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.     

辅助胶凝材料对预应力高强混凝土管桩强度及工艺的影响

为优化混凝土管桩生产工艺,以硅灰(SF)和偏高岭土(MK)作为辅助胶凝材料,研究硅灰和偏高岭土对不同蒸养时间下混凝土抗压强度的影响,并使用X射线衍射(XRD)和扫描式电子显微镜结合能量色散谱(SEM-EDS)分析其水化产物及微观结构。通过Design-Expert8.0软件设计Box-Behnken试验,以硅灰掺量、偏高岭土掺量和蒸养时间三个因素为自变量,蒸养混凝土抗压强度为响应值,构建多因素回归方程模型。结果表明:硅灰掺量为胶凝材料质量分数8%时,对抗压强度略有提高,提高幅度为6.2%,达到83.6 MPa;5%、8%和10%(质量分数)掺量的偏高岭土均可提高蒸养混凝土的抗压强度,蒸养4 h、8 h、12 h时,10%掺量的偏高岭土对混凝土抗压强度的提升幅度依次为15.6%、13.2%和13.6%,蒸养4 h、8 h和12 h对混凝土抗压强度影响不大。XRD和SEM-EDS结果表明,硅灰和偏高岭土均消耗了Ca(OH)₂,提升了水泥早期水化程度,可以改善内部孔结构。通过响应面法建立模型可以预测,当硅灰质量分数为6.6%、偏高岭土质量分数为10%、蒸养时间为8.6 h时,混凝土抗压强度最高,达到104.8 MPa,且具有较高置信度。     

电石渣激发矿渣-粉煤灰复合胶凝材料的作用机制

为探究矿渣、粉煤灰及电石渣的资源化利用,以电石渣作为碱激发剂,研究了矿渣-粉煤灰复合胶凝材料的水化产物组成及强度特征。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重-差示扫描热(TG-DSC)、扫描电子显微镜及能谱(SEM-EDS)等微观测试技术,分析了复合胶凝材料的晶体结构、热化学性质以及微观形貌等特性,研究了电石渣激发矿渣-粉煤灰复合胶凝材料的作用机制。结果表明：电石渣作为碱激发剂时能为矿渣-粉煤灰复合胶凝材料提供初始水化所需要的强碱环境,驱动矿渣和粉煤灰发生水化反应。随着矿渣掺量的增加,复合胶凝材料的强度发展呈先增加后减小的变化趋势,在粉煤灰与矿渣掺量质量配比为4∶6、外掺电石渣质量分数为4%时,复合材料浆体经4 d常温养护+32 h高温蒸汽养护后抗压强度达到25.9 MPa;矿渣-粉煤灰复合胶凝体系中水化产物分布不均,主要组成为水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硅铝酸钙等凝胶。电石渣作为矿渣-粉煤灰体系的碱激发剂使用时效果良好。     

碱激发冶炼铅渣-偏高岭土复合胶凝材料的制备及水化机理

为探究水玻璃碱激发条件下冶炼铅渣和偏高岭土基复合胶凝材料的力学性能,采用单因素试验与正交试验,研究冶炼铅渣球磨时间、碱当量、碱激发剂模数和偏高岭土与冶炼铅渣的质量比对复合胶凝材料力学性能的影响。利用XRD、SEM和FTIR对复合胶凝材料的水化机理进行综合分析。结果表明:以上因素对复合胶凝材料28 d抗压强度的影响顺序依次为碱激发剂模数、冶炼铅渣球磨时间、碱当量、偏高岭土与冶炼铅渣的质量比;当冶炼铅渣球磨时间为4 h,碱当量为6%(质量分数),碱激发剂模数为1.4,偏高岭土与冶炼铅渣的质量比为3∶7时,复合胶凝材料28 d抗压强度达56.18 MPa;偏高岭土能够促进冶炼铅渣水化,产生更多凝胶和网状结构的硅铝酸盐类晶体填充基体孔隙,对胶凝体系后期强度发展起到促进作用。     

