碱激发钢渣矿渣胶凝材料凝结硬化性能研究

通过对胶凝材料强度、水化热的测定和对水化产物种类及表观形貌的分析,探讨了缓凝剂和钢渣掺量对碱激发钢渣矿渣胶凝材料性能的影响,并对其水化特性进行了研究.结果表明:钢渣掺量为40%、矿渣掺量为60%时,外掺6%水玻璃激发剂和1%的K缓凝剂,所制得的胶凝材料的凝结时间和强度可以达到42.5R普通硅酸盐水泥的技术要求;碱激发钢渣矿渣胶凝材料的放热特性与碱激发矿渣胶凝材料类似,具有放热量小的特点;钢渣与矿渣组合有利于胶凝体系水化进程的发展,两者具有相互促进的作用.     

激发剂种类对碱矿渣胶凝材料性能的影响研究

为了研究激发剂种类对碱矿渣胶凝材料性能的影响规律,用高炉矿渣作为胶凝材料,氢氧化钠溶液、水玻璃溶液及碳酸钠溶液作为激发剂,在水胶比为0.3、碱当量为4%的条件下,研究3种激发剂对矿渣胶凝材料激发效果的影响,并采用微观测试手段分析了碱矿渣胶凝材料的微观形貌和水化产物.结果表明:不同的激发剂对胶凝材料的性能产生不同的影响,具体表现为碳酸钠作为激发剂,其凝结时间最长,且远远大于氢氧化钠和水玻璃作为激发剂制备的胶凝材料,但其制备的胶凝材料收缩率最小;水玻璃作为激发剂时,能够获得较高的强度,但其收缩率最大;而氢氧化钠作为激发剂,其制备的胶凝材料早期强度较高,但后期强度发展缓慢.微观分析显示,水玻璃和氢氧化钠作为激发剂时,水化产物主要为C-S-H凝胶和CaCO_3,而碳酸钠作为激发剂时,水化产物主要为CaCO_3.     

粉煤灰/矿粉-水泥胶凝体系的水化放热性能

利用等温量热仪,研究粉煤灰/矿粉-水泥胶凝体系3 d内水化放热性能,借助X射线衍射仪与热分析仪分析不同胶凝体系的水化产物。结果表明:掺量质量分数为45%时,粉煤灰-水泥胶凝体系3 d的水化放热量为175.4J/g,矿粉-水泥胶凝体系为205.4 J/g;矿粉-水泥胶凝体系水化速率峰值出现时间为15.3 h,大于粉煤灰-水泥胶凝体系的10.22 h;双掺粉煤灰和矿粉等量取代质量分数为50%水泥时,随粉煤灰掺入比例的增大,水化放热量减小的程度增大,但粉煤灰或矿粉的掺入比例与水化热峰值及其出现时间关系不大;掺入粉煤灰和矿粉后,可以明显降低早期水化产物中钙钒石(AFt)和氢氧化钙(CH)的生成量。     

全尾砂新型充填胶凝材料开发及其水化机理探讨

针对司家营铁矿全尾砂,利用石灰、脱硫石膏、矿渣等固体废弃物开展替代水泥的新型充填胶凝材料试验研究,并通过电镜扫描(SEM)和X射线衍射(XRD)分析,研究新型充填胶凝材料激发剂的水化机理,确定激发剂优化配比。研究表明,当料浆质量分数为68%、胶砂比为1∶8、石灰质量分数为3.5%、脱硫石膏质量分数为16.0%时能够满足司家营铁矿南区嗣后充填法采矿对充填体强度的要求。结果显示,新型充填胶凝材料胶砂体与水泥胶砂体相比,结构更致密、产状更粗大,水化产物主要为AFt晶体和无定型C-S-H凝胶,从而大幅度提高了新型充填胶凝材料胶砂体的龄期强度。     

钢渣粉煤灰复合水泥的研究

以钢渣、粉煤灰、水泥熟料为主要原料,并掺入少量激发剂,制备高混合材掺量高强复合水泥.研究钢渣细度、水泥的复合组分比例及激发剂对钢渣粉煤灰复合水泥性能的影响,并通过SEM、XRD分析激发剂对复合水泥水化性能的影响.结果表明:钢渣比表面积在310m2/kg以上时,钢渣具有较好的活性.激发剂可进一步增大钢渣、粉煤灰的水化活性,加快复合水泥的水化速度,从而提高水泥的力学性能,缩短水泥的凝结时间,但激发剂对复合水泥水化产物种类影响不大.     

