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.     

电炉氧化钢渣全组分高效利用的试验研究

提出一种电炉氧化渣资源化利用的新方法并进行了试验研究,即首先对钢渣中铁质金属组分进行磁选回收,然后将剩余尾泥采用3种石膏分别活化处理后用于生产钢渣硅酸盐水泥。结果表明,回收的渣铁粉折合品位为69%,回收率为50.51%,产率为25%;延长电炉氧化钢渣粉磨时间,使钢渣解离度增大,不利于弱磁性矿物的选出,降低了铁质资源的回收率;增加磁选管磁感应强度,可提高弱磁性矿物的选出率,对提高钢渣中铁质资源回收率效果显著;加入适量的石膏类激发剂能够对钢渣尾泥进行化学活化,其中半水石膏的活化效果最佳;活化后的钢渣尾泥可以达到一级钢渣微粉的国标要求,掺入30%尾泥粉的钢渣硅酸盐水泥的各龄期力学性能均达到42.5强度等级的国标要求。     

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.     

钢渣作为混合材在复合水泥中的应用

对钢渣作为一种混合材在复合水泥中的综合利用进行了研究,并通过X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、水化热测试、孔结构测试等现代物相检测手段,揭示钢渣复合水泥微观结构与宏观性能之间的内在联系。结果表明:钢渣能显著降低水泥的水化热,降低水泥的标准稠度用水量;钢渣水泥浆体线膨胀率很小,均没有超过0.1%,体积稳定性良好;一定掺量混合材能有效降低浆体孔隙率,改善孔径分布,提高浆体致密度;复合掺加20%钢渣、10%粉煤灰时,水泥的28 d抗折、抗压强度分别达到了8.3、48.9 MPa;钢渣和粉煤灰复合掺加有利于水泥强度发展。     

碱激发粉煤灰和矿粉改性疏浚淤泥力学特性及显微结构研究

采用水玻璃作为碱激发剂激发粉煤灰和矿粉的活性来固化疏浚淤泥,对固化淤泥进行无侧限抗压强度试验、扫描电镜(SEM)以及X射线衍射(XRD)测试,研究了固化材料配比、龄期、水玻璃掺量及水玻璃模数对固化疏浚淤泥强度的影响,确定了各组分之间的最佳配比,观测了固化淤泥的物相组成及显微结构特征.力学试验结果表明:水玻璃掺量7%、模数1.0~1.5时对粉煤灰和矿粉的激发效果最优,相比于粉煤灰,水玻璃对矿粉的激发效果更佳;水玻璃模数相同的情况下,矿粉掺量越大强度越高;各组分最优配比(疏浚淤泥、矿粉、水玻璃质量比为60∶40∶7)时,28d无侧限抗压强度可达到12 140kPa.SEM和XRD试验结果显示:在水玻璃的激发下,固化淤泥水化生成长石类和沸石类等晶相,这些晶相连接紧密,形成致密的微观结构,这是固化后疏浚淤泥强度的最重要来源.     

基于碱激发剂作用下火山灰的活性研究

掺碱激发剂火山灰-水泥既可以有效利用火山灰和保护环境,又可以改善火山灰-水泥胶凝材料的性能.选用掺合料为火山灰,变换不同含量的碱激发剂(氢氧化钠与水玻璃),测定龄期为7、28、90 d时混凝土的力学性能,确定最佳组合,并进行电镜试验,观察微观结构.研究结果表明:掺碱激发剂会使胶凝材料的强度随碱掺量的变化而变化,掺氢氧化钠的早期强度要优于掺水玻璃的早期强度,而后期掺水玻璃的强度要比掺氢氧化钠的强度发展得好.     

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。     

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.     

低碱度钢渣基油井及地热井胶凝材料的研究--Ⅳ富铁低碱度钢渣的水热反应及胶凝性

通过XRD、DTA-TG、SEM和EPMA等手段研究了富铁低碱度钢渣的水热反应、水热产物及其胶凝性.结果表明富铁低碱度钢渣的水热反应产物为水化钙铁石榴子石;富铁低碱度钢渣-石英砂体系的水热反应产物以Fe-tobemorite为主,蒸压强度显著提高;富铁低碱度钢渣-石灰体系的水热反应产物为高碱度的C2SH.     

脱硫石膏粉煤灰地聚合物抗压强度和反应机理

经钠水玻璃激发固体废弃物脱硫石膏和粉煤灰,成功研制了脱硫石膏-粉煤灰地聚合物,研究了该地聚合物的抗压强度,并采用X射线衍射分析(XRD)和扫描电镜(SEM)等测试方法研究了其反应机理.研究表明:经800℃焙烧1h后的脱硫石膏结构松弛、缺陷多、活性大,以10%掺量取代粉煤灰,经钠水玻璃激发形成的地聚合物,在75℃养护8h或在23℃养护至28d,抗压强度均可达37.0 MPa.此反应体系中,碱激发与硫酸盐激发作用共存,地聚合反应与水化反应同时进行,生成了地聚合物凝胶、类沸石以及钙矾石等反应产物.脱硫石膏-粉煤灰地聚合物的成功研制,为实现多种工业废弃物的共处置利用,尤其是含硅铝相的工业废弃物和含硫酸钙的工业废弃物的共处置打下了理论基础.     

