用矿物掺和料配制高性能混凝土的研究

目的配制高性能混凝土。方法利用矿物掺和料来实现配制高性能混凝土之目的。结果从高性能混凝土的特性出发,选用20%粉煤灰、30%矿渣微粉进行单独等量取代水泥。通过对各组试样的工作性能、力学性能以及耐久性能的比较,研究对高性能混凝土的影响,并对其作用特点进行初步分析。结果表明:采用定量粉煤灰、矿渣微粉及少量减水剂可配制28d强度大于73~90MPa,坍落度大于225mm的C60和C80高性能混凝土。结论粉煤灰和矿渣微粉可以用于配制高性能混凝土。     

改性磷矿渣稳定铅污染土的赋存形态及浸出特性试验研究

采用改性磷矿渣(MPS)对铅(Pb)污染土进行稳定化处理.基于浸出试验、形态提取试验和矿物分析试验,研究了改性磷矿渣(MPS)添加量对稳定土中Pb的浸出特性、赋存形态和矿物成分的影响规律,并与相同添加量的普通硅酸盐水泥(OPC)作对比.结果表明：MPS和OPC均可降低污染土中Pb的浸出特性,但MPS对Pb稳定效果明显优于OPC.与OPC稳定土相比,MPS稳定土具有更好的环境安全特性和较低的溶出风险.形态提取试验表明：OPC可促进Pb从弱酸提取态向可还原态转化,而MPS可促进Pb从弱酸提取态向可氧化态转化,污染土中Pb赋存形态的改变是MPS和OPC稳定土Pb变化的主要原因.矿物分析试验表明：OPC对Pb的稳定机制为包裹、吸附和沉淀作用,而MPS稳定对Pb的稳定机制为生成难溶的氟磷氯铅矿沉淀.铅污染土中矿物成分的变化是Pb赋存形态和浸出特性变化的根本原因.     

全矿渣混凝土的研究及应用前景

针对国内近年来由于大量使用混凝土而导致所需材料的用量大幅度提高的情况,为节约能源、保护环境,综合利用高炉矿渣,制备全矿渣混凝土。通过对高炉重矿渣的化学成分、矿物组成及稳定性分析,阐述选择、评价高炉重矿渣粗、细骨料的依据以及配制全矿渣混凝土的工艺特点和性能特点及应用条件和使用范围。同时对全矿渣混凝土做出技术、经济分析及工程应用概述。     

高磷铁水预处理环保脱磷渣系的相图计算和实验研究

采用FactsageTM软件对以B2O3、K2O、MnO2、TiO2代替CaF2助熔的4种高磷铁水预处理脱磷渣系在1 623 K时的相图进行计算,发现相图中的多数区域都有液态渣出现.根据计算相图制定脱磷实验的配渣方案,实验过程中观察到的化渣情况与计算相图提供的信息基本一致.     

镁渣矿粉复合对混凝土早期抗裂的影响研究

针对镁渣利用率低,以及对现代混凝土尺寸稳定性要求高的问题,以镁渣掺量,矿粉取代率为因素,设计正交试验方案,试验研究镁渣矿粉复合混凝土的早期抗裂性。结果表明:混凝土的水分蒸发率、单位面积的裂缝数目和总开裂面积均随矿粉取代率的增加近似线性增大,随镁渣掺量的增加呈非线性减小。镁渣掺量0~20%时,减小幅度大,镁渣效应高;镁渣掺量20%~40%时,减小幅度小,镁渣效应低。混凝土的总开裂面积与水分蒸发率有很好的线性相关性。矿粉对混凝土的早期抗裂不利,镁渣能有效补偿和抑制混凝土的早期开裂,保水性好是其提高混凝土早期抗裂性的重要机制。     

