四元镁质胶凝材料增强与增韧机理研究

目的研制一种强度高、韧性好的四元镁质胶凝材料.方法以轻烧氧化镁、工业级氯化镁、硫酸镁和海水为主要原材料,制备四元镁质胶凝材料.利用扫描电子显微镜(SEM)分析评价晶须的生成量及形貌,以强度作为评价指标,对四元镁质胶凝材料的配比进行优化.结果氯氧镁矿物相和硫氧镁晶须相均可在常温下自发生成.晶须相的矿物组成主要是硫酸镁的131、311和318相.当氧化镁、氯化镁、硫酸镁物质的量比为1∶0.1∶0.11时,水泥基中生成的硫氧镁晶须的数量较多,形态良好.实现了强度与韧性的平衡.利用柠檬酸和磷酸二氢铵作为外加剂,有助于晶须相的形成,对韧性的提高有促进作用.结论四元镁质胶凝材料,以硫氧镁晶须作为强度组分,以硫氧镁晶须作为增韧组分,实现了胶凝材料本身的自增韧,海水的盐分成为胶凝材料的有效组成部分,有望在海洋工程中广泛使用.     

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.     

LC40硼泥陶粒混凝土正交试验研究

目的研究每立方米混凝土中胶凝材料总质量、粉煤灰占胶凝材料的质量比、砂占混凝土质量的百分比对硼泥陶粒混凝土抗压强度和干表观密度的影响,并确定LC40硼泥陶粒混凝土的最佳配合比.方法采用L9(34)正交,每立方米混凝土中胶凝材料总质量分别取440 kg、480 kg、520 kg;粉煤灰占胶凝材料的质量比取0%、5%、10%;砂占混凝土质量的百分比取35%、40%、45%.用干拌法,制作150 mm×150 mm×150 mm标准立方体试块,标准养护7 d、28 d后进行抗压强度试验,再根据试验结果进行最佳配合比的验证试验.结果随着胶凝材料的增加,硼泥陶粒混凝土的抗压强度增大,干密度增大;随着粉煤灰占胶凝材料的质量比的增加,硼泥陶粒混凝土的抗压强度减小,干密度稍有减小,混凝土的流动性变好;砂占混凝土质量的百分比对硼泥陶粒混凝土的抗压强度影响不大,但砂占混凝土质量的百分比增加,干表观密度增大.结论配制LC40硼泥陶粒混凝土的理想配合比为:每立方米混凝土中胶凝材料总质量控制在480~520 kg,粉煤灰占胶凝材料的质量比为0~5%,砂占混凝土质量的百分比为40%比较合适.     

Ca2+化合物对低质粉煤灰胶凝材料的强度影响研究

用量比例。以正交试验为基础,对材料采用混合粉磨工艺,通过4种试验方案,研究在龄期7d、28d、60d时,生石灰、熟石灰、石灰石和脱硫石膏(统称Ca化合物)对低质粉煤灰胶凝材料的强度影响。试验结果表明:掺加生石灰较熟石灰可较大地提高胶凝材料的强度;掺加脱硫石膏和石灰石同样有利于提高胶凝材料的强度。经混合粉磨的石灰石粉可取代部分水泥,降低产品成本。同时,提出低质粉煤灰利用率高、经济可行的胶凝材料2     

胶凝材料空隙率对需水量影响的试验分析

在水泥、粉煤灰和矿粉颗粒的粒度分布、平均粒径等粉体特征参数测量和计算分析的基础上,利用Toufar模型对胶凝材料堆积密度及空隙体积进行了分析计算,测试了掺和不同比例矿物掺和料胶凝材料的标准稠度用水量及空隙率.测试分析表明,用水量随着空隙体积和胶凝材料颗粒比表面积的增加而增大.其空隙率及用水量变化与粉体的粒径、粒度分布及掺和料的比例有关.为提高胶凝材料体系堆积密度、减少空隙率,可以用Toufar模型进行优化分析.本文的优化分析结果表明,适宜的粉煤灰和矿粉掺量分别为20%和25%左右.     

通用硅酸盐水泥生产的碳足迹研究

从产品碳足迹的角度出发,应用排放系数法,依据国家现行水泥标准及相关能耗标准研究通用硅酸盐水泥的碳排放量.结果表明,通用硅酸盐水泥中,掺混合材料的硅酸盐水泥品种碳排放量较小.混合材料掺量越多,碳排放量越少.各品种水泥生产的碳排放次序大小为：P.Ⅰ＞P.Ⅱ＞P.O＞（P.P,P.F）＞（P.S.A,P.C）＞P.S.B.水泥生产各部分碳排放中,碳酸盐矿物分解产生的碳排放量占总排放量的比例最大,燃料燃烧产生的碳排放次之,电力消耗引起的碳排放最小.减少水泥生产碳排放的措施有：同等条件下优先使用掺混合材料的通用硅酸盐水泥品种;发展长寿命的水泥混凝土工程;在有条件的地方尽量使用无熟料水泥或少熟料水泥;发展新型低碳胶凝材料,如石膏胶凝材料、镁质胶凝材料等.     

