钢渣粉和钢渣水泥的活性及水化机理研究

利用X射线衍射分析、扫描电子显微镜、化学结合水量测定以及胶砂实验等方法研究了钢渣粉和钢渣水泥复合粉的活性和水化机理,研究结果表明:钢渣硬化浆体中的矿物组成含有水化产物C-S-H凝胶和Ca(OH)2,钢渣残余矿物C2F、Ca2(Fe,Al)2O5、CaCO3和RO相,和一些未反应的胶凝矿物C2S和C3S;钢渣、水泥和钢渣-水泥浆体三者的水化产物种类类似,微观结构形貌存在差异;14 d后掺钢渣水泥净浆试样的化学结合水量与水泥差距缩小,28 d后化学结合水量实测值大于计算值;钢渣掺量(质量分数)小于30%时,钢渣水泥胶砂的28 d强度高于水泥胶砂的28 d强度。     

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。     

烧结砖粉胶凝活性评价与提升

针对未经过处理的烧结砖粉胶凝活性低、工作性能差、颗粒多棱角等问题,采用机械力化学和碱激发手段提升砖粉胶凝活性,并从砖粉微观形貌、工作性能、宏观强度,以及水化微观结构等方面对改性效果进行评价.结果表明,机械球磨可通过机械力化学作用促进砖粉中惰性物质向活性状态转化,显著优化砖粉颗粒形貌,改善流动性,球磨40 min时提升效果最佳;碱激发剂能够提供高浓度的OH^-激发砖粉潜在火山灰活性,其中掺量4%的Ca(OH)₂激发效果最好,28 d抗压强度活性指数可达到89%, NaOH较差,Na₂SiO₃最差.     

助磨剂对钢渣水泥粉磨效率及性能的影响

选用三异丙醇胺和市售助磨剂与复合助磨剂进行对比,在相同掺量、相同粉磨时间下通过分析钢渣水泥的细度及物理性能的变化,从微观和宏观相结合的角度对助磨剂的作用机制进行了探讨。结果表明:复合助磨剂能够很好地降低钢渣水泥的45μm筛余、提高粉体的均匀性指数。复合助磨剂没有改变钢渣水泥水化产物的种类,只是增加了水化产物的数量,加快了粉体矿物的水化进程,钢渣颗粒的活性得到较好的激发,C-S-H凝胶、Ca(OH)2晶体和钙矾石结合紧密,因此强度得到提高。     

钢渣微粉改性及其助磨剂实验

运用助磨剂改性钢渣复合胶凝材料,研究改性钢渣复合胶凝材料粉体比表面积变化;研究复合胶凝材料抗折强度、抗压强度等力学性能;并分析材料3d、28 d水化矿物.结果显示S58助磨剂能够改善材料活性,使得胶凝材料28 d抗压强度达到42.5 MPa硅酸盐水泥标准;SEM-EDS显示水化初期矿物以氢氧化钙和钙矾石为主,水化28 d,材料较之迷化,生成大量的C-S-H凝胶,复合水泥强度大幅提高.     

机械磨细对新疆和田地区火山岩粉活性影响试验

为了提高新疆和田地区火山岩粉的活性,拓宽其在混凝土工程中的应用,借鉴目前常用的机械磨细的球磨方法,使粉体材料更加细化,并改善其颗粒分布。对4种细度的火山岩粉,采用勃氏法测试其比表面积,激光粒度法分析其颗粒级配及分布,多龄期胶砂强度指数法去验证掺加该火山岩粉后的胶凝体系宏观力学性能变化,最后用SEM及EDS观察分析微观形貌及产物,揭示微观变化与宏观强度,即火山灰活性提升的关系。试验结果表明:机械磨细的方法可以有效地改善火山岩粉的颗粒分布,比表面积每增加80 m²/kg左右则小于50%通过率颗粒粒径减小0.6~0.8 μm;掺火山岩粉胶凝体系随龄期的延长,宏观上其抗折强度和抗压强度均有持续的提高,而且抗折强度增加速率更快,但强度增加随火山岩粉变细而增长的幅度放缓。根据宏观力学性能的变化及SEM及EDS的微观观察分析,得出结论:机械磨细可提高火山岩粉活性的主要原因为颗粒变细的“微集料”填充作用,以及其参与水泥基体系水化反应能力的提升。     

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.     

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。     

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.     

