铝硅凝胶粉结合Al2O3-MgO质浇注料的性能研究

以电熔白刚玉和电熔镁砂为原料,以铝硅凝胶粉为结合剂制备Al2O3-MgO浇注料,研究铝硅凝胶粉加入量对Al2O3-MgO质浇注料线变化率、显气孔率、耐压强度和高温抗渣性能的影响.试验结果表明,当铝硅凝胶粉含量由2%增加到6%时,经110 ℃×24 h处理后,浇注料的耐压强度明显增大:1 100 ℃×3 h和1 600 ℃×3 h处理后,浇注料的线变化率逐渐减小,耐压强度逐渐增大,浇注料的高温抗渣性能明显提高.通过XRD和EDAX分析,对浇注料性能变化和抗渣机理进行了讨论.     

刚玉质自流浇注料流变性和流动性的关系

采用浇注料流变仪、L型流动性测试装置和自流值测定装置,测定了加水量、分散剂(FS10)、纯铝酸钙水泥和α-Al2O3微粉对刚玉质自流浇注料的流变性和流动性的影响,并分析了流变性和流动性之间的关系.实验结果表明:随加水量增加(质量分数4.9%～5.3%),相对屈服应力、相对塑性黏度和相对平均黏度均逐渐减小,自流值和流动速度逐渐增大.随分散剂FS10加入量的增加(质量分数0.16%～0.20%),相对屈服应力、相对塑性黏度和相对平均黏度逐渐减小,自流值和流动速度逐渐增大;分散剂FS10加入量继续增大时(0.20%～0.22%),相对屈服应力、相对塑性黏度和相对平均黏度显著增大,而自流值和流动速度大幅下降.随纯铝酸钙水泥加入量增加(质量分数1%～4%),流变参数和流动参数有一定的变化,但变化不明显.随α-Al2O3微粉加入量的增加(质量分数9%～12%),相对屈服应力和相对平均黏度均减小,相对塑性黏度变化不大,自流值变化不大,流动速度加快.刚玉质自流浇注料流变参数和流动参数之间的关系为:自流值和相对屈服应力有较好的相关性,而流动速度和相对平均黏度有较好的相关性.     

工艺因素对镁质耐火浇注料物理性能的影响

研究镁质浇注料的各种主要工艺因素（包括骨料配比、细粉、结合剂、微粉、外加剂和成型水量）与其物理性能之间的关系,进而获得镁质浇注料的较优化组成。当骨料粒度组成为8~5 mm∶5~3 mm∶3~1 mm∶1~0 mm=10∶20∶20∶20,细粉加入量约为30%时,浇注料的各项性能最佳。随着水泥含量的增加,浇注料的强度逐渐增大,浇注料性能以Secar-71水泥为结合剂较好,其适宜的加入为7%。添加-αAl2O3微粉和SiO2微粉有利于改善浇注料的流变性和烧结性,提高浇注料的强度。分散剂三聚磷酸钠和六偏磷酸钠的加入有利于改善浇注料的强度和体积密度。     

基质组成对MgO-Al2O3质浇注料性能的影响

研究基质组成对MgO-Al2O3质浇注料热震稳定性和抗渣性能的影响.结果表明,随着α-Al2O3含量的增加,MgO-Al2O3质浇注料1600℃×3 h抗折强度逐渐降低,α-Al2O3质量分数大于15%后抗折强度明显增大;α-Al2O3加入量为10%～15%时浇注料具有最佳的热震稳定性;随着α-Al2O3含量的增加,浇注料渗透指数明显减小,侵蚀指数逐渐增大.MgO-Al2O3质浇注料的性能主要与基质的组成和显微结构相关.     

刚玉-尖晶石质浇注料烧成过程中的线膨胀行为

以电熔刚玉,氧化镁,硅微粉以及铝酸盐水泥为原料,制备了φ10 mm×50 mm的试样.在750~1450℃的温度下测量了试样的线膨胀率,研究了电熔刚玉粒度、氧化镁、水泥及硅微粉加入量对刚玉-尖晶石质浇注料烧成过程中线膨胀率的影响.研究结果表明:电熔刚玉粒度、氧化镁、水泥及硅微粉加入量对刚玉-尖晶石质浇注料的线膨胀率影响显著,增加电熔刚玉粒度和硅微粉的加入量,试样的线膨胀率减小,有效地抑制了刚玉-尖晶石质浇注料在烧成过程中的线膨胀行为;增加氧化镁和水泥的加入量,试样的线膨胀率呈增加趋势.     

