C_3S含量变化对浆体强度及体积收缩的影响

为了研究硅酸三钙(C3S)含量对水泥浆体的抗压强度及线性收缩的影响,制备了不同C3S含量的水泥,并通过热质量损失法(TG)、扫描电镜(SEM)等方法分析了浆体中Ca(OH)2含量的变化规律和水化产物形貌,讨论了C3S含量对浆体基本性能的影响.结果表明:C3S质量分数为78.79%的水泥浆体水化过程中产生较多且晶粒尺寸较小的Ca(OH)2,其后期抗压强度出现倒缩.水化7 d时,C3S质量分数为67.33%的波特兰水泥抗压强度最大,28 d后C3S含量低的水泥的抗压强度可超过高C3S水泥浆体;加入质量分数为50%的粉煤灰后,熟料中C3S质量分数为67.33%的水泥浆体始终具有最高的强度.水泥浆体的线性收缩随着熟料中的C3S含量的增加而变大.从水泥硬化浆体的性能和节能方面考虑,熟料中C3S质量分数为67.33%较优.     

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。     

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。     

浮石制备硅酸盐水泥的试验研究

以浮石为主要原料,成功制备了硅酸盐水泥熟料.研究了不同煅烧条件对熟料的影响.利用相图并结合XRD分析法确定熟料的矿物组成,利用SEM观察熟料的形貌.对熟料的力学性能测试结果显示,28d抗压强度能达到35 MPa左右;水化产物SEM形貌分析表明,水化产物主要为C-S-H凝胶,Aft及CH晶体,形态正常,且随着水化龄期的增长,水化产物越丰富,生成的水泥石结构越致密.     

全尾砂新型充填胶凝材料开发及其水化机理探讨

针对司家营铁矿全尾砂,利用石灰、脱硫石膏、矿渣等固体废弃物开展替代水泥的新型充填胶凝材料试验研究,并通过电镜扫描(SEM)和X射线衍射(XRD)分析,研究新型充填胶凝材料激发剂的水化机理,确定激发剂优化配比。研究表明,当料浆质量分数为68%、胶砂比为1∶8、石灰质量分数为3.5%、脱硫石膏质量分数为16.0%时能够满足司家营铁矿南区嗣后充填法采矿对充填体强度的要求。结果显示,新型充填胶凝材料胶砂体与水泥胶砂体相比,结构更致密、产状更粗大,水化产物主要为AFt晶体和无定型C-S-H凝胶,从而大幅度提高了新型充填胶凝材料胶砂体的龄期强度。     

基于硫氧镁水泥的固化硼废弃物抗压强度研究

目的研究不同制备工艺、不同原料配比对硫氧镁水泥固化硼废弃物抗压强度的影响,选出最佳配比,为提高硼废弃物利用率提供新思路.方法用硫酸与废弃物中氧化镁反应,研究反应后的静置时间以及原料配合比对硫氧镁水泥净浆试样的性能影响,测试其抗压强度,并用XRD测试其水化产物.结果硼废弃物与硫酸反应制备浆体的静置时间为20 min、硼废弃物质量分数为40%、水灰比为0. 5、硫酸与氧化镁质量比为1∶2时,硫氧镁水泥试样的抗压强度最高.结论随着硼废弃物与硫酸反应制备的浆体的静置时间、水灰比、硫酸与氧化镁的质量比、硫酸质量分数的提高,试样抗压强度均呈先增大后减小的趋势,硫酸质量分数大于50%后会使得水泥试样抗压强度大幅度降低,水泥试样的抗压强度随着硼废弃物掺量的提高而逐渐降低.     

水泥乳化沥青复合胶浆微观结构特征

采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)和电子能谱(EDXA)等微观试验手段,对由不同粉胶比(质量比)、不同类型水泥和不同岩性填料构成的水泥乳化沥青复合胶浆进行研究,给出复合胶浆微观结构特征.结果表明:水泥乳化沥青复合胶浆由沥青包裹的矿粉与未水化水泥组成的粒状颗粒和纤维状水泥水化产物水化硅酸钙(C-S-H)凝胶、晶状氢氧化钙(CH)等构成;粒状颗粒、C-S-H凝胶和自由沥青相互交织,构成一种空间网络结构;当粉胶比为1.1时,胶浆表面C-S-H凝胶较多,胶浆结构致密,孔隙分布均匀;不同粉胶比复合胶浆中,各有机基团之间或与无机化合物间没有新键生成;石灰岩矿粉、较高强度水泥以及合理的粉胶比有利于复合胶浆微观结构的改善.     

