预水化处理对钢渣碳酸化性能的影响

提高工业副产品钢渣的资源化利用率有利于钢铁行业的健康、可持续发展。但钢渣的水化活性较低,且可能存在安定性问题使得其不适合直接作为混凝土的胶凝材料使用,通过碳酸化处理可显著提升钢渣的安定性。首先对钢渣的溶液条件及早期水化性能展开研究,随后对钢渣进行预水化处理,得到最佳预水化时间。结果显示：钢渣中富含的硅酸三钙(C₃S)、硅酸二钙(β-C₂S)和氢氧化钙(CH)赋予钢渣溶液较高的pH值及Ca²⁺条件,使其呈现出较高的碳酸化反应活性。对于后续碳酸化养护而言最佳的预水化时间为6 h,钢渣中C₃S和β-C₂S发生水化反应,水化产物CH和水化硅酸钙(C-S-H)的碳酸化反应速率较高,因此过度的预水化处理使得CH和C-S-H迅速被碳酸化并在颗粒表面形成致密碳酸钙包裹层,从而阻碍后续碳酸化反应的进行。     

脱硫石膏对钢渣骨料水泥砂浆性能的影响

为了提高脱硫石膏和钢渣的综合利用率,采用固废协同利用技术制备胶凝材料,研究脱硫石膏掺量对非碳化钢渣骨料水泥砂浆和碳化钢渣骨料水泥砂浆干燥收缩、水分散失、力学性能和抗冻性能的影响,揭示脱硫石膏对钢渣砂浆性能的影响机理。研究结果表明：随掺量的增加,脱硫石膏对钢渣骨料水泥砂浆干燥收缩和水分散失的抑制作用逐渐增强,砂浆的抗压强度和抗冻性能逐渐下降。脱硫石膏与水化产生的Ca(OH)₂晶体及钢渣中的Al₂O₃,SiO₂反应生成钙矾石(AFt),针状AFt被簇状C-S-H凝胶包裹着构成空间网状结构。由于非碳化钢渣中的部分游离CaO(f-CaO)碳化成CaCO₃,减少了f-CaO水化反应生成的OH^-,促进了脱硫石膏与水泥的水化反应,因此碳化钢渣骨料水泥砂浆的性能优于非碳化钢渣骨料水泥砂浆的性能。     

碳化养护对钢渣-熟石灰固碳砖耐久性的影响

研究了碳化养护工序对钢渣-熟石灰固碳砖抗冻融性能、抗硫酸盐侵蚀性能和抗盐结晶压性能等耐久性的影响，并用X射线衍射分析、热分析、孔结构分析和扫描电子显微分析对硬化浆体的微观结构进行了表征，揭示了其耐久性的改善机理.结果表明：钢渣-熟石灰固碳砖具有优良的耐久性；碳化养护过程中，钢渣-熟石灰固碳砖中化学稳定性差的Ca(OH)₂转变为稳定性高的CaCO₃，硬化浆体的孔结构得以细化，因而钢渣-熟石灰固碳砖的耐久性得到显著改善；钢渣-熟石灰固碳砖的综合CO₂减排效益为179.4 kg/t，钢渣利用率为238.0 kg/t，环保效果显著.     

机械-水热联合法制备高活性硅酸二钙

以稻壳灰和Ca(OH)₂为原料，B₂O₃为稳定剂，通过机械-水热联合法制备了高活性硅酸二钙(C₂S)，研究了预处理工艺对稻壳灰活性以及烧成制度对硅酸二钙活性的影响.结果表明：稻壳灰经1%稀硫酸溶液预处理2.5 h后煅烧，可使稻壳灰活性增高，有利于提高水热合成的效率；分段煅烧和掺入0.5%的B₂O₃促进了β-C₂S的形成，并提升了其早期水化活性，有利于强度发展；按钙硅比为2配制的物料经球磨2.0 h、水热4.0 h后，先在500℃下预烧1.0 h，再升温至600℃煅烧1.0 h，可得到高活性硅酸二钙，其水化7、28 d后的抗压强度分别为33.0、41.1 MPa.     

