绿色低碱混凝土膨胀剂水化机理研究

文章介绍了利用工业废渣粉煤灰和天然原料石膏等制作的绿色低碱混凝土膨胀剂的方法。通过膨胀性能试验、X-rag衍射分析、扫描电镜(SEM)分析及差热(DTA)分析,研究膨胀剂与水泥发生的水化反应。结果证明,水泥中的C3S、C2S水化生成C-S-H凝胶形成强度组分,同时生成的Ca(OH)2与膨胀剂中的活性Al2O3、铝酸钙矿物及石膏反应生成钙矾石而膨胀,属于钙矾石类混凝土膨胀剂。     

硫铝酸钙水泥制备及贝利特掺硼活化

采用粘土、铝矾土、碳酸钙为主要原料制备以贝利特（C2S）、硫铝酸钙（C4A3S?）和铁铝酸钙为主导矿物的水泥熟料（BCSAF）,分析熟料矿物组成对水泥净浆抗压强度发展的影响,并通过硼（B）掺杂对贝利特矿物进行活化,研究其对于熟料烧成工艺及水化性能的作用机理。采用X射线衍射、扫描电子显微镜和差热-热重分析等测试方法表征熟料组成与结构。研究结果表明：C4A3S?有助于BCSAF水泥早期强度发展,而C2S主要影响BCSAF水泥的后期强度,铁铝酸钙有助于熟料烧成中的传质过程,但含量过高时,不利于获得具有较高水化活性的C2S。掺杂B可在常温下稳定α’-C2S,活化贝利特矿物,提高BCSAF水泥熟料早期水化活性,同时降低烧成反应温度,促进反应进行,减少硅铝酸钙（C2AS）过渡相的生成,而显著提高水泥3d抗压强度。     

化学-高温-机械复合活化金尾矿及机理分析

尾矿制备辅助胶凝材料是实现尾矿产业化资源利用和减少建筑业碳排放的重要途径. 主要探究了不同活化方法下金尾矿的活性机理和水化特性. 采用高温活化、机械活化和化学-高温-机械复合活化等方法激发金尾矿的活性，探究不同活化方式对金尾矿活性的影响. 测定标准稠度用水量和凝结时间，分析不同金尾矿掺量对复合胶凝材料物理性能的影响. 通过XRD分析、SEM分析和火山灰试验研究了金尾矿的活化机理和水化特性. 结果表明：化学-高温-机械复合活化效果＞高温-机械复合活化＞机械活化＞高温活化. 在化学-高温-机械复合活化下，较原金尾矿28 d抗压强度比（58.25%），治化后的金尾矿强度提高到74.98%. 高温活化和机械活化会使得金尾矿的主要矿物相结晶度降低，但火山灰活性较低. CaO的存在有助于进一步降低结晶度，并在水化反应过程中，其提供的碱性环境，会产生活性SiO2和Al2O3，加速Ca（OH）2与活性SiO2和Al2O3反应，C—S—H凝胶和铝酸盐水合物含量增多，结构更加致密，抗压强度得到提升.     

生活垃圾焚烧炉渣集料的胶凝特征

为研究垃圾焚烧炉渣集料(BAA)的胶凝特征,以强度试验分析BAA的水硬性和火山灰活性,并采用X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析微观作用机理.结果表明,BAA含有水泥熟料矿物和活性SiO_2、Al_2O_3,体现出水硬性和火山灰活性特征.BAA中水泥熟料矿物遇水发生水化反应生成水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和Ca(OH)_2,活性SiO_2、Al_2O_3在Ca(OH)_2激发作用下发生火山灰反应生成C-S-H凝胶、水化硅铝酸钙等水化产物;BAA与水泥、水混合后,除上述反应外,活性Al_2O_3在硫酸盐激发下也发生火山灰反应生成钙矾石.BAA在水泥中的火山灰反应有一定延后性.湿法处理、长时间堆放BAA的胶凝活性分别较干法处理、短时间堆放BAA低.     

结合剂对Al2O3-SiC—C质铁沟浇注料性能的影响

研究了铝酸钙水泥、铝酸钙水泥/SiO2微粉、α-Al2O3微粉以及α-Al2O3微粉/SiO2微粉4种结合剂对Al2O3-SiC-C质浇注料性能的影响.结果表明,加入α-Al2O3微粉结合剂的材料性能最好,可以获得性能良好的铁沟浇注料.     

