碱磷渣胶凝材料的减缩防裂研究

研究了粉煤灰、钙质膨胀剂、硫铝酸钙膨胀剂和聚丙烯纤维对碱磷渣胶凝材料的物理力学性能的影响和减缩防裂作用.结果表明,用适量粉煤灰取代磷渣、添加用硬脂酸铝包覆的钙质膨胀剂都可以一定程度降低碱磷渣胶凝材料的收缩;用10%～15%(质量分数)的粉煤灰取代磷渣虽使碱磷渣胶凝材料的抗压强度有所降低,但其抗折强度提高;钙质膨胀剂会使碱磷渣胶凝材料的凝结时问略有缩短,强度稍有降低,而掺加硫铝酸钙膨胀荆会导致碱磷渣胶凝材料速凝,无法正常使用;添加聚丙烯纤维可大幅度提高碱磷渣胶凝材料的抗裂性.     

碱激发锰渣胶凝材料的探索研究

以锰渣为主要研究对象,采用X射线衍射分析、差热分析等测定方法对原材料进行了物性分析,锰渣的主要矿物组成有SiO_2和CaO,属于碱性废渣,当温度低于550℃时其热稳定性较好.通过对复合碱激发剂的探索可知,当水玻璃模数为1.6时,25%水玻璃、2.5%NaOH和1%K_2CO_3复合激发锰渣后,其碱胶凝材料的凝结时间满足浆体的一般工作要求.在该复合激发剂作用下,以10%硅酸盐水泥熟料等量替代锰渣后,制成的碱激发锰渣胶凝材料的力学强度发展符合胶凝材料的一般规律;其水化过程分析表明,随水化龄期的延长,SiO_2被剥蚀解体量增多,生成较多的C-S-H凝胶及少量沸石类结构复杂的物质,强度逐渐提高.     

高镁镍渣-磷石膏基胶凝材料固化和改良盐渍土的性能

本工作以高镁镍渣(HMNS)和磷石膏(PG)等工业固体废弃物为主要胶凝材料,针对盐渍淤泥的处理难点,同时固化和改良处理盐渍淤泥。评价了高镁镍渣-磷石膏基胶凝材料固化和改良盐渍土的工程性能和理化性能,并对固化作用机制进行了分析。通过现场试验进一步验证高镁镍渣-磷石膏基胶凝材料固化和改良盐渍土的可行性。结果表明:HMNS-PG基胶凝材料固化盐渍土路用性能优于传统水泥固化土。掺20%HMNS-PG基胶凝材料固化土饱水1 d、3 d、5 d、7 d后的水稳系数分别为0.84、0.81、0.8、0.79。冻融循环15次后固化体抗压强度损失率和质量损失率分别为13.2%和2.9%,试件完整性良好。同时磷石膏改良盐渍土使得盐分析出,土壤颗粒团聚,减少了盐胀等病害。HMNS-PG基胶凝材料改良盐渍土后,盐渍土的pH值降低,浸出液电导率EC值提高,钠的吸附比(Sodium adsorption ratio, SAR)降低。现场固化试验中,试段取两组试样测得无侧限强度分别为3.4 MPa和2.8 MPa,压实度分别为94.7%和94.1%,240 d电导率提高了约118.1%,pH值下降了约6.13%,理化性能明显得到改善。     

矿渣粉煤灰制备胶凝材料的实验研究

阐述了一种利用矿渣和粉煤灰制备胶凝材料的方法(矿渣和粉煤灰的比表面积为500m2/kg).研究了二水石膏和激发荆的质量分数对该胶凝材料强度的影响,运用扫描电镜分析了该胶凝材料的微观结构和形貌特征.结果表明,当矿渣、粉煤灰、二水石膏和激发剂的质量比为80∶5∶10∶5时可制备出满足现行国家标准的胶凝材料,这对矿渣和粉煤灰的综合利用具有一定的参考价值.     

