粉煤灰及其硬化体中六价铬离子的溶出现象

粉煤灰中含有一定数量的六价铬离子，鉴于粉煤灰使用的广泛性和六价铬离子对人体与生态的危害性，必须就粉煤灰中六价铬离子的溶出性能和溶出抑制方法进行研究，并制定相应的对策与措施以指导粉煤灰的合理与安全使用。探讨了粉煤灰和粉煤灰硬化体中六价铬离子的溶出性能。研究结果表明，无论是粉煤灰本身还是自干硬击实粉煤灰硬化体或粉煤灰泥浆硬化体，都有一定数量的六价铬离子溶出，其溶出量与粉煤灰的铬含量、比表面积及粒径、火山灰活性和试体成型方法等有关。一般来说，干硬击实粉煤灰硬化体中六价铬离子的溶出量较泥浆硬化体的高。     

矿物材料对水泥可溶离子浓度及pH值的影响

研究了矿渣粉、高钙粉煤灰、脱硫石膏以及Na2SO4对净浆水泥石中可溶离子浓度和pH值的影响,水泥石中可溶出的Mg、Si、Al等各离子浓度主要与原材料中的该离子含量有关,Na2SO4使水泥-矿粉-高钙灰系统中的Al离子浓度降低并使Mg、Si离子浓度提高;在水泥-矿粉-高钙灰材料体系中,硬化体内部pH值主要受可溶出的Ca离子浓度控制;外界引入的Na离子比可溶Ca离子浓度更明显地影响pH值;Mg、Si、Al等离子的浓度变化对pH值基本无影响;采用50%的矿渣粉和高钙灰替代水泥使pH值略有降低,粉煤灰降低pH值的作用比矿渣粉更明显;采用脱硫石膏使S和Ca离子浓度提高,但使pH值降低;各pH值均高于钢筋开始脱钝的最低碱度值。     

碱激发复合渣体混凝土的试验研究

为利用碱(水玻璃、氢氧化钠、碳酸钠)激发粉煤灰和其他工业废渣(矿渣、锂渣及硅灰),改变这些渣体在混凝土中传统利用方式,以便更充分发挥这些工业渣体的活性,研究激发剂的种类、矿渣和粉煤灰的比例及粉煤灰和其他工业废渣复合时对混凝土强度的影响.结果表明,利用水玻璃和氢氧化钠复合激发可配制出强度更高的混凝土,当粉煤灰和矿渣的比例为80∶20时,混凝土28 d抗压强度仍可达66 MPa,粉煤灰∶矿渣∶锂渣∶硅灰=50∶30∶15∶5时,在不采用任何特殊措施的条件下,可配制出28 d抗压强度达85 MPa的环境降负性高强混凝土.同时,对这种混凝土的抗碳化性能进行研究,碳化试验表明,强度等级在C60~C80之间的混凝土,无论从保护钢筋的角度还是碳化后强度的变化情况考虑,其抗碳化性完全可以满足一般建筑的要求.     

不同材料对碱激发混凝土抗碳化性能影响研究

针对碱激发材料存在抗碳化性能差等缺点,以及对碱激发材料的碳化研究手段还缺乏统一标准。提出了一种硬化混凝土粉末碳化测试方法,结合不同掺量的草木灰、氧化镁、乳酸钠、煅烧水滑石(C-HT)的碱激发矿渣-粉煤灰砂浆(AAM)的抗碳化性能进行研究。试验结果表明:添加草木灰时,AAM抗碳化性能下降,但随着其掺量增加,AAM抗碳化性能逐渐提高,掺量为6%时,AAM抗碳化性能与对照组相差较小;氧化镁、乳酸钠、C-HT均可提高AAM的抗碳化性能,添加6%氧化镁或6%C-HT的效果最明显;乳酸钠对于AAM抗碳化性能提高并不显著。硬化粉末碳化测试方法不仅用于测试AAM的抗碳化性能,而且可以利用碳化程度和速率对不同添加剂进行抗碳化性能的精确对比。     