水泥硅灰粉砂土抗剪强度实验研究

以宁夏银川市某道路路基填筑的粉砂性土为实验对象,分别对水泥粉砂土和水泥硅灰粉砂土进行了三轴实验研究,分析了硅灰对水泥粉砂性土力学参数的影响规律.结果表明,硅灰替代水泥虽然不能改善水泥粉砂土的摩擦角,但可以改善水泥粉砂土的黏聚力,且随着硅灰替代量的增加,黏聚力呈先增加后减小的趋势.3%水泥粉砂土的硅灰最佳替代量为12.05%;5%水泥粉砂土的硅灰最佳替代量为16.5%.随着水泥掺量的增加,最佳硅灰替代量将增加;不同水泥掺量的粉砂土,硅灰对其抗变形能力影响不同,主要取决于水泥土的刚柔性.     

自流浇注料在高炉气封罩内衬上的应用

介绍了自流浇注料的研制和应用．针对气封罩的服役条件及施工要求，研究了微粉种类及加入量、减水剂、颗粒级配、骨料形状和混练时间等对流动性的影响．结果表明，随着硅微粉、减水剂加入量的增加，自流浇注料流动值增大．骨料形状越规则，自流值越大．临界粒度为8mm的自流浇注料最佳颗粒级配为：8～5mm：5—3mm：3—1mm=3：4：3;8—1mm：1—0．045mm：0．045—0mm=4：2：4．通过改进莫来石质低水泥浇注料不用振动实现浇注的施工性能并保持了低水泥浇注料的关键特性，采用莫来石自流浇注料代替传统的粘土质喷涂料，并用自流浇注的方式代替传统的喷涂方式来打结气封罩内衬，使重钢五高炉气封罩的使用寿命提高了8倍以上．     

基于活性粉末混凝土的水泥相容性实验研究

通过水泥相容性试验,确定了合适的减水剂和硅灰品种,考察了水胶比和硅灰掺量对胶凝材料流动性的影响,研究了水胶比、粉煤灰、硅灰、石英粉、纳米硅等对RPC流动性的影响规律。实验结果表明,采用适当比例的硅灰、粉煤灰和纳米硅,可以提高RPC的流动性,RPC中加入缓凝剂,延缓了拌合物的凝结时间,有利于提高RPC的强度。特别是纳米硅的加入,明显的改善了RPC的流动性。     

钢基表层复合材料制备及其磨损性能研究

在确定钢基表层复合材料组分的基础上,通过磨损试验得到了不同配方表层复合材料的磨损量.采用正交试验法优化了配方,确定的最佳组分为:SiC粒度约80μm,体积分数40%;Cr粉粒度60 μm,体积分数约1.5%;聚苯乙烯(EPS)颗粒余量.分析了各组分对复合层磨损性能的影响,结果表明:Cr粉的加入可使试样的耐磨性显著提高;SiC的含量及粒度对试样的耐磨性均有较大影响.表层显微组织分析表明,利用优化配方得到的表层复合材料的组织对复合材料整体性能的提高非常有利.     

役后铝镁碳砖再生料应用于Al2O3-SiC-C质浇注料

以8～5 mm、5～3 mm、3～1 mm和＜74 μm役后铝镁碳残砖再生料为原料,部分替代同种规格Al2O3-SiC-C质浇注料中的高铝矾土熟料配料量,通过对材料的烧结性及抗钢渣侵蚀性等性能的测试分析,探讨了铝镁碳砖再生料的引入粒度和用量对Al2O3-SiC-C质浇注料性能的影响规律.结果表明,随着铝镁碳砖再生料粒度的减小和用量的增加,Al2O3-SiC-C质浇注料烧后气孔率、常温抗折(耐压)强度和高温抗折强度逐步降低,抗钢渣侵蚀性逐渐变差.在试验用料组成范围内,以引入8～5mm役后铝镁碳残砖再生料的Al2O3-SiC-C质浇注料的综合性能最好.     

