偏高岭土和粉煤灰对碱-矿渣复合胶凝材料的凝结时间及早期力学性能的影响

研究了水胶比为0.4,水玻璃模数为1.4及Na2O含量为10％(质量分数)时,单掺偏高岭土与复掺偏高岭土和粉煤灰对碱-矿渣复合胶凝材料的凝结时间和早期力学性能的影响.结果 表明,两种复合方式对碱-矿渣复合胶凝材料均有缓凝作用,但复掺时的缓凝效果更明显.单掺时,碱-矿渣复合胶凝材料的早期抗折、抗压强度和折压比基本不随偏高岭土掺量的变化而变化,但其28 d粘接强度随偏高岭土掺量的增加而增大.复掺时,碱-矿渣复合胶凝材料早期抗压强度随粉煤灰掺量的增加而减小;与单掺时相比,该复合胶凝材料72 h抗折强度和折压比分别提高了40％和64％.除此之外,复掺时该复合胶凝材料28 d粘接强度比单掺时提高了45％,但粉煤灰掺量的影响较小.     

碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料研究进展

概述了碱激发胶凝材料的历史沿革、分类和碱矿渣-粉煤灰胶凝材料的研究进展。将碱激发体系由传统的中、高碱度范围延伸至低碱度范围,提出了碱激发矿渣-粉煤灰胶凝材料水化机理模型的分类方法,及其胶凝材料的定位、存在问题和今后的研究方向。     

碱矿渣胶凝材料水化产物的试验研究

本研究旨在较为系统全面地研究分析碱矿渣胶凝材料的水化产物及特性.研究采用不同碱浓度和模数的水玻璃制备碱矿渣胶凝材料,利用X-射线衍射(XRD)、热重-差示扫描热分析(TG-DSC)、能谱仪(EDS)等技术手段研究了碱矿渣胶凝材料水化产物及特性.结果 表明,碱矿渣胶凝材料中水化产物主要为低Ca/Si的C-S-H凝胶和C-A-S-H凝胶,同时也包含了水滑石类物相,但含量所占比例较少.碱矿渣胶凝材料水化产物对碱金属离子有较强的结合能力.以上结果为进一步阐明该材料的水化机理提供了理论依据.     

掺矿山酸性废水中和沉渣对碱激发矿渣胶凝材料性能的影响

研究了掺矿山酸性废水中和沉渣对碱激发矿渣胶凝材料性能的影响。结果表明,掺加中和沉渣对低浓度Na OH激发的碱激发矿渣材料的初凝具有一定缓凝作用,但当Na OH浓度较高时,掺加中和沉渣反而对初凝具有一定的促凝效果,而掺中和沉渣均有助于缩短终凝时间。中和沉渣掺量在2.0%以内时,其对碱激发矿渣砂浆的强度无明显影响;XRD和SEM分析均表明,掺中和沉渣对碱激发矿渣胶凝材料水化产物和微观结构均无明显影响。     

碱激发碳酸盐矿-矿渣胶凝-灌浆材料缓凝与流动性能的改善

苹果酸、硝酸锌、硝酸铅、消石灰等对水玻璃-矿渣水泥具有良好的缓凝作用,但不能有效地延缓碱激发碳酸盐矿-矿渣胶凝灌浆材料浆液的凝胶化时间。研究发现：外加剂氯化钡能很好地改善该灌浆材料浆液工作性能,如凝胶化时间、Marsh流出时间和扩展度等,而且还有利于强度性能的提高。外加剂氯化钡的缓凝作用是由于在矿渣粉的表面形成了良好的包裹层。     

碱—矿渣胶凝材料水化机理及动力学特征

根据试验分析了碱－矿渣胶凝材料水化形成强度的条件和过程及其水化动力学特征，并据此提出碱－矿渣胶凝材料水化机理假说。     

赤泥-碱矿渣水泥及其制品的研究

本文研究了不同碱激发剂对碱矿渣水泥强度的影响,确定了以硅酸钠和石膏作为复合激发剂,且掺量分别为3%和5%时碱矿渣水泥的强度最高,并分析了激发剂的作用机理。同时研究了赤泥对碱矿渣水泥强度的影响,并研究了利用赤泥-碱矿渣水泥作为基本胶凝材料制造的免烧砖和轻质墙体材料的性能。     

电石渣激发磷渣-矿渣-水泥复合胶凝材料的性能研究

矿渣作为一种工业固废因其优异的火山灰活性得到了广泛的应用,而磷渣作为黄磷工业的固废由于磷的缓凝作用,其利用率依旧较低.以矿渣与磷渣为主要胶凝材料,电石渣为碱激发材料,展开磷渣-矿渣-水泥三元体系胶凝材料的性能研究.结果表明:电石渣的激发效果随磷渣/矿渣质量比的增大而愈加显著;随磷渣/矿渣比例降低,激发体系的早期强度呈增大趋势,而后期强度呈减小趋势;磷渣与矿渣质量比为60:30时,电石渣激发后材料体系可兼顾早期与后期力学性能.     