原状磷石膏基水硬性胶凝材料的制备与性能表征

以原状磷石膏(简称磷石膏)、水泥(P.O 42.5)、矿渣、粉煤灰为原料,将水泥、矿渣、粉煤灰粉体直接加入磷石膏浆体中进行浆粉搅拌,制备出磷石膏-矿渣-水泥基(PBC)和磷石膏-矿渣-水泥-粉煤灰(PBCF)基水硬性胶凝材料的净浆硬化试样,并对PBC和PBCF净浆硬化试样的性能进行表征。结果表明:PBC试样的3 d抗压强度较低,7,28 d龄期抗压强度随水泥掺量的增加先增加后降低,水泥掺量20%(质量分数)时,试样的7,28 d龄期抗压强度达到最大值,后者为26.4 MPa;PBCF试样的7,28 d抗压强度随粉煤灰掺量的增加先增加后降低,粉煤灰掺量为15%(质量分数)时,试样的7,28 d抗压强度均达到最大值,分别为17.0,28.7 MPa;PBCF试样软化系数均≥0.88。     

复合矿物质超细粉对水泥石自收缩影响效应

为了探讨复合矿物质超细粉对水泥石自收缩的影响规律,将硅灰与粉煤灰、磨细矿渣与粉煤灰2种复合掺合料分别加入水泥浆体中,通过改变粉煤灰与硅灰的质量比、粉煤灰与磨细矿渣的质量比。测量其自收缩量,发现粉煤灰能抑制自收缩,磨细矿渣和硅灰促进自收缩,当粉煤灰与硅灰或磨细矿渣复配时.抑制自收缩的作用和硅灰与粉煤灰的质量比或硅灰与磨细矿渣的质量比显著相关.     

矿物掺和料对混凝土抗渗和抗碳化性能影响的研究

通过试验,研究了不同标准养护时间和湿度下,矿渣粉替代粉煤灰比例对混凝土吸水率、氯离子渗透系数和不同碳化龄期碳化深度的影响.试验结果表明,养护时间越长,养护湿度越大,混凝土的抗渗性能和抗碳化性能越好;随着矿渣粉替代比例的增多,混凝土抗渗性能和抗碳化性能逐渐增强,当替代比例超过60%时,混凝土的抗渗性能和抗碳化性能会得到明显改善;碳化深度和吸水率之间有较好的线性相关性,当矿渣粉替代比例超过40%时,回归系数k值会明显减小.所以,矿渣粉替代粉煤灰比例不宜小于60%.     

钢渣双液注浆材料的研究

钢渣与矿渣、粉煤灰复掺作为注浆材料使用,既优化了骨料的级配又最大限度地使用了工业废渣.基于水玻璃碱激发工业废渣的原理,研究出以钢渣为主最佳配合比的工业废渣-水玻璃双液注浆材料.研究表明,随着水玻璃掺量的增加注浆材料的凝胶时间增加而结石体强度先增加后减小;钢渣与矿渣、粉煤灰两两复掺时前者的效果最好;三种工业废渣三掺(钢渣∶矿渣∶粉煤灰=2∶3∶1)时,注浆材料的强度最大,28 d抗压强度达14 MPa.     

水泥对铬渣无害化处理及其固化体浸出毒性的研究

对水泥作胶凝材料固化铬渣进行了研究。首先硫酸亚铁溶液与铬渣搅拌，然后再加入粉煤灰，水泥，矿渣等，部分还原的六谷铬转换为三价铬被固定在水泥基质中。研究结果表明，这样得到的固化体六价铬浸出毒性低于国家标准，抗压强度可达30MPa以上，能用于建材。本实验还考虑日晒，浸出时间和固化体粒度等因素对固化体浸出毒性的影响。     

掺混合材和硫酸钠水泥石可溶出Na+的实验

目的 分析在掺加Na2SO4后,粉煤灰、矿粉、水泥以及不同粉煤灰、矿粉掺量的水泥石中不同水化龄期的可溶出Na+量,进而研究Na+对混凝土的潜在破坏性.方法 利用溶出法对不同水化龄期样品进行处理,再利用离子选择性电极法对样品中的可溶出Na+量进行化学分析,以此来研究对水泥石仍有影响的Na+量随水化龄期的变化.结果 Na2SO4掺量超过2%时,水化早期的可溶出Na+量有较大幅度的提高;在水泥、粉煤灰和矿粉中,固化Na+量最大的是粉煤灰;Na2SO4掺量2%时,胶凝材料中掺入粉煤灰可明显降低可溶出Na+量,胶凝材料中矿粉掺量越高可溶出Na+量越高.结论 使用Na2SO4时,应将用量控制在2%以下;水泥中复合粉煤灰可显著提高固化Na+的能力,粉煤灰的适宜掺量为30%;水泥中复合矿粉会降低固化Na+的能力.     

