磷石膏水泥复合胶凝材料的水化机理

以废渣磷石膏作为掺合料替代部分水泥、添加聚羧酸减水剂,制备了胶结材和混凝土。结果表明:掺入5%的磷石膏的水泥胶砂强度均满足P.O 42.5水泥的强度要求,掺入10%~15%的磷石膏的水泥胶砂强度能达到P.O 32.5水泥的强度要求,胶砂试块的凝结时间及安定性均合格;采用磷石膏替代小于等于25%的水泥、添加2.0%~2.3%的聚羧酸减水剂,可配制C30混凝土,其抗渗性能达到P12抗渗等级要求。对制备的不同龄期胶砂及混凝土试样进行XRD分析可知,磷石膏-水泥复合胶凝材料的水化产物主要是CS-H凝胶和钙矾石(AFt);磷石膏中的Ca SO4·2H2O可与Ca O、Al2O3反应,生成AFt,增加硬化浆体的强度。且磷石膏颗粒细小,能起到微集料作用,增加硬化浆体的致密性。     

黄石膏-水泥复合胶凝材料的水化机理

以废渣黄石膏10%、水泥90%、高效减水剂1.2%～2.0%为原料配制的胶结材胶砂,其抗压、抗折强度满足P.O42.5水泥的强度指标要求,其凝结时间及安定性合格;采用配比为黄石膏30%、水泥70%、高效减水剂1.2%～2.0%,可配制C30混凝土,其抗渗性能达到P12抗渗等级要求;对制备的不同龄期胶砂及混凝土试块进行XRD分析,结果表明:黄石膏-水泥复合胶凝材料的水化产物,主要是C-S-H凝胶、钙矾石及二水石膏。C-S-H凝胶、钙矾石及二水石膏相互胶结在一起,形成致密的硬化体,从而产生强度。     

水泥在石膏复合胶凝材料体系中的作用

石膏复合胶凝材料是由石膏与矿渣或粉煤灰、水泥等原材料配制而成的新型胶凝材料,水泥对其性能有很大影响,掺量过少不能有效激发矿渣活性,掺量过多易引起安定性不良。通过pH值测定和水化产物的XRD图谱并结合宏观试验结果,分析了水泥在石膏复合胶凝材料水化过程中的作用及机理。结果表明,水泥除自身水化外,主要为石膏复合胶凝材料体系提供钙离子和矿渣水化需要的碱性环境,能够加快矿渣活性的激发速度,缩短石膏复合胶凝材料的凝结时间;水泥掺量少,自身水化产物少且对矿渣激发不充分,不足以形成致密的网状结构,掺量过多,钙矾石生成量大,会因膨胀而破坏已形成的结构,导致强度和耐水性能降低;水泥的最佳掺量范围为7%~10%。     

磷石膏—矿渣复合胶凝材料配比优化试验

针对金川矿山充填采用水泥作为胶凝材料成本较高的问题,利用当地固体废弃物资源开发矿用新型胶凝材料.首先对试验材料进行物化分析,开展了磷石膏—矿渣复合胶凝材料强度正交试验,并在此基础上进行磷石膏—矿渣复合胶凝材料配比优化试验确定最优配比;然后对磷石膏—矿渣复合胶凝材料强度的影响因素进行了分析,利用扫描电镜观察了各龄期水化产...     

利用脱硫石膏制备石膏基胶凝材料砌块的研究

以利用轮窑及烧结制品余热煅烧脱硫石膏制备的建筑石膏为主要原料,通过掺加粉煤灰、水泥、矿渣粉掺和料后,在石灰的激发下制备石膏基胶凝材料及制品.利用正交试验考察各掺加料对胶凝材料强度的影响,以正交试验所得最佳配合比为基础,采用了优化配合比进行验证试验,研究了制备石膏砌块的可行性,并通过XRD和SEM分析了改善胶凝材料强度的机理.结果表明,粉煤灰和矿渣粉的掺加量是影响胶凝材料强度的关键因素;以建筑石膏75.0％、粉煤灰12.0％、矿渣粉3.0％、水泥7.0％、石灰3.0％的胶凝材料制作的KP 600 mm×500 mm×100 mm空心石膏砌块,表现密度可降到794 kg/m3,断裂荷载达2216N.     