羟乙基甲基纤维素对水泥水化的影响

利用等温量热法、核磁共振谱(NMR)分析、X射线衍射相分析以及热重一差示扫描量热(TG-DSC)分析等方法,研究了羟乙基甲基纤维素及其掺量对水泥浆体水化放热、水化产物以及水化进程的影响.研究表明,羟乙基甲基纤维素能够延缓水泥早期水化,降低早期水化放热速率和水化放热量,但其对水泥中后期水化则没有明显的延缓作用;羟乙基甲基纤维素与水泥水化产物之间发生了相互作用,使得水泥浆体水化产物C-S-H凝胶中的硅氧四面体由-聚合态向-聚合态和二聚合态共存转变.     

亚硝酸钙对硫铝酸盐水泥水化硬化过程的影响

利用维卡仪、水化热、XRD和DTG等测试手段,研究亚硝酸钙(Ca(NO2)2)对硫铝酸盐水泥(SAC)初凝时间和终凝时间、力学性能、水化放热速率及水化产物的影响.结果表明:当亚硝酸钙的质量掺量为1. 2%时,可显著缩短初凝时间和终凝时间,加快硫铝酸盐水泥的凝结;明显提高硫铝酸盐水泥早期的抗压强度,对后期抗压强度的提高幅度较小,标准养护条件下1 d和28 d抗压强度分别提高25. 0%和6. 1%;使水化第一、第二放热峰值分别提高35. 9%和34. 3%,并增加水化放热量;亚硝酸钙的溶解改善硫铝酸盐水泥浆体系统的水化环境,有利于水化产物钙矾石(AFt)的结晶,从而促进水化并提高抗压强度.     

超细全尾砂新型胶结充填料水化机理与性能

针对全尾砂含泥质量分数较高、粒度低的特点,根据充填体作用机理,实验制备出以水淬渣为主要胶凝组分的全尾砂胶结充填材料.利用X线(XRD)和扫描电镜(SEM)对该充填材料的水化产物和微观结构进行研究.研究结果表明:该新型充填料克服水泥全尾砂充填体强度低、充填砂浆黏度大以及成本高等技术难题,抗压强度R28=5.30 MPa是水泥胶结材料的4.7倍,满足矿山充填要求.所配制的充填料有良好的流动性,可以实现浆体自流输送.新型胶结材料的主导水化产物为钙矾石和C-S-H凝胶.大量钙矾石在水化初期形成,是原材料具有较高早期强度的主要因素;钙矶石微观形貌特征为网状或针棒状结构,随着养护时间的增加,水化产物不断发育长大,孔隙逐渐被填充,浆体结构更加致密,具有良好的力学特性.     

粉煤灰/矿粉-水泥胶凝体系的水化放热性能

利用等温量热仪,研究粉煤灰/矿粉-水泥胶凝体系3 d内水化放热性能,借助X射线衍射仪与热分析仪分析不同胶凝体系的水化产物。结果表明:掺量质量分数为45%时,粉煤灰-水泥胶凝体系3 d的水化放热量为175.4J/g,矿粉-水泥胶凝体系为205.4 J/g;矿粉-水泥胶凝体系水化速率峰值出现时间为15.3 h,大于粉煤灰-水泥胶凝体系的10.22 h;双掺粉煤灰和矿粉等量取代质量分数为50%水泥时,随粉煤灰掺入比例的增大,水化放热量减小的程度增大,但粉煤灰或矿粉的掺入比例与水化热峰值及其出现时间关系不大;掺入粉煤灰和矿粉后,可以明显降低早期水化产物中钙钒石(AFt)和氢氧化钙(CH)的生成量。     

石膏对硫铝酸盐水泥水化特性的影响

研究了无水石膏及脱硫石膏对硫铝酸盐水泥抗压强度、干燥收缩率、早期水化放热及浆体组成的影响.结果表明:石膏能加速硫铝酸盐水泥的早期水化,低掺量(≤20%,质量分数)时1 d抗压强度提高,干燥收缩有所降低;随石膏掺量增加,3 d和28 d抗压强度先增后减;掺量过高时硬化浆体的后期强度甚至会倒缩;抗压强度与钙矾石生成量并无直接关联,与铝胶量成正相关.脱硫石膏可替代无水石膏配制出更优良的硫铝酸盐水泥,具有广阔前景.     

膏体充填材料配比试验与水化反应机理研究

针对目前我国建筑物下、铁路下、水体下压煤现状,结合煤矿固体废弃物煤矸石和电厂粉煤灰造成的环境污染情况,从淄博矿业集团岱庄煤矿的生产实际出发,对膏体充填材料进行了优化配比试验及水化反应机理研究。结果表明:配比P10可作为最优配比试验结果,即胶结料:粉煤灰:煤矸石为1∶4∶6,质量浓度为74%;膏体材料不同龄期的XRD衍射图谱表明水化产物主要是CH(氢氧化钙)、AFt(钙矾石)和C-S-H(硅酸钙)凝胶,不同龄期水化产物中各物质相对含量不一样;扫面电镜表明膏体材料水化8h已经生成了一定量的钙矾石,1d可见片状物质的C-S-H凝胶,水化7d后局部生成大块的棱柱状凝胶。     