矿物掺合料透水混凝土微观结构及性能分析

透水混凝土具有显著的孔隙特征，可有效缓解城市内涝，涵养地下水系。针对透水混凝土由孔隙大导致的抗压强度低等问题，采用矿物掺合料替代部分水泥作胶凝材料，能够实现降低生产成本并提高抗压强度的目的。本文以粉煤灰、矿渣、偏高岭土等固体废弃物为掺合料，通过抗压强度、透水性能测试分析矿物掺合料单掺、复掺、三掺对透水混凝土性能的影响，并探究其水化机理。结果表明：复掺以及三掺体系的透水混凝土力学性能明显优于单掺体系；当三掺体系粉煤灰、矿渣、偏高岭土掺量分别为15%(质量分数，下同)、15%、10%时，透水混凝土性能最佳，抗压强度达22.1 MPa,孔隙率和透水系数分别为14.3%、3.27 mm/s,满足行业标准。     

氢氧化钾-钠水玻璃激发剂对碱激发矿渣胶凝材料性能的影响

采用氢氧化钾调节钠水玻璃模数制备复合碱激发剂,以钠水玻璃模数、碱掺量为变量,分析氢氧化钾对钠水玻璃激发矿渣胶凝材料性能的影响,研究氢氧化钾-钠水玻璃激发矿渣胶凝材料在流动度、凝结时间及抗压强度等方面的变化规律。结果表明,氢氧化钾-钠水玻璃复合激发剂的激发效果优于单一钠水玻璃激发剂。当钠水玻璃模数为1.2、碱掺量为8%(质量分数)时,氢氧化钾-钠水玻璃激发矿渣胶凝材料流动度可达240 mm,7 d、28 d抗压强度可达98.88 MPa和104.59 MPa,比同等条件下的钠水玻璃激发矿渣胶凝材料7 d、28 d抗压强度分别提高了16.7%和22.9%。     

碱激发矿渣/粉煤灰胶凝材料力学性能研究

采用矿渣、粉煤灰为原料,液体水玻璃、固体水玻璃、固体NaOH为激发剂,研究Na_2O掺量、模数、粉煤灰掺量、萘系减水剂掺量对矿渣/粉煤灰胶凝材料胶砂强度、凝结时间的影响。结果表明:液体水玻璃最佳Na_2O掺量6%、模数1.00,28d抗压强度63.0MPa、抗折强度12.2MPa;固体水玻璃最佳Na_2O掺量4%、模数0.50,28d抗压强度20.5MPa、抗折强度6.3MPa;随着萘系减水剂掺量的增加,胶凝材料的凝结时间增加,萘系减水剂掺量1.5%的初凝时间362min、终凝时间392min、间隔30min,缓凝效果显著。     

超细矿渣粉和偏高岭土对硫铝酸盐水泥水化和强度的影响

掺入矿物掺合料是改善硫铝酸盐水泥(CSA)混凝土凝结硬化性能和降低生产成本的主要技术途径之一。研究了水胶比为0.4时,单掺超细矿渣粉(UFS)、偏高岭土(MK)与复掺超细矿渣粉、偏高岭土对硫铝酸盐水泥凝结时间、流动度、电阻率、抗压强度的影响,并对其1 d、28 d龄期时的水化产物进行XRD半定量分析。结果表明,单掺和复掺缩短了水泥浆体的凝结时间,但单掺偏高岭土时的缩短效果更明显,且水泥浆体的流动度随着超细矿渣粉和偏高岭土掺量的增加而减小。掺入超细矿渣粉、偏高岭土缩短了水泥浆体电阻率变化速率曲线峰值出现的时间,峰值大小与掺量成递减关系。当掺量从0%(质量分数,下同)增大到20%时,单掺超细矿渣粉试样的28 d抗压强度减小了24.7%,单掺偏高岭土试样的28 d抗压强度减小了17.7%,两者复掺试样的28 d抗压强度减小了17.3%。超细矿渣粉和偏高岭土对水泥水化产物没有明显影响,但促进了硅酸二钙(β-C₂S)的早期水化。     

