高温养护对钢渣复合胶凝材料早期水化性能的影响

为了探讨高温养护时钢渣复合胶凝材料的早期水化性能,采用了化学结合水的测定、浆体显微观察、X射线衍射分析和孔隙分析等手段进行了研究。结果表明:高温养护能明显缩短复合胶凝材料的水化诱导期,加快其早期反应速率;能够同时促进水泥和钢渣的水化,提高钢渣复合胶凝材料的水化程度。高温养护能改善复合胶凝材料浆体在水化早期形成的孔结构,降低孔隙率,减小粗孔比例;但对水化产物种类的影响很小。     

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...     

高温养护对复合胶凝材料水化程度及微观形貌的影响

采取对化学结合水含量和粉煤灰反应程度的测定、形貌观察和能谱测试等手段对高温养护制度下复合胶凝材料水化程度及硬化浆体微观形貌进行研究.研究结果表明:高温养护的热激发作用增强了粉煤灰的火山灰活性,显著提高了早龄期体系的水化程度,而且能使粉煤灰颗粒表面产生更多水化产物,促使浆体结构更加致密;但高温养护对C-S-H凝胶钙硅质量比(钙硅比)的影响不显著,而且对后期浆体水化程度的提高以及微观结构的改善无较大贡献.     

大掺量冶金渣制备高强度人工鱼礁混凝土的试验研究

通过正交试验研究了用作制备高强度人工鱼礁的钢渣--矿渣--熟料--石膏体系胶凝材料的强度.净浆正交试验表明:钢渣∶矿渣的复合比为5∶3,并与10%的水泥熟料和10%的脱硫石膏复合的胶凝材料具有较高的强度.以优化后的胶凝材料代替水泥,并以热闷法稳定化的钢渣颗粒为骨料,可以制备出抗压强度达到50 MPa以上的人工鱼礁混凝土.利用X射线衍射和扫描电镜分析净浆的水化过程,发现体系在早期水化主要生成AFt相和C--S--H凝胶,在后期钢渣和矿渣的火山灰活性反应对强度的增长起主要作用.     

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.     

钢渣粉的胶凝性及其对水泥力学性能的影响

钢渣粉作为辅助胶凝材料用于水泥混凝土领域中的潜力很大,研究了钢渣粉自身的胶凝性及其粒径大小、掺入量对钢渣-水泥复合胶凝材料力学性能的影响。结果表明:钢渣粉的浆体强度和水化程度随其粒径减小而显著提高(28 d抗压强度4.0提高到21.5 MPa,Ca(OH)2含量从3.49%提高到5.48%,非蒸发水含量从4.8%提高到10.71%)。含30wt%钢渣粉的复合水泥3 d净浆和胶砂强度均表现出随微粉粒径的减小先增大,后降低(SC-40为拐点),而7 d、28 d强度随微粉粒径的减小而不断增大。钢渣粉的掺量对水泥浆体强度和水化程度的影响显著,水泥各龄期强度和水化程度均随钢渣粉掺量的增加而逐渐降低,且各龄期强度与钢渣粉含量均符合多项式函数关系。     

碳酸盐粉煤灰水泥复合胶凝材料浆体的电学特性

采用循环伏安法和交流阻抗法研究了碳酸盐粉煤灰水泥复合胶凝材料浆体的电阻率和交流阻抗等电学特性.结果表明:碳酸盐掺合料能够提高复合胶凝材料浆体的电阻率,碳酸盐和硅微粉惰性掺合料对复合胶凝材料浆体电阻率的贡献率大于粉煤灰和偏高岭土活性掺合料;碳酸盐掺合料降低了表征浆体C-S-H胶凝中导电离子的电容(Cg);提高了表征复合胶凝材料浆体孔隙率的高频电阻(Rs),即降低了浆体孔隙率;提高了表征浆体水化程度的低频电阻(Rct).     