Cemented backfilling performance of yellow phosphorus slag

The experiments on the cemented backfilling performance of yellow phosphorus slag, including physical-mechanical properties, chemical compositions, optimized proportion, and cementation mechanisms, were carried out to make good use of yellow phosphorus slag as well as tackle with environment problems, safety problems, geological hazards, and high-cost issues during mining in Kaiyang Phosphorus Mine Group, Guizhou. The results show that yellow phosphorus slag can be used as the cement substitute for potential coagulation property. Quicklime, hydrated lime, and other alkaline substances can eliminate the high residual phosphorus to improve the initial strength of backfilling body. The recommended proportions (mass ratio) are 1:1 (yellow phosphorus slag:phosphorous gypsum), 1:4:10 (Portland cement: yellow phosphorus slag:phosphorous gypsum), and 1:4:10 (ultrafine powder:yellow phosphorus slag:phosphorous gypsum) with 5wt% of hydrated lime addition, 60wt% of solid materials, no fly ash addition, and good rheological properties. The hydration reaction involves hydration stage, solidifying stage, and strength stage with Ca(OH)2 as the activating agent. The reaction rates of yellow phosphorus slag, Portland cement, and ultrafine powder hydration with the increase of microstructure stability and initial strength.     

磨细矿渣和粉煤灰掺量对混凝土弯曲疲劳性能的影响

将磨细矿渣和粉煤灰分别等量取代水泥得到的3组磨细矿渣混凝土和2组粉煤灰混凝土进行了弯曲疲劳试验,与基准混凝土的疲劳性能进行了对比.并由差热热重试验和恒温箱干燥高温炉灼烧法,分别测得了Ca(OH)2质量分数和非蒸发水质量分数随混凝土中磨细矿渣或粉煤灰掺量的变化规律.结果表明,对于养护龄期为90d的C50混凝土,当S95级磨细矿渣或Ⅰ级粉煤灰等量取代水泥质量的30%时,混凝土的弯曲疲劳性能最佳.     

混凝土温控与防裂设计在水布垭工程中的应用

水布垭工程是目前世界上最高的混凝土面板堆石坝。其抗裂性、耐久性问题是该工程所面临的三大技术难题之一．以水布垭工程实践为例,对200m级混凝土面板堆石坝的面板抗裂性、耐久性问题进行了分析．提出了为防止或减少混凝土面板裂缝的发生,应从材料选择、结构设计、温度控制、施工工艺等多方面进行严格控制．     

转炉钢渣工艺矿物学及其综合利用技术

对经缓冷处理后转炉钢渣的工艺矿物学特征及其综合利用技术进行研究.结果表明:转炉钢渣的主要物相组成为硅酸三钙、硅酸二钙、金属铁与氧化亚铁固溶体以及少量铁酸钙和磷灰石等;在磨矿粒度小于0.044 mm、磁场强度为0.08 T的分选条件下,可得铁品位为75.93%的磁性物,铁的磁选回收率为18.32%;非磁性物采用质量分数为3.5%硫酸溶液常温浸出120 min,可脱除90.28%的磷,非磁性物质中的磷含量由0.700%降至0.068%.     

复合矿物掺合料高性能混凝土的试验研究

通过对复合矿物磨细矿渣、硅粉矿物掺合料高性能混凝土的试验,研究了最大限度降低水泥用量,优化高性能混凝土胶凝材料用量的问题．试验结果表明：水胶比仍是影响矿渣高性能混凝土强度的主要因素;磨细矿渣、硅粉等量取代水泥,取代值存在一个最佳值,分别是磨细矿渣掺量最佳值为凝胶材料总量的30％,硅粉的掺量为凝胶材料总量的15％,高效减水剂为凝胶材料总量的2．0％．     

掺复合碱激发剂的矿渣水泥稳定碎石基层路用性能研究

为了克服矿渣水泥稳定碎石基层早期强度不足的问题,选择氢氧化钠与硅酸钠两种碱性激发剂对矿渣水泥的活性进行激发,根据单掺试验结果掺配出一种复合碱激发剂,并研究了该复合碱激发剂对水稳碎石基层无侧限抗压强度、劈裂强度、抗弯拉强度、抗压回弹模量及干缩性能的影响。试验结果表明,掺入氢氧化钠或硅酸钠均能有效激发矿渣水泥的活性,二者的合理掺量分别为6%与4%,按此合理掺量复配而成的复合碱激发剂具有比单掺更优异的效果;该复合碱激发剂较好地提高了基层试块的无侧限抗压强度、劈裂强度、抗弯拉强度、抗压回弹模量,但对干缩性能产生了不利影响。     