矿渣及脱硫石膏-粉煤灰复合胶凝材料的试验研究

研究了不同的煅烧温度及保温时间对脱硫石膏-粉煤灰新型复合胶凝体系抗压强度的影响.在此基础上引入矿渣,研究矿渣及其掺量时脱硫石膏-粉煤灰复合胶凝体系的影响,并通过掺加矿物激发剂和化学激发剂对其改性.对较优配比的复合胶凝材料进行XRD与SEM研究,分析了其水化产物的成分与形貌.最后,对复合胶凝材料的基本性能进行检测.结果显示,适当的脱硫石膏的煅烧温度与保温时间、适宜掺量的矿渣、矿物激发剂与化学激发剂均能提高复合胶凝体系的强度;经改性的复合胶凝材料具有较好的性能.     

矿物掺合料的复合效应及对混凝土性能的影响

选用硅灰、粉煤灰、矿渣粉及偏高岭土等活性矿物掺合料,控制活性掺合料的总掺量为胶凝材料的40%等量取代水泥,采取单掺、双掺、三掺的方式配制混凝土,通过对比各组混凝土试样的力学性能、抗腐蚀性能及微观结构,探讨活性矿物掺合料的复合效应以及对混凝土性能的影响.     

含不同掺量矿渣或粉煤灰的复合胶凝材料的水化动力学

采用等温量热法测定了矿渣掺量分别为0、30%、50%、70%、90%和粉煤灰掺量分别为0、20%、35%、50%、65%的复合胶凝材料在298K时的水化放热速率和放热量。根据Krstulovic-Dabic水化动力学模型计算了反应速率常数、几何晶体生长指数等动力学参数,并讨论了水化反应各阶段的反应速率与反应程度的关系。结果表明:不同矿渣掺量和不同粉煤灰掺量的复合胶凝材料的水化过程均可表示为结晶成核与晶体生长、相边界反应和扩散3个阶段。所用动力学模型能较好地表征矿渣掺量在70%以内及粉煤灰掺量在65%以内的复合胶凝材料的真实水化过程。矿渣掺量90%的复合胶凝材料的水化机理发生了改变,所用动力学模型不再适用。     

碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的性能与硬化浆体结构

为充分利用磷渣和粉煤灰两种工业废渣生产高性能胶凝材料,研究了不同磷渣/粉煤灰配合比的碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料性能,并用扫描电子显微镜和压汞仪分析了硬化浆体的细观结构和孔结构.结果表明:碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的凝结时间正常,在粉煤灰掺量为0～30 %(质量分数)范围内,随粉煤灰的掺量的增加,碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的凝结时间略有延长.与普通硅酸盐水泥相比,碱-磷渣胶凝材料的抗压强度较高,其3d和28d抗压强度分别可达到30.9MPa和98.8MPa,但其抗折强度相对较低.掺加粉煤灰后碱胶凝材料的抗压强度降低,而抗折强度提高.碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的耐蚀性和抗冻性能均显著优于硅酸盐水泥,其干缩比硅酸盐水泥的大.用部分粉煤灰取代磷渣粉可一定程度减小干缩.碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料硬化浆体的结构非常致密,其孔隙率和平均孔径均小于普通硅酸盐水泥硬化浆体.     