活化粉煤灰对水泥性能的影响

研究了活化粉煤灰对水泥的凝结时间和胶砂强度的影响。实验结果及ＳＥＭ、ＤＴＡ、ＸＲＤ分析表明,活化粉煤灰比原状粉煤灰活性显著提高,可加速水泥早期水化,加快水泥浆体的凝结和硬化,是一种优质水泥混合材及促凝材料。     

环保高性能胶凝材料的制备

为了研制低水泥用量的环保型高性能胶凝材料,分析其实现的理论基础和技术途径,得出其中的关键技术是优化胶凝体系的组分及其掺量以及配合振动磨机的活化处理技术,从而大幅度提高水泥的水化程度,使得水泥用量最小.结合试验研制环保高性能胶凝材料(EHPCM),首先选择胶凝体系,然后,对四元胶凝体系中各个规格的组分进行优化.理论计算和实验结果表明:通过磨机活化技术处理的四元胶凝体系水泥用量最少,且具有最高的水泥水化程度和较优异的力学性能,是环保高性能胶凝材料最适宜的胶凝体系;环保胶凝材料的配比即水泥、硅灰、粉煤灰、石英粉的质量比为1-0.25-0.35-0.40,运用这种胶凝材料可配制出流动性良好,抗压强度和抗折强度分别达132 MPa和18 MPa的活性粉末混凝土.     

低水胶比对复合胶凝体系水化特性和动力学影响研究

低水胶比复合胶凝体系的水化机理和水化行为较普通水胶比胶凝体系存在一定差异,该条件下传统的水化结论往往不再适用.以不同低水胶比水泥-粉煤灰-矿渣复合胶凝体系为研究对象,通过测试净浆试件7d水化热,结合水化动力学模型探明了低水胶比、矿物掺合料掺量对其水化行为和水化机理的影响,并通过透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)分析了低水胶比复合胶凝体系的水化产物差异.研究结果表明：水胶比为0.2、粉煤灰-矿渣复掺量小于50%时,复合胶凝体系早期和后期的放热速率无明显差异,此时复掺粉煤灰-矿渣对水泥水化存在一定促进作用,当水胶比增至0.25和0.3时,复掺粉煤灰-矿渣在10～17h抑制了水泥水化;当水胶比由0.3降低至0.2时,胶凝体系最大放热速率呈增大趋势,且水化过程由NG-I-D改变为NG-D,不再经历相边界反应;水化至28d时,水化硅酸钙(C-S-H)的形貌随着水胶比的降低,由纤维状向球状转变.     

复合激发剂对自燃煤矸石-粉煤灰活性的影响

采用正交试验设计方法较系统地研究了硫酸钠、氢氧化钠、三乙醇胺和碳酸钠四因素在不同水平组合下,对自燃煤矸石粉和粉煤灰复合胶凝体系抗压强度的影响。结果表明:四种激发剂对不同龄期抗压强度影响主次不同,其中氢氧化钠对该体系早期水化有很好的激发效果,三乙醇胺对后期激发效果更为显著;同时有针对性地研究了该胶凝体系的增强机理和微观形貌,对合理使用复合掺合料和激发剂具有指导意义。     

高强度矿渣胶凝材料改性的研究

研究矿渣的粉磨细度，激发剂的掺量，改性剂的种类与掺量对高强度矿渣胶凝材料的干燥收缩性能及其强度的影响。研究表明，掺加9－10％的Na2SiO2激发剂和10％左右的硅酸盐水泥，控制适当的粉磨细度，可以使高强度矿渣胶凝材料的干燥收缩率降低到与硅酸盐水泥相近的程度，并且强度提高，达到了综合改性的目的。其水化产物都是含有少量Na2O,MgO的铝硅酸钙凝胶。     

