碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的性能研究

为充分利用磷渣和粉煤灰两种工业废渣生产高性能胶凝材料,研究了不同磷渣/粉煤灰配合比的碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的性能.结果表明:碱-磷渣-粉煤灰胶凝材料的凝结时间正常,在掺量为0~30%(质量分数)范围内,随着粉煤灰掺量的增加,碱-磷渣-粉煤灰的凝结时间略有延长.与普通硅酸盐水泥相比,碱-磷渣胶凝材料的抗压强度较高而抗折强度相对较低;掺加粉煤灰后碱-磷渣胶凝材料的抗压强度降低,但抗折强度提高.碱-磷渣胶凝材料的抗冻性和耐蚀性均优于普通硅酸盐水泥,但其干缩较大,用部分粉煤灰取代磷渣粉可一定程度减小干缩.     

碱激发胶凝材料发展趋势

碱激发胶凝材料是近年来发展的新型胶凝材料,许多固体废弃物均可作为它的原料,这将为充分利用工业固体废弃物开辟一条新的途径。本文主要从国内、国外两方面了介绍了碱激发胶凝材料的发展现状及理论科研成果。阐述了碱激发水泥的存在的问题。     

硅渣及废碱水共激发制备碱胶凝材料的研究

对某化工厂的副产品——渡碱水及硅渣作碱胶凝材料的碱性激发剂进行了研究。通过优化废碱水和硅渣的掺入量可制备强度发展良好、凝结时间正常的碱胶凝材料,有效地降低碱胶凝材料的成本。另外,对其水化产物进行了初步研究,发现这种碱胶凝材料水化除生成C-S-H凝胶外,还生成了水化硅铝酸钙Ca(Al2Si5O8)．4H2O、硅铝酸钙钠(Na,Ca)Al3Si5O16两种难溶性沸石类矿物。     

碱激发低品位石灰石胶凝材料的研究

通过水玻璃改性,实现了常温了石灰石－水玻璃的反应,生成物具有明显的胶结性质,净浆小试体７ｄ强度达３２．６ＭＰａ,１４ｄ强度达４０．４８ＭＰａ,砂浆试体７ｄ强度达１４．６８ＭＰａ,１４ｄ强度达２３．０８ＭＰａ。     

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.     

碱-偏高岭土胶凝材料的凝结硬化性能研究

对碱 偏高岭土胶凝材料的凝结硬化性能进行了研究.研究方法是将碱激发剂∶偏高岭土∶砂=0.7∶1∶1(质量比)混合并成型为3cm×3cm×3cm的试块,在规定的条件下养护到规定的时间,根据试块的抗压强度来评价凝结硬化性能.试验结果表明:碱 偏高岭土胶凝材料的胶砂强度随碱的浓度增加而加快;随养护温度升高和养护时间延长而加快;与水玻璃的模数有关.当水玻璃模数为0.75～1时,胶砂强度发展速率迅速;当水玻璃模数≥2时,砂浆在80℃养护24h不能脱模;当水玻璃模数为0.5时,砂浆拌合时发生闪凝.由此可以推断:当水玻璃模数为0.75～1时,水玻璃中SiO2初始状态有利于反应产物的形成以及(或者)偏高岭土在该水玻璃的碱浓度中的溶解度可能与反应物的形成速度相匹配.     

利用原状磷石膏制备石膏基复合胶凝材料的力学性能

以未经处理的原状磷石膏制备磷石膏基复合胶凝材料,测试磷石膏基复合胶凝材料的力学性能,考察生石灰的掺量、水灰比以及成型压力对磷石膏基复合胶凝材料力学性能的影响。结果表明:当生石灰掺量为4%时,磷石膏-矿渣复合胶凝材料具有较好的力学性能,矿渣微粉对磷石膏-粉煤灰复合胶凝材料的力学性能有增强作用。对于磷石膏-矿渣-炉渣复合胶凝材料,当成型压力超过3 MPa时,制备的材料力学性能明显下降。同浇注成型试样相比较,在5 MPa成型压力下的压实成型试样,材料孔隙率提高,特别对于200 nm以上孔所占体积分数来说,其所占体积分数要远远高于浇注成型试样,导致了材料微观结构劣化,力学性能变差。     

碱激发胶凝材料的碳化性能研究进展

碱激发胶凝材料作为新型绿色建筑材料,在促进工业固体废料的循环使用、减少CO2气体排放等方面有着突出的优势,近几年针对这种材料耐久性能的研究越发受到重视,碳化作为影响耐久性能的关键因素,也需要进一步的研究。从碳化机理、碳化速率、碳化影响以及抗碳化性能改善方面总结了碱激发胶凝材料碳化性能研究现状,概述了目前碳化领域研究所取得的成果和面临的困难。基于已有成果,提出了研究建议,以期为碱激发混凝土的发展和推广应用提供参考。     