高性能混凝土胶凝材料体系开裂敏感性试验研究

采用净浆圆环约束试验研究高性能混凝土胶凝材料体系的开裂敏感性,试验考虑的主要参数包括:水泥细度,水灰比,粉煤灰品种、掺量,外加剂的品种、掺量等.试验结果表明,水泥细度、水灰(胶)比对胶凝材料体系的开裂敏感性有显著影响,水泥细度越大,水胶比越低,胶凝材料体系越容易开裂;在同样的水胶比下,以粉煤灰等量替代水泥,总体上可以改善胶凝材料体系的开裂敏感性;不同的粉煤灰的掺量、来源对胶凝材料体系开裂性能的影响程度有很大差异;在不同的水胶比下,粉煤灰掺量的影响也不一致;外加剂有增大胶凝材料体系的开裂敏感性的趋势,其影响随着品种、掺量而不同.提出了减小高性能混凝土开裂敏感性的建议.     

金川全尾砂棒磨砂新型充填胶凝材料试验研究

利用矿渣、粉煤灰等固体废弃物,开展新型充填胶凝材料试验,是解决金川矿山固体废弃物资源化利用和降低充填成本的重要途径。对金川矿区可以利用的尾砂、棒磨砂等充填骨料的物化特性进行分析和颗粒级配研究;进行新型充填胶凝材料配比正交试验。在此基础上,采用统计回归分析和参数拟合方法,建立新型充填胶凝材料胶结充填体强度与激发剂掺量的函数关系,并以胶结充填体强度为优化目标,以激发剂掺量范围作为约束条件,建立新型充填胶凝材料配比的优化模型。求解优化模型获得全尾砂-棒磨砂混合充填料的新型充填胶凝材料优化配比。最后,对新型充填胶凝材料进行验证试验。结果表明,开发的新型充填胶凝材料满足金川矿山对胶凝材料的要求,从而为金川矿山固体废弃物利用提供了依据。     

煤为骨料的巷旁充填材料试验研究

巷旁充填材料的主要组成是胶凝材料、骨料、水和适量的外加剂。在自制的两种胶凝材料基础上,采用煤作为骨料来制备巷旁充填材料。试验结果表明,煤作为骨料是可行的,这样就扩大了充填骨料来源,大幅减少了运输环节,降低了充填支护成本,从而为巷旁充填研究提供参考。     

镁质胶凝材料机械强度的实验研究

通过抗折强度检测和Ｘ－射线衍射分析，对镁质胶凝材料机械强度的发展及其与物相的组成和变化的关系进行了研究。     

轻烧菱镁石制备与表征及其对球团生球质量的影响

以轻烧菱镁石作为造球用添加剂,考察了不同制备条件下轻烧菱镁石性质的变化以及其活性对球团生球质量的影响.研究表明:焙烧温度过低或时间过短,菱镁石分解不完全,水化活性相对较低,焙烧温度过高或时间过长同样容易破坏轻烧菱镁石活性.其中,800~850℃下焙烧获得的轻烧菱镁石具有较好的性质(活性、粒级、比表面积以及晶粒尺寸);高活性的轻烧菱镁石对改善生球抗压强度(CSGP/N)、生球落下强度(DS/次数),提高生球爆裂温度(t_b/℃)效果明显,其中,爆裂温度(t_b/℃)最大增幅可达150℃.     

再结合镁锆砖的研制及性能

由于水泥回转窑用镁铬质耐火材料在使用中生成有害的六价铬盐对环境和人体有危害,所以替代镁铬质耐火材料的研究已成为迫在眉睫的问题。以电熔二钙砂、方镁石一氧化锆共晶材料为原料,制备出了再结合镁锆砖,并对制品的烧结性能进行了研究。     

油酸钠浮选体系中菱镁矿与白云石和石英的交互影响

研究了在油酸钠浮选体系中菱镁矿、白云石和石英的浮游特性以及调整剂对3种矿物浮游性的影响,考察了白云石和石英对菱镁矿可浮性的影响,白云石对石英可浮性的影响以及白云石对菱镁矿和石英混合矿浮选的影响并研究了其机理.结果表明:在油酸钠浮选体系中,菱镁矿和白云石浮游性相近,六偏磷酸钠和水玻璃对菱镁矿和白云石的可浮性有一定的抑制作用;3种矿物会产生交互影响,白云石和石英会降低菱镁矿浮选回收率,而白云石会提高石英浮选回收率,其原因主要是由矿物罩盖和矿物溶解所引起的.     