改善粉煤灰水泥早期性能的两个措施

粉煤灰水泥的水化过程包括水泥熟料的水化反应和粉煤灰的活性组份与Ｃａ（ＯＨ）２的火山灰反应两类不同的反应,因而促进粉煤灰水泥水化的作用方式也有两类,当粉煤灰掺量较大时,采取促进粉煤灰的火山灰反应的措施效果较显著,且后期效果比早期效果显著;在粉煤灰掺量较小时采取促进水泥熟料水化反应的措施,对粉煤灰水泥的作用较为显著,根据这些特征,对两种激发剂及机械磨细对改善粉煤灰水泥性能的作用进行了理论分析,各种促进     

水泥土环境中粉煤灰水化与活性激发研究

水泥—粉煤灰与土充分拌合条件下,经过初级和次级2个过程形成水泥土固结体。粉煤灰的活性效应较之形态效应和微集料效应对水泥土强度的贡献是显著和持久的。活性激发剂———粉状硅酸钠溶出的OH-对粉煤灰网络聚合度比较高的“硬壳层”有腐蚀作用,同时硅酸钠水解产生的SiO32-在水化环境中可阻止水化硅酸钙生成过多而沉积在粉煤灰表面。通过构建粉煤灰在水泥土环境中的水化模型及SEM、力学性质等测试手段,分析了粉煤灰的水化与固结特性。     

低热大体积混凝土微应变特性分析

为减少锚碇大体积混凝土结构内外产生较大温差而引起的混凝土收缩开裂,本文将粉煤灰与自主研制的水化热抑制剂掺入到混凝土中,探究水化热抑制剂对水泥流动度与凝结时间及不同掺量的粉煤灰与水化热抑制剂对大体积混凝土温缩变形性能的影响。结果表明：大体积混凝土早期水化温度随粉煤灰与水化热抑制剂掺量的增加而降低,且水化温度峰值出现后移现象;大体积混凝土的微应变随粉煤灰与水化热抑制剂掺量的增加而降低,且水化热抑制剂在较低掺量时对水化的抑制效果更明显;未掺粉煤灰的混凝土7d龄期的收缩值已超过180d龄期的70%,而掺粉煤灰的混凝土在7d收缩值仅占180d龄期的50%左右,在28d才达到180d收缩值的70%,在此基础上复掺水化热抑制剂的混凝土要达到180d的收缩的70%需要45d。综合作用效果与成本考虑,推荐采用内掺40%粉煤灰与外掺0.2%的水化热抑制剂进行锚碇大体积混凝土的配制。     

粉煤灰对水泥稳定碎石抗冲刷性能的改善

针对水泥稳定碎石基层在使用过程容易发生冲刷破坏问题,通过冲刷试验研究了不同粉煤灰掺量对水泥粉煤灰稳定碎石混合料抗冲刷性能的影响规律,分析粉煤灰对水泥稳定碎石抗冲刷性能的改善。结果表明:掺加一定量的粉煤灰可以明显改善水泥稳定碎石混合料的抗冲刷性能,最佳掺量为10%;在最佳掺量时,水泥水化形成的Ca(OH)2与掺加的粉煤灰可以充分反应,生成的大量凝胶可以使结构整体变得更加致密,增强水泥稳定碎石颗粒与颗粒之间的粘聚力,使水泥稳定碎石整体强度增大,进而提高混合料的抗冲刷能力。     

