复合碱激发剂协同处理高钙粉煤灰研制土聚水泥

采用复合碱激发剂协同处理高钙粉煤灰研制土聚水泥,试验确定了复合碱激发剂的模数和掺量、养护温度和养护时间,并研究了高钙粉煤灰基土聚水泥的抗压强度、反应产物和微观形貌。试验结果表明:复合碱激发剂适宜的模数为1.5,掺量为Na2O当量10%;适宜养护条件为75℃养护8h,然后在23℃室温养护至所需龄期,其28d抗压强度达63.4MPa;碱激发高钙粉煤灰过程中体系内同时生成土聚水泥凝胶和水化硅酸钙凝胶,并有类沸石矿物生成,反应产物与未反应的粉煤灰颗粒胶结成较为密实的高钙粉煤灰基土聚水泥硬化浆体。     

工业废渣-石灰-石膏硅酸盐制品的水化产物

本文采用X射线衍射、差热分析、扫描电子显微镜和重液分离等方法,对以工业废渣(粉煤灰、自燃煤歼石、沸腾炉渣、炉渣)为主要原料,掺石灰、石膏的硅酸盐制品,在100℃蒸养和175℃蒸压条件下的水化产物作了鉴定,发现在所有上述制品中,在蒸压条件下形成的水化硅酸钙是结晶较好的托勃莫来石和结晶较差的CSH(B)同时存在的连续相;在蒸养条种下形成CSH(B)。但不论蒸压或蒸养,Al都进入水化硅酸钙的结构中,形成含Al的水化硅酸钙。水化产物的相组成,不仅与反应的温度有很大关系,而且因石灰掺量的不同而有明显差别。在一定范围内提高石灰掺量,对形成托勃莫来石(包括含Al的托勃莫来石)和水石榴石有利。水化硫铝酸钙(包括高硫型和低硫型)只在100℃蒸养条件下存在。     

硫硅酸钙对粉煤灰水泥体系性能的影响

硫硅酸钙是硫铝酸盐水泥熟料煅烧过程中形成的一种过渡性矿物,该矿物在Al(OH)4-存在条件下活性可得以有效激发,本文研究了硫硅酸钙对粉煤灰硅酸盐水泥体系凝结时间、强度的影响规律,并对水泥体系7d水化产物进行了XRD分析.结果表明,当硫硅酸钙掺量为5％时,水泥初凝、终凝时间稍微延长,当硫硅酸钙的掺量大于5％时,粉煤灰水泥体系的初凝、终凝时间显著低于未掺粉煤灰的水泥体系;硫硅酸钙5％掺量下可显著提高粉煤灰水泥体系的早期、后期强度,当硫硅酸钙掺量为15％时,水泥强度有所降低;从水化产物的微观分析来看,硫硅酸钙适宜的掺加促进了水泥矿物的水化以及水化产物钙矾石的形成,并且在粉煤灰掺入后,水化产物的形成量增加更加明显.     

利用水化-碳化耦合作用制备钢渣脱硫灰建材制品

针对钢渣和脱硫粉煤灰安定性不良以及大量堆存引起严重生态环境问题的现状,试验以钢渣和脱硫灰为主要原料,通过水化-碳化-水化养护试块。结果表明:脱硫灰掺加量(质量)分别为ω=80%、60%、40%、30%、20%、10%时,经过水化-碳化-水化后试块的抗压强度分别是9.7 MPa、12.59 MPa、19.90 MPa、23.50 MPa、41.91 MPa、81.40 MPa,且压蒸后无裂纹、掉角、开裂和粉碎现象。通过SEM、XRD、TG-DTG等现代测试手段对它们的微观形貌、矿物组成进行分析。水化24h后生成水化硅酸钙、Ca(OH)2等水化产物。这些水化产物以及未参加反应的f-Ca O,C2S和C3S等矿物均可与CO2气体发生化学反应。碳化养护2h后,抗压强度值提升,再次水化后强度得到再一次提升。     