钢渣/硅藻土复合吸附材料的制备及其性能表征

该实验首先对硅藻土原粉进行物理-化学提纯,以钢渣和硅藻土为基体材料,外加黏合剂、造孔剂进行复配,制备出吸附性能优于硅藻土和钢渣单独作为吸附剂使用的一种复合吸附材料。根据复合吸附材料对甲基橙溶液的吸附能力,确定出最佳制备配比:硅藻土质量分数占36%;钢渣质量分数占36%;钠基膨润土为黏合剂,质量分数占20%;碳酸钠和淀粉(碳酸钠∶淀粉=7∶3)为造孔剂,质量分数占8%。通过SEM和XRD对硅藻土和复合材料的微观形貌和物相组成进行分析。结果发现提纯后硅藻土具有明显均匀的微孔结构,与钢渣复配后,钢渣粒子均匀分布在硅藻土表面,增大吸附材料的孔隙结构,有利于增加比表面积和吸附点,提高了吸附染色剂的能力。     

硫酸钠激发钢渣粉活性改良水泥土试验研究

钢渣是钢铁冶炼中产生的固体废弃物,其矿物组成以硅酸盐相为主,具有潜在的胶凝性质,利用钢渣和水泥混合改良淤泥质土具有很好的研究意义,不仅可以充分利用现在仍然是废物的钢渣材料,对环境改良做出贡献,同时可以代替部分水泥,节约资源,但钢渣的活性较低导致其早期强度难以发挥。采用Na2SO4作为激发剂,与钢渣粉混合使用以激发其活性,使得早期强度能达到工程要求;进行无侧限抗压强度试验(UCS)及X射线衍射试验(XRD),试验结果表明,在掺加Na2SO4试剂后,钢渣粉－水泥—淤泥土早期强度得到大幅度提升,龄期为7天时,其强度与未掺Na2SO4试剂龄期28天的强度相当,说明Na2SO4的掺入对早期强度有明显的改良作用。通过XRD进行物相检索,结果表明,激发剂的加入促进了钢渣－水泥的水化过程以及Ca(OH)2,CaSO4等水化产物的生成。     

机械力与化学激发剂对水泥掺合料改性试验研究

为研究机械力与化学激发剂联合改性方法对制备高性能掺合料的影响,以粉煤灰、矿渣、硅灰为掺合料取代质量分数25%的水泥,进行了机械力与化学激发剂联合改性提高掺合料性能试验.结果表明:矿物掺合料粉磨细化后,比表面积增加,活性指数增长,但细度过细将降低掺合料性能;化学激发剂硫酸钠、L-H、三乙醇胺可提高水泥掺合料强度,当硫酸钠、L-H、三乙醇胺掺量(质量分数)分别为1.5%、1.5%和0.03%时,活性指数R_1达到125.56%,R_3达到112.23%,R_(28)达到110.35%。     

石膏碱激发地聚物固化黄土强度及机理

为探究石膏碱激发粉煤灰地聚物固化黄土的力学性能及其机理,确定最佳组分比,进行无侧限抗压强度试验、X射线衍射(XRD)及扫描电子显微镜(SEM)分析.结果表明,固化黄土的强度随石膏掺量的增加而增大;石膏掺量质量分数为1.5%,熟石灰∶粉煤灰(质量比)=7∶14时,强度最大;XRD分析结果表明石膏碱激发地聚产物主要为水化硅酸钙和钙矾石,起到胶结土颗粒以及填充的作用; SEM分析进一步证明固化土体微观结构的完整性和连续性由于地聚物的生成得到提升,印证了强度规律及固化原理,为实际工程应用提供了参考.     

早强剂对钢渣胶凝材料早期强度的影响

研究了若干早强剂对新余钢铁公司热闷钢渣早期强度的影响。结果表明:硫酸钠和半水硫酸钙对钢渣有一定激发作用,但28天强度下降明显,甲酸钙、三乙醇胺、醋酸钠和尿素对钢渣几乎没有激发效果,将它们两两复掺后仍然没有激发效果。将半水石膏/亚硝酸钠(1%/0.67%,质量分数,以下同)和尿素(0.22%)复掺后,使钢渣3天强度有一定提高,并且钢渣的28天强度下降幅度比掺半水石膏/亚硝酸钠(1%/0.67%)的钢渣强度要小11%。     