铁尾矿粉-脱硫灰胶凝材料的制备及性能研究

为提高铁尾矿和脱硫灰等工业固废的综合利用,利用氢氧化钠和硫酸钙作为复合激发剂,铁尾矿粉、脱硫灰和矿渣微粉为原料,制备铁尾矿粉-脱硫灰胶凝材料。开展正交试验分析铁尾矿粉掺量、脱硫灰掺量、氢氧化钠掺量和硫酸钙掺量对胶凝材料抗压强度的影响,并进行配合比优化。结合X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的微观结构进行分析表征。结果表明:对胶凝材料3 d、7 d和28 d抗压强度影响最显著的分别是氢氧化钠掺量、铁尾矿粉掺量和硫酸钙掺量;铁尾矿粉、脱硫灰、氢氧化钠和硫酸钙的最佳掺量分别为20%、10%、1%和9%(质量分数),此时,胶凝材料3 d抗压强度为4.59 MPa,28 d抗压强度为18.44 MPa,微观结构致密,宏观强度最高。     

高掺量磷石膏水硬性胶凝材料组成设计与性能调节

本文研究的水硬性磷石膏胶凝材料体系由80%(质量分数)磷石膏,以及少量矿渣、水泥、偏高岭土、粉煤灰、硅灰等辅助胶凝材料组成,借助力学性能试验数据与分子动力学(MD)模拟为超高掺量磷石膏体系组成设计提供依据,后续对该体系强度倒缩问题进行性能调节。结果表明,当磷石膏掺量固定时,辅助胶凝材料(SCM)的n(CaO)/n(SiO₂+Al₂O₃)摩尔比接近1的样品力学性能结果最佳。分子动力学对模型原子表面积和孔结构分布的模拟结果与力学性能规律相符,孔结构越小时抗压强度越高;在原子尺度上,n(CaO)/n(SiO₂+Al₂O₃)摩尔比接近1时O、Ca、Al及S原子表现出较高的扩散能力,可充分发挥碱激发与硫酸盐激发效应,同时使得OO、Al—O、Si—O键长增大而失稳水解,促进水化产物钙钒石的生成。最后,通过调节SCM的种类,在磷石膏-矿渣-水泥体系中复掺偏高岭土、硅灰及粉煤灰改善了90 d龄期强度倒缩的问题。基于化学组分设计配合比对大宗量利用磷石膏以及获得性能更好的胶凝...     

再生细粉-矿渣粉复合胶凝材料水化过程试验研究

对水泥、粉煤灰、矿渣粉、单一再生细粉及其与矿渣粉复合的胶凝材料的水化放热速率、放热量和水化过程各阶段的持续时间进行研究.试验结果表明,各类胶凝材料及单一再生细粉水化反应诱导前期出现第一放热峰的时间均为1.5 ～3.2 min,再生细粉-矿渣粉复合胶凝材料则为7～18 min;且后者水化反应减速期为50 h,比前者延迟了10 h,使其3d水化热值较高.另外,再生细粉-矿渣粉复合胶凝材料3d水化热值与7d抗压强度有一定正相关性,但对28 d抗压强度影响不大.通过分析材料组成对水化热和抗压强度的影响,说明基准再生细粉中SiO2含量高是导致其水化热及抗压强度均较低的原因,而矿渣粉具有后期增强效应.另外,助磨剂对再生细粉的水化热有一定影响.使用助磨剂处理技术与矿渣粉复配技术共同处理再生细粉,可以得到28 d抗压强度为50 MPa、再生细粉质量分数为10.5％且水化热介于水泥与矿渣粉之间的复合胶凝材料.     

石膏、硅灰对硅酸盐胶凝材料早期抗压强度的影响

为了研究石膏、硅灰对硅酸盐胶凝材料早期强度的影响,分别测试了石膏、硅灰不同掺量下的胶凝材料的4 h、1 d、28 d的抗压强度。利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了水化产物的微观结构特征。研究表明,在一定的试验范围内,胶凝材料的抗压强度随石膏的增加而变大,掺量为0.75%时最佳,4 h和1 d的抗压强度分别达到5.8 MPa和63.4 MPa;硅灰掺量从0%增长到15%,胶凝材料的各龄期抗压强度均随掺量的增加而呈增长趋势;硬化浆体的微观结构特征表明,一定的试验范围内,石膏使体系中的AFt数量增加,硅灰使体系中的C-S-H凝胶增多,且硅灰未水化的细小颗粒体有效填充硬化浆体的孔隙。     