新型胶凝材料体系的抗裂性能

结构开裂问题一直困扰着现代混凝土工程,引起混凝土结构开裂的因素有很多,其中水泥的"三高"问题,即高硅酸三钙、高铝酸三钙、高细度是引起开裂的主要原因.本通过降低胶凝材料中水泥熟料的比例、采用粗磨而成的水泥熟料以及提高胶凝材料中矿物掺和料比例的方法配制出低碳胶凝材料这种新型胶凝材料体系,并将其与现行搅拌站常用胶凝材料体系进行抗裂性能的对比,应用自主研发设计的"方圆抗裂模具"研究两种胶凝材料体系的抗裂性能,同时结合水化热做进一步的分析.研究表明:低碳胶凝材料这种新型胶凝材料体系所体现的抗裂性能和当前搅拌站所采用的胶凝材料体系进行比较具有非常大的优势;此外对于低碳胶凝材料而言,它的水化放热量和水化放热速率低于现行搅拌站常用胶凝材料体系;掺加一定量的钢渣、膨胀剂能够显著提高低碳胶凝材料的抗裂性;SO3含量低会增加低碳胶凝材料的开裂敏感性.     

冶金渣-硫铝酸盐胶凝体系材料加热变化及防火机理

目的 为了探寻地下管廊更高防火等级的新要求,利用冶金渣-硫铝酸盐胶凝体系制备富含钙矾石、C-S-H凝胶结合的防火分隔材料。方法 通过高温煅烧试验和热分析,并结合物相分析、微观结构观察、孔隙结构测试等手段,对样品高温行为进行研究。结果 冶金渣胶凝体系中混掺硫铝酸盐胶凝材料,有利于钙矾石的生成,在50~350 ℃的温度区间样品的脱水吸热量从73.27 J/g增加到109.40 J/g以上,样品抗压强度从37.18 MPa提高到40.68 MPa以上。在1 000 ℃下30 min喷烧试验结果显示,10 mm厚度所制备的冶金渣-硫铝酸盐胶凝体系样品的背火面温度为383~336 ℃,且随硫铝酸盐胶凝材料混掺量的增加而降低,其防火性能优于玻镁板和硅钙板防火材料的。结论 该材料热防护机理为含结晶水物相的烧蚀吸热、烧蚀后产生的多孔层的隔热和高温下材料宏观结构完整性的共同作用。     

热处理对碱矿渣胶凝材料结构及介电性能的影响

研究了热处理工艺对碱激发矿渣(alkali active slag cement,AASC)胶凝材料硬化体结构和介电性能的影响.研究结果表明,随着热处理温度的提高,胶凝材料硬化体的介电常数和介电损耗逐渐下降,当热处理温度达到400℃左右,介电损耗下降到10-2数量级水平,此时影响胶凝硬化体介电损耗的主要因素是胶凝材料硬化体中的自由水、化学水等;当热处理温度达到750℃左右,介电损耗下降到10-3数量级水平,与电子封装陶瓷材料接近;XRD和SEM分析结果也表明,随着碱激发方式的改变,双碱激发胶凝材料硬化体在750℃左右发生析晶现象,径向线收缩约为6%,有陶瓷化倾向;胶凝硬化体介电损耗在该阶段急剧降低主要是由碱矿渣胶凝材料相组成和微观结构变化造成的.     

复合膨胀掺合料对水化热和混凝土温升的影响

本文系统研究了复合胶凝材料的水化温升、水化温峰出现时间和水化热。分析讨论了复合胶凝材料中粉煤灰、矿粉掺量的变化对水化温升和温峰出现时间以及 7天内各龄期水化热的影响 ,结果表明 :复合胶凝材料的水化放热速度和早期水化热显著降低 ,且随掺合料增加降低幅度增大 ,但 7天水化热并不一定降低。在水化热研究的基础上 ,设计制作了 5 0 0× 5 0 0× 5 0 0mm半绝热状态的大体积混凝土模拟试样 ,测度分析了复合胶凝材料对大体积混凝土温度峰值与温峰出现时间的影响 ,同时分析讨论了混凝土温升与胶凝材料水化热之间的相互关系     