乙二醇-TG法测定钢渣中的游离氧化钙

以新余钢铁厂热泼钢渣为原料,对乙二醇-TG法测定钢渣中游离氧化钙含量的方法进行了探讨。分别用乙二醇对氧化钙、氧化镁和氢氧化钙进行滴定,用TG-DTA法对比表面积为500m2/kg不同水化龄期的钢渣和不同掺量氢氧化钙的钢渣进行分析。结果表明,乙二醇可以准确测定钢渣中的总钙(游离氧化钙和氢氧化钙)含量,TG-DTA法可以准确测定钢渣中的氢氧化钙含量,两者之差为游离氧化钙的含量,因此,乙二醇结合TG法可以测定钢渣中真实的游离氧化钙的含量,准确率在95%以上;将该方法用于测定新余钢铁厂热泼钢渣,得到游离氧化钙含量为3.17%。     

粒度分布对大掺量矿渣、钢渣胶凝体系抗压强度影响的灰色关联分析

为了能够更好地大量利用矿渣、钢渣制备高强建筑材料,实验采用灰色关联分析方法研究了矿渣、钢渣的粒度分布对大掺量矿渣、钢渣胶凝体系抗压强度的影响.矿渣和钢渣掺量分别占胶凝材料总质量的50%和30%,水胶比为0.34.研究表明：粒度小于8.39μm的矿渣、钢渣颗粒对其胶凝体系3 d和28 d抗压强度均起到增强作用,大于8.39μm的矿渣、钢渣颗粒对抗压强度起到削弱作用.为了提高大掺量矿渣、钢渣胶凝体系28d抗压强度,应当主要增加5.03～8.39μm矿渣、钢渣颗粒数量.     

胶凝材料组成对钢筋混凝土耐久性的影响

利用电化学阻抗法和压汞法等研究了外渗氯盐条件下胶凝材料组成对钢筋混凝土耐久性的影响,结果表明:随胶凝材料中粉煤灰或矿渣含量的提高,钢筋混凝土耐久性、混凝土电阻率和钢筋电荷转移电阻先增加后减少,钢筋腐蚀速率则先减少后增加;氯离子临界浓度随钢筋周围溶解氧含量的提高及Ca(OH)2含量的降低而降低;掺合料取代部分水泥后提高了混凝土的致密性,增大了电荷转移电阻,提高了钝化膜的稳定性,同时会降低混凝土内的Ca(OH)2含量,引起氯离子临界浓度下降.     

复掺不锈钢渣尾泥-矿渣对水泥水化性能的影响

探究不锈钢渣尾泥-矿渣对水泥水化性能的影响,既可解决废渣利用率低且污染环境问题,又能促进建材行业向绿色发展.首先研究了3种原材料的矿物组成和粒度组成,再将两种废渣复掺到水泥熟料中,发现当不锈钢渣尾泥掺量在10％ ～20％,矿渣掺量在10％ ～30％,两者任比例复掺到水泥熟料中,28 d抗压强度均超过了42.5 MPa.综合热分析定量发现两种废渣能相互激发活性,早期水化反应不明显,后期逐渐增强.微观分析发现试样水化产物主要是未水化的C2 S、C3 S和Ca(OH)2,少量的C-S-H凝胶和AFt晶体,并且后期Ca(OH)2的含量是影响强度的主要因素.     

不同粉磨工艺水泥的颗粒、矿物组成分布及性能

研究了采用不同粉磨工艺制备的水泥的颗粒分布及矿物组成分布对水泥与混凝土物理性能的影响．研究结果表明：水泥颗粒分布与粉磨设备条件及工艺参数密切相关，选用高效选粉机，增大循环负荷及控制适当的比表面积，可获得较窄的颗粒分布；由于C3S易磨性较好，易富集于水泥细颗粒中，通过提高水泥颗粒的集中程度及适当增大比表面积，可有效地把熟料中的C3S富集于30μm以下的水泥颗粒中；当水泥熟料质量、混合材质量、水泥比表面积控制水平较接近，水泥颗粒分布集中(主要集中在5～30μm范围)时，水泥的标准稠度需水量较大，凝结时间较长，1d强度较低，但3d，28d抗压强度较高，在混凝土中则表现为新拌混凝土泌水较严重，1d抗压强度偏低，3d．28d抗压强度增幅较大．     

Zr含量对汽车车身用Al-0.36Mg-1.23Si合金板材组织及性能的影响

借助OM，TEM观察，拉伸和杯突试验研究w(Zr)≤0.29%对T4P态Al-0.36Mg-1.23Si合金板材显微组织、成形性和烤漆硬化性的影响.结果表明，当w(Zr)≤0.15%时，Zr以40~50nm的(AlSi)₃(Zr_○xTi_1-○x○)弥散相粒子存在于铝基体中，粒子数量随Zr含量增加而增多，Zr质量分数超过0.22%，板材中出现3～23 μm的(AlSi)₃(Zr_○xTi_1-○x○)初生相.添加0.15% Zr使板材的再结晶晶粒从无Zr板材的55 μm细化至20 μm，Zr含量继续增加，晶粒无明显变化.Zr含量增加，T4P态板材的强度略有增大，延伸率先保持不变后逐渐减小，n_10~20，r₁₀和I_E值基本不变.含Zr合金板材经模拟烤漆后的屈服强度增量均超过86MPa，但Zr含量增加对合金板材的烤漆硬化性无明显影响.     