天然火山灰开发利用前景预测

火山灰（浮石）是酸性火山岩,硬度为6、密度为400kg/m3～1000kg/m3,以轻质多孔、具有良好的保温隔热性能、多孔而间壁锋利,内摩擦性能好。火山灰含有较高的活性二氧化硅、活性氧化铝等活性组分。所谓火山灰活性反应是指这些组分与氢氧化钙反应,生成水化硅酸钙、水化铝酸钙或水化硫铝酸钙等反应产物,使火山灰具有一定的天然活性,经加工后是较好的水硬性胶凝材料。     

垃圾焚烧飞灰胶凝活性初探

飞灰是生活垃圾焚烧后烟气除尘器收下的物质 ,其主要成分属CaO—SiO2 —Al2 O3 —Fe2 O3 体系 ,与目前常用的高炉矿渣、粉煤灰等辅助性胶凝材料非常接近 .通过实验 ,研究了飞灰的物理性质以及其掺入水泥后对硬化水泥浆体力学性能和水化机理等的影响 ,初步探讨了飞灰作为辅助性胶凝材料利用的可行性 .研究表明 ,飞灰的水化反应活性较低 ,飞灰的掺入在一定程度上延缓了水泥的水化过程 ,但其水化可以形成适量钙矾石 ,从而对强度发展较为有利     

物料配比对铝酸钙炉渣浸出和自粉性能的影响

将CaO,SiO2和Al2O3按不同配比混合,在1 500℃煅烧1 h、降温速度为5℃/min下合成了铝酸钙炉渣,主要物相为-γ2CaO.SiO2和12CaO.7Al2O3;并通过XRD和马尔文激光粒度仪研究了铝酸钙炉渣的C/A(除去和SiO2结合成2CaO.SiO2之外的n(CaO)/n(Al2O3))和A/S(w(Al2O3)/w(SiO2))对其物相组成和自粉性能的影响.结果表明:炉渣的C/A<1.5时有难浸物质钙铝黄长石2CaO.Al2O3.SiO2生成,降低了炉渣的浸出率和自粉性能,提高C/A可以消除其生成,C/A=1.6~1.9时,炉渣的浸出和自粉性能良好.炉渣的A/S对物相组成影...     

贝利特-硫铝酸钙水泥制备及贝利特掺硼活化

采用粘土、铝矾土、碳酸钙为主要原料制备以贝利特(C2S)、硫铝酸钙(C4A3S-)和铁铝酸钙为主导矿物的水泥熟料(BCSAF),分析熟料矿物组成对水泥净浆抗压强度发展的影响,并通过硼(B)掺杂对贝利特矿物进行活化,研究其对于熟料烧成工艺及水化性能的作用机理.采用X射线衍射、扫描电子显微镜和差热-热重分析等测试方法表征熟料组成与结构.研究结果表明:C4A3S-有助于BCSAF水泥早期强度发展,而C2S主要影响BCSAF水泥的后期强度,铁铝酸钙有助于熟料烧成中的传质过程,但含量过高时,不利于获得具有较高水化活性的C2S.掺杂B可在常温下稳定α′-C2S,活化贝利特矿物,提高BCSAF水泥熟料早期水化活性,同时降低烧成反应温度,促进反应进行,减少硅铝酸钙(C2AS)过渡相的生成,而显著提高水泥3d抗压强度.     

石灰石粉对水泥浆体水化特性及孔结构的影响

通过 X线衍射分析、热重-差热分析、压汞孔结构分析和量热微观测试分析研究水泥-石灰石粉浆体的水化特性及孔结构.研究结果表明:石灰石粉可促进水泥的早期水化,阻碍了其后期水化;石灰石粉导致新相半碳铝酸钙水化物(C3A·0.5CaCO3·0.5Ca(OH)2·11.5H2O)和单碳铝酸钙水化物(C3A·CaCO3·11H2O)的形成;半碳铝酸钙水化物不稳定,形成后便全部转变成单碳铝酸钙水化物;随着石灰石粉掺量增加,单碳铝酸钙形成提前并稳定存在;石灰石粉一方面延迟了钙矾石的生成,另一方面对钙矾石的存在起到了稳定作用;石灰石粉改变水泥水化历程,与纯水泥水化放热相比,石灰石粉的掺入致使第1放热峰明显增高和前移,使诱导期缩短,提前进入加速期;随着水化龄期增长,石灰石粉使水泥浆体孔结构由小孔向大孔转变,产生了孔粗化效应.     