硅钙基固废原料配比及蒸养条件对硅酸钙板力学性能的影响

研究协同利用硅钙渣、粉煤灰、水泥和脱硫石膏制备硅酸钙板时,原料配比、蒸养条件对硅酸钙板力学性能、水化产物的影响,并利用XRD、IR和SEM表征了原料的协同水化历程和水化产物的微观结构和表面形貌.试验结果表明:最佳原料配比为硅钙渣60%、粉煤灰24%、水泥10%和脱硫石膏6%;最佳蒸压养护条件为蒸养温度180℃,恒温蒸养时间8 h,硅酸钙板抗折强度满足国家标准强度的D1.3的Ⅱ级要求;随着蒸养温度升高,原料水化依次生成C-S-H凝胶、托贝莫来石和针状硬硅钙石,大量托贝莫来石和硬硅钙石的生成使得硅酸钙板的强度得以提升.     

长期高温水热条件下活性粉末混凝土的水化规律EI北大核心CSCD

以0.21的水灰比成型活性粉末混凝土(RPC)基体,研究低水灰比RPC基体水化相在高温蒸压养护条件下的长期水化规律。采用酸不溶物含量表征基体的水化程度,采用显微维氏硬度表征RPC基体在养护过程中的结构性能,并通过X射线粉末衍射与扫描电子显微镜/能量色散谱分析RPC基体的物相与形貌变化。结果表明:高温蒸压养护过程中,RPC基体水化程度在0~96 h的养护期内快速提升,硬度随养护时间增加提升明显;长期养护时(168~312 h),基体的水化速率缓慢,基体内水泥熟料的水化趋于停滞。长期高温蒸压养护过程中,低水灰比RPC基体中晶态水化产物极少,由于缺乏晶态转化的空间,基体中的絮状水化硅酸钙凝胶无明显晶化现象,在长期高温水热条件下具有良好的稳定性,在核废料存储材料领域具有应用前景。     

长期高温水热条件下活性粉末混凝土的水化规律

以0.21的水灰比成型活性粉末混凝土(RPC)基体,研究低水灰比RPC基体水化相在高温蒸压养护条件下的长期水化规律。采用酸不溶物含量表征基体的水化程度,采用显微维氏硬度表征RPC基体在养护过程中的结构性能,并通过X射线粉末衍射与扫描电子显微镜/能量色散谱分析RPC基体的物相与形貌变化。结果表明:高温蒸压养护过程中,RPC基体水化程度在0～96 h的养护期内快速提升,硬度随养护时间增加提升明显;长期养护时(168～312 h),基体的水化速率缓慢,基体内水泥熟料的水化趋于停滞。长期高温蒸压养护过程中,低水灰比RPC基体中晶态水化产物极少,由于缺乏晶态转化的空间,基体中的絮状水化硅酸钙凝胶无明显晶化现象,在长期高温水热条件下具有良好的稳定性,在核废料存储材料领域具有应用前景。     

矿渣-粉煤灰混合材料水化产物、微观结构和性能

用X射线衍射仪和扫描电子显微镜等对矿渣、粉煤灰混合材料的水化产物、硬化体微观结构及强度进行了检测和分析,确定了水化产物的组成及微观结构特点,揭示了矿渣粉煤灰材料的水化作用特点及强度特征.结果表明:矿渣在激发剂作用下使玻璃体首先发生表面水解,产生水化反应,进而引发粉煤灰的火山灰作用;混合材料的水化产物组分以水化硅酸钙凝胶为主,硬化体具有与油井水泥相类似的网络状微观结构;随养护时间增长,混合材料后期强度持续增加.     

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。     

水热条件下陶瓷抛光砖粉的水化活性

采用水热强度法研究了陶瓷抛光砖粉作为辅助胶凝材料的水化活性,并采用XRD、SEM、EDS等测试方法研究了水热条件对水泥水化产物的物相组成和微观结构的影响,对抛光砖粉与粉煤灰和矿渣的水化活性进行了对比.结果表明:与20℃常温水养相比,50℃水热养护有利于激发抛光砖粉的火山灰活性,水泥水化产物类别及Ca/Si大小与常温水养条件下相似.50℃水热养护条件下,在水化早期,活性大小从高到低的顺序依次为:矿渣＞抛光砖粉＞粉煤灰;至水化后期,活性大小从高到低的顺序依次为:粉煤灰＞抛光砖粉＞矿渣.     

