利用铁屑和钢渣制备抗辐射混凝土的研究

为解决钢渣资源化利用问题,研究钢渣和铁屑在制备抗辐射混凝土上的应用。通过混凝土试块配合比设计及强度检测,发现:随着铁屑掺量的增加,混凝土抗压强度逐渐增大,当铁屑掺量达到30%时,抗压强度出现最大值;随着钢渣掺量的增加,混凝土抗压强度逐渐下降,当钢渣掺量大于20%后,抗压强度下降明显。利用研究结论制备抗辐射混凝土试块,在配合比:胶凝材料∶细集料∶赤铁矿石∶水∶减水剂为1∶3.11∶3.84∶0.41∶0.01时,力学性能、密度及和易性较好。此时,胶凝材料组成:水泥∶矿渣∶钢渣7∶2∶1,细集料组成:赤铁矿砂∶铁屑∶硼玻璃粉为1∶1.28∶0.49(体积比为4∶3∶3),混凝土试块密度为3 550 kg/m3、强度等级为C30。     

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-磷渣-粉煤灰胶凝材料的性能研究

为充分利用磷渣和粉煤灰两种工业废渣生产高性能胶凝材料,研究了不同磷渣/粉煤灰配合比的碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的性能.结果表明:碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的凝结时间正常,在掺量为0~30%(质量分数)范围内,随着粉煤灰掺量的增加,碱-磷渣-粉煤灰的凝结时间略有延长.与普通硅酸盐水泥相比,碱-磷渣胶凝材料的抗压强度较高而抗折强度相对较低;掺加粉煤灰后碱-磷渣胶凝材料的抗压强度降低,但抗折强度提高.碱-磷渣胶凝材料的抗冻性和耐蚀性均优于普通硅酸盐水泥,但其干缩较大,用部分粉煤灰取代磷渣粉可一定程度减小干缩.     

高镁卤水合成Mg(OH)_2及其碳化制备胶凝材料的抗压强度

为资源化利用盐湖提钾工业副产品MgCl_2卤水,利用盐湖副产品中MgCl_2制备低碳和高强的胶凝材料。采用Ca(OH)_2与MgCl_2反应生成Mg(OH)_2,进而与粉煤灰按不同比例混合后压制成35 mm×25 mm×25 mm试件,经CO_2碳化养护制备碳酸盐胶凝材料,研究碳化养护对胶凝材料强度的影响。结果表明:经碳化养护后试件的抗压强度显著提高。碳化1 d后,掺20%Mg(OH)_2试件的抗压强度为39.80 MPa,而掺40%Mg(OH)_2试件的抗压强度达131.30 MPa。随着碳化时间的延长,试件的抗压强度不断增大,碳化14 d后,掺20%和40%Mg(OH)_2试件的抗压强度比碳化1 d分别提高了9.90和42.20 MPa。     

基层用固废基胶凝材料配合比优化设计

为探究采用固体废弃物全部代替水泥用作公路基层胶凝材料的可能性,对不同配合比三掺料(矿渣粉(SP)、粉煤灰(FA)、脱硫石膏(FGD))与四掺料(SP,FA,FGD和钢渣粉(SS))胶砂试件进行了28 d抗压强度(R₂₈)试验,分析胶凝材料水化反应机理,构建R₂₈预测模型并求解最佳配合比,根据最佳配合比制作胶砂试件与净浆试件并进行试验。结果显示：三掺料体系中单因素显著性排序为FA>SP,FA与SP存在交互作用,最佳配合比为w(SP)∶w(FA)∶w(FGD)=35∶55∶10;四掺料体系中单因素显著性排序为SP>SS>FA,交互作用显著性排序为(SP+FA)>(FA+SS)>(SP+SS),最佳配合比为w(SP)∶w(FA)∶w(SS)∶w(FGD)=43.8∶24.1∶22.5∶9.6。根据最佳配合比制作的三掺料胶砂试件R₂₈不满足规范要求,四掺料试件所有指标均满足规范要求并优于P·S·A 32.5级水泥,四掺料胶凝材料可替代水泥用于公路基层。     

基于正交试验的全固废复合胶凝材料固化盐渍土的力学性能

为研究全固废复合胶凝材料在固化硫酸盐渍土中的应用,采用正交试验方法对全固废复合胶凝材料固化盐渍土的无侧限抗压强度进行试验,探讨各影响因素对全固废复合胶凝材料固化盐渍土力学性能的影响,并运用扫描电子显微镜scan-ning electron microscope、热重分析等微观分析方法,对不同矿渣占比的固化盐渍土微观形貌和水化产物进行分析.结果表明:全固废复合胶凝材料固化盐渍土的力学强度较天然盐渍土有显著提高;对养护28 d龄期的正交试验无侧限抗压强度结果进行极差、方差和二阶混合料规范多项式分析可知,固化盐渍土无侧限抗压强度与火山灰质材料掺量、矿渣占比呈正相关性,与电石渣掺量呈负相关性,无侧限抗压强度计算模型与实测值具有较好的一致性;由微观分析可知随着矿渣占比的增加,养护28 d龄期的固化盐渍土试件内水化产物逐渐增多,试件内大孔隙含量逐渐减少,进而使得固化盐渍土无侧限抗压强度随矿渣掺量的增加而增大.     

