辅助性胶凝材料在水泥工业中的应用研究

辅助性胶凝材料是水泥工业应用中的重要组成材料之一.使用辅助性胶凝材料能降低水泥用量,延长水泥基材料的使用寿命,提高水泥应用效率,间接降低生产水泥的能耗、减少CO2排放.本文首先阐述了辅助性胶凝材料的分类和作用及其在水泥中的应用;分别介绍了辅助性胶凝材料对水泥基材料力学性能和体积稳定性的研究进展;最后对辅助性胶凝材料研究趋势进行了展望.     

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。     

辅助胶凝材料活性聚类分析

将各类辅助胶凝材料磨细至不同比表面积,按一定比例掺入同一纯硅酸盐水泥中制成相应的混合材水泥,通过回归分析,获取辅助胶凝材料在同一细度下各混合材水泥的活性指数.研究采用模糊聚类分析原理和方法,对各类辅助胶凝材料的活性进行聚类分析.结果表明,各辅助胶凝材料的胶凝活性,依据其在SiO2-CaO-Al2O3三元相图的分布位置依次为：高钙类（如矿渣）〉中钙类（如高钙灰）〉含烧粘土矿物的低钙类（如煤矸石、偏高岭土）〉高铝硅低钙类（低钙粉煤灰）.     

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.     

低掺量粉煤灰基地聚物胶凝材料性能试验研究

为了研究粉煤灰基地聚物胶凝材料的组成对其性能的影响,对C类粉煤灰分别掺入少量（质量分数小于17%）偏高岭土和矿渣粉后,进行了两种地聚物胶砂试块的力学性能试验研究,并与相同配比、相同制作养护条件下的普通硅酸盐水泥胶砂试块进行了比较.试验结果表明：纯粉煤灰（C类）地聚物胶凝材料强度低于P.O 42.5水泥;当外掺料质量分数大于17%时,粉煤灰基地聚物胶凝材料强度超过同龄期（14 d）的水泥;掺入矿渣粉的粉煤灰基地聚物抗压强度高于掺入等量偏高岭土的粉煤灰基地聚物.     

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。     

高钙粉煤灰的本征性质与水化特性

通过实验 ,研究了高钙粉煤灰的本征性质与其水化特性间的关系 .研究结果表明 ,高钙粉煤灰由于其硅酸盐离子聚合度低 ,游离氧化钙含量高 ,因此具有水化活性好、减水效果好、早期强度发展快、水化时易产生体积膨胀等特性 .但高钙粉煤灰中游离氧化钙的晶粒较小 ,晶格畸变较大 ,因而在水泥基材料水化时产生的膨胀发展较快 .采取适当的技术措施后 ,可将其开发成一种高效的辅助性胶凝材料     

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。     

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.     

焚烧飞灰水泥固化体的安全性评价

通过城市生活垃圾焚烧飞灰水泥固化体中重金属的浸出毒性以及表面浸出毒性等研究 ,对焚烧飞灰水泥固化体的安全性进行了评价 .研究表明 ,水泥稳定固化焚烧飞灰的效果良好 ,焚烧飞灰水泥固化体在实际使用环境中 ,重金属浸出是一个非常缓慢的过程 ,其释放量远远低于国家标准规定值 ,而且 ,环境对微量有害物质还有包容和稀释的作用 ,因此焚烧飞灰水泥固化体不会对环境造成危害 .焚烧飞灰水泥固化体资源化利用是安全可行的 .     

