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.     

硫铝酸盐水泥增强建筑石膏的力学性能与耐水性能机理

石膏基胶凝材料的力学性能低、耐水性能差是限制其应用的主要原因.本工作通过复掺硫铝酸盐水泥,研究其对建筑石膏水化硬化进程及石膏硬化体力学性能与耐水性能的影响.结果表明,随着硫铝酸盐水泥掺量的增加,建筑石膏标准稠度需水量小幅降低,水化进程加速;10％水泥掺量时,石膏硬化体2 h与3 d的绝干抗折、抗压强度均大幅提升,2 h增幅高达34.8％、29.0％,3 d增幅高达28.8％、34.7％;同时饱水抗折强度由2.35 MPa提升至3.38 MPa,增幅高达43.8％,吸水率相应降低.XRD、SEM、MIP微观结构分析表明:硫铝酸盐水泥与建筑石膏复掺,水化生成针尖状的钙矾石(AFt)与无定形铝凝胶(AH3),AFt与针棒状二水石膏(DH)交织、穿插生长,在晶体之间发挥架桥、连接作用,同时AH3紧密填充在孔隙之间形成致密的晶胶结构中,石膏硬化体孔隙率降低,孔径明显细化,力学性能与耐水性能得到显著改善.     

硫铝酸盐复合水泥体系水化特征研究

通过正交试验研究了硫铝酸盐复合水泥中不同掺量的普通硅酸盐水泥、石膏、硅灰及粉煤灰对其强度、自收缩以及水化热的影响。结果表明:普通硅酸盐水泥及石膏的掺入显著改变了硫铝酸盐复合水泥水化进程,硅灰及粉煤灰是影响后期强度的主要因素;自收缩试验结果表明普通硅酸盐水泥和石膏是影响硫铝酸盐复合水泥水化早期自收缩的主要因素;水化热测试结果表明粉煤灰和普通硅酸盐水泥在水化前6 h起到显著作用,粉煤灰降低了水化放热,而普通硅酸盐水泥增加水化放热;硅灰及石膏对6~24 h水化放热影响显著。结合XRD及SEM测试结果,表明普通硅酸盐水泥和石膏的存在加速了硫铝酸盐复合水泥水化早期钙矾石生成,随着石膏浓度的下降,发生转晶(AFm),随着后期硫铝酸盐水泥中β-C₂S的水化以及硅灰、粉煤灰的火山灰反应产生C-S-H凝胶,使得体系致密化。     

硫铝酸盐水泥增强陶瓷模具石膏性能研究

研究了硫铝酸盐水泥(SAC)对陶瓷模具石膏凝结时间、抗折强度、溶蚀率、吸水率的影响,并采用SEMEDS及MIP测试技术对SAC作用机理进行分析。结果表明:SAC对石膏具有促凝作用;SAC增强效果非常显著,随着SAC掺量增加模具石膏抗折强度呈抛物线变化,最佳掺量为8%。SAC显著改善了石膏抵抗泥浆电解质溶蚀的性能。而吸水率则随着SAC掺量增加有小幅度降低。因此,为满足模具石膏综合性能,SAC最佳掺量为8%。此时硫铝酸盐水泥与石膏共同水化生成的针棒状DH与细针状AFt相互搭接交织生长形成网状结构,AH3凝胶及C-SH凝胶则紧密填充于网络结构晶隙间,进一步增加硬化体稳定性及密实性,改变硬化体孔径结构使孔径细化,降低其孔隙率,显著提高模具石膏强度、耐水性及耐溶蚀性。     

硫铝酸盐水泥混凝土力学性能影响因素分析

本文研究了水灰比,掺和料及其复合（矿渣：粉煤灰=2：1复掺）、引气剂对硫铝酸盐水泥（SAC）混凝土各龄期抗压强度的影响,并与普通硅酸盐水泥混凝土（OC）进行了对比,结果表明：水灰比的增加．引气剂和掺和料的掺入都会使混凝土的早期,后期强度明显降低,但是,对于普通硅酸盐水泥混凝土,由于显著的二次水化作用,在一定的掺量范围内,掺和料的加入使混凝土的早期强度降低,但后期强度增长甚至超过未加掺和料的混凝土。     

不同分解工艺下磷石膏分解制水泥熟料的LCA研究

磷石膏是湿法磷酸生产过程中的副产品,大量的磷石膏废渣可引起水体和空气的环境污染,运用生命周期评价的方法,对循环流化床还原分解磷石膏制水泥熟料试验方法进行分析,并与传统的回转窑方法进行比较.研究结果表明,在工艺过程中的环境负荷主要体现在不可再生资源的消耗、不可再生能源的消耗和温室效应,所提出的试验方法较传统方法可减少工艺过程中对环境负荷的影响.     