F对CaO-Al2O3-SiO2三元系铝酸钙熟料烧结和浸出性能的影响

以分析纯化学试剂为原料,研究了不同F含量的CaO-Al2O3-SiO2三元系铝酸钙熟料的自粉性能、烧结规律和Al2O3的浸出性能,并通过XRF,XRD,SEM-EDS等手段探索了其作用机理.结果表明:F的加入不影响β-2CaO·SiO2向γ-2CaO·SiO2转变,熟料的自粉性良好;F对铝酸钙熟料的物相组成产生明显影响,促进2CaO·Al2O3·SiO2和11CaO·7Al2O3·CaF2相的生成,并减少12CaO·7Al2O3,CaO·Al2O3相的生成;生成的2CaO·Al2O3·SiO2进入渣中造成Al2O3浸出率降低;当F的质量分数为0~20%时,Al2O3的浸出率随着F含量的增加急剧下降,由9501%降至70%左右;铝酸钙熟料中F的质量分数应低于05%.     

超高性能混凝土掺合料应用综述

超高性能混凝土(UHPC)具有高强、高韧和耐腐蚀等特性,前景广阔。高水泥含量是导致UHPC经济效益低、环境污染重和能源消耗高的重要因素之一,限制了其广泛应用。相较于水泥,硅灰、粉煤灰、粒化高炉矿渣、石灰石粉和偏高岭土及稻壳灰等掺合料的CO2排放与能耗更低,作为工业或农业废弃物来部分替代水泥,配置低水泥用量UHPC意义重大。在UHPC特有的超低水灰比条件下,各掺合料的理化性质差异明显,水化过程中可同时产生一种或多种效应,包括增塑效应、微集料效应、火山灰效应、形态效应和温峰削减效应,综合对比各掺合料水化结果,硅灰和粉煤灰对UHPC产生的影响最为突出。合理的单掺对减小基体孔隙率、优化孔结构,提高UHPC工作性能、力学性能和耐久性能效果显著,多掺形成的多元复合胶凝体系可相互促进原材料之间的水化耦合,弥补高含量单掺替代水泥引起的稀释或增稠等缺陷,制备出更高品质的UHPC。可见,深入揭示掺合料在UHPC中的应用对于完善现有的堆积理论模型,高效利用原材料和废物再利用至关重要。     

基于海洋环境浪溅区长期暴露试验的偏高岭土混凝土耐久性研究

采用偏高岭土单掺以及与粉煤灰复掺取代水泥配制混凝土,在实际海洋环境浪溅区开展长期暴露试验,测试了暴露混凝土中的总氯离子含量和自由氯离子含量,采用SEM-EDS测试了混凝土的水化产物形貌与元素分布,并采用XRD分析了暴露混凝土的物相组成.结果表明:偏高岭土可降低实际海洋环境下混凝土中的氯离子含量和氯离子扩散系数,提升混凝土的氯离子固化能力,当与粉煤灰复掺时效果更佳.偏高岭土改善混凝土抗氯离子渗透性的机理在于其改善了混凝土的结构密实性,提高了水化凝胶的Al/Si比,降低了混凝土的碱性,促进了暴露混凝土中F盐的生成.此外,偏高岭土对于实际海洋环境下混凝土的长期抗硫酸盐侵蚀性没有不良影响.     

单掺Ⅱ级粉煤灰高性能混凝土研究

为了探究粉煤灰混凝土的工作性和抗压强度,本文采用粉煤灰等质量替代水泥配制高性能混凝土,经过试验发现：粉煤灰混凝土的表观密度小,流动性大。水胶比、掺量和龄期都是影响抗压强度的显著因素。Ⅱ级粉煤灰中活性成分和的微观结构大多又为非晶体结构和水在一起时会发生水化反应,生成水化硅酸钙（C-S-H）和水化铝酸钙（CAH）水化产物,填充水泥石孔隙,促进凝结硬化和增强胶结作用。     

辅助胶凝材料活性聚类分析

将各类辅助胶凝材料磨细至不同比表面积,按一定比例掺入同一纯硅酸盐水泥中制成相应的混合材水泥,通过回归分析,获取辅助胶凝材料在同一细度下各混合材水泥的活性指数.研究采用模糊聚类分析原理和方法,对各类辅助胶凝材料的活性进行聚类分析.结果表明,各辅助胶凝材料的胶凝活性,依据其在SiO2-CaO-Al2O3三元相图的分布位置依次为：高钙类（如矿渣）〉中钙类（如高钙灰）〉含烧粘土矿物的低钙类（如煤矸石、偏高岭土）〉高铝硅低钙类（低钙粉煤灰）.     