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.     

玻纤、矿纤对钢渣/矿渣复合胶凝材料强度和膨胀性的影响

研究了玻纤、矿纤分别掺入钢渣/矿渣复合胶凝材料时对胶砂强度的影响,通过沸煮和压蒸试验研究两种纤维对胶凝材料体积膨胀的影响,通过SEM观察纤维与基体的界面粘结情况。强度实验结果表明,玻纤掺量(质量分数)不高于0.3%时,胶砂试件各龄期强度随着掺量的增加而提高,掺量高于0.3%,胶砂试件强度损失大;矿纤掺量对试件早期强度影响不大,后期抗压强度随掺量的增加持续下降,后期抗折强度先下降后上升。沸煮和压蒸试验结果表明,玻纤掺量0.3%的压蒸试件比不掺纤维时压蒸膨胀率下降26.60%,矿纤掺量0.3%的压蒸试件比不掺纤维时压蒸膨胀率下降29.36%。SEM结果显示,水化早期纤维表面附着少量C—S—H凝胶,纤维与基体相互分离,水化后期,纤维表面生长Ca(OH)2晶体,纤维与基体粘结紧密。     

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.     

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.     

粉煤灰和炉渣改性生土坯抗压性能试验

目的研究粉煤灰和炉渣对改性生土坯抗压强度的影响,确定掺粉煤灰和炉渣改性生土坯的合理配合比,完善生土建筑规范的基础性工作,为改性生土坯砌块建筑建造和加固提供理论数据.方法对不同质量配合比的单掺粉煤灰、单掺炉渣和混掺粉煤灰、炉渣的改性生土坯进行抗压试验.结果随着改性材料掺量增大,单掺粉煤灰、单掺炉渣改性生土坯抗压强度呈增大趋势,其平均抗压强度最大值分别为3.99 MPa和4.57 MPa;混掺改性材料生土坯平均抗压强度大于单掺改性材料的生土坯,其最大值可达5.25 MPa,并随着粉煤灰质量比重增大而减小.改性生土坯的最优配合比为m(黏土)∶m(粉煤灰)∶m(炉渣)=0.47∶0.24∶0.24.结论混掺粉煤灰、炉渣对生土坯抗压强度的改性效果最佳,单掺炉渣次之,单掺粉煤灰最差;按最优配合比制作的改性生土坯,抗压强度满足自承重墙的空心砖MU5强度指标.     

镁渣的活性激发及镁渣砖制备

激发镁渣的潜在活性对于镁渣的直接利用具有重要的意义.以镁渣为主要原材料通过掺加少量矿渣及活性激发剂配制胶凝材料并制备镁渣砖,研究了不同激发剂对镁渣胶凝材料活性的影响.结果表明:镁渣单独作为胶凝材料强度很低,与少量矿渣复合28 d抗压强度从1.8 MPa增长到27 MPa以上,NaOH对镁渣-矿渣复合胶凝材料的早期强度具有一定影响,而石膏对后期强度影响较大;80％的镁渣与20％的矿渣外掺5％的脱硫石膏能制备MU20等级的标准砖.     

混凝土再生胶凝材料的活性试验研究

废弃混凝土再生胶凝材料的活性较低。为了提高再生胶凝材料的活性,通过改变熟料掺量、废弃混凝土再生粉煅烧温度、Mg O掺量及水灰比成型胶砂试件,探究各组分掺量对砂浆力学性能的影响,并采用吸水动力学法测定砂浆的孔结构参数(质量吸水率、孔均匀系数、平均孔径),同时测定砂浆高温后的力学性能。结果表明:降低水灰比(0.50至0.35)、降低熟料及Mg O掺量或将废弃混凝土再生粉煅烧控制在600℃左右均有利于提高砂浆抗折/抗压强度,同时达到细化砂浆孔结构的目的。在砂浆中增加熟料掺量(33%)、降低水灰比(0.50至0.35)、掺入少量(2%)Mg O及将废弃混凝土再生粉煅烧温度控制在600℃左右均有利于提高砂浆高温性能。因此,减少熟料掺量、降低水灰比及调控废弃混凝土再生粉煅烧温度能够提高废弃混凝土再生胶凝材料的活性。     

钛石膏掺量对碱激发胶凝材料强度与水稳定性的影响

为了实现超硫钛石膏-粉煤灰胶凝材料在道路工程中的应用,需要研究高掺量钛石膏胶凝材料的水稳定性.设计了膏灰比为3:7、4:6、5:5、6:4、7:3的5组配合比,制作试件240个,分别进行了标准养护及1d、8d或22d浸水养护,测定了7d、14d、28d无侧限抗压强度,计算了软化系数,并采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射法(XRD)测试了材料的微观结构及化学成分.结果表明:钛石膏粉煤灰胶凝材料7 d强度增长缓慢,14～28 d强度增长显著,其中膏灰比为5:5时,胶凝材料14 d、28 d龄期抗压强度值最大,分别为4.4 MPa、5.3 MPa;浸水养护8 d、22 d,胶凝材料膏灰比为5:5的试件抗压强度最大,软化系数在0.82以上,因此膏灰比不宜超过5:5;胶凝体系中水化产物主要为钙矾石(AFt)、水化硅酸钙(C-S-H)、水化硅铝酸钙(C-A-S-H),28 d水化产物随养护龄期增多,材料强度提高.     