煅烧凝灰岩对水泥水化产物和硬化体孔结构的影响

为探明煅烧凝灰岩对水泥水化产物的影响,借助X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等测试方法,分析了700℃下煅烧不同时间后凝灰岩的矿物组成及其对水泥水化产物和硬化体孔结构的影响.结果表明：煅烧后凝灰岩中的沸石水、结构水和吸附水被脱除,斜发沸石等沸石矿物架状结构发生破坏,形成无定形的SiO₂和Al₂O₃;煅烧凝灰岩有助于水泥中的水化硅酸钙(C-S-H)、钙矾石(AFt)和单硫型水化硫铝酸钙(AFm)形成,且降低了C-S-H的钙硅比(n(Ca)/n(Si)),消耗了Ca(OH)₂,水泥更易发生碳化;水化28 d后,煅烧凝灰岩水泥的孔隙率降低,孔径分布更细,从而提高了水泥强度.     

Ca(OH)2预浸泡浓度对碳化增强再生骨料混凝土性能的影响

将产量逐年递增的建筑固废进行加工,生产再生骨料替代天然骨料,可以消耗建筑固废,减少矿产资源开采。采用CO₂加速碳化再生粗骨料,可提高其吸水率和压碎指标,同时还能起到固碳作用,有利于助力碳中和。为了提高碳化效率,将再生粗骨料浸泡于Ca(OH)₂溶液进行预处理,并研究不同浸泡浓度对再生粗骨料及其所制备的再生骨料混凝土性能的影响。结果表明：Ca(OH)₂溶液浸泡浓度为4 mol/kg时,碳化效果最优,再生粗骨料的吸水率和压碎指标比未处理时,分别提高了10.4%和9.4%,所制备的再生骨料混凝土的28 d抗压强度和劈裂抗拉强度则分别提高了8.4%和18.6%。     

氢氧化镁对过期水泥的改良研究

采用Mg(OH)₂以外掺剂的形式与过期复合硅酸盐水泥混合制备成水泥胶砂试件,利用Mg(OH)₂部分溶于水时完全电离为Mg²⁺和OH^-,掺加在水泥中既可以碱激发水泥和未溶于水的部分充当惰性骨料的共同作用下,研究其力学强度和微观结构变化,为过期水泥的再利用提供一种行之有效的方法。结果表明：Mg(OH)₂可有效激发过期水泥水化反应,填充密实结构,提高抗压强度,但脆性也会相应提高;掺入Mg(OH)₂的过期水泥胶砂试件水化产生了大量的C-S-H凝胶联合骨料颗粒连接成整体,孔隙率降低,结构密实,但在超过最佳掺量后会因为过多的骨料颗粒和相应不足的C-S-H凝胶而发生强度略微下降,且有强度低的Ca(OH)₂晶体析出。     

高速机械粉磨对油基钻屑灰渣活性的影响

对油基钻屑灰渣进行了高速机械粉磨处理,研究了粉磨时间(0～7 min)对灰渣粒径分布和比表面积的影响,分析了掺灰渣胶砂试件的力学性能,并进行了XRD、SEM、FTIR微观分析。结果表明：与未粉磨处理的灰渣相比,粉磨3 min灰渣的粒径分布范围缩小至1.220～40.100μm,D₅₀降低了60.9%,比表面积增大了27.6%;与其他粉磨时间的灰渣相比,用粉磨3 min的灰渣等质量取代30%水泥所制备的胶砂试件的28 d抗压强度最高,28 d抗折强度也较高;适宜的粉磨时间能够促进灰渣中的活性Si O₂、Al₂O₃等与水泥水化产物Ca(OH)₂发生二次水化反应,生成C-S-H凝胶和AFt,提高胶砂结构的密实度。     

负温条件下硅酸盐-铝酸盐-磷酸盐水泥体系水化机理研究

为了研究在-10℃环境下硅酸盐-铝酸盐-磷酸盐水泥体系(SAP体系)的水化反应情况,通过凝结时间、XRD、TG、SEM等测试分析了SAP体系的水化产物和反应机理。结果表明：掺入铝酸盐水泥(CAC)和焦磷酸钠均有利于硅酸盐水泥(OPC)的早期凝结,但不利于其后期强度发展;SAP体系早期的主要水化产物为C-S-H凝胶和NO₂-AFm晶体,CAC掺量越多,7 d水化产物生成量越多,试件的抗压强度越高;7～28 d时,CAC掺量为10%的S₉A₁P体系中Ca(OH)₂晶体持续生成,试件28 d抗压强度达到32.4 MPa。     

