脱硫石膏制备超硫胶凝材料

研究旨在开发一种以烟气脱硫石膏为主要原料,矿渣粉为活性成分,熟料、钢渣作为碱性激发剂的超硫水硬性胶凝材料。该胶凝体系脱硫石膏掺量高达45%,且以2%熟料激发时,3d抗压强度达20.5MPa,28d为48.7MPa;而以8%钢渣激发,分别达15.8MPa和50.7MPa。XRD和SEM分析表明,脱硫石膏-矿渣-激发剂体系的水化产物主要是钙矾石和C-S-H凝胶。脱硫石膏在水化过程中一部分参与水化形成水化产物钙矾石,其余部分被水化产物所包裹起集料骨架作用。     

高铝水泥对磷石膏基水硬性胶凝材料性能的影响

研究了高铝水泥对磷石膏-矿渣-钢渣免煅烧水泥体系的强度、凝结时间及标准稠度等性能的影响规律,并通过XRD和SEM分析探讨了该水泥体系的水化机理,分析得出该水泥体系的水化产物主要是钙矾石和C-S-H凝胶。结果表明,高铝水泥的加入可以有效提高磷石膏-矿渣-钢渣免煅烧水泥体系的早期强度并缩短凝结时间,使水化产物钙矾石生成量明显增加,从而有效提高该胶凝材料的水化性能;当掺入6%的高铝水泥时,可以制备出3d抗压强度为4.5MPa,28d抗压强度达35MPa左右的高铝-磷石膏基水硬性胶凝材料。     

粉煤灰-脱硫石膏水泥基材料水化活性及微结构

采用DTA—TG、XRD、SEM以及宏观水化收缩和强度试验等手段研究了粉煤灰一脱硫石膏一水泥三元复合胶凝体系的水化过程、活性效应及微观结构等,根据试验结果总结了复合胶凝材料的水化动力学过程。结果表明,粉煤灰一脱硫石膏水泥石的钙矾石吸热峰强于基准样;在各组分相互活性激发和外掺激发剂作用下,粉煤灰一脱硫石膏水泥石中2次水化效应明显;SEM、XRD表明水泥石早期有明显的钙矾石生成,同时粉煤灰颗粒的表面侵蚀现象明显,进一步说明复合胶凝体系的早期活性得到有效激发,硬化后综合性能得到有效保证。且宏观收缩及强度试验也从侧面印证了微观试验结果。粉煤灰一脱硫石膏水泥基复合胶凝材料体系的研发可大量消耗燃煤电厂的工业废渣,具有显著的“绿色”效应。     

碱渣复合胶凝材料制备无熟料混凝土

碱渣作为氨碱法制备纯碱过程中产生的固体废弃物,目前无较好的大规模处理利用方法.本文以最大限度利用碱渣为目的,利用碱渣、矿渣、钢渣和脱硫石膏为复合胶凝材料,铁尾矿砂和废石为骨料制备无熟料混凝土.胶凝材料中碱渣掺量30%、矿渣45%、钢渣15%、脱硫石膏10%时,无熟料混凝土的28 d抗压强度可达38.33 MPa.通过XRD、SEM-EDS、TG-DSC和IR等表征方法研究了复合胶凝材料体系的水化产物及水化过程,结果表明该复合胶凝材料的水化产物主要为C-S-H凝胶、钙矾石（AFt）和 Friedel盐（FS）.对碱渣、矿渣、钢渣和脱硫石膏4种固废之间的协同反应机理进行分析,阐述了水化产物的生成过程.对全固废混凝土做耐久性分析发现,混凝土抗冻性及抗碳化性能良好,但干燥收缩性能和抗硫酸盐侵蚀性能不佳.分析了碱渣无熟料混凝土的制备条件、应用方向和应用前景,为固体废弃物的无害化和资源化利用提供科学依据.     