城市垃圾焚烧飞灰理化性质及处理技术

焚烧法处理城市垃圾已在世界先进发达国家广泛采用,而城市垃圾焚烧处理引起的二次污染问题已引起人们的高度关注,特别是垃圾焚烧飞灰的安全有效处置成为急需解决的环境和社会问题．通过分析垃圾焚烧飞灰的物理化学性质,对目前国内外城市垃圾焚烧飞灰处理技术进行了系统分析和讨论,归纳出目前国内垃圾焚烧飞灰处理的主要方式为安全填埋、固化稳定化和重金属提取,提出适合于中国垃圾焚烧飞灰无害化处理的途径和方式：开发先进的焚烧炉,加强对入炉垃圾的控制：研究稳定效果好、处理成本低的化学稳定剂以及有效的重金属分离提取方法,以减少垃圾焚烧飞灰中重金属造成的二次污染．     

生活垃圾焚烧炉渣集料的胶凝特征

为研究垃圾焚烧炉渣集料(BAA)的胶凝特征,以强度试验分析BAA的水硬性和火山灰活性,并采用X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析微观作用机理.结果表明,BAA含有水泥熟料矿物和活性SiO_2、Al_2O_3,体现出水硬性和火山灰活性特征.BAA中水泥熟料矿物遇水发生水化反应生成水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和Ca(OH)_2,活性SiO_2、Al_2O_3在Ca(OH)_2激发作用下发生火山灰反应生成C-S-H凝胶、水化硅铝酸钙等水化产物;BAA与水泥、水混合后,除上述反应外,活性Al_2O_3在硫酸盐激发下也发生火山灰反应生成钙矾石.BAA在水泥中的火山灰反应有一定延后性.湿法处理、长时间堆放BAA的胶凝活性分别较干法处理、短时间堆放BAA低.     

我国典型垃圾焚烧飞灰物化特性对比

对我国不同地区生活垃圾焚烧厂焚烧飞灰的物理、化学特性进行了分析研究,探讨了飞灰中总氯、可溶氯含量以及重金属分布与原始垃圾组分的相关性,结果表明,飞灰中重金属的含量与进厂原始垃圾的组成及垃圾收集方式密切相关;飞灰中所含氯的质量分数高达5.21%～14.49%,其中可溶氯占总氯质量的40.60%～83.96%;不同城市焚烧飞灰中氯的含量差异较大,经济发展水平较高的城市焚烧飞灰中氯的含量也相对较高,厨余垃圾所占比例是影响飞灰中氯(特别是可溶氯)含量的重要因素.     

处置利用垃圾焚烧飞灰共研制硫铝酸盐水泥

以垃圾焚烧飞灰作为主要原料,在实验室电炉内研制成功了硫铝酸盐水泥熟料,并采用X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线荧光分析(XRF)等手段对该熟料的适宜烧成制度、力学性能、水化进程和微观结构等进行了研究.结果表明,该水泥熟料的适宜烧成温度范围为1 200～1 300 ℃,较佳保温时间为120 min.掺加垃圾灰的熟料中氯离子质量分数虽达到1.08%,但氯离子多以固定氯的形式存在,氯离子浸出量不超过总氯质量分数的6.30%.采用该熟料配制的水泥具有较高的早期抗压强度,后期抗压强度也能稳定增长.     

城市垃圾焚烧飞灰的水洗脱氯与水泥固化技术

利用水洗脱氯和水泥固化对垃圾焚烧飞灰进行固化/稳定化处理,研究了液固比对焚烧飞灰中氯和重金属的脱除效果的影响,以及水泥添加量和养护时间对固化体密度、抗压强度和重金属浸出毒性的影响。结果表明：水洗过程对氯离子的脱除率为60.11-74.64%,当液固比L/S=20 mL/g时,氯离子的脱除率达到最高的74.64%,但重金属Cr、Cu、Ni 和Zn在水洗过程的脱除率都小于2%。随着水泥添加量和养护时间的增加,固化体密度和抗压强度呈逐渐增大趋势。当水洗焚烧飞灰含量为10-70%时,固化体中重金属Cr、Cu、Ni 和Zn的浸出浓度远低于GB5085.3-2007规定的浸出阈值。     

垃圾焚烧工况对重金属分布特性的研究

研究了垃圾焚烧工况对重金属在底渣与飞灰中分布的影响．研究结果表明垃圾焚烧过程中重金属铅、锌、铬、镍的分布与焚烧工况之间存在着密切的关系，锌和铅多存在于飞灰和气相中，镍和铬在底渣中比较容易存在．垃圾焚烧中添加碳酸钙能改变重金属的分布，使更多的重金属铅、镍、铬由飞灰或气相中往底渣中转移．垃圾中水分和氯也对重金属的分布存在影响，在高温焚烧条件下水能与重金属化合物发生作用，引起物质转变，导致更多的重金属由飞灰和气相往底渣转移；而氯却使重金属更易向飞灰或气相中迁移．     