不同矿物掺合料对管桩混凝土力学性能的影响

采用不同矿物掺合料制备压蒸养高强混凝土,研究了混凝土的抗压强度、抗拉强度、轴心抗压及其水化产物的微观形貌.结果表明:在高压蒸汽养护下石英粉与矿粉一样也有火山灰活性,石英粉中的SiO2与Ca(OH)2可以快速反应形成托勃莫来石,合适掺量的矿粉和石英粉可不同程度的提高管桩混凝土的抗压强度和劈拉强度;粉煤灰活性较低,掺入后降低压蒸强度,但较低掺量时由于大量纤维状水化硅酸钙的存在可明显改善管桩混凝土脆性.     

硫酸盐侵蚀对不同养护制度UHPC水化产物微结构的影响

采用29Si和27Al MAS NMR、XRD、SEM等测试技术研究了硫酸盐侵蚀对不同养护制度的超高性能混凝土(UHPC)水化产物微结构的影响.结果表明:标准养护和80 ℃高温蒸汽养护条件下,UHPC水化产物主要为C-S-H、Ca(OH)2、AFt、AFm和TAH;210 ℃、2 MPa蒸压养护8 h后,水化产物主要为tobermorite、Ca(OH)2和TAH.硫酸盐侵蚀对不同养护制度的UHPC抗压强度和水化产物微结构的影响微弱,但可促进210 ℃蒸压养护的UHPC胶凝浆体中TAH向AFm和AFt的转化.同时硫酸盐侵蚀180 d时,C-S-H凝胶MCL和Al[4]/Si略有降低,但降低幅度较小,UHPC具有良好的抗硫酸盐侵蚀能力.     

含有活性或惰性掺合料的复合胶凝材料硬化浆体的微观结构特征

用压汞法测定了不同温度条件下养护的含有粉煤灰或石英粉的复合胶凝材料硬化浆体的孔隙率.用扫描电镜观察了硬化浆体的微观形貌,同时测定了各种组成的复合胶凝材料的净浆强度.常温水化初期,活性与惰性矿物掺合料都只具有物理填充的作用,硬化浆体的孔隙率和强度由矿物掺合料的掺量所决定.高温水化条件下粉煤灰的火山灰反应提前发生.随水化龄期延长,粉煤灰逐渐发生火山灰反应,使硬化浆体结构密实,其强度逐步提高.活性与惰性矿物掺合料对复合胶凝材料浆体结构与性能的影响的差异在水化后期逐渐显现.     

水化环境对粒化高炉矿渣粉水化产物性能影响

利用扫描电镜观察不同水化环境下粒化高炉矿渣粉水化产物微观形貌,并利用能谱分析水化产物的元素组成,计算水化产物的Ca/Si和Ca/(Si+ Al).试验结果表明:在常温养护条件下,矿渣活性较低,水化产物的Ca/Si、Ca/(Si+ Al)较高;高温养护提高了矿渣的活性,水化产物的Ca/Si、Ca/(Si+ Al)有所降低;常温碱激发环境下矿渣活性得到较好的发挥,矿渣颗粒水化较充分,水化产物的Ca/Si、Ca/(Si+ Al)较低;高温养护碱激发环境下,早期矿渣活性即被激发,但阻碍了后期矿渣活性的发挥.     

水泥-矿渣复合胶凝材料硬化浆体的微观结构

利用压汞法、扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了两种不同养护条件下水泥-矿渣复合胶凝材料硬化浆体的微观结构.结果表明:常温养护3d龄期时,随着矿渣的掺入和掺量的增加,硬化浆体的孔隙率越大,大孔含量越多;硬化浆体微观形貌显示,掺矿渣试样的反应程度比纯水泥试样更低,密实程度较差.水化后期,复合胶凝材料的水化程度虽然比纯水泥试样低,但复合试样的孔隙率更低,孔径细化.纯水泥试样中水化硅酸钙(C-S-H)凝胶的微观形貌呈单向分布的纤维状,而复合胶凝材料试样中矿渣反应生成的C-S-H凝胶呈三维分布的箔片状,能更有效的隔断和填充连通的孔隙.在高温养护条件下,掺矿渣复合胶凝材料硬化浆体早期和后期孔隙率均较低,高温激发了矿渣早期的活性.     