Q相-C2S-C4AF-C12A7系列水泥水化性能的研究

对在实验室内烧成的Q相-C2S—C4AF—C12A7水泥熟料水化性能进行研究，试验结果表明：Q相-C2S—C4AF—C12A7水泥具备早强性，各龄期的抗压强度高于52．5普通硅酸盐水泥。经XRD和DTA分析，它的水化物主要是CAH10和C2AH8晶体、AH3凝胶和C—S—H凝胶以及一定量的AFt相。     

基于HYMOSTRUC3D的固井水泥石孔隙结构演变及力学强度发展规律

固井水泥石微结构发育规律是固井工艺设计和固井质量评价的重要参考依据.以HYMOSTRUC3D软件为基础,建立了水泥水化模型,获取了CH[CH表示Ca(OH)2晶体]含量和抗压强度,并对实验结果进行了对比,模拟结果与实验结果的偏差基本都在10％以内.然后,基于水泥水化模型获取了不同水灰比(W/C,W/C=0.4、0.44、0.5、0.6、0.8、1.0、2.0)和水化龄期对固井水泥浆水化过程中C3S(3CaO·SiO2),C2S(2CaO·SiO2),C3A(3CaO·Al2O2),C4AF(4CaO·Al2O3·Fe2O3),C-S-H(Ca5Si6O16(OH)·4H2O)CH、孔隙率、孔径分布、抗压强度和三维结构等的影响.同时,采用Ryshkewitch方程、Schiller方程和二次线性方程重点讨论了抗压强度与孔隙率的关系.结果表明:在水泥水化过程中,随水化反应的进行,水泥石孔隙率逐渐减小,抗压强度增大;随水灰比增大,粗孔含量增加,细孔占比减小,孔隙率增大,孔径分布变宽,抗压强度减小.采用Ryshkewitch方程、Schiller方程和二次线性方程拟合抗压强度与总孔隙率和毛细孔隙率的相关系数都达到0.92以上,分别为0.96、0.92、0.95和0.98、0.97、0.98;毛细孔隙率是固井水泥石强度发展的主要影响因素.     

煤粉炉联产水泥熟料Q相矿物形成机制研究

选用分析纯CaO、SiO2、Al2O3和MgO为实验原料,首先在实验室高温电阻炉炉内开展了单矿物2CaO.Al2O3.SiO2转变为Q相矿物的反应机制实验研究.对获得的熟料样品分别进行XRD、SEM和EDS图谱分析,实验结果表明单矿物2CaO.Al2O3.SiO2能与适量的CaO、MgO反应生成具有良好水化活性的Q相矿物.选取低硫兖州煤和高硫长广煤为实验煤种,在两段多相反应实验台上进行联产水泥熟料过程Q相矿物的生成实验,对所得熟料进行矿物组成X射线衍射分析,结果表明低硫兖州煤和高硫长广煤联产水泥熟料,当混合煤粉中添加适量的CaO、MgO时,联产熟料中有Q相矿物的生成,联产过程中Q相矿物的生成机制与单矿物2CaO.Al2O3.SiO2转化为Q相矿物的反应机制相一致.     

烧成温度对硫铁铝酸钡钙矿物形成和强度的影响

利用DTA和XRD方法,研究了烧成温度对硫铁铝酸钡钙矿物性能的影响。结果表明,C2.75B1．25A2.75Fe0．25最佳烧成温度为1300℃,其强度达到最大值,1d为49．8MPa,3 d为 64．4 MPa,28d为90 MPa。随着烧成温度的不断升高,CaO· Al2O3和BaSO4的含量有所减少,C2．75B1．25A2.75Fe0．25矿物晶体数量大幅度提高。烧成温度的升高可以促进CaO·Al2O3和 BaSO4转化生成C2．75B1.25A2．75Fe0.25矿物。该水泥矿物的主要水化产物为BaSO4,含铁C3AH6,CAH10,C2AH8,铁胶和铝胶。     

钢渣的难磨相组成及其胶凝性的研究

将钢渣粉磨后分级,得到7种不同粒径的试样,用X射线衍射仪分析了它们的矿物成分,研究了粗粒子试样在硅酸钠作用下的胶凝性,并以矿渣为参比样,比较研究了钢渣细粉体与矿渣易磨性及胶凝性的差异,还用扫描电子显微镜及X射线能谱仪分析了钢渣中硅酸盐矿物(C3S和C2S)的固溶组分。结果发现了钢渣中难磨组分为铁铝酸钙[Ca2(Al,Fe)2O5]和镁铁相固溶体(MgO.2FeO),且它的水化反应活性很低,而钢渣中硅酸三钙(C3S)和硅酸二钙(C2S)具有较好的易磨性,其易磨性比矿渣略好,但其水化反应活性明显比矿渣差,钢渣中的C3S和C2S固溶了较多的异离子。分析指出了钢渣水化活性低的本质是由于它所含的矿物Ca2(Al,Fe)2O5、MgO.2FeO无水硬性,C2S呈γ型,水硬性低,而C3S是在长时间高温下形成的,它具有较稳定的结构,从而它的水化活性亦相对较低。