BFRP筋与低碱度硫铝酸盐水泥混凝土粘结性能试验

为研究玄武岩纤维增强聚合物复合材料(Basalt fiber reinforced polymer,BFRP)筋与低碱度硫铝酸盐水泥混凝土的粘结性能,对共90个粘结试件进行中心拉拔试验,研究了筋材表面形貌、混凝土强度等级等因素对粘结性能的影响。试验结果表明：对筋材表面进行喷砂、缠绕纤维和螺纹处理能显著提高粘结性能,深螺纹环氧树脂BFRP筋与65 MPa低碱度硫铝酸盐水泥混凝土的粘结强度高达39.09 MPa,远大于光滑BFRP筋的13.32 MPa。强度等级对BFRP筋-低碱度硫铝酸盐水泥混凝土粘结试件的粘结强度的影响更明显,此外BFRP筋与低碱度硫铝酸盐水泥混凝土粘结性能高于普通硅酸盐混凝土。最后,通过Cosenza-ManfrediRealfonzo(CMR)模型和修正后的Bertero-Popov-Eligehausen(mBPE)模型)对BFRP筋-混凝土粘结试件的粘结滑移(τ-s)曲线进行拟合,发现CMR模型对粘结滑移曲线的上升段拟合效果较好,清晰准确地反映了其粘结-滑移本构关系,为研究BFRP筋增强硫铝酸盐水泥混凝土结构的力学性能提供了关键理论依据。     

半浸泡硫铝酸盐水泥混凝土蒸发区孔结构变化

硫铝酸盐水泥水化需水量大、水化速度快,凝结硬化后留下的大量未水化水泥在后期继续水化生成钙矾石,影响混凝土的孔结构变化和力学性能发展。用半浸泡方式模拟半掩埋混凝土实际工况,运用背散射电镜和核磁共振等微观测试手段,研究了水灰比为0.35、0.45和0.55的硫铝酸盐水泥混凝土半浸泡35 d、70 d和130 d后蒸发区孔结构和混凝土抗压强度变化规律,结果表明：水灰比为0.35和0.45的混凝土孔隙率呈现先增大后降低再增大的变化特点;水灰比为0.55的混凝土孔隙率呈现先降低后增大的变化特点。研究表明：硫铝酸盐水泥凝结硬化后水化生成的钙矾石会产生结晶膨胀和填充密实两种效应,共同影响硫铝酸盐水泥混凝土孔结构变化。     

磷铝酸盐水泥修复性能的研究?

论述了影响新老混凝土粘结面粘结强度的因素,以新型磷铝酸盐水泥(PALC)砂浆为修补材料,研究了它与传统硅酸盐水泥(PC)之间的修复性能,通过半边修补和中间修补两种修补方式,测定粘接界面的抗折强度,对抗折界面情况进行比较分析,借助扫描电镜和元素线分析测试,分析了粘接界面区的粘接机理。实验结果表明,以磷铝酸盐水泥为修补材料的界面粘结强度明显高于以传统硅酸盐水泥为修补材料的界面粘结强度,尤其是在修补早期,磷铝酸盐的这种性能更是优越。通过扫描电镜和元素线扫描分析发现,“PALC-POC”界面区域元素含量的变化是连续的,认为界面区域是两侧元素相互扩散进入对方基体,“磷-硅”界面处可能存在化学结合。     

高铁钢渣作碱激发剂对过硫磷石膏矿渣凝结硬化性能的影响

磷石膏作为磷化工企业湿法生产磷酸产生的固体废弃物,由于其杂质含量高、晶体结构存在缺陷导致其应用性能远不如其他副产石膏,现已成为我国主要的工业固废之一。为实现磷石膏的低成本化、大掺量化及高性能化应用,本研究基于全固废胶凝材料设计思路,将活性较低的高铁钢渣作为碱激发剂制备过硫磷石膏矿渣水泥,并探究物理、化学活化处理钢渣对胶凝材料凝结硬化的影响。测试结果表明：球磨时间的延长有助于细化大粒径钢渣并分散部分团聚颗粒,提升钢渣各龄期的活性指数,最佳球磨时间为20～40 min。相较于CaO,利用高铁钢渣作为碱激发剂时不利于新拌浆体的早期凝结硬化,但是对后期强度发展具有较好的促进作用,28 d时抗压强度可超过50 MPa。SEM测试结果显示,随着水化的持续进行,基体内生成大量C-(A)-S-H凝胶包裹未反应的石膏,结晶良好的棒状钙矾石填充缝隙和孔洞,进一步提升了基体的密实度。     

硫铝酸盐水泥基高性能混凝土的制备及性能研究

采用硫铝酸盐水泥,根据设计配比,配制了硫铝酸盐水泥基高性能混凝土,探究了硫铝酸盐水泥不同掺量(0,3%,6%和9%(质量分数))对高性能混凝土力学性能(抗压强度)和耐久性能(侵蚀性)的影响。通过XRD、SEM、热分析和力学性能分析等对硫铝酸盐水泥基高性能混凝土进行了表征。结果表明,随着硫铝酸盐水泥掺量的增加,钙矾石(AFt)的衍射峰逐渐增强,水化反应加快,高性能混凝土的结构变得更加致密;所有试样中的六方板状的Ca(OH)_2均比较厚,且呈现出片层状,整体结构的致密性比较接近,而随着硫铝酸盐水泥掺量的增加,整体的密度有变得蓬松的趋势;随着硫铝酸盐水泥掺量的增加,CH的含量增加,前期的水化放热能力得到提高,所有试样在3和28 d时的抗压强度均呈现出逐渐增大的趋势,当硫铝酸盐水泥的掺量为9%时,试样的抗压强度在28 d达到了最大值41.1 MPa,相比3 d增加了19.83%;随着硫铝酸盐水泥掺量的增加,高性能混凝土试样的强度损失逐渐增加,耐久性变差,当硫铝酸盐水泥的掺量为9%时,腐蚀90 d的强度损失率达到了最大值10.3%。     