无机矿粉对碱激发碳酸盐胶凝材料性能的影响

研究了矿渣、粉煤灰和偏高岭土时碱激发碳酸盐胶凝材料的强度、抗渗性能以及凝胶时间的影响，探讨了该材料浆体的流变特性。研究表明：1)矿渣可大幅度提高该材料的强度和抗渗性能，但会显著缩短凝胶时间；偏高岭土有利于强度的提高，但时抗渗性能和凝胶时间的影响不显著；粉煤灰时这些性能的影响均不显著；2)无机矿粉复合后，可使材料28d的抗压强度达43MPa以上，抗渗压力达1.5MPa以上；3)该胶凝材料的浆体为宾汉型流体；4)该胶凝材料中掺加粉煤灰，其浆体的流动性优于掺加矿渣和偏高岭土的浆体流动性。     

粉煤灰及矿渣对硬化水泥石干缩变形的影响

在干燥环境下,研究了粉煤灰、矿渣及两者共同作用对硬化水泥石干缩变形的影响,结果表明：随着粉煤灰掺量的增加,干缩变形减小;随着矿渣掺量的增加,干缩变形增大;两者相互作用则可以抵消彼此对硬化水泥石干缩率增大或减小的作用.同时对产生这些现象的原因进行了分析.     

低活性矿渣内养护水泥砂浆自收缩与电阻率的关系

以预吸水低活性矿渣替代细集料作为内养护材料,研究低活性矿渣内养护砂浆自收缩与电阻率的变化规律,揭示两者的关系。结果表明：随着低活性矿渣掺量的增加,砂浆早期强度降低幅度大,随着龄期的延长,砂浆中后期强度降低幅度小于早期,建议低活性矿渣的合适掺量取为细集料质量的15%~25%;低活性矿渣内养护对砂浆电阻率发展影响明显,凝结硬化前,浆体电阻率随低活性矿渣掺量的增大而增大;凝结硬化后,浆体电阻率随低活性矿渣掺量的增大而减小;低活性矿渣内养护能有效抑制浆体各阶段的自收缩,尤其在快速收缩阶段和短暂膨胀阶段作用最为明显,同时,36 h龄期后电阻率与自收缩有很好的对应关系,可通过电阻率发展趋势预测自收缩的变化情况。     

金矿渣和激发剂在少水泥熟料体系中的作用效果

为了促进金矿尾矿渣(简称金矿渣)在建材和少水泥熟料体系中的应用,在少水泥熟料体系中用金矿渣替代粉煤灰,并加入激发剂钾水玻璃、氢氧化钾和氢氧化钠,研究了硬化浆体组成和强度变化.结果表明:金矿渣取代粉煤灰量会影响激发剂的效果,取代量低时钾水玻璃的激发效果较显著,而取代量高时效果相反,这种差异性与激发剂对体系初始碱度和硅酸根基团贡献有关.     

粉煤灰复合胶凝材料充填体强度与水化机理研究

为了提高粉煤灰资源利用率和充填采矿效益,以金川镍矿为工程背景,采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析并结合胶结充填体强度试验,开展了粉煤灰替代水泥和矿渣微粉的复合胶凝材料的水化机理研究与充填体强度试验.结果显示:掺入粉煤灰的复合胶凝材料的水化产物主要是斜方钙沸石晶体、钙矾石晶体和C-S-H凝胶.当粉煤灰替代20%的水泥掺量时,3,7和28d充填体强度分别降低26.9%,29.9%和20.3%;当粉煤灰替代15%的矿渣微粉,3,7d强度分别降低23.5%和20.1%,但28d强度却提高7.6%.在满足金川矿山下向分层充填法采矿条件下,粉煤灰替代水泥掺量、矿渣微粉掺量分别可达到20%和15%.与矿用水泥充填材料相比,复合充填胶凝材料成本降低约49.8%.     

复掺矿物掺合料混凝土碳化深度预测模型

在深入分析水泥水化、矿物掺合料二次水化以及混凝土碳化机理的基础上,对混凝土碳化理论模型中的重要参数——完全碳化时单位体积混凝土吸收二氧化碳的量m0进行了分析,提出了以水胶比、胶凝材料用量、粉煤灰、矿渣、硅灰掺量等为主要参数的计算公式,建立了复掺矿物掺合料混凝土碳化深度预测模型,经验证模型计算值与试验结果吻合较好.     