磷石膏/矿粉复合过硫胶凝材料的制备研究

通过研究磷石膏、硫铝酸盐水泥熟料、碱激发剂等组分掺量对过硫胶凝材料体系物理力学性能的影响,借助XRD、SEM等微观测试手段对水化产物及机理进行分析探讨,确定了过硫胶凝材料组成的最佳配合比。结果表明:5%的硫铝酸盐水泥熟料、30%的磷石膏、63%的矿粉、2%的碱激发剂制备出的磷石膏/矿粉复合过硫胶凝材料标准稠度用水量为30.8%,初凝时间为312min,终凝时间为514min,3d抗压强度可达13MPa,28d抗压强度超过48MPa。微观分析表明,在该配比下制备的过硫胶凝材料主要水化产物为钙矾石和C-S-H凝胶,水化28d时钙矾石生成量较大,结构较为致密,强度大幅度提高。     

炉底灰-粉煤灰胶凝体系的力学性能及微观分析

为实现炉底灰的大规模资源化利用,研究了原料掺量对炉底灰-粉煤灰胶凝体系力学性能的影响,采用X射线衍射、红外光谱、扫描电镜和能谱分析对胶凝体系水化产物的矿物组成、化学结构和微观形貌进行分析,结果表明:水泥掺量一定时,随着炉底灰掺量的提高,试样28 d抗压强度不断增大,而各龄期抗折强度及3,7 d抗压强度呈先增大后减小的趋势,粉煤灰对于提高胶凝体系早期强度具有不可或缺的作用,但掺量不宜过多;炉底灰可促进水泥中硅酸钙早期水化,生成更多氢氧化钙和钙矾石;水化后期,随着炉底灰掺量增大,C—S—H凝胶生成量增多并连接成密实的整体,针状文石晶体及纺锤形碳酸钙晶体桥接于水化试样微观裂隙两侧,阻碍裂隙的扩展,进一步提高胶凝试样的力学强度。     

硬石膏对熟料激发矿渣水化反应的影响

以不同硬石膏掺量的熟料激发矿渣胶凝材料为研究对象,通过对胶结体强度、水化产物的种类及非蒸发水含量等的分析检测,探讨了石膏对熟料激发矿渣的胶凝性能和水化产物的影响.结果表明:适量硬石膏的掺加能够显著提高熟料激发矿渣胶凝材料的早期胶结强度,最佳石膏掺量下,胶凝材料净浆的3d胶结强度可提高95%,细粒尾矿砂浆的3d胶结强度可提高388%.石膏的加入显著促进了钙矾石(AFt)和低钙硅比水化硅酸钙(CSH)在水化早期的优先生成,加快了Ca(OH)2的消耗、抑制了水化铝酸钙(C4AH13)的生成,使3d水化产物中非蒸发水的质量分数由9.23%提高到14.35%.     

污泥-稻壳-木屑混烧灰胶凝性能及重金属浸出特性研究

利用污泥-稻壳-木屑混烧灰、钢渣粉以及水泥等材料制备复合胶凝材料。针对制备的胶凝材料胶砂混合料的工作性、胶砂试件强度、水化热、水化产物以及重金属毒性浸出开展了研究工作。结果表明,混烧灰与钢渣粉的掺入改变了水泥胶砂混合料的工作性,与纯水泥试件相比,复合胶凝材料的胶砂试件的抗压抗折强度均有所下降,混烧灰的掺量不宜超过50%。替代材料的掺入,使得水化的诱导期延长,主放热峰向右偏移,说明水化过程的推迟。由于火山灰效应的存在,使得复合胶凝材料体系的累积水化放热量增大。XRD定量分析结果表明复合胶凝材料的水化产物最主要为无定形相,复合胶凝材料的自胶凝固化作用抑制了混烧灰中主要重金属元素迁移性,浸出浓度指标均满足污水排放要求。     

冶金渣制备生态型人工鱼礁混凝土的试验研究

通过正交试验研究了矿渣钢渣熟料石膏体系胶凝材料的强度。胶凝材料正交试验表明：矿渣：钢渣的复合比为7∶1,矿渣和钢渣的比表面积分别为480 m 2·kg -1和550 m 2·kg -1,并与10%的水泥熟料和10%的脱硫石膏复合的胶凝材料具有较高的强度。以优化后的胶凝材料代替水泥,并以热闷法稳定化的钢渣颗粒为骨料,可以制备出抗压强度达到65 MPa以上的人工鱼礁混凝土。利用XRD和SEM方法分析胶凝材料的水化过程,结果表明,水化反应主要生成AFt相和C-S-H凝胶,钢渣、水泥熟料和脱硫石膏的协同作用对矿渣的火山灰活性反应具有重要促进作用。     

