Hydration kinetics of cementitious materials composed of red mud and coal gangue

To elucidate the intrinsic reaction mechanism of cementitious materials composed of red mud and coal gangue (RGC), the hydration kinetics of these cementitious materials at 20°C was investigated on the basis of the Krstulovi?–Dabi? model. An isothermal calorimeter was used to characterize the hydration heat evolution. The results show that the hydration of RGC is controlled by the processes of nucleation and crystal growth (NG), interaction at phase boundaries (I), and diffusion (D) in order, and the pozzolanic reactions of slag and compound-activated red mud–coal gangue are mainly controlled by the I process. Slag accelerates the clinker hydration during NG process, whereas the compound-activated red mud–coal gangue retards the hydration of RGC and the time required for I process increases with increasing dosage of red mud–coal gangue in RGC.     

煤矸石的化学与温度复合活化及其胶凝性能

对煤矸石化学成分与煤矸石水泥的28 d抗压强度建立了GM(1.6)的差分方程.以探求不同化学成分对煤矸石水泥28 d抗压强度的影响.结果表明.煤矸石的化学成分中.对煤矸石复合水泥28 d抗压强度影响最显著的成分是CaO.故对煤矸石采用了化学增钙与热复合活化的方法.并对煤矸石不同化学增钙活化后复合水泥的28 d抗压强度性能及复合活化的历程进行了初步的研究.实验结果表明.当煤矸石中掺入适当比例的碳酸钙.经一定的温度热活化后.煤矸石复合水泥的28 d强度有一定程度的提高.     

Dissolution properties of calcined gangue

To study the dissolution mechanism of gangue, dissolution characteristics of the gangue samples calcined at different temperatures in alkaline solutions and alkali metal silicate solutions with respect to Si and Al ions were analyzed by identical coupled plasma optical emission spectroscopy (ICP). The results show that the extent of dissolution of Al and Si varies with calcination temperature. It shows that the samples have a higher degree of dissolution in NaOH than in KOH medium. Si and Al appear to have synchro-dissolution behavior in alkaline solution, which means that Si and Al could dissolve from the mineral surface in certain linked forms. The result that a higher degree of dissolution exists in sodium silicate solution and a lower degree of dissolution exists in sodium-potassium silicate solution of Al is proved by the 29Si NMR spectra and the mean connectivity degree of these alkali metal silicate solutions.     

煤矸石热活化和胶凝化过程中硅铝的配位

为了煤矸石综合利用,用红外谱图和固体核磁共振,研究煤矸石热处理及胶凝化过程中S i和A l的配位变化。研究表明,在煤矸石热活化和水泥制备过程中六配位的铝逐渐转变为四配位的铝。活化煤矸石胶凝化过程中,六配位的铝也逐渐转变为四配位铝,形成铝硅酸盐。水泥胶凝过程中,四配位铝逐渐转变为六配位的铝。通过热活化手段增加煤矸石中四配位铝含量可以提高煤矸石胶凝性能。     

煤矸石胶凝材料水化产物及聚合度分析

采用XRD,IR和NMR等分析方法研究北京房山煤矸石在水化过程中的物相及29Si聚合度的变化规律.在29Si NMR基础上提出利用相对桥氧数(RBO)评价硅氧多面体聚合度的方法,并用该方法研究煅烧煤矸石在活化及水化前后的RBO变化规律.研究结果表明:煤矸石中的粘土矿物绿泥石和白云母等在活化过程中发生分解,表征硅氧多面体聚合度的指标RBO明显降低;而在水化过程中随着水化龄期的增加,氢氧化钙不断与硅铝质物料中的[SiO4]和[AlO4]四面体发生反应,生成水钙沸石和碳硅钙石,导致RBO升高,浆体材料的结构致密性增加.这表明煤矸石中的[SiO4]聚合度在煅烧活化过程中由高聚合度向低聚合度转变,在水化过程中则由低聚合度向高聚合度转变,聚合度或RBO的变化在一定程度上反映活化效果和胶凝活性的发挥程度.     

纳米SiO和CaCO3对超高性能水泥基复合材料的影响

系统研究了双掺纳米SiO2和纳米CaCO3对超高性能水泥基复合材料力学性能的影响规律,采用水化热分析、XRD、MIP和纳米压痕等多种微观分析测试手段对其水化进程及微结构进行了研究.结果表明,双掺纳米材料可进一步提升材料的各项力学性能,纳米CaCO3的最佳掺量为3％～5％.纳米SiO2的高反应活性促进了早期水泥水化的进程,与水泥水化产物Ca(OH)2反应产生C-S-H凝胶,纳米CaCO3主要起到了填充增强和晶核的作用,二者共同作用下,使得复合材料结构更为密实,孔隙率进一步降低,孔径得到细化,超高密度C-S-H凝胶大量生成,界面区得以强化,异常均匀致密的微观结构使得复合材料在宏观上体现出优异的力学性能.     