利用烧结脱硫灰-高炉矿渣-水泥熟料制备胶凝材料

为了解决炼铁高炉矿渣、脱硫副产物大量堆积产生的环境问题,实验中利用钢渣、脱硫灰及水泥熟料制备复合胶凝材料.在加水预处理的条件下,随着脱硫灰掺量的增加,胶凝材料的强度呈先增加后变小的趋势,当脱硫灰的氧化温度为550℃、氧化时间为30 min以及掺量为5％时所制得的胶凝材料可获得较好的反应性能.该胶凝材料强度能够达到GB 1344-1999中52.5R水泥强度的要求.     

利用烧结脱硫灰-高炉矿渣-水泥熟料制备胶凝材料

为了解决炼铁高炉矿渣、脱硫副产物大量堆积产生的环境问题,实验中利用钢渣、脱硫灰及水泥熟料制备复合胶凝材料.在加水预处理的条件下,随着脱硫灰掺量的增加,胶凝材料的强度呈先增加后变小的趋势,当脱硫灰的氧化温度为550℃、氧化时间为30 min以及掺量为5%时所制得的胶凝材料可获得较好的反应性能.该胶凝材料强度能够达到GB 1344—1999中52.5R水泥强度的要求.     

大掺量粉煤灰混凝土配比计算模型的建立与应用

引入粉煤灰胶凝系数β的概念,把粉煤灰作为混凝土的一个独立组分,并区分其在混凝土中的不同作用.提出大掺量粉煤灰混凝土配合比设计的4个基本参数,推导确定4个参数的理论公式,建立了大掺量粉煤灰混凝土配合比设计计算模型,并通过实验考察配合比设计方法的合理性.结果表明:试验结果与原设计要求能较好地符合;粉煤灰掺量越高,混凝土各龄期的强度则越低;HFCC的抗压强度与胶凝系数β成正比,与灰胶比K成反比.     

矿物掺合料对硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合体系凝结时间及强度的影响

目的研究硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复掺后的凝结时间及力学性能.方法分别测试不同硅酸盐水泥、矿物掺合料掺量下硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合体系的凝结时间及胶砂强度,并利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜进行矿物组成和结构分析.结果硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合体系的凝结时间随硅酸盐水泥掺量的增大先减小再增大,随掺合料掺量的增大先减小再增大.硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合体系的强度随着硅酸盐水泥的增加先减小后增大,硅酸盐水泥掺量为10%时,3d抗压强度减小10.67%;随着掺合料的增大而降低,掺合料掺量为40%时,矿粉、粉煤灰3 d抗压强度分别减小44.5%和47.9%.结论两种水泥复掺会缩短凝结时间,降低强度,水化产物减少,结构疏松;粉煤灰和矿粉的掺入会延长凝结时间,减小强度,水化产物减少.     

耐盐蚀气泡混合轻质风积沙土的制备及性能评价

气泡混合轻质土是解决公路路基病害的一种新兴技术。通过水泥、碱激发火山灰胶凝材料,以及高岭土的配比试验,制备出三种强度高、耐盐蚀的固化剂;然后以三种固化剂和南疆当地风积沙为掺料,通过不同的配合比试验,研究一种既满足强度要求,又符合经济性原则的耐盐蚀的气泡混合轻质风积沙土。经试验研究和对比发现:当水泥、碱激发火山灰胶凝材料按6∶4的比例制备为固化剂时,抗压强度能够提高18.2%;同时,抗氯离子和硫酸根离子的能力得到改善。固化剂掺量为260 kg时,X_2与风积沙制备的气泡混合轻质风积沙土抗压强度可达2.96 MPa;X_3与风积沙的抗压强度为2.88 MPa,XG_1与风积沙的抗压强度为2.67 MPa;从强度和微观分析得出自制固化剂X_2与风积沙的结合效果较好,为风积沙的资源化利用提供了新的途径。     

陶粒轻集料混凝土保温砌块的性能研究

研究了用普通硅酸盐水泥为胶凝材料、使用陶粒为轻粗集料、陶砂和炉渣为轻细集料、加入发泡剂配制轻混凝土,以此为基材复合膨胀聚苯乙烯板制成的轻质复合保温砌块。重点研究了该砌块的抗压强度和砌筑墙体的传热系数,探讨炉渣掺量、陶粒用量等因素对砌块强度和墙体传热系数的影响。