超硫酸盐水泥与波特兰水泥混凝土显微结构与性能的比较研究

对比研究了超硫酸盐水泥(SSC)与矿渣硅酸盐水泥(PSC)以及普通硅酸盐水泥(OPC)混凝土在力学性能、水化热、微观结构性能的差异。采用XRD、SEM、TG-DSC、FTIR表征3种水泥混凝土的水化产物及显微结构,以抗压强度来评价三者力学性能。研究结果表明:在混凝土配合比相同条件下,SSC早期3d强度低于PSC和OPC,然而7d龄期后强度增长迅速且超越PSC,并在28d后达到40.5MPa与OPC持平;SSC的水化产物主要是AFt钙矾石和C-S-H凝胶,AFt和剩余的CaSO4.2H2O被紧紧包裹在凝胶中,形成均匀的致密结构,与波特兰水泥水化产物的显著区别是未含有Ca(OH)2,Ca(OH)2含量大小为OPC>PSC>SSC。3种水泥的水化放热量大小为OPC>PSC>SSC,且SSC是一种水化热相当低的水泥。     

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。     

碱渣-矿渣基胶凝材料的制备及水化特性研究

为了探索碱渣在碱激发矿渣胶凝材料中大宗利用的可行性,以硅酸盐水泥熟料和硬石膏为激发剂,制备出达到32.5 R复合硅酸盐水泥抗压强度等级的碱渣-矿渣基复合胶凝材料.采用X射线衍射(XRD)、热重(TG)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的水化产物和微观特征进行研究.结果表明：该材料的水化产物主要为水化硅酸钙(CSH)凝胶、针棒交织状钙矾石(AFt)、片层交织状Friedel’s盐(Fs),AFt和Fs发挥骨架支撑作用,CSH凝胶将骨架与未水化反应颗粒黏结在一起,同时填充在水化产物空隙中.胶凝材料宏观抗压强度主要与250℃以下水化产物分解所引起的失重率成正相关,失重率越大,抗压强度越高.     

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%.     

无熟料水泥混凝土的水化热与干燥收缩

无熟料水泥混凝土(NSC)是以水淬高炉矿渣(GBFS)和激发剂的混合物作为胶凝材料所配制的新型混凝土,其性能取决于GBFS的碱度、化学成分、玻璃化率以及激发剂的种类和数量。为此,以石膏作为GBFS的激发剂来配制NSC后,采用与普通水泥混凝土(简称OPC)对比的方法,进行了NSC的水化热和干燥收缩实验。结果表明,NSC的水化热远小于普通混凝土(OPC);NSC的早期干燥收缩率略大于于OPC,但可用调节水灰比或延长水中养护的方法来减少其干燥收缩。     

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。     

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.     

石墨填充复合相变储能材料导热性能和稳定性能研究

以三水醋酸钠作为储能单元、环氧树脂为载体制得复合相变储能材料,它在熔点温度时表现出很强的稳定性和储能效果.通过向复合相变储能材料中添加导热率高的且具有多孔吸附性的膨胀石墨,可进一步提高导热性能和密封性能.结果表明,当三水醋酸钠质量分数为60％,膨胀石墨为5％时,相变储能材料相变焓为148.5 J/g,导热率为0.891 W/(m℃),且稳定性良好.     

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。     

聚合铝改性磷石膏基超硫矿渣胶凝材料制备与性能研究

以硫酸盐为主要激发剂,辅以少量硅酸盐水泥激发矿渣,破坏矿渣玻璃体的空间结构,促进矿渣水化,研制出一种低污染环境友好型胶凝材料——磷石膏基超硫水泥。使用新型活性聚合铝为添加剂解决超硫水泥早期强度较低、凝结时间长的问题。对活性聚合铝改性超硫水泥的凝结时间、长期力学性能作了研究;使用水化热、XRD、SEM等测试技术分析其改性提升机理。研究结果表明:掺入活性聚合铝可显著加快超硫水泥早期水化速率,促进胶凝材料水化,提高硬化胶凝材料密实度。     

A binder of phosphogypsum-ground granulated blast furnace slag-ordinary portland cement

A new hydraulic cementitious binder was developed by mainly utilizing industrial byproducts phosphogypsum(PG)and ground granulated blast furnace slag(GGBFS)with small addition of ordinary portland cement(OPC).The hydration process and microstructure were studied by X-ray diffraction(XRD) and scanning electronic microscopy(SEM).OPC hydrated first at early age to form primarily C-S-H gel,ettringite and calcium hydroxide(CH).GGBFS activated by CH and sulfate ions hydrated continuously at later age,producing mo...     

直接蒸发式三套管蓄能换热器的蓄冷特性

为解决单一节能技术的局限性,采用相变温度为6℃的有机相变材料,结合三套管蓄能换热器,用一种蓄能换热器,与空气源、太阳能热泵组成集成系统.通过建立三套管蓄能换热器的数学模型,模拟了三套管蓄能换热器直接蒸发蓄冷动态特性,结果表明：通过与传统的冰蓄冷比较,高温相变材料蓄冷比冰蓄冷平均蒸发温度高10℃左右,高温相变材料蓄冷的C...     