复合胶凝材料组成与混凝土抗压强度定量关系研究

通过单纯形重心设计方法得出了水泥一磨细矿渣微粉一超细粉煤灰三元复合胶凝材料组成与各龄期混凝土抗压强度的定量数学解析式，其对混凝土强度的预测精度基本可控制在5％的相对误差范围内．不同龄期三元系统的等强线变化揭示了3d和28d时，复合胶凝材料各组分对强度的贡献按水泥、磨细矿渣微粉、超细粉煤灰的顺序降低，180d时则按水泥、超细粉煤灰、磨细矿渣微粉的顺序降低，从而揭示了磨细矿渣微粉与超细粉煤灰复合对混凝土早期和后期强度存在互补效应．     

循环流化床灰渣作为水泥混合材的研究及性能改善

试验研究了掺CFB灰渣水泥性能随灰渣掺量的变化规律,并探讨了添加激发剂和机械粉磨处理灰渣对水泥性能的影响。结果表明,随CFB灰渣掺量的增加,水泥强度随之降低,而当灰渣在水泥中的掺量不大于30%时,水泥强度可达到42.5水泥级别,当其掺量不大于40%时,水泥强度仍可达到32.5水泥级别。激发剂A能有效提高水泥早期强度,而激发剂B对提高水泥后期强度的贡献较大,同时激发剂A使粉煤灰和炉渣的28 d反应程度分别提高4.1%和3.5%,并促进掺灰渣水泥的水化产物中C-S-H凝胶增多,提高产物结构致密度。机械粉磨处理后能有效提高粉煤灰的活性,水泥强度和粉煤灰反应程度与粉磨时间成正比关系,而粉煤灰需水量比随粉磨时间的延长而先下降后升高。     

高含水率疏浚淤泥固化的力学性质试验研究

基于以废治废有效利用大掺量粉煤灰治理淤泥的思路,使用水泥和生石灰作为粉煤灰的激发剂,同时使用高吸水树脂内供水进行固化土内养护,进行固化土无侧限抗压强度试验和含水率试验.水泥加高吸水树脂、水泥加粉煤灰及水泥加生石灰双掺固化试验发现,各掺量下固化土的强度随龄期的增长而增长,在水泥掺入比一定时各种固化材料存在最佳掺量;以此为基础的四种材料的正交试验得出了固化淤泥的最佳的配比组合并分析固化机制,可以为低掺量水泥处理高含水率疏浚淤泥的实际工程提供参考.含水率试验得出粉煤灰和生石灰能快速降低固化土的含水率,高吸水树脂能够延缓固化土含水率的降低,能够通过内供水的方式保证水化反应环境,继而促使水化反应更大程度地进行.     

原位监测水泥基材料早期电阻率的变化过程

为了考察辅助性胶凝材料和细骨料对水泥水化的影响,利用新型无电极电阻率仪原位连续监测水泥基材料早期的微结构演变进程,系统分析了水胶比、硅灰掺量、矿渣掺量、粉煤灰掺量、细骨料体积分数和骨料粒级对水泥基材料电阻率的影响.试验结果表明:在水化3 000 min内,根据水泥基材料电阻率的发展曲线,可将水泥水化过程分为溶解期、诱导期、加速期和减速期4个阶段;电阻率的发展速率随水胶比的增加而显著下降;在水胶比相同的情况下,砂浆电阻率高于净浆电阻率;掺加矿物掺合料致使后期电阻率的变化速率降低,掺加硅灰则导致水化加速期提前;在早期水化过程中,硅灰的活性最高,矿渣的活性次之,粉煤灰的活性最低;细骨料的体积分数和骨料粒级越大,砂浆的电阻率越大.     

掺合料对硫铝酸盐水泥性能的影响

研究了不同掺量的矿渣、粉煤灰、沸石粉对硫铝酸盐水泥砂浆抗折、抗压强度、Cl^-渗透性的影响；并通过XRD、SEM等方法对不同龄期的净浆水化产物进行分析。结果表明：在硫铝酸盐水泥浆体中，3种掺合料对强度贡献大小顺序为：矿渣〉沸石〉粉煤灰；浆体后期水化速度减慢，表现为后期强度增长不大；掺合料的加入可以增加结构致密性，提高抗Cl^-渗透能力，3种掺合料作用效果为：矿渣〉粉煤灰〉沸石粉。