磷石膏基充填胶凝材料试验研究

磷石膏属于一种固体废渣,占用土地资源,污染环境。开发磷石膏充填胶凝材料,治理采空区可达到“一废治两害”的目标。为此,以磷石膏、矿渣、生石灰、芒硝、氢氧化钠为试验原料制备磷石膏基胶凝材料,通过单因素试验分析各材料掺量与磷石膏基充填胶凝材料抗压强度的关系,通过多因素试验分析各材料掺量的最优配比。试验结果表明：试块抗压强度与氢氧化钠含量呈正比;随着生石灰含量的增加,试块抗压强度先增长后降低,当生石灰含量达到6%时,试块抗压强度最大;芒硝的含量不利于试块晚期强度的增长,当芒硝含量达到1.5%时,试块早期抗压强度较大,晚期强度较为理想;磷石膏不利于试块强度的发展。各材料掺量对试块抗压强度影响的强弱程度依次为氢氧化钠＞生石灰＞芒硝＞磷石膏。当生石灰含量6%、氢氧化钠含量2.5%、芒硝含量1%、磷石膏含量35%,试块抗压强度最高,3,7,28 d抗压强度分别为1.86,2.35,4.49 MPa。结果可为类似磷石膏充填胶凝材料制备提供参考。     

利用亚硫酸钙型脱硫石膏制备胶凝材料的研究

以亚硫酸钙型脱硫石膏(CSDG)为原料,通过煅烧和添加改性剂(粉煤灰、明矾和无水Na2SO4)制备石膏基胶凝材料。研究了CSDG煅烧氧化过程,利用正交实验研究了改性剂加入方式、改性剂掺量、煅烧温度对胶凝材料强度的影响,并通过DTA-TG、SEM和XRD分析了影响胶凝材料强度的机理。结果表明,Ca SO3在空气中488℃可被氧化为Ca SO4;CSDG与改性剂混合后煅烧制备的胶凝材料,比CSDG单独煅烧再掺入改性剂的胶凝材料各龄期强度明显提高;粉煤灰掺入量是影响强度的关键因素;CSDG与改性剂混合煅烧制备胶凝材料的适宜工艺参数为煅烧温度700℃,粉煤灰掺入量30%,明矾3%,无水Na2SO4 1%。CSDG与改性剂混合煅烧,Ca(OH)2和硫酸盐在高温下活化了掺入的粉煤灰,因而使胶凝材料的强度明显提高。     

低成本充填胶凝材料的开发研究

烟气脱硫石膏以CaSO4·2H2 O为主要基料 ,加入粉煤灰后 ,能产生与水泥水化产物相似的成分 ;加上烟气脱硫时过量的CaO使之强度增长缓慢 ,从而具有很高的后期强度 ,这正好满足尾砂胶结充填的要求。此外 ,由于材料来源广 ,都是工业废渣 ,具有很大的社会效益、环境效益和良好的开发应用前景     

磷石膏—磷渣基复合胶凝材料强度和水化特性研究

为实现磷石膏、磷渣固废材料的再生利用,提高工业固废的利用率,以磷石膏、磷渣作为主要原料,采用水玻璃、水泥熟料和磷石膏共同激发磷渣活性制备磷石膏—磷渣基复合胶凝材料。分别探讨磷石膏掺量、水玻璃掺量和磷渣粉磨制度对磷石膏—磷渣基复合胶凝材料强度的影响;并运用SEM、XRD分析磷石膏—磷渣基胶凝材料硬化体的微观结构及组成形貌。结果表明:磷石膏掺量低于50%时,复合胶凝材料各龄期强度与磷石膏掺量成反比;当m(磷石膏)∶m(磷渣)∶m(熟料)=20∶72∶8,水玻璃掺量为1.5%时,胶凝材料28 d抗压、抗折强度均达到最大值,分别为43、6.3 MPa;较单独粉磨磷渣与水泥熟料而言,混合粉磨制度会产生“微介质效应”,有利于提高复合胶凝材料强度;复合胶凝材料主要水化产物为C—S—H凝胶与钙矾石,钙矾石与未溶解的磷石膏作为骨架被生成的C—S—H凝胶包裹、充填、交织在一起,形成致密结构;复合胶凝材料用于替代水泥作为矿区充填材料时推荐磷石膏掺量为20%～40%。     