利用矿渣、脱硫渣及炉渣制备胶凝材料试验研究

直接利用原状脱硫渣与矿渣和炉渣混合后,在水泥熟料、石灰激发剂的作用下,可形成具有较高强度的胶凝材料。通过配合比设计、强度测试,探讨了碱激发剂、脱硫渣含量、养护方式对矿渣-脱硫渣-炉渣胶凝材料强度的影响;并通过XRD、SEM等微观结构测试方法,分析了所制备的胶凝材料的主要水化产物及微观结构。研究结果表明,胶凝材料各组分的比例为w(水泥熟料)∶w(矿渣)∶w(炉渣)∶w(脱硫渣)∶w(石灰)=1∶6∶0.9∶1.8∶0.3时胶凝材料具有良好的性能,其水化主要产物为针状钙矾石和絮状水化硅酸钙。     

燃煤电厂炉底灰水化活性激发试验研究

为实现炉底灰的大规模资源化利用,研究机械粉磨、微波辐照和外加剂对炉底灰活性的影响,采用激光粒度分析、X射线衍射、扫描电镜等方法对炉底灰及其胶凝试样进行表征,结果表明:随着粉磨时间延长,炉底灰比表面积及体积密度峰值不断增大,粒度分布变窄,水化活性得以提高;微波辐照可大幅提高炉底灰早期活性,但对后期作用较弱;外加剂复掺对炉底灰的激发效果优于单掺,当CaCl2掺量1.5％,三乙醇胺0.03％时,炉底灰-水泥胶凝体系3 d抗压强度大幅增加,相比空白样提高61.5％,胶凝体系水化产物以羟钙石、水化硅铝酸钙和水化氯铝酸钙为主,外加剂的掺入促使更多炉底灰参与水化反应,水化产物中片状的氢氧化钙和棒状水化氯铝酸钙包裹在凝胶中,形成密实整体,提高了试样抗压强度.     

石膏与硅灰对钢渣水泥基胶凝材料复合改性效应

以钢渣和水泥为主要原料,加入少量石膏(CaSO4·2H2O)与硅灰,制备钢渣水泥基胶凝材料。探讨了CaSO4·2H2O与硅灰掺量对钢渣水泥基胶凝材料强度的影响,并通过XRD、SEM表征,研究钢渣水泥基胶凝材料的水化性能。结果表明：复掺1% CaSO4·2H2O和4% 硅灰的钢渣水泥基胶凝材料3 d抗压强度较未掺CaSO4·2H2O与硅灰提高了59.0%,28 d抗压强度提高了32.4%;CaSO4·2H2O与硅灰的加入不会影响钢渣水泥基胶凝材料水化产物种类;相同龄期内,加入CaSO4·2H2O与硅灰的钢渣水泥基胶凝材料中水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石(AFt)含量增多,Ca(OH)2晶体含量、晶体尺寸有所减小。     

磷石膏对水泥浆脱水相再水化性能的影响

采用初、终凝时间,抗压强度试验,对不同磷石膏掺量下经550℃热处理得到的水泥浆脱水相的再水化硬化性能进行了研究。采用XRD、SEM等测试手段测定了矿物组成及微观结构。结果表明:磷石膏的加入使得浆体凝结时间延长,显著地改善了其工作性能;同时,随着磷石膏掺量的增加,抗压强度呈上升趋势,并在掺量为8%时达到最大值。微观测试表明:磷石膏-水泥浆脱水相复合胶凝材料体系的主要水化产物是钙矾石、CSH凝胶等,且钙钒石和CSH凝胶相互交织形成密实的网状结构。     

用于钢矿粉复合激发剂的试验研究

采用正交试验法确定适用于钢矿粉复合激发剂的最优配比,并通过X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析激发剂对钢矿粉水化产物及胶凝材料微观形貌的影响。结果表明,钢矿粉中复合激发剂的最优掺量配比(质量分数)为半水脱硫石膏2.0%、二水脱硫石膏1.5%、氢氧化钠0.2%,在钢渣掺量为钢矿粉的30%时,掺入复合激发剂的钢矿粉7,28 d活性指数分别达90%,98%。微观分析显示,激发剂能促进钢矿粉的水化与钙矾石(Aft)的生成,同时吸收氢氧化钙,进而改善胶凝体系力学性能。     

脱硫石膏水泥稳定碎石减缩与增强行为机制

采用抗压强度、抗折强度、干缩温缩、扫描电镜、X射线衍射试验,评价脱硫石膏矿渣水泥稳定碎石的变形特性与强度特征.结果表明:在胶凝体系中,脱硫石膏置换出铝酸钙结晶过程中消耗的氢氧化钙,促进火山灰反应,提高胶凝强度;将铝酸钙晶体转化为钙矾石,实现体积微膨胀,减小收缩变形;脱硫石膏、矿渣存在较佳的掺比例,对于中粒式骨架密实型混...     

