新型复合MgO膨胀材料的膨胀效果

研究掺加不同量复合MgO的胶砂试件,在不同水化龄期的力学性能、膨胀性能以及在20、50、80 ℃水中养护,膨胀率的变化过程和趋势.结果表明:随着MgO掺量的增加,膨胀率相应增加,但强度降低,当掺量在6%～8%时,试件的膨胀量与强度可达到较好的平衡;随着水化温度的升高,相同龄期下水泥浆体膨胀率增大,且7～28d龄期内增加的速率比后期的快,但随着龄期的增加,高温养护时的膨胀速率又逐渐小于低温养护的膨胀速率.     

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.     

快硬早强磷渣基胶凝材料的制备及其微观结构研究

碱磷渣胶凝材料早期强度较低,不利于实现快速修补,通过在碱磷渣材料中掺入适量的石墨尾矿粉和普通硅酸盐水泥进行快硬早强磷渣基胶凝材料的研制.结果表明,掺入10%的普通硅酸盐水泥(占胶凝材料总质量的百分比,下同)和15%的石墨尾矿粉时,可有效提高碱磷渣胶凝材料的早期强度.当硅酸钠掺量为5%(以Na_2O计)时,所开发的快硬早强磷渣基胶凝材料胶砂试件的3d抗压强度27.3MPa、3d抗折强度4.1MPa,28d抗压强度56.8MPa、28d抗折强度8.3MPa,符合GB175-2007对普通硅酸盐水泥P.O42.5R的强度要求.运用XRD、SEM、综合热分析等微观测试技术研究了快硬早强磷渣基胶凝材料的水化硬化和微观结构.     

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.     

矿渣—粉煤灰基高性能混凝土专用胶凝材料

通过优化配比组分、粒级设计和使用外加剂,制备出一种高掺量矿渣、粉煤灰且使用水泥熟料较少的矿渣--粉煤灰基高性能混凝土专用胶凝材料.研究了物料粉磨方式、石膏掺量、矿渣与粉煤灰的掺量及比例对复合高性能胶凝材料体系强度的影响,并通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)微观分析手段观察其微观结构和水化产物,阐明了复合胶凝材料活性与级配协同优化效应.复合胶凝材料胶砂水胶比为0.36时具有较好的流动度,胶砂试块养护28d抗压强度可以达到58.9MPa,抗折强度达到14.2MPa,并具有良好的抗硫酸盐侵蚀性能,配制的混凝土具有良好的抗碳化性能.     

镁质粉煤灰复合胶凝材料试验

目的研究不同原材料掺量对复合胶凝材料试件强度的影响,选择最佳配合比制备一种新型的复合胶凝材料取代普通硅酸盐水泥.方法根据不同配合比参数,制备相应的复合胶凝材料试件,测试其抗折强度和抗压强度,研究轻烧镁粉掺量、硫酸镁溶液掺量、硫酸铝溶液掺量以及磷酸掺量对试件强度的影响.结果硫酸镁溶液质量分数不变时,试件的强度随轻烧镁粉掺量的增加而提高.轻烧镁粉与硫酸镁的质量比固定时,试件的强度随硫酸镁溶液浓度的降低而减小,且m(Mg O)∶m(Mg SO4)固定值为4.6时,试件的强度取得最大值.m(Mg O)∶m(Mg SO4)∶m(H2O)为4.6∶1∶3.7,硫酸铝溶液掺量、磷酸掺量分别为轻烧镁粉掺量的1.5%、1.8%时,复合胶凝材料试件28 d时的抗折强度、抗压强度取得最大值,分别为6.8 MPa、51.4 M Pa.结论制备的镁质粉煤灰复合胶凝材料的强度可达到同等42.5级普通硅酸盐水泥的强度要求.     