微生物胶凝材料固结垃圾焚烧飞灰效果及机制

针对当前利用普通硅酸盐水泥固结垃圾焚烧飞灰存在能耗大、环境污染严重等问题,采用微生物胶凝材料固结飞灰,研究其对飞灰的固结效果,并通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、红外光谱和原子吸收光谱等测试技术分析其固结飞灰的机制。研究结果表明,不同的拌合介质(水、上清液、微生物溶液、化学碳酸钙、微生物胶凝材料、微生物胶凝材料和上清液、微生物胶凝材料和微生物溶液)均能将松散的飞灰颗粒固结为一个整体,但其中以微生物胶凝材料和上清液为介质拌制的飞灰固结体强度和重金属离子固化效果最优(Pb离子和Cd离子的固结率分别为33%和32%)。微生物胶凝材料具有双重固结飞灰的作用,一方面它与其他介质固结飞灰相同,均是在固结体内部形成了水化产物Ca_2SiO_4·0. 30H_2O;另一方面,微生物胶凝材料中的有机基质能分别与飞灰和方解石中Si-O键、C-O键的O原子作用形成大量的分子间氢键。     

全珊瑚海水混凝土配合比设计及评价方法

针对南海岛礁大规模海防工程建设过程中资源短缺的问题,设计地域适用性较强的全珊瑚海水混凝土。通过正交试验方法和基于信噪比的田口方法,研究总胶凝材料用量、预吸水率、砂率和净水胶比对全珊瑚海水混凝土抗压强度的影响;验证田口方法的优越性,确定各因素对全珊瑚海水混凝土抗压强度的影响程度,并加以量化;提出多因素共同作用下全珊瑚海水混凝土抗压强度的多元非线性回归模型。结果表明:基于信噪比的田口方法优于传统正交试验方法。最优全珊瑚海水混凝土设计组合为:总胶凝材料用量550 kg·m~(-3),预吸水率5%,砂率50%,净水胶比0. 25;各因素影响程度从大到小依次为:预吸水率、净水胶比、砂率和总胶凝材料用量。预吸水率的贡献率最大,为67. 6%;净水胶比次之,为17. 8%;砂率的贡献率较小,仅为0. 7%。回归模型的建立对指导制备高强全珊瑚海水混凝土具有十分重要的意义。     

脱硫渣制备高性能矿物材料的研究进展

概述了脱硫渣的特点及研究现状,阐明了脱硫渣制备高性能矿物材料的现实意义。系统介绍了脱硫渣在建筑材料、陶瓷材料、胶凝材料、回填路基材料、生态环境材料以及冶金助熔材料等方面的最新研究进展,从固体废弃物利用的角度指出了利用脱硫渣制备高性能矿物材料从而达到高值化利用的发展方向。     

膨润土改性胶凝材料的研究进展

水泥、石灰等传统胶凝材料在生产、施工、性能方面存在许多不足,如生产能耗大、成本高,造成环境压力;施工过程易泌水、离析;硬化后易产生裂缝,且吸湿保温性不良.膨润土是一种常见的工业粘土,属于天然火山灰质材料,其由于独特的矿物结构、结晶化学性质,具有阳离子交换性、膨胀性、触变性、稳定性、可塑性、粘结性、吸附性、分散性.膨润土改性水泥、石灰等胶凝材料在土木工程、岩土工程、水利工程、矿山充填等领域的应用越来越多.然而,由于膨润土具有多种优越性能,现有研究一般仅关注膨润土的某一种性能,研究范围广、成果差异大,没有总结其规律性.国内外学者对膨润土改性胶凝材料的研究主要集中于:(1)对天然膨润土本身进行改性,扩大膨润土利用范围;(2)膨润土经热处理后作为辅助胶凝材料,在生产水泥过程中掺入;(3)将膨润土掺入到各种胶凝材料砂浆、混凝土中,以改善它们的工作性能、力学性能、耐久性能;(4)将膨润土与相关胶凝材料混合,制备出性能良好的陶粒等烧结材料、相变保温材料、吸附固化重金属材料等功能性建筑材料.为明确膨润土改性胶凝材料的研究现状,本文归纳了膨润土改性胶凝材料的研究进展,分别对膨润土的火山灰活性、膨润土改性胶凝材料的性能及机理、膨润土改性胶凝材料的应用等进行介绍,分析了膨润土改性胶凝材料研究面临的问题并展望其前景,以期为膨润土改性出性能优良和环境友好的胶凝材料提供参考.     