镍渣基矿井充填用胶凝材料的制备

以提高矿业固体废弃物综合利用水平,降低矿山充填采矿成本为目的,本文开展了利用水淬镍渣制备矿山井下充填用胶凝材料的研究。分别采用机械活化和化学活化的方法,对水淬镍渣进行了提高其胶凝性能的探讨。以井下充填体的强度指标为评价标准,分析了磨矿细度和激发剂对水淬镍渣活性的激发程度和胶凝性能的影响,对水淬镍渣的化学活化机理进行了分析。研究结果表明,以活化处理的水淬镍渣为主要原料(占原料总量的85%)制备的胶结剂,可以作为水泥的替代品用于矿井充填料的生产。     

用碱矿渣胶凝材料粘贴FRP布加固混凝土结构的剪切性能

为解决环氧类有机胶耐火性差的问题,选择工业副产品粒化高炉矿渣为原料,水玻璃为碱性激活剂,制备了一种用于FRP加固混凝土结构的耐高温无机胶——碱矿渣胶凝材料.通过考察水玻璃模数与用量,以及水用量对胶块抗压强度的影响,优选出碱矿渣胶凝材料的最佳配比为:水玻璃模数Ms=1.0,水玻璃用量为矿渣粉质量的12％,水用量为矿渣粉质量的42％.通过面内剪切试验,研究了FRP布和胶黏剂类型对FRP布与混凝土基材的界面剪切性能的影响,建议了2种CFRP布的有效黏结长度为160和220 mm.试验结果表明:碱矿渣胶凝材料用于粘贴CFRP布加固混凝土结构效果良好,其面内剪切强度与有机胶相当,界面破坏呈现胶层下混凝土大面积剥离的理想破坏模式.     

碱-矿渣水泥浆体的碳化过程研究

针对碱-矿渣水泥水化产物中不存在Ca(OH)2且碳化比较严重的现象,选择水玻璃和NaOH作碱组分,采用X-射线衍射仪和可变真空扫描电子电镜研究了碱-矿渣水泥浆体的碳化产物和微观形貌,结合氮吸附方法分析了碳化对碱-矿渣水泥浆体孔结构的影响.结果表明:碱-矿渣水泥浆体的碳化是CO2直接和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶发生作用的结果,碳化后生成的碳酸钙主要以方解石的形式存在;碳化后,C-S-H凝胶的Ca与Si原子比降低,浆体的比表面积增大,平均孔径降低,而累积孔体积的变化情况和碱组分有关.     

硅粉水泥石中微孔界面分形结构实验研究

采用X射线小角散射(SAXS)技术,对硅粉水泥石中微孔孔界面分形结构进行实验研究．结果表明,硅粉水泥石中微孔界面不具有分明的边界,而是有一个2nm左右的电子密度缓变的过渡层;微孔界面具有分形结构特征,分形维数与3接近,说明其孔界面是非常粗糙的;水胶比、硅粉含量对孔界面分形维数具有显著的影响,笔者根据实验结果,从微观的角度进行了探讨性的解释．     

苛性碱对碱矿渣水泥砂浆抗压强度和抗折强度的影响

以NaOH和KOH为激发剂,研究苛性碱掺量不同时,碱矿渣水泥砂浆(ASM)3、 7、 28、 90 d的抗压强度和抗折强度.采用压汞仪测试其净浆试件的孔结构;采用场发射扫描电子显微镜观察其砂浆试件的微观形貌.研究表明, ASM的抗压强度和抗折强度随着苛性碱掺量的增大,呈先上升后下降的变化规律.水胶比为0.4时, NaOH的最佳掺量(以Na_2O质量计)为矿渣质量的6%;KOH的最佳掺量(以K_2O质量计)为矿渣质量的4%.当激发剂掺量均为最佳掺量时, KOH作为激发剂的ASM的90 d龄期抗压强度和抗折强度分别比NaOH作为激发剂的ASM的90 d抗压强度和抗折强度高16.48%和12.65%.与采用NaOH作为激发剂的ASM相比,采用KOH作为激发剂的ASM的成本更低,性价比更高.     