铝酸钠溶液中Al(OH)3吸附草酸盐行为研究

通过模拟拜耳法晶种分解过程研究了铝酸钠溶液中Al(OH)₃对草酸盐的吸附平衡和动力学行为,并考察了草酸盐初始浓度和Al(OH)₃粒度对吸附的影响规律. 结果表明:Al(OH)₃对草酸钠有较大的吸附能力,随草酸钠浓度的升高和Al(OH)₃粒度的细化,草酸钠吸附率随之升高,达到平衡的时间也相应缩短;不同粒度Al(OH)₃的吸附能力不同,这跟Al(OH)₃的比表面积有很大关系;Al(OH)₃对草酸钠的等温吸附符合Freundlich模型,吸附动力学符合准二级动力学方程,吸附行为为多分子层吸附,同时存在物理和化学吸附过程.     

Cemented backfilling performance of yellow phosphorus slag

The experiments on the cemented backfilling performance of yellow phosphorus slag, including physical-mechanical properties, chemical compositions, optimized proportion, and cementation mechanisms, were carried out to make good use of yellow phosphorus slag as well as tackle with environment problems, safety problems, geological hazards, and high-cost issues during mining in Kaiyang Phosphorus Mine Group, Guizhou. The results show that yellow phosphorus slag can be used as the cement substitute for potential coagulation property. Quicklime, hydrated lime, and other alkaline substances can eliminate the high residual phosphorus to improve the initial strength of backfilling body. The recommended proportions (mass ratio) are 1:1 (yellow phosphorus slag:phosphorous gypsum), 1:4:10 (Portland cement: yellow phosphorus slag:phosphorous gypsum), and 1:4:10 (ultrafine powder:yellow phosphorus slag:phosphorous gypsum) with 5wt% of hydrated lime addition, 60wt% of solid materials, no fly ash addition, and good rheological properties. The hydration reaction involves hydration stage, solidifying stage, and strength stage with Ca(OH)2 as the activating agent. The reaction rates of yellow phosphorus slag, Portland cement, and ultrafine powder hydration with the increase of microstructure stability and initial strength.     

有机表面活性剂对水泥研磨的影响和作用

助磨剂运用于水泥生产以来,有机表面活性剂就被选为助磨材料。这些有机物从化学性质上看,它们都具有较好的吸附性,较强的极性和良好的润滑性。这些特性会对水泥研磨过程和水化过程产生影响。根据实验得出有机表面活性剂对水泥研磨时的细度、粒度和强度都有不同程度的作用。经反复试验,确定了表面活性剂三乙醇胺、三异丙醇胺、一乙醇二异丙醇胺为优秀助磨材料,从影响粉体物理性能结果看,3种组合都可作为优秀助磨剂,3种组合都能增加物料的流动性,使总流动性指数上升1～3个百分点,提高粉磨产量16%～20%,可明显提高物料的细度,特别是可提高3～32μm颗粒的含量10%～18%,可提高粉磨产量20%,可提高3 d抗压强度15%,28 d抗压强度25%以上。添加量在0.03%左右为宜。优选顺序是:TH>JT>JH。     

钢渣-钒钛矿渣基坑回填料的制备及机理

为了推动钢铁冶金废弃物的综合利用,以钢渣、钒钛矿渣为原料替代水泥制备了全固废预拌固化剂,再与黏土制成基坑回填料,采用力学性能测试法、X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)、扫描电镜(scanning electronic microscopy, SEM)和能谱分析(energy dispersive spectrometry, EDS)等测试手段,研究了钢渣细度、钢渣掺量及固化剂掺入比对基坑回填料性能的影响,并测试预拌固化剂的稳定性及水化机理。结果表明：当钢渣比表面积为457 m²/kg,料浆浓度(质量分数)为80%,固化剂掺入比(质量分数)为20%,固化剂配比(质量比)为钢渣∶脱硫石膏∶钒钛矿渣=44∶10∶46时,用其制备的基坑回填料力学性能较好,此时固化剂净浆流动度为136 mm且安定性合格,稳定性优于P·O 42.5普通硅酸盐水泥;在固化剂掺入比为7%～25%,掺入占胶结剂总量0.4%PC型聚羧酸型高效减水剂(polycarboxylic acid, PC),基坑回填料28 d抗压强度均大于0.4MPa,最大为4.7 MPa,回填料坍落...