脱硫石膏-石灰-粉煤灰体系胶凝性及水化机理

通过在粉煤灰中掺加不同质量分数的脱硫石膏、石灰、NaOH、Na2SO4、煅烧脱硫石膏等研究体系的胶凝性能。结果表明:单掺脱硫石膏或煅烧脱硫石膏能提高体系的强度,最佳煅烧温度为800℃;加入石灰及NaOH碱性激发剂后,粉煤灰的活性得到激发,体系的胶凝性能明显提高。当脱硫石膏掺量的质量分数为7%、石灰为8%、NaOH为0.5%时,其28 d的抗折强度达4.19 MPa、抗压强度达16.70 MPa。在脱硫石膏、石灰、NaOH等的共同作用下,粉煤灰的水化反应加强,其主要产物为钙矾石、水化硅酸钙,体系的致密性及胶凝性能均增强。     

石膏对硫铝酸盐水泥水化特性的影响

研究了无水石膏及脱硫石膏对硫铝酸盐水泥抗压强度、干燥收缩率、早期水化放热及浆体组成的影响.结果表明:石膏能加速硫铝酸盐水泥的早期水化,低掺量(≤20%,质量分数)时1 d抗压强度提高,干燥收缩有所降低;随石膏掺量增加,3 d和28 d抗压强度先增后减;掺量过高时硬化浆体的后期强度甚至会倒缩;抗压强度与钙矾石生成量并无直接关联,与铝胶量成正相关.脱硫石膏可替代无水石膏配制出更优良的硫铝酸盐水泥,具有广阔前景.     

不同养护温度下硫铝酸盐水泥的水化特性

研究了无水石膏掺量不同的硫铝酸盐水泥在5℃、20℃和40℃下的凝结时间、强度发展、干燥收缩率及水化产物等.结果表明:无水石膏虽能促进水化产物钙矾石的生成,但对硫铝酸盐水泥熟料水化的影响效果直接取决于养护温度——5℃下,无水石膏会显著延缓早期水化,使凝结时间大幅延长,早期强度显著降低;而20℃和40℃下作用效果相反,因为石膏的掺入能有效抑制高温下钙矾石向单硫型水化硫铝酸钙的转变,所以40℃下掺加石膏所得硫铝酸盐水泥砂浆的抗压强度较不掺时有不同程度的提升.     

贝利特-硫铝酸钡钙水泥水化机制

贝利特-硫铝酸钡钙水泥是一种新型胶凝材料,与贝利特水泥相比,该水泥的水化速度快,凝结时间短,需水量少,耐腐蚀性好.阐述硫铝酸钡钙矿物、贝利特水泥和贝利特-硫铝酸钡钙水泥的水化机制.结果表明:适当增加石膏掺量可使贝利特-硫铝酸钡钙水泥的水化速度加快,增加钙矾石(AFt)在水化早期的形成数量,有利于水泥早期强度的提高;贝利特-硫铝酸钡钙水泥的水化产物与硅酸盐水泥相同,但其钙矾石的含量增多,氢氧化钙的含量降低.该水泥早期水化速率低于硅酸盐水泥水化速率,水化放热量减少.     

磨细钡渣对普通硅酸盐水泥水化历程的影响

测定不同磨细钡渣掺量下水泥-钡渣体系的抗折强度、抗压强度和水化热,结合X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)技术,分析磨细钡渣掺量对普通硅酸盐水泥水化历程的影响规律,探讨磨细钡渣资源化利用的技术方案。结果表明:随钡渣掺量的增加,水泥-钡渣浆体强度逐渐下降水化放热推迟,水化温峰消弱;由于稀释作用,钡渣抑制普通硅酸盐水泥1 d水化产物中钙矾石(AFt)和氢氧化钙(CH)的形成;钡渣中引入的大量可溶性SO2-4,使7 d水化产物中出AFt及石膏增加,当掺量质量分数达50%时,出现大量结晶较好的石膏晶体;磨细钡渣不具备较好的一次水化活性,可作为混合材应用于水泥工业。     

石膏对硫铝酸盐水泥性能影响的试验研究

文章着重研究了膨胀与自应力水泥的范畴,分析了石膏对该范畴水泥水化硬化及性能的影响。采用了SEM/EDAX(电子扫描分析/能谱分析)、DTA/TG(差热分析/热重分析)、XRD(X射线衍射分析)等先进的测试手段,研究钙矾石相(AFt)在不同石膏掺量中的生成速率、形态、形貌等特性以及与水泥的膨胀和强度等宏观性能的关联性。     