柠檬酸对氯氧镁水泥水化过程及性能的影响

研究了不同掺量(0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%)的柠檬酸对氯氧镁水泥(MOC)凝结时间、抗压强度、电阻率、体积稳定性和耐水性的影响,并通过XRD和SEM分析了其作用机理。结果表明：掺入柠檬酸会延长MOC的凝结时间和水化诱导期,延缓水化进程,降低抗压强度,但能有效改善MOC的体积稳定性和耐水性;掺入柠檬酸会使MOC水化产物5Mg(OH)₂·MgCl₂·8H₂O(相5)的含量增加,晶体形态改变;空白组浸水28 d后,其内部生成了大量片状Mg(OH)₂;掺柠檬酸的试件浸水28 d后,其内部疏松多孔的Mg(OH)₂较少,大量絮状相5相互搭接,使MOC的内部结构更加致密,耐水性得到提升。     

热养护对MgO激发碱矿渣材料抗压强度与微结构的影响

为改善MgO激发碱矿渣材料(MASM)的早期力学性能,采用早期热养护(6 h)研究了养护温度对MASM抗压强度的影响,分析MASM水化产物及微观形貌。研究结果表明：热养护可有效提高MSAM的1 d抗压强度,随养护温度的提高,MASM的1 d抗压强度先增高后降低,提升幅度为59%～183%。适当的热养护可加速MgO水化成为Mg(OH)₂,并促使形成密实的微结构,有利于形成更强的胶结结构。然而,养护温度过高使得C-S-H凝胶原位沉积在矿渣颗粒的表面,抑制矿渣的溶解,从而导致MASM后期水化不充分。最终,确定50℃组为最优组,其1 d抗压强度即可达到对照组3 d水平。     

碳化养护对脱硫石膏基SiO2气凝胶保温砂浆性能的影响研究

以工业钙基固废脱硫石膏为胶凝材料，协同碳化养护工艺制备脱硫石膏基SiO₂气凝胶保温砂浆，对其物理力学性能及固碳性能进行了分析。结果表明，经碳化养护的脱硫石膏基SiO₂气凝胶保温砂浆抗压强度比未碳化养护时提高了1.98%～7.83%，并且当气凝胶掺量为3%时，碳化养护对保温砂浆强度的提高效果最明显。随着气凝胶掺量从0增加到7%，砂浆的导热系数从0.5163W/(m·K)减小到0.2537 W/(m·K)；并且气凝胶掺量为1%～5%时，碳化养护的试块导热系数比未碳化养护试块的导热系数降低了0.4%～6.7%。碳化养护工艺可以实现脱硫石膏基SiO₂气凝胶保温砂浆的碳捕集，固碳率最高可达5%左右。     

以气态硫磺还原磷石膏作全钙源制备贝利特硫铝酸盐水泥

以气态硫磺还原磷石膏(PG)作为全钙源，采用分段煅烧制度制备了贝利特硫铝酸盐水泥，并采用X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪等研究了其矿物相组成与水化性能.结果表明：贝利特硫铝酸盐水泥的主要矿物相为Ca₄Al₆(SO₄)O■₁₂、Ca₂SiO₄(β-C₂S)和Ca₈Fe₄Al₄O₂₀(C₄AF)，同时含有少量的钙铝黄长石(C₂AS)和alpha’-Ca₂SiO₄·0.05Ca₃(PO₄)₂(α’-C₂S)；随着煅烧温度和煅烧时间的增加，■的含量增加，但煅烧温度超过1 300℃，煅烧时间超过90 min后会对■的形成产生不利的影响；过度煅烧熟料各龄期的强度都会降低，对其早期强度的发展...     

超细铜尾矿免烧免蒸养环保砖的研究

文中通过正交试验得出适用于超细铜尾矿的最佳固化剂配方为：水泥、粉煤灰、消石灰、脱硫石膏和石英粉用量分别为25%、40%、25%、4%和6%。固化剂掺量为20%时，超细铜尾矿免烧免蒸养环保砖的性能最佳，其7d、28d抗压强度分别为17.6MPa、22.5MPa，软化系数分别为0.65和0.80。C-S-H凝胶、钙矾石[Ca₆Al₂(SO₄)₃(OH)₁₂·26H₂O]等新矿物的生成是超细铜尾矿环保砖具有较高的抗压强度和耐水性的主要原因。     