水玻璃碱浓度和模数对碱矿渣胶凝材料孔隙液化学组成影响试验研究

利用固液萃取法提取碱矿渣胶凝材料孔隙液,对孔隙液碱度和各离子浓度进行表征,并与硅酸盐水泥进行对比.同时研究了水玻璃碱浓度与模数对碱矿渣胶凝材料孔隙液化学组成的影响.结果表明:碱矿渣胶凝材料孔隙液的pH值较硅酸盐水泥低;孔隙液中的离子以钠为主.碱矿渣胶凝材料孔隙液中钠、硅、硫离子浓度随着水玻璃碱浓度的增加而增加;钙、镁、铝离子浓度则随着水玻璃碱浓度的增加基本呈下降趋势.碱矿渣胶凝材料孔隙液中钠离子和钾离子浓度随着模数的提高先上升后下降,在模数为1.5时达到最大,而钙、镁、铝离子浓度则在水玻璃模数为1.5时达到最低,水玻璃模数对孔隙液中硅、硫离子浓度没有显著的影响.随着水玻璃碱浓度的升高,碱矿渣胶凝材料孔隙液pH值呈上升趋势;随着水玻璃模数的增大,碱矿渣胶凝材料孔隙液pH值基本呈现出先增大后减小的趋势,pH值在水玻璃模数为1.5时达到最大值.     

碱激发偏高岭土-矿渣砂浆的碱骨料反应机理研究

碱激发胶凝材料是一种新型低碳材料，其液相环境的碱度普遍高于水泥基材料，势必导致碱骨料反应引起的体积变形不同于水泥基材料。为探究碱激发胶凝材料的碱骨料反应行为与液相碱度的关系，选取花岗岩为代表性骨料制备碱激发偏高岭土-矿渣砂浆，研究在不同浓度NaOH溶液浸泡下的砂浆变形行为。结合微观分析表明，碱激发胶凝材料的体积收缩能很好地抑制碱骨料反应产生的膨胀，不同浸泡条件下碱激发偏高岭土-矿渣砂浆会呈现不同的变形行为。碱激发偏高岭土-矿渣砂浆的膨胀是由碱骨料反应生成产物以及原类沸石结构的水化硅铝酸钠凝胶向沸石结构转化所造成的。当碱激发胶凝材料的孔溶液氢氧根离子浓度大于0.209 mol/L时，碱骨料反应会发生。     

粉煤灰对碱激发矿渣/粉煤灰体系的作用机理研究

碱激发胶凝材料是以工业固体废弃物为原料制备的一种绿色无机胶凝材料,具有良好的力学性能与耐久性能。粉煤灰因其独特的球体微观结构与其他固废微粉存在本质区别,因此粉煤灰在碱激发胶凝材料体系中的作用机理亟待研究。以矿渣与粉煤灰为原料,利用碱激发剂制备胶凝材料,并对材料进行抗压强度测试,最后采用XRD、FTIR和SEM探究碱激发矿渣/粉煤灰体系的水化反应机理,研究粉煤灰对矿渣/粉煤灰体系的作用机理。结果表明:外掺3%(质量分数)NaOH作为碱激发剂,水固比为0.4时,随粉煤灰掺量减少,抗压强度呈现先上升后下降的趋势;m(矿渣):m(粉煤灰)为4:1时,28 d抗压强度达到峰值(37.1 MPa)。粉煤灰颗粒在不同龄期形成具有不同反应程度与尺寸的嵌入式微观结构,对材料力学性能起到不利影响;但粉煤灰的活化程度随龄期延长逐渐变大,对后期强度发展有持续贡献。碱激发矿渣/粉煤灰体系水化产物中含有Friedel盐、托贝莫来石、钙矾石、C-S-H/C-A-S-H凝胶,以及粉煤灰中残留的α石英相。随粉煤灰掺量增加,托贝莫来石生成量减少,钙矾石向Friedel盐转变,钙矾石生成量减少,Friedel盐生成量增多。     

粉煤灰对不同胶凝体系干缩影响

采用干燥收缩试验法研究了粉煤灰对再生微粉和水泥复合胶凝体系、碱矿渣胶凝体系收缩性能的影响。试验结果表明:粉煤灰能明显降低再生微粉和水泥复合胶凝体系、碱矿渣胶凝体系干燥收缩性能;分析了粉煤灰降低不同胶凝体系收缩的机理。     

碱-矿渣水泥的水化、力学及干缩性能研究进展

碱-矿渣水泥是一种优良的绿色胶凝材料,由矿渣部分或全部取代水泥而制成。在碱激发剂的作用下矿渣水化产生活性,并且由于其独特的玻璃体分相结构导致碱-矿渣水泥的水化硬化产物表现出不同于普通硅酸盐水泥基材料的性能。本文介绍了矿渣的组成与结构,从理论层面解释碱-矿渣水泥具有潜在活性的原因,探讨了不同激发剂作用下碱-矿渣水泥的水化机理,并在此基础上综述其基本力学性能和干缩特性,为其在工程实践中的应用和推广提供依据。结合相关文献,总结了现有研究的不足并对今后的发展提出了建议。     