偏硅酸钠激发胶凝材料性能及微观结构

以粉煤灰、矿渣为原料,研究了偏硅酸纳激发胶凝材料的力学性能及工作性能,通过XRD和SEM对水化产物进行表征,并采用量热试验对水化历程进行分析.结果表明:对于粉煤灰-矿渣体系,采用偏硅酸钠作激发剂时,碱当量为8％时,砂浆抗压强度最高;随着激发剂掺量的增加,砂浆流动度增加,凝结时间缩短,砂浆收缩率降低;体系主要水化产物为C-S-H凝胶,且随着碱当量的提高,粉煤灰和矿渣的反应程度变大,水化产物中凝胶的量增加.     

双掺粉煤灰及偏高岭土对混凝土性能的影响研究

通过测试混凝土抗压强度、劈拉强度、抗渗、抗碳化、抗冻性能,研究了粉煤灰和偏高岭土单掺、复掺时对混凝土性能的影响。同时分析了粉煤灰和偏高岭土对混凝土性能的作用机理。研究结果表明:当粉煤灰掺量为胶凝材料的15%、偏高岭土掺量为胶凝材料的12%,相比普通混凝土,复掺粉煤灰及偏高岭土混凝土28d抗压强度提高了15.8%、劈拉强度提高了20.4%、渗透系数降低了69.1%、碳化深度降低了29.3%,200次冻融循环后,相对动弹性模量提高了33.1%、混凝土质量损失降低了43.8%。复掺粉煤灰及偏高岭土适用于制备高性能混凝土。     

废弃线路板非金属粉对碱激发矿渣/粉煤灰胶凝材料性能的影响

内掺0%～25%(质量分数)废弃线路板非金属粉末(waste circuit board non-metallic powder, NMP),制备了一种新型碱激发矿渣/粉煤灰胶凝材料，测试了其力学强度、水化放热、物相组成和孔径分布，分析了其微结构特征。试验结果表明：掺入NMP不只降低了胶凝材料的累计放热，并且稍微降低了胶凝材料的7和28 d抗压强度；当NMP掺量小于15%(质量分数)时，因玻璃纤维的存在，胶凝材料28 d抗折强度与NMP掺量成正比，最高增幅达55.5%;掺入NMP降低了胶凝材料中孔径为100～1 000 nm的孔隙比例，增大了100 nm以下的微孔隙比例，且试件总孔隙率增加；NMP中的树脂颗粒与胶凝材料基体结合紧密并填充了纤维与基体之间的空隙，NMP的掺入不会影响原胶凝材料的水化产物类型。     

碳酸钠、氢氧化钠与水玻璃复合激发对地聚物胶凝材料性能的影响

采用碳酸钠替代氢氧化钠调节水玻璃模数制备复合碱激发剂,研究不同碱掺量下碳酸钠掺入比例对地聚物胶凝材料净浆流动度、凝结时间及抗压强度的影响,并通过FT-IR、XRD和SEM试验分析地聚物胶凝材料水化产物的物相组成及微观形貌。结果表明,氢氧化钠与碳酸钠共同复合水玻璃的激发剂激发效果优于二者单独与水玻璃复合的激发剂,当碱掺量为6%(质量分数)、碳酸钠替代比例为40%(质量分数)时,地聚物胶凝材料净浆流动度为185 mm, 28 d抗压强度为94.4 MPa。碳酸钠替代比例增加可延长地聚物胶凝材料凝结时间,当替代比例为100%时,地聚物胶凝材料初凝时间、终凝时间可达372和420 min。不同碱组分激发剂作用时,地聚物胶凝材料水化产物相似,均以无定形铝硅酸盐C-(A)-S-H凝胶为主。