磷渣颗粒级配与磷渣水泥强度的关系

将3个工厂的磷渣,按粉磨时间序列处理成若干不同颗粒级配的试样,配制成一系列磷渣硅酸盐水泥（磷渣掺量均为30％）,进行胶砂强度检验。采用灰色关联分析方法研究磷渣各粒径范围颗粒含量与水泥强度之间的关系。结果表明,磷渣中含磷量不同,磷渣的颗粒分布对水泥各龄期强度的影响也有很大差异,即磷（P2O5）质量分数为3．5％,粒径〈10μm的磷渣颗粒对强度有削弱作用;磷（P2O5）质量分数为1．44％,粒径〈10μm的磷渣颗粒对强度有增强作用;磷（P2O5）质量分数为2．64％,粒径〈10μm的磷渣颗粒对3d强度有削弱作用,而对28d强度有增强作用。     

碱矿渣陶粒混凝土密实性及硫酸盐腐蚀试验

通过孔结构、抗渗性和硫酸盐腐蚀试验,研究碱矿渣陶粒混凝土的密实性以及受硫酸盐腐蚀混凝土的退化性能.研究结果表明,对于同种骨料,碱矿渣混凝土的密实性优于普通混凝土;对于同种水泥,陶粒混凝土的电通量较高,其密实性比砾石混凝土的差.混凝土在硫酸盐溶液中浸泡会使混凝土强度先提高再降低,但碱矿渣混凝土强度下降幅度比普通混凝土的小,且碱矿渣陶粒混凝土的下降幅度比碱矿渣砾石混凝土的小.碱矿渣陶粒混凝土具有较好的耐硫酸盐腐蚀能力.     

钢渣作为混合材在复合水泥中的应用

对钢渣作为一种混合材在复合水泥中的综合利用进行了研究,并通过X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、水化热测试、孔结构测试等现代物相检测手段,揭示钢渣复合水泥微观结构与宏观性能之间的内在联系。结果表明:钢渣能显著降低水泥的水化热,降低水泥的标准稠度用水量;钢渣水泥浆体线膨胀率很小,均没有超过0.1%,体积稳定性良好;一定掺量混合材能有效降低浆体孔隙率,改善孔径分布,提高浆体致密度;复合掺加20%钢渣、10%粉煤灰时,水泥的28 d抗折、抗压强度分别达到了8.3、48.9 MPa;钢渣和粉煤灰复合掺加有利于水泥强度发展。     

饱和状态下水泥浆体的微观结构冰冻损伤模型

为了研究水转化为冰所带来的体积膨胀对水泥浆体的微观结构的危害,量化微观结构的内部损伤,建立了一个饱水状态下水泥浆体的冰冻破坏模型.首先使用模拟水泥浆体微观结构的数值模型(HYMOSTRUC)生成一个模拟结构,根据这个模拟结构中的孔结构,分析水分在孔隙中发生的相转变;将含有冰、水和水化产物的水泥浆体微观模拟结构转变为三维...     

碳化对水泥石和砂浆的结构及砂浆渗透性的影响

用压汞法、扫描电子显微镜、X射线衍射及渗透高度法研究了碳化对水泥石和水泥砂浆的孔结构和显微结构及砂浆渗透性的影响．结果表明,碳化生成的碳酸钙在毛细孔中沉积后会堵塞毛细孔或将大的毛细孔分割成小孔,使水泥石和水泥砂浆总孔隙率降低、孔径细化,从而可提高砂浆抗渗性．     

镁渣和矿渣对复合水泥性能的影响

掺加10%～40%镁渣制备了镁渣矿渣复合硅酸盐水泥,研究了镁渣对复合水泥物理性能的影响规律。结果表明:镁渣中主要矿物是β-C2S和γ-C2S,具有较好的火山灰活性。随着镁渣矿渣比(MS/BS)的增加,复合水泥凝结时间延长,强度逐渐下降,当MS/BS为0.67时,即镁渣掺量20%,矿渣掺量30%时复合水泥28d抗折强度达9.10MPa,抗压强度达42.53MPa,达到了国标42.5#复合硅酸盐水泥要求。     

聚苯乙烯磺酸钠对水泥净浆性能的影响

以废弃的聚苯乙烯为原料制备聚苯乙烯磺酸钠(SPS),考察了SPS对水泥净浆性能的影响。结果表明:向水泥基体中加入微量(例如水泥质量的10-5%)的SPS,水泥净浆的吸水率和化学结合水量减小,抗压强度、抗折强度和冲击强度增大;随着SPS掺量的增大,水泥净浆的吸水率和化学结合水量进一步减小,抗压强度、抗折强度和冲击强度进一步提高;但SPS掺量超过水泥质量的10-3%后,水泥净浆的吸水率略有增大,抗压强度、抗折强度和冲击强度略有降低;SPS的相对分子质量和磺化度对水泥净浆的性能几乎没有影响。