应用纳米压痕技术表征水泥基材料微观力学性能

为了更好地研究和表征水泥基材料的微观结构及形成机理,对水泥净浆及掺粉煤灰的水泥浆体进行了微观力学性能研究.应用纳米压痕技术测试、分析并计算了不同浆体中各个区域的弹性模量和硬度,并对各参数在二维平面的分布进行了描绘.同时,利用高斯函数对弹性模量、硬度的频率分布曲线进行了多峰拟合,获得水化产物中毛细孔、高密度C-S-H凝胶...     

低碳多相钢的组织调控与力学性能

采用优化后的临界区再加热—淬火—中温等温(T1、T2)热处理工艺,对具有不同前躯体组织的(0.22/0.17)C-(1.91/1.85)Mn-(1.32/0.94)Si两类热轧6 mm钢板分别进行处理,获得了具有铁素体、贝氏体、马氏体以及弥散分布于原奥氏体晶界、相界等处的残余奥氏体所构成的多相组织.利用扫描电镜、X射线衍射以及电子背散射衍射分析技术等对不同热处理阶段钢的微观组织进行了表征.结果证实,采用不同的前躯体组织设计可以很好地调控临界区再加热逆转变奥氏体的组织形貌、比例以及碳含量,进而通过后续处理来实现对钢中多相组织的调控.前躯体为马氏体的0.22C钢,经T1工艺后获得了以针状铁素体为基体的多相组织,其强塑积超过了30 GPa.％;前躯体为铁素体+马氏体的0.17C钢经T2工艺后获得了以块状铁素体为基体的多相组织,其强塑积超过了27 GPa.％.     

非自燃煤矸石粗骨料对混凝土力学性能的影响

非自燃煤矸石是煤炭开挖和分选等过程中产生的固体废弃物,为减少大量非自燃煤矸石堆积而造成的环境污染、资源浪费以及对天然砂石资源的过度利用,研究非自燃煤矸石的理化性能以及在不同粗骨料取代率、水灰比、附加用水量和骨料级配下的非自燃煤矸石混凝土基本力学性能.结果表明:与普通碎石相比,非自燃煤矸石的堆积密度与表观密度小、吸水率高、压碎值大.水灰比和非自燃煤矸石取代率对非自燃煤矸石混凝土坍落度的影响较为明显,随着非自燃煤矸石取代率和水灰比的增大,混凝土的抗压强度、抗拉强度和弹性模量总体上逐渐减小,当取代率超过50%时,以上指标减小较为明显.附加用水量和骨料级配对非自燃煤矸石混凝土力学性能有一定的影响,饱和面干状态下的非自燃煤矸石粗骨料可以有效提高混凝土的抗压强度和弹性模量,但对抗拉强度不利.建议实际工程中非自燃煤矸石取代率小于50%,且当非自燃煤矸石取代率为50%、水灰质量比为0.35时,混凝土强度可以满足C40的设计要求.     

煤矸石微晶玻璃热处理工艺的研究

利用烧结法制备煤矸石微晶玻璃,采用正交试验方法研究了热处理工艺制度.由试验得到的最佳工艺制度为核化温度710℃,核化时间2h;晶化温度为836℃,晶化时间为2h.并结合DTA、X射线衍射和扫描电镜的研究结果进行综合分析,为获得具有实用价值的CaO-Al2O3-SiO2系统煤矸石微晶玻璃提供了参考和依据.     

Experimental investigation of dynamic mechanical properties of foamed magnesium oxysulfate cementitious material

With the rapid reutilization of solid waste materials, it is imperative to investigate the properties of composite materials formed by the addition of solid waste materials. Basic foamed magnesium oxysulfate cementitious material(FMOCM) with and without solid waste materials were studied and compared. This study focused on the internal structures and quasi-static and dynamic mechanical properties of FMOCM. The results showed that the internal cavity structure of the FMOCM underwent significant changes, and the pore sizes became smaller owing to the addition of recycled materials and wood flour, which greatly improved the quasi-static strength of the FMOCM. It was found that the FMOCM had obvious strain rate effects. By comparing the dynamic strength factors, the dynamic strength of the regular FMOCM almost doubled, and the addition of solid waste materials weakened the strain rate effect. Only when the strain rate was lower did the FMOCM with solid waste materials show better toughness compared to the more serious fracture of the regular FMOCM. Furthermore, this study demonstrated the broad application prospects of solid waste materials in magnesium oxysulfide cementitious materials.     

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.     