硫酸盐在水泥基材料中的扩散和渗透特征

采用偏光显微镜和扫描电镜分析了含镁质类膨胀剂的水泥砂浆在硫酸盐溶液中浸泡1 a后的微观结构,提出了硫酸盐溶液在水泥基材料中的3种迁移方式;通过SEM-EDS分析得出了该水泥基材料被侵蚀后所形成的产物主要是石膏和钙矾石的结果,没有发现硫酸镁和碳硫硅钙石膨胀物形成;在水泥基材料中添加适当种类和掺量的镁质类膨胀剂,水化的与未水化的膨胀剂填充到集料与浆体的间隙内,增大了水泥基材料的密实度,改善了界面结构,提高了水泥基材料抗硫酸盐侵蚀能力.     

石膏对硫铝酸盐水泥性能影响的试验研究

章着重研究了膨胀与自应力水泥的范畴，分析了石膏对该范畴水泥水化硬化及性能的影响。采用了SEM／EDAX(电子扫描分析／能谱分析)、DTA／TG(差热分析／热重分析)、XRD(X射线衍射分析)等先进的测试手段，研究钙矾石相(AFt)在不同石膏掺量中的生成速率、形态、形貌等特性以及与水泥的膨胀和强度等宏观性能的关联性。     

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.     

石膏-熟料质量比对矿渣充填胶凝材料性能的影响及应用

为研究碱-盐复合激发大掺量矿渣充填胶凝材料的力学特性,设计不同石膏与熟料质量比的充填胶结体强度实验。利用XRD,SEM和TG-DSC等手段,研究净浆试样水化产物种类、微观形貌及质量损失率;基于室内实验研究成果,开展新型充填胶凝材料工业化应用研究。研究结果表明:当复合激发剂掺量为15%、石膏和熟料质量比为1:4,充填体3 d抗压强度最大为1.05 MPa;当复合激发剂掺量为20%、石膏和熟料质量比为3:2,充填体28 d抗压强度最大为8.61 MPa。石膏促使浆体中钙矾石(缩写为AFt)的生成,但掺量过大则影响早期胶凝物质的生成量,后期浆体中水化硅酸钙凝胶(缩写为C-S-H)的钙硅比由1.804降低到1.559,可保证结石体后期钙矾石的持续生成;3 d龄期净浆试样质量损失率从大到小依次为T7,T9和T6,28 d龄期净浆试样质量损失率依次为T9,T7和T6;综合可见,针对大掺量矿渣充填胶凝材料,合理的石膏掺量有助于提高充填体早期强度;但当石膏掺量较大或熟料掺量少时,胶结体早期强度低但有利于后期强度的提高。当熟料质量分数为12%,石膏为3%,矿渣为85%时,充填体3 d抗压强度为2.7 MPa,7 d抗压强度为5.1 MPa,28 d抗压强度达到10.6 MPa,满足金川矿山对充填体强度的要求。     

Preparation and characterization of high-strength calcium silicate boards from coal-fired industrial solid wastes

To realize the comprehensive utilization of coal-fired industrial solid wastes, a novel high-strength board was prepared from calcium silicate slag, fly ash, and flue gas desulfurization (FGD) gypsum. The changes in mineral phases, chemical structure, and morphology during hydration were investigated by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and scanning electron microscopy (SEM). A traditional board made from quartz and lime was prepared as a reference. The novel board not only consumes a lot of solid wastes, but also meets the strength requirement of the class-five calcium silicate board according to the Chinese Standard JC/T 564.2—2008. Microanalysis showed that hydrated calcium silicate gel (C-S-H(I)), ettringite, tobermorite, and xonotlite were successively generated in the novel board by synergistic hydration of the mixed solid wastes. The board strength was improved by the formation of tobermorite and xonotlite but decreased by unhydrated quartz. It was demonstrated that quartz was not completely hydrated in the traditional board. As a result, the flexural strength of the traditional board was much lower than that of the novel board.     