矾土尖晶石钢包浇注料的研制

研制了矾土尖晶石钢包浇注料。主要研究了镁砂细粉含量 ,颗粒级配和结合剂对浇注料性能的影响 ;着重对浇注料的抗渣性进行了讨论。研究结果表明 :随着镁砂细粉含量的增加 ,浇注料的常温强度增加 ,中温强度下降 ,高温线变化率由收缩变为膨胀 ;浇注料的抗渣性与镁砂含量和尖晶石含量有关     

Replacement of alkali silicate solution with silica fume in metakaolin-based geopolymers

A metakaolin(Mk)-based geopolymer cement from Tunisian Mk mixed with different amounts of silica fume(SiO_2/Al_2O_3 molar ratio varying between 3.61 and 4.09) and sodium hydroxide(10M) and without any alkali silicate solution, is developed in this work. After the samples were cured at room temperature under air for 28 d, they were analyzed by X-ray diffraction(XRD), Fourier transform infrared(FTIR) spectroscopy, environmental scanning electron microscopy, mercury intrusion porosimetry, ~(27)Al and ~(29)Si nuclear magnetic resonance(NMR) spectroscopy, and compression testing to establish the relationship between microstructure and compressive strength. The XRD, FTIR, and ~(27)Al and ~(29)Si NMR analyses showed that the use of silica fume instead of alkali silicate solutions was feasible for manufacturing geopolymer cement. The Mk-based geopolymer with a silica fume content of 6 wt%(compared with those with 2% and 10%), corresponding to an SiO_2/Al_2O_3 molar ratio of 3.84, resulted in the highest compressive strength, which was explained on the basis of its high compactness with the smallest porosity. Silica fume improved the compressive strength by filling interstitial voids of the microstructure because of its fine particle size. In addition, an increase in the SiO_2/Al_2O_3 molar ratio, which is controlled by the addition of silica fume, to 4.09 led to a geopolymer with low compressive strength, accompanied by microstructures with high porosity. This high porosity, which is responsible for weaknesses in the specimen, is related to the amount of unreacted silica fume.     

矾土尖晶石钢包浇注料的研制

研制了矾土尖晶石钢包浇注料。主要研究了镁砂细粉含量，颗粒级配和结合剂对浇注料性能的影响；着重对浇注料的抗渣性进行了讨论。研究结果表明：随着镁砂细粉含量的增加，浇注料的常温强度增加，中温强度下降，高温线变化率由收缩变为膨胀；浇注料的抗渣性与镁砂含量和尖晶石含量有关。     

原位监测水泥基材料早期电阻率的变化过程

为了考察辅助性胶凝材料和细骨料对水泥水化的影响,利用新型无电极电阻率仪原位连续监测水泥基材料早期的微结构演变进程,系统分析了水胶比、硅灰掺量、矿渣掺量、粉煤灰掺量、细骨料体积分数和骨料粒级对水泥基材料电阻率的影响.试验结果表明:在水化3 000 min内,根据水泥基材料电阻率的发展曲线,可将水泥水化过程分为溶解期、诱导期、加速期和减速期4个阶段;电阻率的发展速率随水胶比的增加而显著下降;在水胶比相同的情况下,砂浆电阻率高于净浆电阻率;掺加矿物掺合料致使后期电阻率的变化速率降低,掺加硅灰则导致水化加速期提前;在早期水化过程中,硅灰的活性最高,矿渣的活性次之,粉煤灰的活性最低;细骨料的体积分数和骨料粒级越大,砂浆的电阻率越大.     