镍铁合金矿热炉渣辅助胶凝材料的制备与性能

镍铁合金矿热炉渣大量堆存,数量越来越多,已经严重影响镍行业的可持续发展。通过粉磨,镍铁合金矿热炉渣被机械活化,可用其制得辅助胶凝材料,实现了对镍铁合金矿热炉渣的综合利用。用其等质量取代水泥10%～40%,随着掺量增加,水泥标准稠度用水量逐渐降低,胶砂流动度逐渐提高;胶砂抗压强度逐渐降低,抗折强度先增加,掺量超过10%后逐渐降低,折压比逐渐升高。试验结果表明,镍铁合金矿热炉渣可以用作辅助胶凝材料,并具有提高抗折强度、增塑减水等作用。     

矿渣棉纤维增强水泥基复合材料的实验研究

为探索矿渣棉纤维对水泥基复合材料的增强效应,研究了矿渣棉纤维的耐碱性能以及矿渣棉在不同酸度系数(1.1、1.2、1.3、1.4)、不同掺量(0%、0.24%、0.36%、0.48%、0.60%、0.84%)时对水泥砂浆的抗压、抗折强度及韧性(折压比)的影响。结果表明:碱液中的矿渣棉纤维表面粘结有水化产物,其性能下降。同时,矿渣棉纤维的掺入能够改善试件的抗折、抗压强度,提高折压比。较基准试件,当纤维掺量为0.60%时,试件抗折、抗压强度增加12.5%、7.66%,折压比增加0.49%;且酸度系数越大,增强越明显。     

硅灰复合硅酸盐胶凝材料体系水化反应试验

目的找出硅灰掺量对复合胶凝体系的水化反应以及微观结构的影响,为下一步进行复合硅酸盐胶凝体系的水化动力学研究提供参考.方法将质量分数为0、2%、5%、8%、10%硅灰掺入到硅酸盐水泥中,测试水泥浆体的水化放热速率及水化放热量,并进行XRD光谱分析和SEM扫描电镜分析.结果随着硅灰掺入量的增加,复合胶凝体系的水化诱导期延长,加速期的水化放热速率提高,二次水化放热峰的放热速率增加,减速期的水化速率损失降低,并均在掺量为8%时达到极值;当硅灰的掺量达到8%时,复合胶凝体系Ca(OH)2的生成量达到最小值.结论硅灰的加入,促进了复合胶凝体系的水化,改善了水泥石的微观结构.     

金川铜尾渣粉对充填体强度的影响

将金川还原提铁后的铜尾渣粉(JCCS)分别作为胶凝材料和代替棒磨砂作为充填骨料,采用正交胶砂试验,进行活性及力学强度试验研究。利用X线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析JCCS试件的水化产物及微观结构。研究结果表明:JCCS是一种惰性固体废弃物,无潜在活性;JCCS作为骨料代替棒磨砂,对早期强度不利,但有利于提高后期强度,当JCCS质量分数达30%时,3 d和7 d强度下降为0 MPa,28 d平均强度可提高24.8%;JCCS试件的水化产物主要为C-S-H凝胶和钙矾石(AFt),两者交错黏结共同构成力学强度。添加复配早强剂,能提高JCCS充填体早期强度。JCCS能代替20%的棒磨砂用于井下充填,可节约充填成本11.6元/m3。     

α、β-半水石膏复合胶凝材料的性能及微观结构研究

本文研究了α-半水石膏的掺量对建筑石膏标准稠度用水量、凝结时间、强度等宏观性能的影响,并且采用SEM和压汞法分析了复合胶凝材料的水化物的形貌和孔结构。结果表明:当α-半水石膏掺量从0%增加至20%时,标准稠度用水量降低了5.6%,初、终凝时间分别延长了2 min和7.5 min,抗折、抗压强度分别提高了58.3%和71.9%。随着α-半水石膏掺量的提升,针棒状水化产物数量减少,短柱状水化产物数量增加,石膏硬化体孔隙率降低,孔径趋于细化。     