掺镍铁渣复合矿物掺合料预制混凝土 梁、柱性能研究

为探究掺镍铁渣复合矿物掺合料预制混凝土梁、柱性能。本文对两根掺镍铁渣复合矿物掺合料预制混凝土梁及一根普通混凝土梁进行三分点静力加载试验,观察试验过程中裂缝的开展以及极限破坏形式。同时对两根掺镍铁渣复合矿物掺合料预制混凝土柱及一根普通混凝土柱进行低周往复加载,试验过程中观察裂缝开展、屈服状态以及极限破坏状态。试验结果表明,掺镍铁渣复合矿物掺合料预制混凝土梁与普通混凝土梁的破坏状态相同,均为弯曲破坏,荷载、跨中位移、延性性能以及耗能能力差别不大。镍铁渣复合矿物掺合料的掺入没有改变柱子的破坏形态,三根试验柱的水平荷载差别不大。说明两根掺镍铁渣复合矿物掺合料预制混凝土梁的力学性能可以满足普通混凝土梁的要求,两根掺镍铁渣复合矿物掺合料预制混凝土柱能够符合普通混凝土柱的抗震性能。     

3D打印磷渣粉混凝土的试验研究

研究3D打印磷渣粉混凝土的工作性、力学性能和微观结构。在胶凝材料用量和胶砂比一定的条件下,采用不同掺量的磷渣粉配制3D打印混凝土,测试其可挤出性、建造性、流动性、有效打印时间和力学性能,观察硬化混凝土的断面结构,采用X-射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)分析其水化产物和微观结构。试验结果表明:磷渣粉可作为3D打印混凝土的优质掺合料,适当掺量的磷渣粉可配制出工作性能和力学性能优异的3D打印混凝土;3D打印磷渣粉混凝土层面结合紧密,混凝土断面未观察到明显的连续孔隙;水化产物及其微观结构类似于普通磷渣粉混凝土。     

钢渣沥青混凝土耐久性室内试验研究

钢渣体积安定性不良且变异性大,当钢渣作为集料用于沥青混凝土时,存在体积稳定性不足和耐久性不明风险,长期服役过程中可产生体积膨胀甚至开裂,严重制约了其在道路建筑领域中的大规模应用。通过游离氧化钙含量、浸水膨胀率及集料压蒸试验检测了不同产地钢渣的体积稳定性,提出了钢渣集料体积安定性快速评价方法与控制指标。利用马歇尔试件和圆形切片试件的长期高温浸水试验分析了钢渣沥青混合料的体积稳定性能,并采用长期浸水后间接拉伸强度、回弹模量、疲劳寿命及车辙永久变形综合评价钢渣沥青混凝土力学性能的耐久性。结果表明：钢渣集料压蒸试验条件较为苛刻,可快速检测体积安定性,其胀裂粉化率宜不大于5%。在长期高温浸水条件下,沥青膜无法阻止水分侵入到钢渣集料内部,导致其沥青混凝土产生体积膨胀和性能衰减。钢渣沥青混凝土圆形切片试件能很好地反映出鼓包、裂纹的产生与演化过程。通过玄武岩沥青混凝土作为基准进行对比分析,提出了基于力学性能的钢渣沥青混凝土耐久性控制基准。     

山渣料路用性能试验

针对山渣料岩性、颗粒组成、含水量等的变异性，为了系统研究其路用性能，按照不同级配、不同粗粒料质量含量制样进行了击实、室内承载比（CBR）、膨胀量、浸水破碎及回弹模量等试验研究。结果表明：当粗粒料质量含量超过50％时，山渣料的最大干密度增加量很小；山渣料的CBR值比一般土基的CBR值大得多，且在粗粒料质量含量为0的条件下，CBR值仍可满足现行规范的要求；山渣料不属于膨胀土材料，其水稳性较好；随粗粒料质量含量的增加，山渣料的回弹模量值增加。     