特殊混合材对水泥浆流变性的影响

研究了矿渣、硅灰、粉煤灰、石灰石、无水石膏等微粒子混合材对水泥浆流变性的影响．试验结果表明：水泥浆的屈服应力值一般随混合材的掺量增大而降低,但粘度的变化则因混合材种类和掺量不同有较大的差异当混合材总掺量≤15％时,石灰石微粉、硅灰、粉煤灰微粉、矿渣微粉可降低水泥浆体粘度,而无水石膏微粉则可提高水泥浆的粘度;当混合材掺量＞15％时,水泥浆粘度与屈版应力值均随混合材掺量增大而显著降低．其中微粉矿渣的作用最为显著．单掺10％的石灰石微粉、硅灰、粉煤炭微粉及35％矿渣微粉可降低水泥浆的过度和屈服应力其作用效果：矿渣微粉＞石灰石微粉＞硅灰＞粉煤灰微粉;单掺10%石膏微粉会使水泥浆的粘度和屈服应力大化度提高．     

复合助剂改性混凝土的韧性与刚性研究

采用正交试验研究了水胶比、胶粉掺量、硅粉掺量以及消泡剂掺量对混凝土的韧性与刚性的影响规律。结果表明:四个因素对混凝土的折压比影响的主次顺序是胶粉掺量最大,消泡剂掺量次之,水胶比第三,硅粉掺量最小;而对于弹性模量影响的主次顺序是胶粉掺量最大,硅粉掺量次之,消泡剂掺量第三,水胶比最小。胶粉能显著提高混凝土的折压比,改善混凝土的韧性;且胶粉掺量越大,效果越明显。组成参数为水胶比0.35、胶粉掺量8.0%、硅粉掺量6.0%、消泡剂掺量0.8%的复合助剂改性混凝土混凝土,其抗折强度为7.05 MPa,折压比为0.159,弹性模量为20.16 GPa,其综合力学性能良好,韧性最大,适合用作混凝土路面材料。     

基于界面改性的水泥混凝土力学性能和机理

为了提高混凝土的力学性能,首先选取活性外加剂硅灰,采用内掺法将其掺入水泥,然后对不同硅灰掺量的净浆与混凝土进行了宏观力学试验;分别对比了硅灰对净浆与混凝土力学性能的改善结果,并分析了其产生改性结果差异的原因;最后结合SEM与XRD微观试验技术探究了其改性机理。结果表明：硅灰的掺入对水泥净浆的力学性未有明显改善;基于界面改性的水泥混凝土其28d抗压强度提升幅度较大,当硅灰掺量为10%时,较未改性混凝土其抗压强度提升了26.4%,可以推断出硅灰改善了混凝土界面从而提高混凝土整体力学性能;对比界面改性前后混凝土扫描电镜图,硅灰不仅提高了水泥基体的密实度,还改善了混凝土界面的结构与密度,以及界面处水化产物CH的排列方式;硅灰具有填充效应、促进二次水化反应及与CH发生火山灰反应等特性,随着硅灰的掺量的增加,其CH含量减小,C₃S和SiO₂增加,利用硅灰与水化产物间的物理、化学作用,达到改善改性后混凝土综合性能的目的。     

Effect of silica fume on the fresh and hardened properties of fly ash-based self-compacting geopolymer concrete

The effect of silica fume on the fresh and hardened properties of fly ash-based self-compacting geopolymer concrete (SCGC) was investigated in this paper. The work focused on the concrete mixes with a fixed water-to-geopolymer solid (W/Gs) ratio of 0.33 by mass and a constant total binder content of 400 kg/m3. The mass fractions of silica fume that replaced fly ash in this research were 0wt%, 5wt%, 10wt%, and 15wt%. The workability-related fresh properties of SCGC were assessed through slump flow, V-funnel, and L-box test methods. Hardened concrete tests were limited to compressive, splitting tensile and flexural strengths, all of which were measured at the age of 1, 7, and 28 d after 48-h oven curing. The results indicate that the addition of silica fume as a partial replacement of fly ash results in the loss of workability; nevertheless, the mechanical properties of hardened SCGC are significantly improved by incorporating silica fume, especially up to 10wt%. Applying this percentage of silica fume results in 4.3% reduction in the slump flow; however, it increases the compressive strength by 6.9%, tensile strength by 12.8% and flexural strength by 11.5%.     

硅灰裹石掺粉煤灰提高混凝土路用性能研究

着重研究采用硅灰裹石法对于提高混凝土路用性能的影响。研究结果表明:硅灰裹石掺粉煤灰高性能道路混凝土抗折强度比双掺硅灰、粉煤灰高强度混凝土提高20%左右,脆度系数降低30%左右,耐磨性提高15%以上。此外,对硅灰裹石法提高混凝土路用性能的机理进行了探讨