铁尾矿加气混凝土在蒸压养护条件下反应机理

通过X射线衍射、扫描电镜、红外光谱、差热扫描热重分析等测试方法,研究了铁尾矿加气混凝土在蒸压养护条件下的反应机理。未蒸压坯体中主要水化产物为钙矾石、结晶度低的水化硅酸（CSH)凝胶和Ca(OH)2,铁尾矿中部分矿物X射线衍射峰降。经蒸压养护后,钙矾石的X射线衍射峰消失,托贝莫来石的X射线衍射峰增强,表明在髙温髙压和热碱激发下,铁尾矿中的矿物成分发生分解,活性组分SiO2和Al2O3结合Ca(OH)2发生反应,生成托贝莫来石。     

四种硅酸盐矿物的蒸压反应活性

为研究尾矿中硅酸盐矿物在蒸压建筑材料体系中的作用,通过X射线衍射、热重、扫描电子显微镜、能谱分析和红外光谱分析,对角闪石、拉长石、钠长石和黑云母的蒸压反应活性进行了探讨.结果表明:在180℃蒸压8h的条件下,拉长石和钠长石具有蒸压反应活性,角闪石和黑云母不具有蒸压反应活性;拉长石的蒸压产物有水钙铝榴石和斜托贝莫来石,钠长石的蒸压产物有托贝莫来石,蒸压产物相互连接有助于提高结构致密性;反应生成的托贝莫来石矿物均含有Na,具有一定的固碱作用.     

矿渣胶凝材料固结尾砂的微观实验

用X射线衍射、扫描电镜和热重!差示扫描量热方法表征了矿渣胶凝材料的水化产物和微观结构,研究了矿渣胶凝材料对尾砂固结过程的影响.微观实验结果表明:矿渣胶凝材料的水化产物主要为水化硅酸钙凝胶(C—S—H)、钙矾石(AFt)及少量的帕水钙石(Ca2Al4Si4O15(OH)2.4H2O)和沸石类矿物,随着养护时间的延长,矿渣胶凝材料在水化过程中发生晶体结构重组和重排;尾砂中的方英石、云母和碳酸盐类矿物(方解石、白云石等)是尾砂固结过程中的活性成分,能生成其他晶体矿物和胶凝状矿物,这是导致固结体微观结构不同的主要原因.     

丙烯酸钙对水泥水化进程的影响

采用红外光谱测试、差热-热重(DTA-TG)分析和X射线衍射(XRD)测试等手段对水泥综合改性效果进行分析,研究丙烯酸钙对水泥水化热历程的影响。结果表明:丙烯酸钙促进早期钙矾石(AFt)的生成,促进硅酸三钙(C3S)的不断水解及水化期的放热速率;抑制AFt向单硫型水化硫铝酸钙(AFm)的转变,影响Ca(OH)2的成核和析出,导致3～24 h内Ca(OH)2的生成量减少;水化后期提高水泥浆体分散性和液相中Ca2+浓度,水化更充分。     

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.     

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。     

铁尾矿物相分析及加气混凝土制备

 研究区域的铁矿尾矿SiO₂质量分数达55.88%, 其成矿地质环境独特而复杂。尾矿的组成以石英、闪石和斜长石为主, 是一种富含硅酸铁的低硅磁铁尾矿。将铁尾矿和硅砂分别粉磨25 和30 min, 在最大限度使用尾矿的条件下, 得出生产铁尾矿加气混凝土的优化方案, 成功制备出干密度为588 kg/m³, 抗压强度为3.99 MPa 的加气混凝土制品。通过XRD 和反应机理的分析结果表明, 成品中主要的物相为水化产物是0.9 nm 托贝莫来石、1.1 nm 托贝莫来石、1.4 nm 托贝莫来石和C-S-H 凝胶, 此外还有铁钙闪石、硬石膏、方解石和水化反应中残留的石英, C-S-H 凝胶作为“黏结剂”和托贝莫来石相互胶结成一个整体, 使制品得到较好的强度。     

不同养护制度下掺铁尾矿粉超高性能混凝土力学性能

采用铁尾矿粉取代石英粉配制超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC),研究不同养护制度下掺铁尾矿粉UHPC力学性能.结果表明:随铁尾矿粉取代率增加, UHPC流动度略有下降,力学性能基本不变;与标准养护相比,恒温水养和蒸压养护下掺铁尾矿粉UHPC抗压、抗折强度及折压比显著提升.结合微观试验结果发现,铁尾矿粉取代石英粉对水泥石显微硬度及孔结构无不利影响.恒温水养和蒸压养护下掺铁尾矿粉UHPC的水泥水化更充分,水化产物Ca/Si比值下降,水泥石显微硬度增大、孔结构改善;蒸压养护还可能显著激发硅灰、石英粉和铁尾矿粉的火山灰活性,参与二次水化,生成结构更致密的C-S-H(结构类Tobermorite晶体).采用铁尾矿粉取代石英粉制备力学性能达标的UHPC是可行的,此举将同时产生良好的环保和经济效益.     