建筑垃圾再生微粉/硅锰渣粉复合辅助性胶凝材料的制备和性能

再生微粉是目前建筑垃圾高效资源化的有效途径之一,但其需水量高、水化活性偏低问题仍有待解决。提出利用硅锰渣粉与再生微粉复合制备建筑垃圾再生微粉/硅锰渣粉复合辅助性胶凝材料。结果表明：随着硅锰渣粉掺量增加,复合辅助性胶凝材料流动度比和活性指数均大幅提高,当硅锰渣粉掺量30%(质量分数)时,复合辅助性胶凝材料胶砂流动度比达98%,28 d活性指数达98%;复合辅助性胶凝材料与再生微粉相比,水化早期反应快,7 d累积水化放热更高,说明其早期水化速率更高;随着硅锰渣粉替代再生微粉比例增加,胶凝材料体系净浆孔隙率降低、微纳米孔含量增加;复合辅助性胶凝材料水化消耗了更多的Ca(OH)₂形成CSH凝胶,故基体致密程度提高。     

钢渣粉和钢渣水泥的活性及水化机理研究

利用X射线衍射分析、扫描电子显微镜、化学结合水量测定以及胶砂实验等方法研究了钢渣粉和钢渣水泥复合粉的活性和水化机理,研究结果表明:钢渣硬化浆体中的矿物组成含有水化产物C-S-H凝胶和Ca(OH)2,钢渣残余矿物C2F、Ca2(Fe,Al)2O5、CaCO3和RO相,和一些未反应的胶凝矿物C2S和C3S;钢渣、水泥和钢渣-水泥浆体三者的水化产物种类类似,微观结构形貌存在差异;14 d后掺钢渣水泥净浆试样的化学结合水量与水泥差距缩小,28 d后化学结合水量实测值大于计算值;钢渣掺量(质量分数)小于30%时,钢渣水泥胶砂的28 d强度高于水泥胶砂的28 d强度。     

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.     

碱激发钢渣矿渣胶凝材料凝结硬化性能研究

通过对胶凝材料强度、水化热的测定和对水化产物种类及表观形貌的分析,探讨了缓凝剂和钢渣掺量对碱激发钢渣矿渣胶凝材料性能的影响,并对其水化特性进行了研究.结果表明:钢渣掺量为40%、矿渣掺量为60%时,外掺6%水玻璃激发剂和1%的K缓凝剂,所制得的胶凝材料的凝结时间和强度可以达到42.5R普通硅酸盐水泥的技术要求;碱激发钢渣矿渣胶凝材料的放热特性与碱激发矿渣胶凝材料类似,具有放热量小的特点;钢渣与矿渣组合有利于胶凝体系水化进程的发展,两者具有相互促进的作用.     

钢渣重构用调节材料高温体积稳定性及胶凝性能

为了进一步完善钢渣高温重构技术,采用煤渣、闷罐钢渣等废渣与电炉还原渣配制了用于钢渣重构的复合组分调节材料,考察了高温重熔后复合组分调节材料的体积稳定性与胶凝性能.结果表明:电炉还原渣与煤渣或闷罐钢渣以合适比例复合配制的组分调节材料,经1200℃重熔后能保持良好的体积稳定性,其复合组分调节材料胶凝性能显著超过电炉还原渣及重构钢渣.     

少熟料钢渣复合胶凝材料水化产物的特性

采用X射线衍射分析、同步热分析、扫描电镜和能谱分析等检测手段,研究少熟料钢渣复合胶凝材料水化产物的种类与特性。结果表明:少熟料钢渣复合胶凝材料后期强度显著增强,28 d抗压强度超过47.0 MPa;与硅酸盐水泥相比,各龄期Ca(OH)2的质量分数降低52.7%～55.5%,分解温度降低1.7～14.0℃;早期钙矾石(AFt)和后期C-S-H凝胶增多,分解温度分别升高3.5～8.0℃和40～70℃;砂浆后期的界面过渡区得到显著改善。     

掺磨细镍铁渣混凝土的耐久性及其与孔结构和水化程度的关系

研究不同镍铁渣掺量、同强度等级的镍铁渣混凝土的耐久性,并讨论耐久性与其浆体孔结构和水化程度的关系。研究结果表明:在早期自然养护下,掺镍铁渣使混凝土抗渗性略有下降、碳化速率加快;氯离子渗透速率随镍铁渣掺量提高而小幅上升;在硫酸盐侵蚀条件下,掺量为20%的镍铁渣混凝土的质量损失比空白组的小,掺量为30%的镍铁渣混凝土的质量损失比空白组的大;与早期自然养护相比,早期蒸汽养护使镍铁渣混凝土孔隙率上升、碳化速率加快、硫酸盐侵蚀过程中的质量损失增大;但掺镍铁渣有助于改善早期蒸汽养护导致混凝土抗氯离子渗透性能下降。镍铁渣的掺入导致胶凝材料水化程度降低和水化产物中CH含量减少,进而对混凝土耐久性造成影响。     