高温煅烧石膏硅酸盐水泥早期水化产物的研究

利用DTA、XRD、IR、化学结合水和Ca(OH)2生成量测定等方法,研究了煅烧石膏、二水石膏对硅酸盐水泥早期水化过程的影响。结果表明：在水化龄期相同时,掺煅烧石膏水泥浆体中水化产物同掺二水石膏相比,Ca(OH)2生成量大;在一天前无心生成;结合水量在一天前前者高于后者,而一天后则相反。指出了煅烧石膏提高水泥强度的机理在于：由于煅烧石膏的溶解速度较低,在水泥水化初期(1d前),存在于水泥中的铝酸盐相不能形成心,从而减缓了AFt对水泥水化的延缓作用,加速了整个熟料矿物相的水化,提高了水泥的强度。     

从FGD残渣中制备高强型α半水石膏的研究

探索了溶液结晶法从烟气脱硫残渣中制备α半水石膏的机理及过程晶形的控制,结果表明:pH值、温度和盐溶液是影响α型半水石膏产品性能的最重要因素。由于α型半水石膏的强度取决于制浆需水量,而制浆需水量又取决于其晶体形态,当晶形从针状向短柱状转化时,其制品强度逐渐增大,这是制备高强α型半水石膏的必要条件,本研究借助了差示微分扫描量热仪等分析手段,得出了溶液结晶法从烟气脱硫残渣中制备α半水石膏的机理。     

利用固硫灰制备混凝土膨胀剂试验

探讨了利用固硫灰、锂渣、硬石膏为原料制备混凝土膨胀剂。通过正交试验研究了原料掺量和细度对其膨胀性能的影响。结果表明：固硫灰、锂渣和硬石膏按照质量比25：15：60能制备出满足GB23439—2009的I型膨胀剂;各原料掺量和细度对混凝土膨胀剂的7d和28d膨胀性能的影响不尽相同。运用SEM电镜扫描、x—ray衍射分析研究了混凝土膨胀剂掺入水泥的水化反应,表明随着水化龄期延长钙矾石含量增多。制备的膨胀剂是以钙矾石为主要膨胀源的混凝土膨胀剂。     

改性脱硫石膏基混凝土物理力学性能试验研究

为了验证改性脱硫石膏替代水泥的可行性,采用实验方法,对改性脱硫石膏和水泥及其混凝土的物理力学性能进行了对比试验研究。结果表明:改性脱硫石膏基混凝土抗压强度达到44 MPa,抗折强度达到9.5 MPa,明显高于水泥基混凝土。抗拉强度、抗剪强度与水泥基混凝土较为接近;因此,改性脱硫石膏替代水泥作为胶凝材料是可行的。养护条件的差异会对混凝土强度增长产生影响,低湿度的常温养护条件更适宜改性脱硫石膏基混凝土后期强度的发展;所以在煤矿巷道的喷射混凝土支护施工后无需洒水养护,从而减少施工工序,提高施工效率。另外,还给出了改性脱硫石膏基喷射混凝土配合比的三种优化方案,在满足其施工所需强度的条件下能够方便灵活地选用其最优配合比。     

减水剂对掺电石渣水泥强度与结构影响的研究

探讨不同掺量的减水剂对掺电石渣水泥强度与结构的影响.结果表明:当w电石渣掺量为5%时,掺入减水剂会使掺电石渣水泥的早期强度有所下降.当w电石渣掺量大于20%时,掺入减水剂可消除水泥的凝聚现象,大大提高水泥的流动性,降低硬化水泥浆体的孔隙率,明显提高掺电石渣水泥的早期强度,且水灰比越低,减水剂的增强效果越强.本试验中w减水剂的最佳掺量为0.75%.减水剂的掺入对掺电石渣水泥的后期强度影响不大.     

铝酸盐水泥对硅酸盐水泥性能及浆体结构的影响

研究了铝酸盐水泥(质量分数0.25以内)与硅酸盐水泥混合体系的凝结时间、力学性能和干燥收缩率,并采用量热仪、X射线衍射仪、环境扫描电镜探讨了这些物理力学性能产生差异的原因.研究表明,随着铝酸盐水泥掺量的增加,混合体系的凝结时间不断缩短,力学强度先略升(6%左右时达到最高)后大幅降低,干燥收缩不断增加.少量铝酸盐水泥的掺入,对硅酸盐水泥的水化影响不大,仅造成水化早期浆体钙矾石的生成量微增;但掺量超过一定值时,将显著延缓硅酸盐水泥的水化,浆体中钙矾石不断转化为单硫型水化硫铝酸钙,非稳态水化铝酸钙也逐步发生晶型转变,从而导致微结构明显劣化.     

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。