电石渣-矿渣复合胶凝材料性能研究

电石渣作为一种工业废渣,其碱度较高,综合利用率较低。为了解决过量的电石渣,利用电石渣的强碱性,研究了电石渣对矿渣胶凝体系的碱激发性能。利用电石渣碳化反应可生成碳酸钙的特性,探索了不同碳化制度对电石渣碱激发矿渣胶凝体系的性能影响规律。结果表明:大掺量电石渣对矿渣胶凝材料有很好的碱激发效果,生成大量的C-(A)-S-H凝胶,而复掺粉煤灰和偏高岭土胶凝体系性能最佳;电石渣-矿渣复合胶凝体系经过不同碳化制度处理后,胶凝体系力学性能有效提升;使用CO₂气体作为外部碳化源,材料基体表层生成致密结构,基体力学性能提升;使用尿素作为内部碳化源,基体内部碳化均匀,胶凝体系力学性能提升。     

弱碱激发矿渣胶凝材料的研究

本文重点介绍了在“弱碱激发高炉矿渣胶凝材料”的组成及材料性能方面的试验研究情况。     

Na2SiO3/Na2CO3复合制备清洁型碱矿渣胶凝材料

为解决弱碱单独激发碱矿渣胶凝材料(AASM)时存在的力学性能弱、矿渣反应程度低等问题,缓解AASM的操作危害性,本文采用Na₂SiO₃/Na₂CO₃复合激发矿渣,研究了复合激发剂组成对AASM凝结时间、抗压强度、水化产物及自收缩的影响,并评估了AASM的环境效益。结果表明:随着Na₂CO₃碱当量的增加,AASM缓凝效果较为明显,抗压强度也有所降低,但抗压强度的降低幅度随龄期增大而减小。通过加入Na₂CO₃,AASM水化产物种类增多,C-(A)-S-H的峰值强度随Na₂CO₃碱当量占比的增加呈现出先增加后降低的趋势,因而解释了AASM浆体自收缩的变化。另外,由CO₂排放指数可以看出,Na₂SiO₃/Na₂CO₃复合激发矿渣较Na₂SiO₃单独激发更为清洁,环境效益显著。     

Immobilization of Cr, Cd, Zn and Pb in alkali-activated slag binders

Granulated blast furnace slag is the main component of alkali-activated slag cementitious materials (AASCs). Calcium silicate hydrates with a low Ca/Si ratio, hydrotalcite-type phase, some amounts of hydrogarnets and sodium zeolites form as main AASC hydration products. The microstructure of alkali-activated slag pastes shows a higher amount of gel pore content compared to OPC pastes and, simultaneously, significantly lower amount of capillary pores. The microstructure and phase composition of hydrated slag indicate that they can play an essential role in the immobilization of heavy metals. The properties of alkali-activated slag pastes in the presence of Zn, Cd, Cr and Pb ions were studied. The leaching TANK test was used to evaluate the level of immobilization of particular elements in mortars made containing these elements. It was found that the degree of Cd, Zn and Pb ion immobilization was very high (exceeding 99.9%). The values for Cr⁶⁺ were lower (ca. 99.0%). The strength development as well as microstructure observations are presented in the paper.     

碱激发矿渣-玻璃粉基泡沫混凝土性能研究

采用玻璃粉部分替代矿渣制备碱激发胶凝材料,研究了玻璃粉含量(10%、20%、30%、40%,质量分数)对碱激发矿渣-玻璃粉基(AASG)泡沫混凝土性能的影响。对AASG泡沫混凝土流动性、抗压强度、干燥收缩、吸水率、软化系数和抗冻性进行了研究,并通过扫描电子显微镜和X射线衍射仪对机理进行了分析。结果表明:10%~40%掺量的玻璃粉使AASG泡沫混凝土的流动性提高了5.0%~25.6%;抗压强度随玻璃粉掺量的增加先增大再减小,玻璃粉掺量为20%时,7 d和28 d抗压强度最高,与对照组相比分别提高15.0%和23.8%;玻璃粉掺量为20%时,AASG泡沫混凝土的干燥收缩、吸水率、软化系数和抗冻性最佳;SEM分析发现,玻璃粉有助于孔结构的优化和提高微观结构的致密性;XRD分析表明,AASG泡沫混凝土的主要反应产物为 C-(N-)A-S-H和水滑石。将玻璃粉作为矿渣的替代品来制备AASG泡沫混凝土是可行的,为其在回填工程和固废利用提供理论支撑。     

矿渣胶凝材料砂浆弹性模量研究

为了研究矿渣胶凝材料配比对水泥砂浆抗裂性能的影响,对不同掺量下矿渣胶凝材料的抗折强度和抗弯拉弹性模量进行了测试,并分析了矿渣胶凝材料弹性模量的影响机理.试验结果表明:矿渣胶凝材料具有弹性模量小,抗裂性能好等优点.其最佳掺量为矿渣72％～74％,石灰石4％.随着抗折强度的增加,矿渣胶凝材料弹性模量降低.