水泥—磷尾渣复合材料修复铅、镉污染土壤的再溶出特性研究

为了解决Pb、Cd污染土壤修复难的问题,选用水泥—磷尾渣对Pb、Cd污染土壤进行修复处理.利用短期溶出试验(醋酸溶出法、硫酸—硝酸溶出法)和长期溶出试验(半动态溶出试验)评估了水泥—磷尾渣修复后Pb、Cd污染土壤的再溶出特性.结果表明:水泥—磷尾渣对Pb、Cd有极好的固定效果,可大幅度降低污染土壤中Pb、Cd的溶出特性.醋酸溶出试验和硫酸—硝酸溶出试验结果表明水泥—磷尾渣修复后污染土壤具有较强的耐侵蚀能力,且当水泥—磷尾渣组分比为9.4∶0.6时,Pb、Cd的醋酸溶出浓度和硫酸—硝酸溶出浓度均低于我国地表水Ⅴ类标准值,当水泥—磷尾渣组分比为9∶1时,Pb、Cd的醋酸溶出浓度和硫酸—硝酸溶出浓度均低于我国地表水Ⅱ类标准值.半动态溶出试验结果表明:水泥—磷尾渣修复后污染土壤Pb、Cd长期溶出风险较低,在半动态试验周期内Pb、Cd最大溶出浓度均低于我国地表水Ⅳ类标准值.水泥修复Pb、Cd污染土壤具备进行二次利用的潜力.     

低温低碱度脱磷渣中磷的富集行为

At low basicity and low temperature, the dephosphorization behavior and phosphorus distribution ratio (L_P) between slag and molten steel in the double slag and remaining slag process were studied with a 180 t basic oxygen furnace industrial experiment. The dephosphorization slags with different basicities were quantitatively analyzed. At the lower basicity range of 0.9–2.59, both L_P and dephosphorization ratio were increased as the basicity of dephosphorization slag increased. Dephosphorization slag consisted of dark gray P-rich, light gray liquid slag, and white Fe-rich phases. With increasing basicity, not only did the morphologies of different phases in the dephosphorization slag change greatly, but the area fractions and P₂O₅ content of the P-rich phase also increased. The transfer route of P during dephosphorization can be deduced as hot metal → liquid slag phase + Fe-rich phase → P-rich phase.     

单组分电炉镍渣基地聚物修补材料制备与性能调控

冶炼镍铁每年生产大量的电炉镍渣,目前对其综合利用率很低,大面积的露天堆放造成的严重环境污染问题日渐突出。电炉镍渣含有大量的玻璃相SiO2和MgO,有一定的火山灰活性,为寻求高效绿色的电炉镍渣利用方式,本文以电炉镍渣为原料,制备单组分地聚物砂浆旨将其应用于修补材料领域。然而,前期工作发现纯电炉镍渣基制备的地聚物修补性能并不理想。本研究基于正交实验和极差分析,通过掺入矿物掺合料,改变碱模数和碱当量等关键影响因素对镍渣基地聚物各项修补性能进行调控,获取满足地聚物修补性能的最优配合比以及各关键影响因素对修补性能的影响主次。结果表明：最优配比是矿渣掺量为30%,粉煤灰掺量为30%,碱模数为1.2,碱当量为0.107mol/100g,其28d的抗压及抗折强度分别为90.29MPa、9.23MPa,粘结强度为6.6MPa,干燥收缩率为560×10^-6,满足修补砂浆规范要求。矿渣掺量对其性能调控影响最为显著。该成果可为单组分镍渣基地聚物制备修补材料的工程应用提供理论依据。     

X100管线钢冲击断裂过程及止裂性分析

对不同终冷温度的X100管线钢进行了动态示波冲击试验,结合断口形貌及微观组织观察,研究了试验温度、终冷温度及组织对冲击断裂过程及止裂性能的影响．结果表明,终冷温度为400℃时,钢的裂纹形成能及扩展能较高,止裂性能良好,仅-60℃时出现少量分层;终冷温度为520℃时,随试验温度降低,裂纹形成能和扩展能逐渐降低,止裂性能逐渐下降,断口中韧窝脆性倾向增强,分层加重．冲击过程中的最大冲击载荷随试验温度的降低而近似线性增加．组织的均匀、板条边界和晶界处的膜状、细小点状M／A岛、细小析出相均有益于钢的冲击韧性及止裂性能．     

地铁车站含聚丙烯纤维混凝土结构的抗裂防渗性能研究

在车站混凝土中掺入聚丙烯纤维,并用于上海市地铁7号线一车站的抗裂防渗现场施工段内混凝土结构中,测量现场混凝土裂缝点的温度和应变情况.结果表明,掺入聚丙烯纤维能够明显提高混凝土结构的抗裂防渗性能,满足地铁车站抗裂防渗设计要求.