水泥-矿渣复合胶凝材料硬化浆体的微观结构（英文）

利用压汞法、扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了两种不同养护条件下水泥-矿渣复合胶凝材料硬化浆体的微观结构。结果表明:常温养护3 d龄期时,随着矿渣的掺入和掺量的增加,硬化浆体的孔隙率越大,大孔含量越多;硬化浆体微观形貌显示,掺矿渣试样的反应程度比纯水泥试样更低,密实程度较差。水化后期,复合胶凝材料的水化程度虽然比纯水泥试样低,但复合试样的孔隙率更低,孔径细化。纯水泥试样中水化硅酸钙(C-S-H)凝胶的微观形貌呈单向分布的纤维状,而复合胶凝材料试样中矿渣反应生成的C-S-H凝胶呈三维分布的箔片状,能更有效的隔断和填充连通的孔隙。在高温养护条件下,掺矿渣复合胶凝材料硬化浆体早期和后期孔隙率均较低,高温激发了矿渣早期的活性。     

石灰粉煤灰制品的水化产物

本文鉴定了粉煤灰的主要化学和矿物组成。探明了石灰-粉煤灰以及石灰-石膏-粉煤灰在常温,100℃蒸养及175℃压蒸条件下的水化产物;发现在175℃压蒸条件下,石灰掺量达50％时,水榴子石成为主要的水化产物,煤灰中活性极低的莫来石此时也能与CaO作用生成水榴子石,为了进一步证实所探明的水化产物,还研究了几种单矿物间的相互作用。最后讨论了水化产物与强度的关系。     

水热条件下蛇纹石的胶凝性研究

研究了蛇纹石(3MgO·2SiO_2·2H_2O)脱水再复水在水热条件下的胶凝性。研究结果表明,未脱水蛇纹石不具有胶凝性;脱水蛇纹石在常温下基本不具有胶凝性;在常压蒸汽养护条件下有较好的胶凝性,在蒸压养护条件下有较好的胶凝性,其蒸压水化产物仍为蛇纹石。蛇纹石的780℃左右脱去结构水,矿物结构破坏,在此温度下的脱水蛇纹石,经过蒸压条件处理,胶凝性最好。MgO,粉煤灰和生石灰对脱水蛇纹石的胶凝性均有改善作用。     

高温条件下G级油井水泥原浆及加砂水泥的水化和硬化

利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究了80～240℃温度范围内温度、硅砂对G级油井水泥水化硬化的影响,检测和分析了硬化体的水化产物、微观结构和强度,揭示了水化产物组成、微观结构及硬化体抗压强度的变化特点.结果表明:当养护温度超过110℃时,不添加硅砂的水泥原浆的主要水化产物由CSH(Ⅱ),C2SH2,C3S2H3转变为C2SH,硬化体微观结构由三维网络状结构转变为板快状或团块状结构,原浆水泥石抗压强度随温度升高而降低;在相对较高的温度条件下,添加硅砂的水泥主要水化产物则分别转变为C5S6H5,C6S6H(>150℃),C5S5A0.5H5.5,C3.2S2H0.8及其他类型的水化硅酸钙晶体,硬化体的微观结构相应地变为纤维网状、粗框架、短平行针状及团块状,在温度为100～150℃范围时,添加硅砂的水泥硬化体抗压强度随温度升高而增加,而在温度为150～240℃范围时.抗压强度随温度升高而降低.对于温度超过120℃的深井,合理的硅砂加量为30%～40%.     

协同水化制备水硬性材料及其水化产物的研究

按钢渣、矿渣和粉煤灰以5∶3∶2的比例组成复合废渣,在改性水玻璃等激发剂的协同作用下,制备得到的浆体28 d抗压强度高达53.56 MPa,凝结时间及安定性均合格。通过X射线衍射(XRD)分析、电子扫描电镜(SEM)形貌观察等对浆体中的水化产物进行分析,结果表明,在协同水化作用下,水化产物中存在网络状的水化硅酸钙(C-S-H)。