绿色低碱混凝土膨胀剂水化机理研究

文章介绍了利用工业废渣粉煤灰和天然原料石膏等制作的绿色低碱混凝土膨胀剂的方法。通过膨胀性能试验、X-rag衍射分析、扫描电镜(SEM)分析及差热(DTA)分析,研究膨胀剂与水泥发生的水化反应。结果证明,水泥中的C3S、C2S水化生成C-S-H凝胶形成强度组分,同时生成的Ca(OH)2与膨胀剂中的活性Al2O3、铝酸钙矿物及石膏反应生成钙矾石而膨胀,属于钙矾石类混凝土膨胀剂。     

环境友好型PFA膨胀剂

为利用粉煤灰中的Al2O3代替天然铝酸盐材料生产膨胀剂,通过化学激发和煅烧制备了预水化粉煤灰(PFA).采用化学萃取法分析了PFA中胶凝性矿物的组成;根据水泥化学原理配制了PFA膨胀剂(PBEA),采用优选法优化了PBEA的掺量,并针对水泥特性,研究了复合PBEA配方;通过SEM观察了掺复合PBEA的水泥浆体水化产物形貌.试验结果表明:PFA中的胶凝性矿物为C12A7和C2S;膨胀剂中PFA与硬石膏适宜的质量比为85:15,掺量达到水泥质量的5.6%～6.0%时,性能指标满足现行标准要求;PBEA在提供补偿收缩的同时,提高了混凝土坍落度经时保持能力; 复合PBEA作为硫铝酸盐类膨胀剂,与水泥水化产物反应形成大量的钙矾石晶体.PBEA可代替以天然铝酸盐矿物为原料生产的膨胀剂用于补偿混凝土收缩.     

循环流化床燃烧产物固硫灰的细度对水泥性能的影响

为探讨磨细处理改善固硫灰水泥胶砂物理力学性能和膨胀性能的可行性,利用实验室气流磨对流化床固硫灰进行了磨细处理,研究了细度对固硫灰水泥凝结时间、胶砂强度和线性膨胀率影响.试验结果表明:经磨细处理后固硫灰水泥净浆标准稠度需水量降低,但初凝时间提前;细度对固硫灰水泥胶砂前期强度影响很大,掺加30%中位径为15 μm的原灰时28 d水泥胶砂抗压强度只有纯水泥对比样的47%,而掺加30%中位径为3 μm的磨细灰时水泥胶砂28 d抗压强度可以达到纯水泥对比样的85%以上,但在90 d时掺加固硫灰的水泥胶砂抗压强度均可达到对比样的82%以上.磨细处理能降低固硫灰水泥净浆的总膨胀能,并能将膨胀能提前释放.结果证明磨细处理是利用固硫灰的重要手段.     

掺固硫灰干粉砂浆的性能研究

对掺固硫灰干粉砂浆的性能进行了研究。讨论了固硫灰细度、掺量及与粉煤灰复掺对干粉砂浆工作性能、力学性能和膨胀性的影响。结果表明:经预处理固硫灰可以应用于干粉砂浆中,且掺量为10%时效果最佳。固硫灰与粉煤灰等矿物掺合料复掺可以改善干粉砂浆性能。     

膨胀剂掺量和应力比对钢管混凝土徐变性能的影响

为了研究膨胀剂掺量和应力比对钢管混凝土徐变性能的影响,进行膨胀剂掺量分别为4%,8%和12%共3种情况下的钢管混凝土徐变应变试验,测试钢管与混凝土整体纵向变形随时间的分布规律。同时进行应力比分别为0.15,0.31,0.33,0.37和0.74共5种情况下的徐变试验,测试在相同荷载下,不同应力比钢管混凝土应变变化规律。研究结果表明:膨胀剂掺量对钢管混凝土徐变应变的影响由小到大依次为12%,8%和4%,但是徐变应变并不是随着膨胀剂掺量的增加而呈比例减少;徐变应变随着应力比的增加而增加。应用扫描电镜二次电子成像观测及能谱成分分析膨胀剂的作用机理,得出膨胀剂反应生成钙矾石,其微膨胀可以补偿收缩;同时钙矾石填充在结构孔隙中,使水泥石更加致密。通过应力比对钢管混凝土徐变影响的机理分析,得出混凝土应力随着应力比的增加而增大,同时随着壁厚的增加,钢管对混凝土的侧向约束增加,限制了混凝土徐变变形。     