石膏存在下含钡硫铝酸钙矿物水化过程的研究

本实验采用不同量的BaSO4取代C4A3￣S中的CaSO4,合成了一系列新型含钡硫铝酸盐矿物.利用XRD、IR、SEM等测试手段,研究了在外掺一定量石膏前提下的水化过程,确定了系统的水化产物主要为AFt、BaSO4和AH3凝胶,得出了含钡硫铝酸盐水泥早强快硬的本质原因.     

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。     

砒砂岩对硅酸盐和硫铝酸盐水泥性能的影响

为了研究砒砂岩对硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥物理性能的影响,采用单因素多水平梯度实验,通过不同砒砂岩掺量的对比,测定硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的凝结时间、标准稠度用水量和胶砂强度等性能。结果表明:砒砂岩对硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥皆有促凝作用,当砒砂岩掺量质量分数为5%时硅酸盐水泥的初凝时间会缩短30%,硫铝酸盐水泥初凝时间缩短47%,硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的标准稠度用水量分别增加6.6%和21.7%;砒砂岩掺量质量分数为10%时,硅酸盐水泥的3 d和28 d的强度分别增加7.2%和6%,对其力学性能有较大影响;掺入砒砂岩后,硫铝酸盐水泥强度降低,且随掺量增加,抗压强度降幅增大。     

硫铝酸盐水泥和丁苯乳液对水泥基修补材料性能的影响

将硫铝酸盐水泥与硅酸盐水泥复合,并引入丁苯乳液作为聚合物改性剂制备高性能修补材料,研究硫铝酸盐水泥和丁苯乳液对修补材料的强度、凝结时间和黏度的影响和作用机制。结果表明:硫铝酸盐水泥明显提高复合水泥的早期强度,缩短初凝和终凝时间,增大黏度;适量丁苯乳液能在复合水泥浆体中形成网状结构,提高力学强度;丁苯乳液中的羧基能够减小熟料矿物铝酸钙、硅酸三钙和硅酸二钙的水化速率,复合水泥净浆的初凝和终凝时间均明显延长,黏度减小。     

硫铝酸盐基高水材料强度与微观结构研究

研究了20℃和5℃时硫铝酸盐基高水填充材料的强度发展规律及微观结构,通过XRD、孔结构测试等方法研究了高水充填材料的微观结构与强度的关系,并重点研究了亚硝酸钠对高水充填材料水化产物微观结构及强度的影响.研究表明:高水充填材料的水化产物主要是以钙矾石为主的胶凝材料;亚硝酸钠具有促进硫铝酸盐水泥熟料水化和改善高水充填材料硬化体孔结构的双重作用,在5℃时这种作用更加明显.以硫铝酸盐基填充材料代替木材、钢材作为可泵性支护材料,具有凝结硬化速度快、施工方便、价廉等优点,但施工温度低于20℃时材料的性能研究报道甚少.     

硅酸盐水泥与铝酸盐水泥的性能对比分析

对硅酸盐水泥和铝酸盐水泥的组成、性能指标和水化机理进行了分析,对比二者性能差异对其应用范围进行了区别。     

基于分子动力学模拟的过硫磷石膏矿渣水泥组成设计

原材料化学成分的组成设计是过硫磷石膏矿渣水泥 （PPSC） 水化反应与力学强度形成的基础,室内试验与分子动力学模拟 （MD） 为 PPSC 原材料的化学组成提供了多尺度调控设计依据。利 用 Materials Studio（MS） 软件建立 PPSC 结构模型,采用 MD 与 XRD 等手段研究了化学成分摩尔比对 PPSC 抗压强度的影响规律。结果表明：随着 CaO/SO₃ 摩尔比的增加和 SiO₂/Al₂O₃ 的降低,PPSC 的抗压强度呈增长趋势,当SiO₂/Al₂O₃ 摩尔比为 3.5～3.7、CaO/SO₃ 摩尔比为 1.8～2.0 时,PPSC 的抗压强度较高。分子动力学对 PPSC 孔结构的模拟结果与抗压强度试验结果规律相反,证明了模拟结果的可靠性。在原子尺度上,分子动力学模拟表明 O、Ca、Al 及 S 原子表现出较高的扩散能力,在碱性环境下,硫酸盐激发作用使 S=O、Al-O 及 O=O键长增大而...