电石渣—脱硫石膏复合激发充填材料性能及微观结构

针对传统充填材料高碳排放、高成本问题,以“绿色矿山”为理念,选用工业固废电石渣、脱硫石膏和矿渣为胶凝组分,以尾矿砂为骨料制备充填材料。利用X射线（XRD）、扫描电镜（SEM）和能谱分析(EDS)等手段研究充填料水化产物及微观形貌,并开展工作性能、力学性能和重金属固化性能试验。结果表明：所开发的充填材料凝结时间和流动度均满足矿山充填工程要求,充填体7、28 d抗压强度可达4.6、7.9 MPa,充填体浸出液中Pb、Zn浓度低于规定限值。电石渣内的氢氧化钙提供碱性环境,脱硫石膏提供硫酸根离子,两者对矿渣内的硅铝质原料复合激发,生成以钙矾石和C-A-S-H凝胶为主的水化产物。大量针棒状结构的钙矾石晶体及网状结构的C-A-S-H凝胶相互穿插,并且与尾砂颗粒紧密结合,随着龄期延长,结构更加致密,使充填体具有良好的力学性能。     

半水石膏激发Ⅱ型无水磷石膏的研究

拟用磷石膏制备Ⅱ型无水石膏胶凝材料。为改善无水磷石膏的水化,选用了半水石膏对其进行激发。通过测试半水石膏对凝结时间、强度性能和无水石膏水化的影响,结果表明:半水石膏的快速水化硬化引起溶液中硫酸钙浓度的改变,从而促进无水磷石膏的水化。半水石膏的掺入加速胶凝材料的凝结,提高早期强度;无水磷石膏在激发作用下的水化促进强度的进一步发展,提高后期强度。混合相石膏具有较致密的晶体结构,是一种性能优良的胶凝材料。     

石膏掺量对高贝利特-硫铝酸盐水泥性能的影响

利用循环流化床(CFBC)固硫灰代替部分铝矾土、石膏等原料制备高贝利特-硫铝酸盐水泥,并采用XRD、SEM等方法研究了石膏掺量对该水泥凝结时间、抗压强度、水化产物和微观结构的影响。结果表明,利用固硫灰等原料制备的水泥熟料的矿物组成主要有C2S、C4A3S、铁相等;掺入石膏会缩短水泥的凝结时间,最佳石膏掺量为9%;水泥3d、28d净浆强度可以达到39.00MPa和82.59MPa;掺入适量石膏能促进C4A3S和C2S水化,掺量不足会使AFt向AFm转化,掺量过大反而会阻碍C4A3S的水化,进而影响水泥强度;不同石膏掺量下的水泥水化产物主要为AFt、AFm、C-S-H凝胶和铝胶等。     

利用煤矸石与页岩制备无熟料胶凝材料的研究

研究了煤矸石、页岩复掺并激活后替代水泥熟料生产胶凝材料的可行性;利用XRD和X射线衍射分析等检测手段对煤矸石和页岩的矿物组成及化学成分进行了分析,运用DTA分析确定了煤矸石和页岩的最佳煅烧温度范围,并结合活性评价方法确定了最佳的煅烧工艺;采用脱硫石膏和CaO作为活性激发剂,结合胶砂强度对制备出的胶凝材料的宏观性能进行了分析,并利用SEM对其水化产物进行了系统的分析且探讨了其相关反应机理。结果表明,在实验中,当煤矸石与页岩的比例为7∶3且内掺5%脱硫石膏时,在780℃温度下保温2h且在空气中进行急冷的条件下,得到的煅烧样的活性最佳,且利用其制备出的胶凝材料的3d、28d胶砂强度均可达PC32.5强度等级。     

低温硅灰-硅酸盐水泥复合胶凝体系力学性能及微观结构

目的研究不同温度体系时不同的硅灰掺量对复合胶凝体系的力学性能及微观结构的影响．方法在低温条件下,将体积分数为0、2％、5％、8％、10％的硅灰掺入到硅酸盐水泥中,测试水泥砂浆的抗压、抗折强度,进行SEM扫描电镜分析．结果随着硅灰掺入量的增加,复合胶凝体系的力学性能呈现先增加后降低的趋势,结构趋于密实;当硅灰的掺量达到8％时,复合胶凝体系的14d抗压、抗折强度达到最大值．结论低温环境影响了复合胶凝体系力学性能的发展,硅灰的加入促进了复合胶凝体系的水化,改善了水泥石的微观结构．