膏等为原材料研究无熟料胶凝材料的制备及其胶砂、混凝土性能。结果表明：无熟料胶凝材料标准稠度用水量在28.5%～30.5%之间,初凝时间均大于150 min,终凝时间在200～460 min之间;不掺加水泥的无熟料胶凝材料,早期钢渣含量较高的通用胶砂抗压强度较高,其专用胶砂抗压强度也较高且56 d时可达50 MPa;掺入不超过胶凝材料5%的P·Ⅰ型硅酸盐水泥的无熟料胶凝材料,钢渣含量较低、石膏含量较高的通用和专用胶砂抗压强度都相对较高,较优组别专用胶砂抗压强度28 d可达35 MPa, 56 d达到45 MPa;选用胶砂强度较优的胶凝材料配比进行混凝土试验,无熟料胶凝材料混凝土工作性能良好,28 d抗压强度满足C20～C25混凝土强度要求,56 d满足C25～C30混凝土强度要求。     

脱硫石膏-粉煤灰复合胶凝材料基胶砂试验研究

脱硫石膏和粉煤灰混合后,在水泥、石灰、复合激发剂的作用下,可制备成一种新型复合胶凝材料。通过试验,在对水泥、激发剂及其最佳掺量的优选的基础上确立复合胶凝材料基本比例关系。结果表明,脱硫石膏与粉煤灰的最佳配比为2：3;水泥掺量对复合胶凝材料基胶砂强度影响明显,强度随水泥用量增加而增大;适宜用量的激发剂有助于提升强度。     

脱硫石膏-粉煤灰复合胶凝材料的力学性能研究

研究了脱硫石膏-粉煤灰复合胶凝材料的力学性能及微观结构。结果表明:磨细粉煤灰较原样粉煤灰对脱硫石膏的力学性能有较大的改善,掺加20%磨细粉煤灰可以得到较高强度的脱硫石膏-粉煤灰复合胶凝材料。由超景深显微镜和XRD分析推断出:粉煤灰的滚珠效应和骨架作用改善了脱硫石膏的力学性能,但在干燥环境下,粉煤灰的水化反应得不到有效进行,复合胶凝材料的强度主要来源于水化产物CaSO4.2H2O。     

纤维石膏基复合墙材基本力学性能试验研究

以原状脱硫石膏、粉煤灰、矿渣作为基本材料,运用正交试验研究了由NaOH、生石灰和水泥组成的复合碱性激发剂对于原状脱硫石膏-粉煤灰-矿渣复合胶凝材料基本力学性能的影响,确定了NaOH、生石灰、水泥的最佳掺量.在此基础上,研究了不同植物纤维、水胶比、减水剂对复合胶凝材料基本力学性能的影响,确定了纤维石膏基复合墙材的最佳配比.试验结果表明:NaOH、生石灰、水泥的最佳掺量分别为0.5％,8％,10％,该复合墙材选用苎麻纤维和萘系减水剂为宜,最佳掺量分别为2％和1％,最佳水胶比为0.38,所有组分均在脱硫石膏、粉煤灰和矿渣质量和的基础上按质量比外掺.     

不同海水浓度下泡沫混凝土性能研究

基于图像分析软件,对不同海水浓度下泡沫混凝土的性能进行了研究.结果表明:海水因含有起早强作用的无机盐离子而会促进泡沫混凝土中胶凝组分的水化,生成较多水化产物,从而提高泡沫混凝土的干容重和抗压强度.然海水中无机盐离子,尤其是钙离子,能够一定程度上抑制发泡剂的发泡能力,造成气泡数目和孔隙率降低;同时较多水化产物在一定程度上分隔了气泡,最终随着海水浓度的增加,泡沫混凝土的气孔率、平均孔径呈现出下降趋势.     