石膏-熟料质量比对矿渣充填胶凝材料性能的影响及应用

为研究碱-盐复合激发大掺量矿渣充填胶凝材料的力学特性,设计不同石膏与熟料质量比的充填胶结体强度实验。利用XRD,SEM和TG-DSC等手段,研究净浆试样水化产物种类、微观形貌及质量损失率;基于室内实验研究成果,开展新型充填胶凝材料工业化应用研究。研究结果表明:当复合激发剂掺量为15%、石膏和熟料质量比为1:4,充填体3 d抗压强度最大为1.05 MPa;当复合激发剂掺量为20%、石膏和熟料质量比为3:2,充填体28 d抗压强度最大为8.61 MPa。石膏促使浆体中钙矾石(缩写为AFt)的生成,但掺量过大则影响早期胶凝物质的生成量,后期浆体中水化硅酸钙凝胶(缩写为C-S-H)的钙硅比由1.804降低到1.559,可保证结石体后期钙矾石的持续生成;3 d龄期净浆试样质量损失率从大到小依次为T7,T9和T6,28 d龄期净浆试样质量损失率依次为T9,T7和T6;综合可见,针对大掺量矿渣充填胶凝材料,合理的石膏掺量有助于提高充填体早期强度;但当石膏掺量较大或熟料掺量少时,胶结体早期强度低但有利于后期强度的提高。当熟料质量分数为12%,石膏为3%,矿渣为85%时,充填体3 d抗压强度为2.7 MPa,7 d抗压强度为5.1 MPa,28 d抗压强度达到10.6 MPa,满足金川矿山对充填体强度的要求。     

超细矿渣在硫铝酸盐水泥砂浆中的应用

在硫铝酸盐水泥砂浆中加入超细矿渣,研究不同掺量的超细矿渣对水泥浆体凝结时间及胶砂流动度、强度的影响.采用电子扫描显微镜(SEM)分析水泥砂浆微观结构以及超细矿渣在砂浆中的影响机理.实验结果表明:随着掺量的提高,水泥浆体的初凝时间延长,终凝时间缩短;胶砂流动度随超细矿渣掺量的增大而减小; 随超细矿渣掺量的增大,水泥胶砂的3d和28d强度提高,当掺量质量分数为20%时,水泥砂浆28d的抗折、抗压强度达到最大,分别达到7.3Mpa和46.93Mpa.     

玄武岩纤维和砂对水泥土微观结构及拉压强度的影响

为研究玄武岩纤维和砂对水泥土微观结构及强度的影响,进行了不同玄武岩纤维掺量、不同掺砂量条件下水泥土的扫描电镜(SEM)分析以及拉压强度对比试验,探讨了玄武岩纤维和砂增强水泥土强度的作用机制.微观结构表明:砂的填充和置换作用增加了水泥土的密实度和整体性,定量分析得到掺砂量在15%时水泥土的微观结构表现最佳;玄武岩纤维能够承担试样内部因荷载作用而产生的拉应力,且随着掺量的增大,拉应力也会相应的提高,在玄武岩纤维掺量为1.5%时达到最佳;合适掺量的玄武岩纤维和砂会共同促进水泥土拉压强度的提高.微观结构分析与拉压强度试验得出的结果较为吻合,玄武岩纤维的合适掺量为1.0%～1.5%,砂的合适掺量为15%.     