超细矿渣粉对水泥水化的影响

通过X射线衍射试验,分析了超细矿渣的细度、取代量及龄期对水泥水化的影响.试验结果表明:与基准浆体相比,掺入超细矿渣粉28 d龄期水化样中Ca(OH)2晶体的衍射峰强度急剧下降,且消耗Ca(OH)2晶体的数量与水化样龄期及超细矿渣粉取代量和细度密切相关.掺P1000超细矿渣粉(比表面积实测值1 885 m2/kg)水泥水化速度非常快,3 d时二次水化反应已基本完成,从3 d到60 d Ca(OH)2的含量变化不明显;而且随着矿渣细度的增加和矿渣粉比表面积的增大,其吸收Ca(OH)2晶体的能力增强.但随着水泥水化产物中Ca(OH)2晶体数量的减少,C3S和C2S等熟料矿物水化并未加快,这与一般规律不符,还需结合其他实验手段进一步分析.     

硫铝酸锶钙水硬性矿物的合成与显微结构分析

合成的硫铝酸锶钙水泥的主要矿物组成为Al6Ca2SrO12·SrSO4,未完全水化产物组成推算为Al6Ca4Sr4SO12(OH)7,完全水化的产物组成推算为CaSrAl4SO7(OH)6·水泥水化物差热分析曲线测定表明160℃有吸热反应峰存在·提供了硫铝酸锶钙水泥矿物及其水化物的XRD衍射数据·     

再生黏土砖粉-水泥胶凝体系的特性

为了实现废弃黏土砖的再生利用,通过物理球磨的方法制备出再生黏土砖粉,将其作为辅助性胶凝材料来取代部分水泥制备复合水泥浆体.采用量热仪、X射线衍射仪和热重分析仪研究了黏土砖粉掺量对复合胶凝材料体系的水化热、水化产物和热重性能的影响.实验结果表明:随着黏土砖粉掺量的增加,水泥水化累积放热量不断降低,当黏土砖粉掺量为40%时胶凝体系的3 d水化累积放热量可降低35.39%.XRD测试结果证明,随着养护龄期的增长,Ca(OH)_2逐渐与黏土砖粉中活性SiO_2和Al_2O_3发生火山灰反应,在龄期180 d时Ca(OH)_2的特征峰强度损失更大.DSC-TG定量分析确定了在90 d龄期后,黏土砖粉反应消耗了更多的Ca(OH)_2,使得胶凝体系中Ca(OH)_2含量减少.     

合成钙矾石的分解与重构

目的研究钙矾石的分解与重构,得到钙矾石分解与重构的规律.方法以CaO、Al_2(SO_4)_3·18H_2O为主要原材料,通过液相合成方法制备钙矾石,在70℃、100℃和蒸压3种方式下使钙矾石发生分解,并在20℃和40℃的淡水环境中实现钙矾石的重构,通过XRD和SEM对分解与重构产物进行分析.结果不同原材料配比反应4 h的液相合成样品中,钙矾石和石膏晶体都清晰可见;不同温度条件下,钙矾石都能发生明显分解,其中70℃和100℃分解条件下分解产物的主晶相为二水石膏,蒸压分解条件下分解产物主晶相为硬石膏,在X射线图谱中未发现明显的AFm的衍射峰.结论 3种方式下分解的样品在20℃和40℃的淡水环境中都能较快地发生钙矾石的重构,提高温度可以加速重构的进程.     

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.     

CaCO_3对硅酸三钙水化性能的影响

通过测定水化产物中的Ca(OH)2含量、化学结合水,借助X线衍射分析(XRD)、热重-差热分析(TG-DSC)、红外光谱分析(IRS)和量热分析,研究CaCO3对硅酸三钙(C3S)水化速度和水化产物的影响。研究结果表明:CaCO3促进硅酸三钙(C3S)早期水化,阻碍C3S的后期水化;CaCO3的加入并未导致水化产物新相的生成而主要使C3S水化速度发生改变,使C3S水化的第一放热峰比纯C3S的放热峰明显增高、前移和变窄,CaCO3加快C3S的放热速度;CaCO3掺量愈高,C3S早期水化愈快。     