碳化作用下水泥浆内亚硝酸根离子的含量分布

通过电子探针微区分析(EPMA)和X射线衍射分析(XRD)技术探明了碳化对硬化水泥浆内亚硝酸根离子分布的影响,阐明了游离亚硝酸根离子的迁移和吸附规律,有利于精确评价亚硝酸根离子在混凝土中的阻锈作用。结果表明:含亚硝酸盐的水泥浆体水化后生成新的水化产物结晶相NO_2-AFm,并均匀分布于水泥浆内。NO_2-AFm在碳化过程中重新分解生成亚硝酸根离子并向未碳化区扩散,致使碳化区NO_2-含量减少,非碳化区NO_2-含量增加。由于碳化过程中C-S-H凝胶分解,吸附于凝胶表面的游离亚硝酸根离子重新转变成游离态,碳化区游离态亚硝酸根离子含量增多,同时硅元素从碳化区向未碳化区迁移,未碳化区C-S-H凝胶非晶态含量增加,提高了游离态亚硝酸根离子的固化率,使碳化区游离态亚硝酸根离子含量高于未碳化区。     

环保型GSF胶结料水化硬化机理研究

GSF胶结料是利用石膏尾矿、高炉矿渣、粉煤灰等工业废渣与少量激发剂混合配制的一种新型胶凝材料。着重研究了GSF胶结料水化动力学特征、水化产物和硬化机理,研究表明GSF胶结料水化硬化机理有别于普通硅酸盐水泥。     

花岗岩石粉与矿物掺合料对胶浆氯离子结合性能的影响

以外掺花岗岩石粉的方式,研究机制砂引入的石粉对胶凝材料浆体氯离子结合性能的影响规律,对比研究矿物掺合料(粉煤灰、矿渣粉分别单掺、复掺取代一定量水泥)对浆体氯离子结合性能的影响.通过改变石粉掺量以及矿物掺和料的掺量,研究掺量对浆体氯离子结合性能的影响.结果表明,对于纯水泥胶浆或者复掺粉煤灰和矿粉的胶浆,掺入一定量的花岗岩石粉后,胶浆的氯离子结合总量、化学结合量和物理吸附量均高于未掺石粉的基准样,且复掺粉煤灰和矿渣粉的胶凝材料浆体的氯离子结合性能优于纯水泥浆体.单掺入30%~50%的粉煤灰或矿渣粉均能改善胶浆的氯离子结合性能,且矿渣粉对胶浆氯离子结合性能的改善作用优于粉煤灰.     

赤泥-粉煤灰-矿渣碱激发胶凝材料性质的研究

以赤泥、粉煤灰、矿渣等工业废渣为主要原料制备碱激发胶凝材料,通过正交实验找出了赤泥、矿渣和粉煤灰的最佳配比。当赤泥与粉煤灰比例为3∶1、矿渣的掺量为40%、12%硅酸钠促硬剂为0.12A、减水剂为0.7%时,所制备的碱激发胶凝材料力学性能较好。用蒸压养护制度可得出性能最优的碱激发胶凝材料。赤泥-粉煤灰-矿渣碱激发胶凝材料具有一定的耐酸碱盐腐蚀性、耐高温性能和良好的抗冻性能;吸水率由高到低依次为:水泥、净浆试体、胶砂试体Ⅰ(灰砂比为2∶1)、胶砂试体Ⅱ(灰砂比为1∶1)。X-射线衍射分析表明:在碱激发胶凝材料中生成了大量的铝硅酸盐和钙硅酸盐的复合反应产物,如:莫来石(K2O.Na2O.H2O、Al6Si2O13)、托勃莫来石和C-S-H、C2-S-H凝胶产物等。该类材料不仅具有类似有机聚合物的完整岛状结构及链状结构,还能与矿物颗粒表面的[SiO4]4-和[AlO4]4-四面体通过脱烃基作用形成化学键;来源于原料中Ca(OH)2的C-S-H凝胶多生成于水泥水化的C-S-H凝胶孔隙之中,从而大大提高了结构密实度,是其获得高强度的直接原因。