垃圾焚烧厂周围优势植物的重金属污染特征研究——以深圳市清水河垃圾焚烧厂为例

以深圳市清水河垃圾焚烧厂为例,研究城市垃圾焚烧厂周围不同植物类别(乔木、灌木和草本)的重金属污染特征,探讨工作区重金属污染环境植物修复的物种选择方案及群落构建模式。采集了垃圾焚烧厂周围22个科34个物种的叶片样品,分析重金属Hg,Cr,Cd,Pb的含量和富集系数。结果表明:该垃圾焚烧厂周围优势植物在一定程度上受到了重金属的污染,不同植物类别受重金属的污染状况不同。乔木主要受Cr的污染,灌木和草本的Hg污染状况较为严重。乔-灌、乔-草之间的重金属含量及富集系数均存在差异(Pt≤0.028)。不同重金属污染植物修复可供选择的潜在物种分别是:1)Hg:乔木植物大叶相思(Acacia auriculiformis)和柠檬桉(Eucalyptus citriodora);2)Cr:草本五节芒(Miscanthus floridulus)和灌木叶子花(Bougainvillea spectabilis);3)Cd:灌木梅叶冬青(Ilex asprella)和乔木降真香(Acronychia pedunculata);4)Pb:草本酢浆草(Oxalis corniculata)和芒萁(Dicranopteris dichotoma)。构建乔-灌-草多层次的群落结构,对多种重金属复合污染区域的修复具有综合效果。     

生活垃圾焚烧飞灰的污染特性

垃圾焚烧会产生含重金属等污染物的烟气净化系统飞灰 .根据上海浦东新区生活垃圾焚烧厂飞灰的重金属和溶解盐测试分析结果 ,以及国外对飞灰中二口恶口英等有机污染物的研究 ,分析了我国垃圾焚烧飞灰的污染特性 .研究结果表明 :按我国危险废物浸出毒性鉴别标准 ,飞灰属危险废物 ;Pb ,Cd ,Hg和Zn是飞灰中的主要重金属污染元素 ;可浸出部分Cd主要以离子交换态和酸溶态形式存在 ,而Pb和Zn主要以酸溶态形式存在 ,因此在酸性环境条件下飞灰的重金属污染风险会显著增加 .飞灰溶解盐为 2 2 .1% ,主要为氯化物 ,其存在会增大其它污染物的溶解度 ;飞灰处置时可能会污染地下水体 .飞灰含少量二口恶口英和呋喃等有机污染物 ,有污染环境和危害人类健康的风险     

生活垃圾焚烧炉渣作水泥混合材的研究

论文对生活垃圾焚烧炉渣（简称炉渣）的性质,其用作水泥混合材的活性,它对水泥与外加剂的相容性、砂浆干缩性能、钢筋锈蚀及其它物理性能的影响进行了全面的研究,同时考察了相应的水泥制品的环境安全性,为炉渣的资源化、无害化利用提供理论依据。结果表明：炉渣是一种非活性混合材,它的掺入不影响水泥安定性,会引起标准稠度略有增大,凝结时间稍有延长;随着炉渣掺量的增加,水泥胶砂强度下降,同等掺量的水洗炉渣对强度降幅的影响减小,当炉渣掺量为7.5%时,各项性能均满足PO42.5水泥的生产要求;炉渣对水泥的外加剂相容性影响不大,能降低水泥胶砂的干缩率,不会对钢筋锈蚀造成危害;掺15～40%炉渣的水泥制品重金属极限溶出达到III类地下水的要求,掺80%时达到IV类地下水的要求;掺15%炉渣水泥制品的重金属表面浸渍溶出达到III类地下水的要求,不会对环境造成二次污染。