用菱镁矿尾矿制备的MgO膨胀剂对砂浆强度与膨胀性能的影响

研究海城和莱州菱镁矿尾矿在950℃煅烧1 h制备的MgO膨胀剂(MEA)对砂浆试件膨胀性能和强度的影响规律,并分析掺MgO膨胀剂水泥浆体中MgO的水化程度。结果表明:海城MgO膨胀剂(HC-MEA)中MgO活性高,水化快,掺HC-MEA砂浆90 d膨胀比较大,90～150 d膨胀增长趋势减缓;莱州MgO膨胀剂(LZ-MEA)中MgO活性低,水化慢,掺LZ-MEA砂浆60 d膨胀比较小,60～150 d膨胀发展较快; MEA掺量相同时,掺HC-MEA砂浆试件的膨胀率大于掺LZ-MEA砂浆试件的膨胀率。粉煤灰能抑制掺MEA砂浆试件的膨胀,抑制作用随养护温度的升高或MEA掺量的增加而减小。与未掺MEA砂浆相比,掺8%HC-MEA砂浆的90 d抗压、抗折强度分别提高了5. 84%和1. 12%,掺8%LZ-MEA砂浆的90 d抗压、抗折强度分别提高了1. 84%和4. 24%。     

锂渣混凝土的氯离子渗透性能与活性评价

了解锂渣对混凝土性能的影响是利用锂渣的关键。为此设计了3个常用水胶比、4个掺量共12组,成型混凝土抗压和氯离子渗透试件。探讨大掺量锂渣对混凝土力学性能、氯离子渗透性能的影响,并评价其活性。试验结果表明:锂渣掺量在20%以内时,混凝土早期强度虽较空白混凝土要低,但龄期超过28 d时,抗压强度比空白混凝土高,氯离子渗透系数较空白混凝土要低。掺量大于20%时,高水胶比混凝土力学性能降低幅度较显著,氯离子渗透系数也向不利的方向发展,但都在10-12m2/s数量级。掺量从0%增加至60%时,活性因子呈先增大后降低的趋势,掺量为20%时,其活性因子最大。随着养护龄期的延长,特别是28 d后锂渣参与二次水化,混凝土的密实度得以提高,力学性能和氯离子渗透性能在一定程度上得到了改善。     

管廊混凝土中镁质膨胀剂的水化与膨胀特性研究

地下管廊混凝土易产生收缩变形和渗漏开裂等病害,严重影响管廊结构安全和服役寿命。在管廊混凝土中掺加膨胀剂,可补偿其收缩变形,降低开裂。该文使用镁质膨胀剂,通过差热/热重分析仪对比不同温度对镁质膨胀剂的水化程度的影响,采用X射线衍射分析和扫描电镜研究不同龄期和水泥掺量下镁质膨胀剂的水化程度和水化产物形貌,分析其对混凝土收缩补偿效果。结果表明:镁质膨胀剂随养护温度升高水化加快,在50℃养护条件下的反应速率约是20℃养护条件下的2倍,水化产物特性无改变;镁质膨胀剂在大量水泥中水化呈六方板状,晶体尺寸小于0.1μm,易聚集在水泥水化产物周围,产生局部膨胀开裂。掺镁质膨胀剂管廊混凝土由收缩转变成微膨胀,随掺量和养护龄期增加,混凝土试件膨胀率会逐渐增加,养护到90 d后,膨胀速率逐渐变缓,可避免混凝土管廊胀裂风险。     

固硫灰渣中无水石膏水化产物研究

流化床燃煤固硫灰渣（以下简称固硫灰渣）中无水石膏水化产物的种类及特性对灰渣的资源化利用有较大影响.采用XRD、SEM和EDS分析技术研究固硫灰渣中无水石膏的水化产物,结果显示：无水石膏水化可生成二水石膏和钙矾石;固硫灰渣水化浆体中的二水石膏结晶形态比较相似,几乎全部呈块状或柱状;不同固硫灰渣水化生成的钙矾石为粗大或细小的晶体,长度尺寸差异较大.研究表明：固硫灰渣水化浆体中钙矾石的结晶形态主要取决于游离氧化钙的含量,而二水石膏的结晶形态与游离氧化钙的含量关系不大.     