脱硫石膏泡沫混凝土性能及相关性分析

经对影响泡沫混凝土性能的主要因素的相关性分析发现,在不含速凝剂和激发剂的体系中,泡沫混凝土的流动性与其起泡性能、稳泡性能存在相关性。泡沫混凝土的凝结时间与泡沫混凝土的起泡性能、稳泡性能不存在相关性。泡沫混凝土的容重与强度有一定相关性。通过对泡沫混凝土的气泡结构进行分析表明在泡沫混凝土中加人适量的减水剂和甲基纤维素,有助于改善泡沫混凝土的气泡结构。     

高强度低导热泡沫混凝土性能研究

在工程实践中,作为装配式建筑的墙体材料,既要有较好的保温隔热性能,又要满足一定的力学性能。轻质泡沫混凝土是一种很好的选择,但普通的泡沫混凝土材料在满足热工性能时其力学性能往往表现较差。本文提出一种高强度低导热泡沫混凝土制备方法,研究了水胶比、泡沫掺量、粉煤灰掺量和聚丙烯(PP)纤维掺量对泡沫混凝土的抗压强度和导热系数的影响,并采用扫描电镜(SEM)探究了粉煤灰和PP纤维对泡沫混凝土微观形貌的影响。结果表明:当水胶比为0.6、泡沫掺量为4%(质量分数,下同)、粉煤灰掺量为25%以及PP纤维掺量为0.2%时,泡沫混凝土的抗压强度较高且导热系数较低。     

泡沫掺量对泡沫混凝土孔结构及铅离子吸附性的影响

以P·O42.5硅酸盐水泥为主要原材料,采用压缩空气发泡方式制备了泡沫混凝土,通过立体显微镜观察并表征不同泡沫掺量下泡沫混凝土孔结构,基于不同孔结构研究了泡沫混凝土对Pb2+的吸附作用.研究结果表明,当泡沫掺量为3.77％～ 5.28％时,随泡沫掺量增加气孔的圆度逐渐增大,平均弦长和气孔间距系数均随泡沫掺量增加而逐渐增大,小于0.2 mm的孔含量逐渐减少,0.2～2 mm的孔含量增加,2～4 mm的孔含量显著增加.泡沫混凝土对Pb2+的吸附在动力学上符合准二级动力学模型,等温吸附符合Langmuir吸附等温式,以化学吸附为主.泡沫混凝土对Pb2+的吸附容量高,吸附速率较快,可广泛应用于含Pb2+废水的处理.     

碱激发矿渣-玻璃粉基泡沫混凝土性能研究

采用玻璃粉部分替代矿渣制备碱激发胶凝材料,研究了玻璃粉含量(10%、20%、30%、40%,质量分数)对碱激发矿渣-玻璃粉基(AASG)泡沫混凝土性能的影响。对AASG泡沫混凝土流动性、抗压强度、干燥收缩、吸水率、软化系数和抗冻性进行了研究,并通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪对机理进行了分析。结果表明:10%~40%掺量的玻璃粉使AASG泡沫混凝土的流动性提高了5.0%~25.6%;抗压强度随玻璃粉掺量的增加先增大再减小,玻璃粉掺量为20%时,7 d和28 d抗压强度最高,与对照组相比分别提高15.0%和23.8%;玻璃粉掺量为20%时,AASG泡沫混凝土的干燥收缩、吸水率、软化系数和抗冻性最佳;SEM分析发现,玻璃粉有助于孔结构的优化和提高微观结构的致密性;XRD分析表明,AASG泡沫混凝土的主要反应产物为 C-(N-)A-S-H和水滑石。将玻璃粉作为矿渣的替代品来制备AASG泡沫混凝土是可行的,为其在回填工程和固废利用提供理论支撑。     

矿渣基轻质泡沫混凝土的增强研究

以碱激发矿渣为主要胶凝组分,利用物理发泡技术制备了矿渣聚合物泡沫混凝土.通过XRD表征了不同基体组成对泡沫混凝土物相组成的影响;通过Image-Pro Plus表征了不同基体组成对泡沫混凝土气孔结构的影响.综合分析了不同基体组成对矿渣聚合物泡沫混凝土基体强度以及气孔结构的影响,重点研究了低密度矿渣基泡沫混凝土的强度优化.研究表明未掺加泡沫的地质聚合物基体强度作为矿渣聚合物泡沫混凝土的强度基数,而孔结构则代表了随着泡沫掺加矿渣聚合物泡沫混凝土保留其基体强度的能力,对于低密度的泡沫混凝土,提高其保留基体强度的能力为强度优化的根本出发点.基于以上理论对矿渣聚合物泡沫混凝土掺加粉煤灰进行孔结构优化,掺加水泥进行基体增强的强度分步优化,使1800 mL泡沫掺量(干密度400 kg/m3)的矿渣基泡沫混凝土强度增加103%,使其强度由1.43 MPa提高至2.91 MPa.     