高温养护对玻璃粉复合胶凝材料性能的影响

为了研究养护温度对废弃玻璃粉胶凝性能的影响,将废弃玻璃粉取代0、10%、30%、50%的水泥制备复合砂浆;并分别置于常温水域及75℃恒温水域中养护3 d、7 d、28 d、90 d。测试不同龄期的强度。运用活性因子法判别玻璃粉在复合体系中的贡献程度。采用扫描电子显微镜(SEM)分析复合浆体的微观结构。结果表明:高温养护可以促进复合材料水化反应,提高试块的早期强度;但不利于后期强度的发展,在7 d龄期时玻璃粉的贡献度最大。常温养护时,试块早期强度增长较慢,后期强度大幅提升,玻璃粉的活性因子随着龄期的增长而变大。     

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。     

偏硅酸钠激发矿渣-粉煤灰胶凝材料水化机理研究

研究了偏硅酸钠激发矿渣-粉煤灰的水化机理.通过显微形貌探究了在不同碱当量下胶凝材料的微观结构和水化产物的变化.结果表明,掺入偏硅酸钠可提高胶凝材料的强度,增加浆体中C-S-H含量.此外,掺入8%偏硅酸钠可使水化产物不断增加,浆体内部结构更加致密化,浆体内部微裂纹减少.     

偏高岭土和硅灰对三元胶凝材料的改性

为了提高水泥基材料中辅助性胶凝材料用量,对比研究偏高岭土(MK)和硅灰(SF)对高粉煤灰(FA)掺量的三元胶凝材料体系抗压强度和微观结构的影响.结果表明:适量MK和SF均能提高FA掺量的三元胶凝材料不同龄期的强度,两者对强度的提高幅度随掺量和浆体龄期的改变而稍有改变;MK和SF均能显著降低三元胶凝材料浆体中Ca(OH)2(CH)的含量、优化浆体孔结构,但两者反应形成的产物有明显不同.MK和SF的物理填充、火山灰效应可优化三元胶凝体系浆体的微观结构、改善不同相界面结合.高品质MK可代替SF用于制备高FA含量三元胶凝材料体系.     

钢渣-水泥复合胶凝材料的水化放热和动力学研究

通过测定钢渣掺量（质量分数）分别为0、20%、30%、40%的水泥基复合胶凝材料的水化放热速率,根据Krstulovi?-Dabi?动力学模型得到几何晶体生长指数n、反应速率常数K、各阶段转换时的水化度α,进而研究钢渣掺量对钢渣水泥复合胶凝材料水化放热与动力学的影响。结果表明：随着钢渣掺量的增加,各阶段水化放热速率变化趋势不同,钢渣掺量30%和40%时,出现第3放热峰,水化放热量随着钢渣掺量的增加而降低;钢渣掺量0、20%、30%时,水化历程由结晶成核与晶体生长(NG)到相边界反应(I)再到扩散过程(D);钢渣掺量40%时,模拟曲线偏离实际水化速率曲线,水化过程不符合Krstulovi?-Dabi?动力学模型;钢渣掺量0~30%范围内KNG、KI、KD均随着钢渣掺量的增加而降低;相对于钢渣掺量20%试样而言,纯水泥与钢渣掺量30%试样的I过程水化度范围较大;钢渣掺量0~30%的试样,水化12h已经成型,然而相同条件下,钢渣掺量40%的试样仍然不能硬化成型。为避免水化速率过低,钢渣最大掺量应为30%。     

低水胶比对复合胶凝体系水化特性和动力学影响研究

低水胶比复合胶凝体系的水化机理和水化行为较普通水胶比胶凝体系存在一定差异,该条件下传统的水化结论往往不再适用.以不同低水胶比水泥-粉煤灰-矿渣复合胶凝体系为研究对象,通过测试净浆试件7d水化热,结合水化动力学模型探明了低水胶比、矿物掺合料掺量对其水化行为和水化机理的影响,并通过透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)分析了低水胶比复合胶凝体系的水化产物差异.研究结果表明：水胶比为0.2、粉煤灰-矿渣复掺量小于50%时,复合胶凝体系早期和后期的放热速率无明显差异,此时复掺粉煤灰-矿渣对水泥水化存在一定促进作用,当水胶比增至0.25和0.3时,复掺粉煤灰-矿渣在10～17h抑制了水泥水化;当水胶比由0.3降低至0.2时,胶凝体系最大放热速率呈增大趋势,且水化过程由NG-I-D改变为NG-D,不再经历相边界反应;水化至28d时,水化硅酸钙(C-S-H)的形貌随着水胶比的降低,由纤维状向球状转变.