无熟料高炉矿渣水泥的物料配比与性能的关系

研究了Ca(OH)_2、硬石膏及少量可溶性钙盐(甲酸钙、乙酸钙等)复合对高炉矿渣活性的激发作用及物料配比与性能的关系。结果表明:Ca(OH)_2与硬石膏复合对矿渣活性有一定的激发效果,可溶性钙盐的加入降低了水泥的pH值,进一步激发了矿渣的活性,乙酸钙(Ca(CH_2COOH)_2)的激发效果好于甲酸钙(Ca(COOH)_2);在矿渣掺量为80%,Ca(OH)_2掺量15%,硬石膏掺量5%,外加1.0%Ca(CH_2COOH)_2生产出的无熟料水泥28 d抗压强度达54.6 MPa;Ca(COOH)_2与硬石膏促进高炉矿渣水化的主要水化产物为钙矾石和C-S-H凝胶。     

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.     

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...     

几种物料中f-CaO的膨胀特性及其对硬化水泥浆体强度的影响研究

不同物料中f-CaO的水化活性、膨胀特性及其对硬化水泥浆体强度的影响各不相同.高钙粉煤灰中的f-CaO水化最快,试样膨胀主要发生在7天以内;水泥熟料中的次之;钢渣中的水化最慢,试样膨胀稳定期超过56天.掺高f-CaO熟料的试样强度最高;掺高钙粉煤灰者次之;掺钢渣者强度最低.     

石膏种类对富水充填材料凝结硬化性能与机理的影响

针对富水充填材料的凝结性能受石膏种类影响的问题,采用X射线衍射、扫描电镜、红外光谱等微观实验,分析富水充填材料硬化体的组成,探讨二水石膏和半水石膏对富水充填材料性能影响的机理. 结果表明:以硫铝酸盐水泥-石膏-石灰为主的富水充填材料体系中,为保证正常的凝结硬化,石膏应为二水石膏;如以半水石膏为原材料,在7d龄期时仍不具有强度;二水石膏充足时生成的钙矾石晶体呈细针状,二水石膏不足时生成的钙矾石晶体为六棱短柱状;富水充填材料的强度主要来源于硫铝酸盐水泥-石膏-石灰反应生成的钙矾石,而不是水泥自身水化的水化硫铝酸钙、铝胶和氢氧化钙.     

全废渣蒸压粉煤灰砖的原料配合比研究

全废渣蒸压粉煤灰砖是以粉煤灰为主要原料,以电石渣替代生石灰,以柠檬酸渣替代石膏,炉渣作为骨料配制而成的。本文通过试验研究不同配比的胶凝材料、不同灰水比及不同级配骨料掺量对这种蒸压粉煤灰砖抗压强度的影响规律,得出原料的最佳配比。结果表明：全废渣蒸压粉煤灰砖各原料之间都存在一个最优配合比,只要确定好合适的原料掺配比和生产工艺,利用工业废渣完全可以生产出高强、优质的蒸压粉煤灰砖。     

Anti-crack performance of phosphorus slag concrete

Anti-crack performance of concrete with phosphorus slag and fly ash singly and compositely added is investigated in terms of physical performance, hydration heat, dry shrinkage and creep, and index K is introduced to evaluate the crack resistance of phosphorus slag concrete. Results show that strength of phosphorus slag concrete increases with fineness increasing and when surface specific area is greater than 300 m²/kg the tendency slows down. Strength decreases with phosphorus slag content increasing and there is an optimal content existing between 30% and 50%. Both phosphorus slag and fly ash have obvious effect on elongating time setting, reducing hydration heat to a large extent and increasing creep value. Crack resistance of phosphorus slag concrete is divided into three stages, namely early hazardous stage, growth stage and later mature stage. With microstructure analysis, mechanism of effect of phosphorus slag on concrete performances and P and F on cement hydration is explored. It is concluded after comprehensive evaluation that the crack resistance of phosphorus slag concrete is approximate to, even to some extent better than that of fly ash concrete. Foundation item: Supported by the Guizhou Goupitan Hydro-Power Plant Project     

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...     

掺废渣硼泥陶粒混凝土抗压强度正交试验研究

辽宁省的工业废渣粉煤灰、硅锰渣和硼泥排量巨大,用这些废渣替代部分水泥、石子和河沙配制混凝土既环保利废、具有显著的经济效益和社会效益,又有利于可持续发展.采用辽阳市混凝土常用原材料以及灯塔昌明墙体材料厂生产的硼泥陶粒,通过正交试验优化配合比,分析了水泥用量、粉煤灰掺量、硅锰渣的掺量对硼泥陶粒混凝土抗压强度的影响规律.实验结论,当水泥用量为480 kg/m3、粉煤灰掺量占胶凝材料质量的10%、硅锰渣的掺量为细骨料体积的60%时可以配制出LC30轻骨料混凝土.