激发剂对钢渣-矿粉胶凝材料力学性能的影响及机理分析

研究了氢氧化钙、石膏、硫酸钠三种激发剂对钢渣-矿粉胶凝材料力学性能的影响,并结合XRD图谱分析了激发剂对钢渣-矿粉胶凝材料水化产物的影响机理。试验结果表明,三类激发剂中,硫酸钠能更好的激发钢渣-矿粉的活性,当硫酸钠的掺量为1.5%时,3d强度为18.0MPa,7d强度达到22.5MPa,28d强度达到25.8 MPa。XRD分析表明,掺入硫酸钠后,钢渣-矿粉胶凝材料的水化产物主要为C-S-H凝胶、棒柱状AFt晶体及少量的Ca(OH)2晶体,激发剂掺量的不同,水化产物数量不同,合适掺量的激发剂有助于激发体系的水化活性,提高体系的力学性能。     

一种高强耐水型石膏基自流平砂浆的研制

脱硫石膏通过合适的煅烧和粉磨工艺后得到性能优良的建筑石膏(β-半水石膏),以该脱硫建筑石膏为主要材料,加入适量矿渣粉及少量水泥,再配入一定比例的减水剂、缓凝剂、纤维素醚、消泡剂等外加剂,控制pH值在8～9范围内。通过不同配比试验研究,得到一种性能优良的自流平材料,微观分析结果表明,材料水化产物主要为C-S-H凝胶和部分纤维状三硫型水化硫铝酸钙(AFt)、针状硬硅钙石[Ca₆Si₆(OH)₁₇],养护28d抗压强度达到44.6MPa,软化系数0.82,达到了石膏基自流平砂浆高强耐水的目标。     

激发剂对钢渣胶凝活性及微观结构的影响

研究了化学激发对钢渣胶凝活性的影响,分析了硫酸钠、硅酸钠和硅灰3种激发剂单掺和复掺对钢渣活性及其强度的影响。通过X射线衍射、红外光谱和扫描电镜等测试,揭示了的宏观性能和微观结构的内在联系。结果表明:激发剂单掺和复掺均能有效提高钢渣的活性和水化速率,从而提高钢渣水泥的强度。当硅灰和硫酸钠复掺时叫过最好,促使Ca(OH)2发生二次水化,生成钙矾石和C-S-H凝胶,使硬化体密实、强度提高,3、28 d强度相比空白样分别提高了128%、49%。     

新型低碳胶凝材料制备及CO2养护钙基建筑材料的研究进展

综述硅钙石低碳胶凝材料的制备过程,进而介绍CO₂养护硅钙石胶凝材料、钢渣及混凝土的碳化硬化反应机理,分析养护过程的关键因素,并对低碳、吸碳水泥及CO₂养护技术的未来发展进行展望。     

海上风电超低水胶比水泥基灌浆料的水化过程研究

基于水泥-硅灰-矿粉三元胶凝体系,制备了海上风电超低水胶比水泥基灌浆料,通过XRD和SEM分析了灌浆料不同龄期的水化产物与微观结构,并研究了其水化过程。结果表明：硅灰和矿粉共同促进了水泥的水化反应,且随着龄期的增加,促进作用增强;90 d时,在硅灰和矿粉的协同效应下,Ca(OH)₂晶体大幅度减少,从而减少了Ca(OH)₂自身晶体取向性对灌浆料造成的缺陷;水化反应生成大量低钙型C-S-H凝胶,形成排列紧密的层状构造,灌浆料内部结构致密,使其具有较高的抗压强度和耐久性能。     

电解锰渣激发钢渣活性研究

选用电解锰渣激发钢渣,研究电解锰渣的掺量对钢渣活性的影响及钢渣活性激发机理。借助XRD和SEM对钢渣胶凝材料水化产物进行矿物相分析和微观形貌分析;比较不同龄期的钢渣活性指数。研究结果表明当钢渣与电解锰渣复合取代50%水泥时,电解锰渣掺量为14%激发效果最佳,该比例下钢渣胶凝材料7 d的活性指数从54%提高到84%,28 d的活性指数从70%提高到92%,可达到425~#强度等级要求。电解锰渣掺入能够加速钢渣水化产物中C-S-H凝胶、AFt晶体的形成,反应生成的水化产物吸收了、熟料水化过程中释放的Ca(OH)_2,增大了钢渣水化浆体的密实度,从而提高了钢渣的活性。