钢渣-矿渣-脱硫石膏复合胶凝材料的制备及水化机理

加速钢渣水化过程、胶凝活性激发对钢渣综合利用率的提高有重要意义。以矿渣和脱硫石膏为复合激发剂,基于交叉试验的设计方法,对复合胶凝材料的组成进行了优化,分析了复合胶凝材料的综合性能,采用X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)、扫描电子显微镜(scanning electronic microscopy, SEM)、傅里叶变换红外光谱(Flourier transform-infrared spectroscopy, FT-IR)等测试方法表征了复合胶凝材料的组成及结构,并以此揭示复合胶凝材料协同优化的机理。复合胶凝材料配合比的交叉试验结果表明：钢渣30%、矿渣60%、脱硫石膏10%,水灰比为0.5,28 d抗压强度为40.4 MPa,其他各项性能指标满足GB/T1346—2011要求。通过多项测试手段可以判断出,矿渣在脱硫石膏的激发作用下不断水解,缩短了水化诱导前期和延长了诱导期,提升早期水化反应程度,释放大量热量,生成了generates ettringite (AFt)和C—S—H凝胶。而浆体的pH值上升,促进钢渣水化反应,加速了浆体由液相反应转为固相反应,证明了...     

高强脱硫石膏砌块的制备及微观结构研究

为解决电厂脱硫石膏资源化应用,利用自制煮压釜与浇注成型工艺制备高强石膏砌块.采用差热热重分析仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等手段分析表征脱硫石膏化学转变过程、石膏砌块物相结构与微观形貌特征.结果表明:脱硫石膏在145～160℃经脱水转变为熟石膏;较自然养护,干法养护(14h/70℃)石膏砌块更易获得较高的力学强度;XRD与SEM结果表明:砌块主要含二水石膏和半水石膏两物相,组织结构中发育而成的柱状晶为石膏水化物,柱状晶与基体组织胶结形成牢固的复合界面,并通过柱状晶拔出机制获得较好的力学性能,表明脱硫石膏砌块高强特性与其组织中的复合结构密切相关.     

热活化中级铝硅比煤矸石对复合水泥性能及水化的影响

为推进煤矸石的综合利用,提出对中级硅铝比新采/堆存煤矸石进行煅烧活化,并利用活化产物配制低熟料复合硅酸盐水泥,研究了活化煤矸石对复合水泥性能及水化的影响。结果表明：提高煅烧温度对新采煤矸石活性发挥更为有利,800℃煅烧活化1 h其活性指数达到86%;堆存煤矸石经历了自燃过程,不经煅烧或低温煅烧即具备较高活性,600℃煅烧活化1 h其活性指数达到89%。以熟料、活化新采/堆存煤矸石、石灰石、磷石膏的质量比50∶30∶15∶5配制复合水泥,其28 d抗压强度分别为36.7 MPa和32.1 MPa。由于活化煤矸石颗粒疏松多孔且保留了黏土矿物层状结构,故复合水泥密度低、比表面积大、标准稠度需水量高、凝结时间长,其力学性能发展较为缓慢。进一步提高复合水泥中熟料用量,水泥力学性能提高,当熟料质量分数为70%时,所配制复合水泥力学性能可达到GB 175 《通用硅酸盐水泥》中P.C 42.5等级。     

磨细钡渣对普通硅酸盐水泥水化历程的影响

测定不同磨细钡渣掺量下水泥-钡渣体系的抗折强度、抗压强度和水化热,结合X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)技术,分析磨细钡渣掺量对普通硅酸盐水泥水化历程的影响规律,探讨磨细钡渣资源化利用的技术方案。结果表明:随钡渣掺量的增加,水泥-钡渣浆体强度逐渐下降水化放热推迟,水化温峰消弱;由于稀释作用,钡渣抑制普通硅酸盐水泥1 d水化产物中钙矾石(AFt)和氢氧化钙(CH)的形成;钡渣中引入的大量可溶性SO2-4,使7 d水化产物中出AFt及石膏增加,当掺量质量分数达50%时,出现大量结晶较好的石膏晶体;磨细钡渣不具备较好的一次水化活性,可作为混合材应用于水泥工业。     

矿渣-钢渣-石膏体系早期水化反应中的协同作用

研究了矿渣-钢渣-石膏体系在水化早期的反应过程,侧重于分析单独变量条件下早期水化产物的种类、产生时间、相对产生量和微观形貌.结果表明:石膏和钢渣都可以激发矿渣水化,在矿渣-钢渣-石膏胶凝材料体系的早期水化过程中,矿渣、钢渣及石膏能够产生以生成钙矾石为驱动力的协同作用,主要水化产物是钙矾石和C-S-H凝胶.钢渣及钢渣与石膏混合物的极早期水化速度很快,对调节矿渣-钢渣-石膏胶凝材料体系的凝结时间具有重要意义.