水泥回转窑用碱性耐火材料的无铬化

为了消除铬公害以及替代燃料的使用，研制水泥窑用碱性砖的无铬化势在必行。研究表明，用白云石砖、尖晶石砖、镁锆钙砖代替镁铬砖，符合碱性砖无铬化的发展趋势。     

轻烧氧化镁膨胀剂膨胀性能的温度敏感性及其机理分析

为了考察温度对轻烧氧化镁膨胀剂膨胀性能的影响,选取了2种典型煅烧活性的轻烧氧化镁,研究了氧化镁水化速率及掺加氧化镁浆体变形性能的温度敏感性,并从氧化镁水化动力学角度对其机理进行分析.试验结果表明:低活性轻烧氧化镁的水化及膨胀速率显著依赖反应温度,表现出较强的温度敏感性;轻烧氧化镁的水化过程同样可以划分为和硅酸盐水泥相近...     

白云石对菱镁矿浮选行为的影响

以油酸钠(NaOL)为捕收剂,六偏磷酸钠为抑制剂研究菱镁矿和白云石浮选行为,并依据动电位、吸附试验和扫描电镜测试结果,探讨了菱镁矿与白云石人工混合矿体系中Ca~(2+)对菱镁矿浮选的影响机理.浮选试验结果表明,六偏磷酸钠对菱镁矿和白云石单矿物有良好的选择抑制作用;但对二者的人工混合矿进行浮选时,两种矿物均受到六偏磷酸钠的抑制,无法实现分离.吸附试验和扫描电镜测试结果表明,在浮选过程中白云石溶解出的Ca~(2+)吸附在菱镁矿表面.动电位测试表明,由于Ca~(2+)的吸附导致菱镁矿与白云石的表面性质趋同,严重影响这两种矿物的浮选分离.     

材料组成对镁铝尖晶石化行为的影响

以菱镁石、轻烧氧化镁和工业氧化铝细粉为原料,采用半干压法成型,在不同温度下煅烧处理,研究材料组成对镁铝尖晶石化行为的影响。结果表明,富铝尖晶石的尖晶石化反应滞后于富镁尖晶石,两类尖晶石化反应完成温度相差约100℃;富铝尖晶石的尖晶石化反应分两步进行,即在形成理论尖晶石的基础上再固溶氧化铝,最终形成富铝尖晶石;富铝尖晶石烧结程度较富镁尖晶石的低,形成较小的晶粒和气孔。     

镁铝尖晶石对方镁石-复合尖晶石砖性能及抗V2O5侵蚀性的影响

以高纯镁砂、高铁镁砂、铁铝尖晶石砂、镁铝尖晶石为原料,于1600℃烧成制备了方镁石-复合尖晶石试样,研究不同镁铝尖晶石对试样性能的影响,采用SEM观察和分析了V2O5气氛侵蚀后试样的微观形貌。结果表明：添加75MA和90MA的试样,显气孔率随着尖晶石含量的增加先增加后降低;添加66MA的试样,显气孔率随着尖晶石含量增加而增加;添加三种尖晶石的试样,耐压强度、高温抗折强度均随着尖晶石含量增加而降低;添加12%75MA和90MA试样的热震稳定性好于添加66MA的试样;添加90MA的试样,尖晶石含量越高,试样的抗侵蚀性越好;添加66MA尖晶石的试样,尖晶石含量越高,试样的抗侵蚀性越差;当试样中MA含量相同时,Al2O3含量越高,试样的抗V2O5侵蚀性越好。     

MgO对球团矿抗压强度的影响

以经焙烧处理的菱镁石作为含MgO添加剂生产氧化球团,考察了MgO含量对氧化球团抗压强度的影响.研究表明:随着球团矿中MgO含量的增加,球团矿的抗压强度逐渐下降.其主要原因为:球团中MgO含量的增加使得球团中Fe3O4氧化成Fe2O3再结晶过程减弱,连晶不完全,且分布不均,不利于球团矿的固结;通过对不同MgO含量的球团矿的孔隙分布及孔隙度分析可知,随着球团矿中MgO含量的增加,球团矿的孔径及孔隙度逐渐增大,导致球团矿的抗压强度不断下降.     

TX-100对油酸钠体系下菱镁矿与白云石浮选分离的影响

菱镁矿与白云石具有相似的晶体结构、化学成分及溶解特性,导致浮选分离难度较大.本文通过浮选试验、表面张力测定、红外光谱测试及X射线光电子能谱测试,研究油酸钠体系下曲拉通X-100(TX-100)对菱镁矿与白云石浮选分离的影响.结果表明,TX-100具有强化油酸钠对菱镁矿与白云石浮选分离的效果,油酸钠以化学方式吸附于菱镁矿与白云石表面,在白云石表面可能与TX-100有竞争吸附.TX-100降低了油酸钠的表面张力,促进了油酸钠的溶解和分散,同时通过增溶作用提高了生成油酸钙沉淀所需的钙离子浓度,使得油酸钠在白云石表面的吸附减弱,对白云石有选择性的抑制作用.