碱-盐复合激发煤气化粗渣的水泥胶砂强度特性

采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析了煤气化粗渣的微观结构、元素分布及物相组成;优选碱-盐复合激发剂,制备了掺煤气化粗渣水泥胶砂试件,分析了碱-盐激发剂对胶砂抗压、抗折强度的影响,并探讨了碱-盐激发下煤气化粗渣水泥胶凝硬化产物的微观结构和物相组成。结果表明:煤气化粗渣以层片状、不规则粒状颗粒居多,富含C、O、Si、Al、Ca、Fe等元素,存在火山灰活性的硅氧、铝氧或铝-硅-氧相;复合激发效果优于各自单掺的激发效果,其中掺硫酸钙与氢氧化钠组合激发效果最佳;激发剂有助于发挥煤气化粗渣的火山灰活性,促进煤气化粗渣水泥胶凝体系中水化产物的生成,提升了胶凝材料的结构强度。     

关于CJJ/T135-2009标准中胶凝材料用量确定方法的对比讨论

文章讨论了《透水水泥混凝土路面技术规程》(CJJ/T135-2009)标准中配合比设计部分关于胶凝材料用量确定方法与其他两种胶凝材料用量确定方法的准确性、便捷性、应变性和可操作性.通过对实验结果的分析发现,CJJ/T135-2009中的胶凝材料用量确定方法误将水胶比理解成每立方米混凝土用水量与所有胶凝材料用量的体积之比,从而导致计算结果偏差.而采用实际测定浆体密度再确定胶凝材料用量的方法更符合工程应用的实际情况,且可操作性更强.     

绿色道路胶凝材料的研究现状及发展趋势

主要介绍了国内外公路的发展现状,通过对水泥路面和沥青路面的比较,以及对水泥工业发展、沥青资源利用和碱胶凝材料研究进展的分析,浅谈了绿色道路胶凝材料的发展趋势.充分利用工业废渣制备性能优良的道路胶凝材料,符合科学发展观的原则,符合推动资源节约型和环境友好型行业建设,实现交通可持续发展的战略.     

纳米二氧化硅对苯丙共聚物/水泥复合胶凝材料凝结硬化的影响

采用纳米二氧化硅作为调凝物质以期解决苯丙共聚物/水泥复合胶凝材料凝结硬化慢的问题。通过测定纳米二氧化硅改性苯丙共聚物/水泥复合胶凝材料的凝结时间及早期强度,分析纳米二氧化硅对复合胶凝材料凝结硬化过程的影响;采用等温量热法测定纳米二氧化硅改性苯丙共聚物/水泥的水化热,并采用X射线衍射仪对其水化产物进行表征;综合以上分析结果探讨纳米二氧化硅的作用机制。结果表明:掺入二氧化硅能有效促进复合胶凝材料的凝结硬化,二氧化硅掺量为1. 25%时促进作用最为显著;掺入纳米二氧化硅可促进铝酸三钙和硅酸三钙的水化,加快钙钒石和氢氧化钙的生成,缩短复合胶凝材料的水化诱导期和加速期,加快水泥水化进程,从而缩短凝结时间,提高早期强度。     

掺有磷渣的水泥基材料研究现状与分析

简介了磷渣的组成、结构与活性,分析了影响磷渣活性的主要影响因素;综述了磷渣作为辅助性胶凝材料对水泥基材料凝结时间、水化热、结构变化、强度、干燥收缩和耐久性等的影响,分析了磷渣在水泥基材料中应用存在的主要问题,并提出了一些改善措施和解决思路。加强磷渣在水泥基材料中的应用基础研究,对提高磷渣在水基材料中的利用率和减少环境污染有着重要意义。     