MXene/二氧化硅/六水氯化钙复合相变储热材料的制备及性能

六水氯化钙作为一类低温体储热材料, 在蓄热节能方面有着巨大的应用前景。单一的六水氯化钙相变储热材料存在导热系数低和熔化时易泄漏的缺点, 具有较大的内芯和互穿介孔孔道结构的介孔二氧化硅可以解决上述 问题。介孔二氧化硅具有低密度, 热膨胀系数小, 折射率低, 比表面积大等优点, 但其导热系数低, 需要与热性能良好的材料复合来增强导热能力。选用MXene 作为导热增强材料, 在其表面上生长介孔二氧化硅, 再把相变材料六水氯 化钙负载其中。通过综合热分析仪和红外热成像仪测定, 证明复合相变材料的储热性能、热稳定性和传热速率都有显著提升; 在烘箱中观察六水氯化钙的泄漏情况也明显被载体材料所抑制, 成功制备一种热性能和稳定性俱佳的复 合相变储热材料。     

相变储能建筑材料的应用研究进展

利用相变材料的相变潜热来实现能量的贮存和利用,有助于开发环保节能型复合材料.通过将相变材料与建筑材料基体复合,可以制成相变储能建筑材料.本文介绍了相变材料的发展过程、相变蓄能围护结构材料的制备方法,并对用混凝土、石膏板、保温隔热材料及砂浆等建筑材料与相变材料复合制成的相变储能建筑材料进行了阐述,提出了相变储能材料在建筑材料中的发展方向.     

新型相变储能材料的研究

相变储能材料技术是近年来材料领域新兴的研究热点,该技术对建筑节能、解决能源紧张有着重要的应用价值．笔者主要介绍了相变储能材料的相变机理及分类,以及利用低共熔点原理制备一种新型的“相变合金”．并采用活性炭及废弃硅藻土对制备的相变材料进行吸附．通过实验研究,制备了一种储热密度大、相变温度较低、适于在建筑结构中的固-固型相变材料．     

Accelerated carbonation and leaching behavior of the slag from iron and steel making industry

Ground granulated blast furnace slag （GGBFS） and steelmaking slag have been used as a raw material for cement production or as an aggregate to make concrete, which contribute aluminum, calcium, iron, and silicon oxides. The suitability of the slag for a particular application depends on its reactivity, cost, availability, and its influence on the properties of the resulting concrete. For the interest of durability studying of concrete in the presence of slag, the accelerated carbonation products and leaching behavior of the slag and Portland cement （PC） were studied. The experimental results confirmed that the slag was more resistant to carbonation compared to PC. The carbonation degree of GGBFS reduced by 17.74%; and the carbonation degrees of steelmaking slags reduced by 9.51%- 11.94%. Carbonation neutralized the alkaline nature of the hydrated pastes and gave rise to the redox potential of the leachate slightly （30-77 mV）. The carbonation also increased the release of most of the elements presented, except for calcium, to the aqueous environment. It is concluded that blend cements （PC plus slag） have economical advantages and better durability compared to PC,     

Hydration Characteristics of Sodium Sulfate Slag Cement System

The hydration characteristics by thermal analysis ( DTA ) were determined, and an isothermal calorimeter (IC) was used to study the pastes . The experimental results indicate: (1) The main hydration products of SSC are C-S-H( I ) gel with a low Ca/Si ratio, crystalline Thomsonite-type and AFt-type phases containing certain alkali cations; (2) No phases of the AFm-type and high alkaline Ca( OH)2 in SSC system could benefit the hydrated cements to improve its strength and durability; (3) Crystalline Thomsonite-type and AFt-type phases containing Na will greatly reduce free alkali and alleviate the harmness of alkali aggregate reaction ( AAR) in SSC system; (4) Similar to ordinary Portland cement( OPC), the hydration process of SSC could be classified into five stages : initial, induction, acceleration, deceleration and decay; (5) Regardless of the activator used, the apparent activation energy is higher with the increased slag in cement system, and the rising temperature could promote the hydration of SSC.     

原位反应烧结制备熔盐/尖晶石复合高温相变储能材料的研究

以电熔镁砂和白刚玉为镁铝尖晶石陶瓷基体原料,以氯化钾、氟化钾复合盐为相变材料,用原位反应烧结法制备熔盐/尖晶石复合高温相变储能材料,研究烧结温度、熔盐含量对熔盐/尖晶石相变储能材料性能的影响。采用XRD和SEM对材料进行表征,通过DSC分析测定材料相变潜热,结果表明,烧结温度为1 000℃和熔盐含量为40%时,所制备的储能材料的相变潜热为70.98 kJ/kg,蓄热密度为240 kJ/kg（ΔT=100℃）,储热性能较好。     

蓄能型太阳能热泵系统中复合材料蓄热过程研究

设计了一种分季节蓄能型太阳能热泵热水系统,集太阳能集热容器、相变储能容器、热管于一体,利用Fluent软件对蓄能型太阳能集热器开展了数值模拟,使用Solidification/Melting和VOF模型模拟癸酸/62#石蜡复合相变材料蓄热过程,并采用Boussinesq近似法考虑了自然对流的影响. 结果表明,在集热器内只充灌单一相变材料不能满足不同季节蓄能型热泵系统的供热水需求. 由癸酸和62#石蜡组成的复合相变材料在蓄能过程中出现了两个相变温度,分别在32.66 ℃和59.45 ℃,可以满足本系统不同季节的蓄热需求. 蓄热过程中,由于癸酸和62#石蜡本身密度差以及浮升力的影响,真空管纵向截面出现了温度分层现象. 结果可为复合相变储能材料的推广应用提供可靠的理论依据.