纳米Al_2O_3复合铝酸盐水泥基储热材料的性能

研究不同掺量的纳米Al2O3(平均粒径为80 nm)和不同热处理温度(105、350和900℃)对铝酸盐水泥基复合储热材料的热学性能(体积热容、热导率和热膨胀系数)和力学性能(抗压强度)的影响。采用X线衍射仪(XRD)和场发射扫描电子显微镜(FESEM)分别表征水化浆体内产物的物相和形貌变化。结果表明:当纳米Al2O3的质量分数为5%时,纳米Al2O3复合浆体的热容、热导率和抗压强度相对较高;随着温度的升高,纳米Al2O3复合浆体的热容、热导率和抗压强度都有一定程度的下降;在350和900℃热处理后,纳米Al2O3复合浆体的热容、热导率和抗压强度高于纯浆体。     

磨细钡渣对普通硅酸盐水泥水化历程的影响

测定不同磨细钡渣掺量下水泥-钡渣体系的抗折强度、抗压强度和水化热,结合X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)技术,分析磨细钡渣掺量对普通硅酸盐水泥水化历程的影响规律,探讨磨细钡渣资源化利用的技术方案。结果表明:随钡渣掺量的增加,水泥-钡渣浆体强度逐渐下降水化放热推迟,水化温峰消弱;由于稀释作用,钡渣抑制普通硅酸盐水泥1 d水化产物中钙矾石(AFt)和氢氧化钙(CH)的形成;钡渣中引入的大量可溶性SO2-4,使7 d水化产物中出AFt及石膏增加,当掺量质量分数达50%时,出现大量结晶较好的石膏晶体;磨细钡渣不具备较好的一次水化活性,可作为混合材应用于水泥工业。     

基于再生微粉的复合胶凝体系水化特性研究

为了解基于再生微粉的复合胶凝材料的水化硬化机理，本文将再生微粉和粉煤灰单掺或与硅灰复掺以50%、60%、70%的取代率取代水泥制备水泥净浆试件，研究其抗压强度、水化放热速率、放热量及水化产物的变化规律。结果表明：随着取代率增加，胶凝材料抗压强度降低，取代率为50%时，胶凝材料力学性能最佳，其中复掺再生微粉和硅灰龄期为7d时，其抗压强度达到了29.1MPa;复掺再生微粉和硅灰的早期放热速率与复掺粉煤灰和硅灰基本一致，但加速了二次放热且放热量均低于纯水泥组；通过XRD试验可以发现，随着取代率增大，复掺再生微粉和硅灰的Ca(OH)₂衍射峰逐渐减弱，表明其促进了二次水化，也证明了再生微粉具有火山灰活性，且再生微粉的火山灰活性大于粉煤灰。该结果可为研发生态建筑材料提供理论支撑。     

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%。     

水性环氧树脂对铁尾矿加气混凝土力学性能及抗冻性的影响

目的研究水性环氧树脂的掺量对铁尾矿加气混凝土的吸水率、密度、抗压强度、冻融后的质量损失率和抗压强度损失率的影响.方法通过掺入不同掺量的水性环氧树脂制备铁尾矿加气混凝土试样,经冻融循环后,测试其质量损失和强度损失,重点分析水性环氧树脂掺量对加气混凝土抗冻性能的改善作用,并利用XRD和SEM等分析方法,研究不同掺量下加气混凝土试样的水化产物及结构特点.结果水性环氧树脂较为适当的掺量范围为3%~5%.当水性环氧树脂掺量大于3%时,制备试样的吸水率较为明显的降低;制备试样的密度有较大幅度的升高.当水性环氧树脂掺量为3%时,制备试样15次冻融循环后的质量损失率和抗压强度损失率开始较为明显的降低;当水性环氧树脂掺量大于3%时,试样的质量损失率和抗压强度损失率的降幅逐渐减小.结论当水性环氧树脂掺量为3%时,对加气混凝土的抗冻性开始起作用,15次冻融后试样的质量损失率和强度损失率分别为3.981%和20.019%;水化产物以托勃莫来石、C-S-H(II)和复合的交联的胶凝材料相为主.     

CaCO_3对硅酸三钙水化性能的影响

通过测定水化产物中的Ca(OH)2含量、化学结合水,借助X线衍射分析(XRD)、热重-差热分析(TG-DSC)、红外光谱分析(IRS)和量热分析,研究CaCO3对硅酸三钙(C3S)水化速度和水化产物的影响。研究结果表明:CaCO3促进硅酸三钙(C3S)早期水化,阻碍C3S的后期水化;CaCO3的加入并未导致水化产物新相的生成而主要使C3S水化速度发生改变,使C3S水化的第一放热峰比纯C3S的放热峰明显增高、前移和变窄,CaCO3加快C3S的放热速度;CaCO3掺量愈高,C3S早期水化愈快。     

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.