苯丙乳液改性水泥基充填胶凝材料性能研究

为解决某金矿采用细粒级尾砂充填造成的料浆泌水率高、和易性差、充填体质量低等问题,研究采用苯丙乳液作为改性剂,对比分析了不同掺量的苯丙乳液对水泥基充填胶凝材料性能的影响.研究发现,随着苯丙乳液掺量的增加,充填料浆流动度、坍落度、稠度及各龄期抗压强度均呈先上升后降低的趋势,泌水率呈先降低后上升的趋势.苯丙乳液掺量为２％是其性能变化拐点,此条件下,充填料浆流动度、坍落度、稠度分别提高了２０％、１７．１４％、５．１％,泌水率降低了２８．０４％,充填体１d、３d、７d、２８d抗压强度分别增加２５％、１８．６８％、２４．２３％、２４．６８％,充填料浆和易性和力学性能均满足矿山采场充填需求.借助SEM 扫描电子显微镜观察不同掺量苯丙乳液改性下充填体微观结构形貌,研究发现,充填体主导水化产物为针棒状钙矾石和团絮状水化 C—S—H 凝胶,当水化体系中未掺加苯丙乳液时,微观结构形貌呈交联蜂窝状,相邻产物间的大孔洞数量较多;随着苯丙乳液掺量的增加,乳液 中 的 活 性 集 团 与 液 相 中 游 离 的 Ca２＋ 、Si４＋ 和Al３＋ 结合形成新化学键,增加了结构聚合度,微观形貌由稀疏的蜂窝状结构转变为堆积密实度较高的层状,钙矾石与C—S—H 凝胶交错搭接将骨料颗粒联结成整体,使充填体具有较高的力学性能。     

脱硫石膏配制胶结材和混凝土的研究

以脱硫石膏、水泥、石子、砂子、外加剂为原料配制胶结材和混凝土,并研究了所配制的胶结材和混凝土的性能。结果表明:脱硫石膏经过烘干、筛分后,与水泥、高效减水剂混合能够作为胶凝材料。用脱硫石膏替代10%水泥配制成胶砂,其抗压、抗折强度均满足P.O42.5水泥的强度指标要求,凝结时间及安定性合格;采用脱硫石膏替代30%水泥,添加减水剂配制成混凝土,其强度满足C30混凝土指标要求,抗渗性能达到P12抗渗等级要求。本研究结果如果能够实施,既可以大量利用脱硫石膏,又可以解决环境污染。     

脱硫石膏/粉煤灰复合胶结材性能研究

采用正交试验方法研究了氢氧化钠、石灰、硫酸钠对脱硫石膏/粉煤灰复合胶结材强度的影响,得到了脱硫石膏/粉煤灰复合胶结材的最佳配比;研究了脱硫石膏/粉煤灰复合胶结材的耐水性能,研究表明胶结材有较好的耐水性,是脱硫石膏有效利用的新途径.     

复合硅酸盐水泥改善石膏材料耐水性能研究

以改善石膏耐水性为目的,采用复合硅酸盐水泥作为无机改性剂,研究复合硅酸盐水泥及其掺量对石膏表观密度、强度、吸水率、软化系数的影响。结果表明,适量复合硅酸盐水泥的掺入可以改善石膏的强度、软化系数及吸水率;水泥的最佳掺量应为20%,此时石膏干抗压强度、干抗折强度、湿抗压强度、湿抗折强度、抗压软化系数、抗折软化系数分别为22.82 MPa、6.95 MPa、10.73 MPa、4.22 MPa、0.47、0.61,相较于未掺入分别提高18.85%、14.12%、46.79%、31.06%、23.68%、15.09%。     