砖混类再生微粉泡沫胶凝材料力学性能研究

利用建筑垃圾制备的再生微粉,可以有效替代水泥,减少水泥资源的使用,提高建筑垃圾的资源利用率。本文通过气泡参数分析、力学性能测试等方法,研究了砖混类再生微粉和发泡剂掺量对低强度泡沫胶凝材料力学性能的影响。结果表明：再生微粉的掺入会导致胶凝材料抗压强度降低,微粉掺量大于水泥时,胶凝材料抗压强度随再生微粉掺量增加而小幅提高;浆体流动度随再生微粉掺量的增加先降低后增高;再生微粉掺量较小时,发泡剂掺量对浆体流动性影响较大,而当微粉掺量较大时,发泡剂掺量对浆体流动性无显著影响;不同批次再生微粉性能差异较小。通过调节再生微粉和发泡剂掺量可制备满足不同力学性能需求,同时具有良好流动性的泡沫胶凝材料。     

Air‐void characterisation of foam concrete

The pore structure of cementitious material, predetermined by its porosity, permeability and pore size distribution, is a very important characteristic as it influence the properties of the material such as strength and durability. The pore parameter could therefore be a primary factor influencing the material properties of foam concrete and an in depth look into this aspect is required to establish relationships between this and material properties. In order to evaluate these relationships it was necessary to develop parameters to explain and quantify the air‐void structure of foam concrete. This paper discusses the investigations done to characterise the air‐void structure of foam concrete by identifying few parameters and influence of these parameters on density and strength. A camera connected to an optical microscope and computer with image analysis software were used to develop these parameters. It is found that out of the air‐void parameters investigated, volume, size and spacing of air voids have influence on strength and density. Mixes with a narrower air‐void size distribution showed higher strength. At higher foam volume merging of bubbles seems to produce larger voids, results in wide distribution of void sizes and lower strength. Air‐void shape has no influence on the properties of foam concrete.     

不同稳泡剂对发泡水泥性能的影响

以普通425水泥为胶凝材料,分别以硬脂酸、司班80、十二烷基磺酸钠为稳泡剂,并添加多种外加剂制备发泡水泥保温材料,探讨三种稳泡剂对发泡水泥的泡孔结构、干密度、吸水率以及抗折强度、抗压强度等性能的影响。结果表明,采用司班80为稳泡剂制备的发泡水泥泡沫稳定性好、泡孔密集且均一,吸水率低、力学强度最佳,综合性能最优。硬脂酸为稳泡剂制备的发泡水泥性能次之,十二烷基磺酸钠为稳泡剂制备的发泡水泥性能最差。     

发泡浆体流变特性对轻质混凝土匀质性的影响

为改善轻质混凝土匀质性,提升轻质混凝土力学性能,本文通过建立Herschel-Bulkley(H-B)塑性黏度计算模型,探究了发泡浆体流变特性对泡沫沉降和浆体中陶粒分布的影响。结果表明：随增稠剂掺量的增加,轻质混凝土发泡浆体的屈服应力和基于非线性H-B模型η_H-B=0.016 67K(80ⁿ-20ⁿ)(η_H-B为H-B模型得出的发泡浆体塑性黏度;K为一致性系数;n为流动指数)得到的塑性黏度增大,导致发泡浆体沉降距下降,陶粒在浆体中的分形维数提高;当发泡浆体塑性黏度大于1.74 Pa·s、屈服应力大于92.87 Pa时,可制备抗压强度大于10 MPa的轻质混凝土。由此可见,优化发泡浆体流变特性是克服陶粒在发泡浆体中易上浮问题的关键,可有效改善轻质混凝土匀质性,提升轻质混凝土力学性能。