少熟料钢渣复合胶凝材料水化产物的特性

采用X射线衍射分析、同步热分析、扫描电镜和能谱分析等检测手段,研究少熟料钢渣复合胶凝材料水化产物的种类与特性。结果表明:少熟料钢渣复合胶凝材料后期强度显著增强,28 d抗压强度超过47.0 MPa;与硅酸盐水泥相比,各龄期Ca(OH)2的质量分数降低52.7%～55.5%,分解温度降低1.7～14.0℃;早期钙矾石(AFt)和后期C-S-H凝胶增多,分解温度分别升高3.5～8.0℃和40～70℃;砂浆后期的界面过渡区得到显著改善。     

火山灰硅酸盐水泥粒径对水化反应的影响

通过不同细度的筛网和调整磨粉时间获得不同细度的火山灰硅酸盐水泥,试验结合X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)技术从微观的角度研究了火山灰硅酸盐水泥的细度对火山灰硅酸盐水泥宏观性能、钙矾石晶体与C-H-S凝胶的影响.结果表明,随着火山灰硅酸盐水泥的细度从224.45 m²·kg^-1增加至576.88 m²·kg^-1,抗压强度与抗折强度提高,火山灰硅酸盐的水泥凝结时间下降,标准稠度用水量提高.结合XRD、SEM进行微观分析,利用SEM技术观察出水化产物为钙矾石晶体与C-H-S凝胶,通过XRD技术物相分析发现随着细度的增加钙矾石晶体峰值与Ca(OH)₂峰值逐步提升,得出不同细度的火山灰硅酸盐水泥水化产物随着水泥细度的增大而增多.     

晶质二氧化硅与工业石灰水热合成硬硅钙石反应历程

针对硬硅钙行水热反应历程研究中存在的分歧,以不同活性的石英粉和工业石灰为原料,在200℃保温条件下对此进行了研究.X射线衍射及SEM扫描电镜对水热产物的分析结果表明,原料活性,尤其晶质二氧化硅的粒度,对硬硅钙石水热反应历程有很大影响.石英粉的中位径为13.13μm时,SiO2与Ca(OH)2的水热反应经过C-S-H相后,不经过托贝莫来石中间相,直接转化为硬硅钙石相.而石英活性较大时,托贝莫来石与硬硅钙石共存于水热产物中.通过控制原料活性以及反应条件,可提高硬硅钙石转化率,有利于提高硬硅钙石型保温制品的性能.     

添加剂对石膏基复合胶凝材料的作用

研究了添加剂(促凝剂和碱性激发剂)对石膏基复合胶凝材料的宏观物理性能的影响.采用扫描电镜和X射线衍射等对材料的水化产物进行了表征.结果表明:当添加2%促凝剂和2%碱性激发剂时,形成的复合胶凝材料的强度和耐水性等宏观物理性能较佳.XRD物相分析表明,复合胶凝材料的水化产物主要有二水石膏(CaSO4·2H2O)和硅酸钙凝胶(C-S-H)以及少量的钙矾石(AFt)和硬硅钙石(Ca6Si6O17(OH)2).微观结构研究表明,硬化体中的二水石膏和钙矾结构骨架越致密,C-S-H凝胶含量越高,材料的强度等物理性能越好.     

密闭条件下硅酸盐水泥凝固特性

探讨密闭条件下硅酸盐水泥的凝固特性。通过采用物理力学性能测试、X射线衍射及扫描电镜等手段对养护条件和密闭条件下硅酸盐水泥的宏观物理力学性能与微观结构进行对比分析,结果表明养护和密闭条件下3 d和28 d水泥水化产物主要为水化硅酸钙、氢氧化钙、钙矾石、二氧化硅、碳酸钙及未水化的硅酸二钙等。两者峰形大体相似,但是衍射强度值有较大的差异。晶体的结构及相对含量有一定的区别。水泥石的致密性、孔隙率、晶体与凝胶体的嵌合程度等存在一定的差异。密闭条件对硅酸盐水泥的凝固特性具有一定的影响。     

高水速凝材料结石体的原材料分析

以X射线衍射(XRD)和电子扫描电镜(SEM)为分析手段,对高水速凝材料的原材料的化学成分及矿物组成进行研究;并对其水化产物进行测试,研究高水材料结石体的微观形貌特征。分析结果表明:高水材料由四种原材料组成,其主要化学成分包括CaO、Al2O3和CaSO4等,主要矿物为硫铝酸钙与石膏。材料形成的水化产物主要是钙矾石,其微观形貌为枝柱状、枝网状结构,结构之间存在大量的空隙。钙矾石的抗风化能力较差,不宜在干燥、开放式环境中使用。