铁氧体粉掺量对水泥基材料吸波性能和力学性能的影响

为了制备一种水泥基微波吸收材料,采用弓形反射法(NRL),以功率反射率作为表征材料吸波性能的指标,研究了8～18 GHz频率范围内,水泥基材料自身的吸波性能、锰锌铁氧体粉掺量对材料反射率的影响以及试样厚度与微波反射率之间的关系,同时对铁氧体粉掺量与砂浆强度的关系进行了研究.结果表明,掺加铁氧粉后砂浆的反射率降低;随着铁...     

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。     

调质低碳贝氏体钢的组织和性能

研究了C--Mn--Mo--Cu--Nb--Ti--B系低碳微合金钢915℃淬火和490～640℃回火的调质工艺对钢的组织及力学性能的影响.用扫描电镜和透射电镜对实验钢的组织、析出物形态和分布以及断口形貌进行观察,采用X射线衍射仪分析钢中残余奥氏体的体积分数.结果表明:调质后,实验钢获得贝氏体、少量马氏体及残余奥氏体复相组织,贝氏体板条宽度只有250 nm,残余奥氏体的体积分数随着回火温度的升高而降低,经淬火与520℃回火后残余奥氏体的体积分数为2.1%.调质后析出物的数量激增,6～15 nm的析出物占70%以上.实验钢经过915℃淬火与520℃回火后,其屈服强度达到915 MPa,抗拉强度990 MPa,-40℃冲击功为95 J.细小的析出物及窄的板条提高了钢的强度.板条间有残余奥氏体存在,改善了实验钢的韧性.     

无机胶凝沙漠绿化砖制备及其性质的研究

采用模压成型方式制备沙漠绿化砖,分析无机胶凝剂用量、固化剂浓度、固化时间3个因素对绿化砖抗压强度、密度和吸水率的影响,从而确定最佳的工艺参数.正交实验结果表明：制备每块绿化砖的最佳的工艺参数为沙子12 kg,无机胶凝剂1 500 mL,固化剂浓度2.5 mol/L,固化时间45 min.但在实际生产过程中,考虑到节约成本和效率问题,固化剂浓度可以降低到1 mol/L、固化时间缩短为5 min.同时证明,添加一定量的膨润土,可以在保证抗压强度不受影响的情况下有效达到节约成本的目的.     

煤矸石的热力-化学复合活化研究

采用不同温度下的煅烧和添加化学激发物质的复合活化方法对煤矸石用作高性能水泥辅助性胶凝材料时潜在活性激发效果进行了实验探讨。实验结果表明,原始煤矸石未经任何处理直接用作水泥混合材时基本上不表现出火山灰活性,会导致水泥强度大幅度降低。煤矸石经600～900℃加热处理之后再与水泥混合使用,表现出显著的火山灰活性,水泥强度得到明显改善。用芒硝或水玻璃作为激发荆对煤矸石施加热力-化学复合活化,在适宜的掺量范围内水泥强度,尤其是早期强度,得到进一步改善。采用水玻璃的场合活化效果优于采用芒硝的场合。煤矸石热力一化学复合活化的适应范围为热处理温度600～800℃,水玻璃掺量不超过4％。     

Al-Cu-Mg-Ag-(Sc)合金的显微组织与腐蚀性能

采用铸锭冶金工艺,制备不同钪含量的Al-Cu-Mg-Ag合金.通过金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、晶间腐蚀及剥落腐蚀等实验方法,研究钪对Al-5.3Cu-0.8Mg-0.6Ag合金的组织和腐蚀性能影响.结果表明:添加0.3%～0.5% Sc可明显细化铸态合金的晶粒,平均晶粒尺寸从300 μm降低到60 μm,而添加0.1%～0.3% Sc有助于提高挤压态合金抗腐蚀性能.但当添加0.5% Sc时,合金中形成粗大的Al3(Sc, Zr)稀土化合物相,导致合金的抗蚀性能降低.     

Iron ore tailings used for the preparation of cementitious material by compound thermal activation

In the background of little reuse and large stockpile for iron ore tailings, iron ore tailing from Chinese Tonghua were used as raw material to prepare cementitious materials. Cementitious properties of the iron ore tailings activated by compound thermal activation were studied. Testing methods, such as XRD, TG-DTA, and IR were used for researching the phase and structure variety of the iron ore railings in the process of compound thermal activation. The results reveal that a new cementitious material that contains 30wt% of the iron ore tailings can be obtained by compounded thermal activation, whose mortar strength can come up to the standard of 42.5 cement of China.     

烧煤矸石在混凝土中的应用

探讨用烧煤矸石细粉作为混凝土矿物掺合料,烧煤矸石细粉部分取代水泥对混凝土流动性、强度和抗硫酸盐侵蚀性的影响。结果表明:用烧煤矸石代替部分水泥掺入到混凝土中配制高强混凝土是可行的,在 10%～30%掺量范围内,随着烧煤矸石掺量的增加的抗硫酸盐侵蚀性增强,同时可获得较满意的抗压强度。