利用原状脱硫石膏制备高强耐水新型建材

以原状脱硫石膏、拜尔法赤泥、矿渣等为主要原料,水泥熟料作为激发剂,制备高强耐水建筑试块,研究自然养护和75℃高温养护条件下试块的抗压强度及耐水性.结果表明,水泥熟料的加入促进了石膏胶凝材料的水化速度,自然养护和蒸汽养护下,试块都具有较高强度,14d抗压强度均大于20 MPa; 75℃高温养护明显促进了胶凝材料体系的水化进程.石膏胶凝试块软化系数高,耐水性良好;自然养护条件下,随着水泥熟料用量的增加,二次钙矾石生成量增大,软化系数降低,耐水性变差;高温养护早期水化充分,强度较高,且二次钙矾石生成较少,试块软化系数稳定且保持较高水平.     

过硫钛石膏矿渣水泥的制备与性能表征

分别采用原状钛石膏渣和其与42.5号普硅水泥复合作为矿渣的单一激发剂和复合激发剂,制备出系列过硫钛石膏矿渣水泥,并对其性能进行了系统表征。结果表明：(1)原状钛石膏渣单独激发矿渣所制备水泥的早期抗压强度较低,28 d抗压强度随着钛石膏渣量的增加而降低,钛石膏渣量高于35%后,试样软化系数趋于降低;(2)原状钛石膏渣和42.5号普硅水泥复合作为矿渣的激发剂,所制备水泥的早期抗压强度（3 d）显著提高,其中加入5%42.5号普硅水泥量试样的28 d抗压强度最高,之后抗压强度随其增加而降低,42.5号普硅水泥量超过10%后试样的抗压强度降幅趋缓;(3)原状钛石膏渣和42.5号普硅水泥复合激发矿渣水泥的水化硬化产物,主要由CSH（水化硅酸钙）凝胶、钙矾石及过剩的钛石膏共同构成。     

固硫灰复合掺合料的制备及应用研究

以石屑、脱硫石膏、超细固硫灰和炉渣等工业固体废物为原料,制备了各项指标均满足GB/T 18736-2002《高强高性能混凝土用矿物外加剂》Ⅰ级磨细粉煤灰要求的固硫灰复合掺合料,并确定了性能优异、最经济的掺合料配比。将该掺合料用作矿物掺合料取代P·I 42.5水泥制备C40混凝土,结果表明其最大取代量可达25%。     

脱硫石膏砌块的性能研究

为获得轻质且强度高的新型脱硫石膏砌块材料,以脱硫石膏为原料通过添加膨胀珍珠岩、玻璃纤维和防水剂来研究新型石膏砌块表观密度、断裂荷载、抗压强度、软化系数、吸水率等变化情况。研究结果表明,当膨胀珍珠岩掺量为1.25％、玻璃纤维的饱和掺量为1.4%、防水剂的掺量为2%时石膏的表观密度及力学性能最优,在此条件下制备砌块砖表观密度为959kg/m₃,断裂荷载为2720N,抗压强度为10.7MPa。     

添加海盐石膏对水泥增强研究及预测模型

将海盐石膏掺加于硅酸盐水泥熟料中,实验考察了它在不同煅烧温度下对水泥强度的影响,并采用线性回归进行拟合,确定了由水泥的3d强度对其28d强度进行预测的模型(R2=0.88～0.96).结果表明,添加800℃煅烧海盐石膏时水泥强度提高幅度最大;煅烧海盐石膏可替代天然石膏作为水泥增强剂.     

氯化钡和铝酸盐水泥改性石膏正交试验研究

采用正交试验研究了氯化钡和铝酸盐水泥复掺改性石膏复合胶凝材料的力学性能、吸水率和耐水性,并分析了改性机理。结果表明,水膏比为0.53,氯化钡掺量为10%,铝酸盐水泥掺量为20%时,石膏复合胶凝材料28 d抗折软化系数最高;水膏比为0.53,氯化钡掺量为10%,铝酸盐水泥掺量为25%时,石膏复合胶凝材料28 d抗压软化系数最高。通过XRD和SEM分析可知,复掺改性剂可以改变其微观形貌,并没有使晶体结构密实。