煤矸石质硅铝基材料胶凝机理的研究

系统地开展了利用低温煅烧煤矸石为主要原料制备早期强度高、水化热低且具有良好固土特性的硅铝基胶凝材料的基础研究.采用结构分析的方法,运用高分辨固体核磁共振、液体核磁共振和红外光谱等分析手段研究了煤矸石和高岭石在煅烧、碱介质中溶出和胶凝过程中硅、铝配位的变化,结合其胶凝产物的物相、形貌和水化热,从结构、配位和物相转变的角度来研究煤矸石质硅铝基胶凝材料胶凝机理.揭示了煤矸石的煅烧过程就是铝氧八面体中铝的四配位转化以及铝氧四面体和硅氧四面体解聚过程的重要规律,其中铝氧八面体中铝的四配位转化是煤矸石产生胶凝活性的本源.证明了煤矸石和高岭石在煅烧过程中铝配位的变化与地质界Thompson定律相吻合.比较研究了煤矸石和高岭石的活性与其结构之间的关系,发现低于900℃煅烧煤矸石的红外光谱中,560cm-1附近吸收峰的强度与Si、Al离子的溶出量具有正相关性;五配位铝是偏高岭石具有高活性的主要原因.证明了由于一价和二价阳离子的存在,以高岭石为主要矿物的煤矸石在煅烧过程中没有出现五配位铝.通过对硅铝质物料Si2p、Al2p和Ols结合能与其胶凝材料力学性能之间关系的研究,提出用硅、铝电子结合能评价硅铝物料胶凝活性的新方法.深入研究了不同介质条件下煅烧煤矸石的溶出特性及其胶凝机理.研究表明:煅烧煤矸石在碱性溶液中是以单聚体硅酸根离子和单聚体铝酸根离子的形式溶出;(HO)3SiO-和Al(OH)4-的溶出证明硅铝基胶凝材料反应初期是硅氧四面体和铝氧四面体的再解聚过程,体现在反应后,27Al和29Si NMR谱的共振峰向低场偏移;以硅酸钾为溶出介质,煅烧煤矸石溶出渣29Si MAS NMR谱中-97.36×10-6共振峰的出现揭示了硅铝基胶凝材料胶凝过程中原位键合的作用;随着反应的进行,27Al和29Si NMR共振峰都向高场偏移,表明胶凝过程中与中心铝原子在次级配位圈上直接连接[SiO4]四面体数量增多以及反应产物中硅氧四面体聚合度的增加.根据胶凝过程中硅、铝配位的变化,提出了硅铝基胶凝材料原位键合的反应机理,并将胶凝过程概括为解聚过程、胶结过程、原位键合过程和缩聚过程.     

超细镁渣微粉-水泥复合胶凝材料的性能及水化机理

镁合金被誉为“21世纪绿色工程金属结构材料”,我国皮江法炼镁所得镁渣规模庞大、亟待解决，制备建筑材料是消纳镁渣的重要渠道，但国内外相关研究屈指可数，且普遍以镁渣耦合其他固废及水泥制备复合胶凝材料为主，鲜有针对镁渣-水泥简单体系的细致研究，故镁渣水化及其对水泥水化的影响机制尚未明确。本工作通过探究超细镁渣微粉-水泥复合胶凝材料(MS-C)新拌浆体和硬化浆体的性能、组成及结构演化规律，分析超细镁渣微粉对MS-C水化进程的影响机制，进一步揭示镁渣-水泥的协同水化机理。镁渣中的硅酸二钙以低活性γ-C₂S为主，超细粉磨是发挥其填充效应的关键途径，掺入30%的超细镁渣粉使水泥中1 000 nm以上孔含量由7.98%降低至6.83%。在减水剂作用下，MS-C浆体的流动性随超细镁渣微粉掺量的增大而增大，在无减水剂时其作用相反。低掺量超细镁渣微粉的水化及弱胶凝作用可增大其填充效应对强度的贡献，并促进Ca(OH)₂和C-S-H凝胶的生成，使得低超细镁渣微粉掺量的MS-C获得优于纯水泥的28 d力学性能。本研究获得了超细镁渣微粉-水泥水化特性的基础结论，为提高镁渣...     

旧水泥混凝土路面超薄水泥基加铺材料配合比优化

旧水泥路面快速维修是公路养护人员面临的技术难题，而超薄加铺是一种低成本、高效率的维修方案。为了得到超薄水泥基加铺材料的最优配合比，通过对水泥基胶凝材料体系的强度发展规律和早期水化机制进行分析，确定基准配合比。以水胶质量比、辅助胶凝材料替代率和胶砂质量比为自变量，采用三因素11组试验的A最优混合设计法(311-A最优混合设计法)对配合比进行优化设计，分析自变量对设计指标抗折强度、抗压强度以及流动度的影响。通过模拟计算得到3种配合比组合，对3种组合从经济性、技术性和工作性进行综合分析。结果表明：基于311-A最优混合设计法得到的材料最优配合比的水胶质量比为0.32,辅助胶凝材料替代率为15%,胶砂质量比为1.0,力学强度和流动度的预测值与基于室内试验的实测值误差在5%以内。