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。     

钢渣中游离氧化钙和氧化镁碳酸化反应

在CO2含量为99.9%,压力为0.2 MPa条件下,对钢渣粉进行碳酸化处理,并作为水泥混合材料制成净浆试件,对试件进行压蒸,研究碳酸化反应时间对试件体积安定性的影响．结果表明,随着碳酸化反应时间的延长,钢渣中的硅酸盐、游离CaO、Ca(OH)2和游离MgO等物质与CO2气体进行反应,主要生成CaxMg1-xCO3．掺加未经碳酸化处理钢渣的试件,压蒸后破坏严重;掺加碳酸化反应10 min钢渣的试件膨胀率为1.03%,试件有明显裂纹;掺加碳酸化反应20 min钢渣的试件膨胀率为0.29%,符合国家标准,体积安定性合格．碳酸化处理20 min后,钢渣中游离CaO含量由2.54%降至0.84%,游离MgO含量由3.8%降至2.4%,试块压蒸后未出现Mg(OH)2,镁离子以水化硅酸镁形式存在于无定形物中．     

钢渣粉的胶凝性及其对水泥力学性能的影响

钢渣粉作为辅助胶凝材料用于水泥混凝土领域中的潜力很大,研究了钢渣粉自身的胶凝性及其粒径大小、掺入量对钢渣-水泥复合胶凝材料力学性能的影响。结果表明:钢渣粉的浆体强度和水化程度随其粒径减小而显著提高(28 d抗压强度4.0提高到21.5 MPa,Ca(OH)2含量从3.49%提高到5.48%,非蒸发水含量从4.8%提高到10.71%)。含30wt%钢渣粉的复合水泥3 d净浆和胶砂强度均表现出随微粉粒径的减小先增大,后降低(SC-40为拐点),而7 d、28 d强度随微粉粒径的减小而不断增大。钢渣粉的掺量对水泥浆体强度和水化程度的影响显著,水泥各龄期强度和水化程度均随钢渣粉掺量的增加而逐渐降低,且各龄期强度与钢渣粉含量均符合多项式函数关系。     

改性硼酸延缓硫铝酸盐水泥的凝结

复掺硼酸和硫酸铝研制新型硫铝酸盐水泥缓凝剂。采用扫描电子显微镜(SEM)分析新型缓凝剂和硫酸铝对硫铝酸盐水泥的缓凝效果和力学性能的影响。结果表明:掺入w=0.3%的硼酸,硫铝酸盐水泥初凝时间为296 min,终凝时间为361 min;复掺w(硼酸)=0.3%,w(硫酸铝)=0.5%,初凝和终凝时间降为113 min和168 min,继续增加硫酸铝掺量,凝结时间会进一步降低,对前期强度无不利影响,且后期强度升高。单掺硫酸铝对硫铝酸盐水泥有促凝作用,但强度略有下降。     

硅溶胶改性海工水泥性能及水化机理研究

利用酸性、中性和碱性硅溶胶制备改性海工水泥,研究它们对海工水泥的强度的影响,并通过FTIR、XRD等手段研究了其水化机理。同时分析了碱性硅溶胶对海工水泥胶砂抗氯离子渗透性的影响。碱性硅溶胶对海工胶凝材料的增强效果明显高于酸性和中性硅溶胶的,尤其是早期强度,在3 d龄期时,掺3%碱性硅溶胶抗折、抗压强度增幅达到6.3%和23.7%。此外,碱性硅溶胶还能大幅提高海工胶凝材料的抗氯离子渗透性能,在掺量3%时,增幅达48.9%。在水化早期,3种硅溶胶中的纳米Si O2都能够起到消耗Ca(OH)2促进水泥水化的作用,而碱性硅溶胶的效果最佳。     

水泥-石灰石粉胶凝材料在硫酸盐侵蚀下的破坏机理

采用5%硫酸钠溶液,对水泥-石灰石粉胶砂试件进行长期浸泡腐蚀试验,测试试件强度,并对试件进行XRD分析和SEM观察.研究结果表明:在硫酸盐侵蚀下,试件劣化是因产生石膏而不是钙矾石造成的;侵蚀反应还造成水化产物碳铝酸钙分解,促使试件腐蚀破坏;水泥-石灰石粉胶凝材料的破坏主要是由石青膨胀和水化产物分解共同造成的;在硫酸盐腐蚀环境中,不宜采用石灰石粉作混合材的复合水泥以及用石灰石粉作掺合料的混凝土.