铁尾矿物相分析及加气混凝土制备

 研究区域的铁矿尾矿SiO₂质量分数达55.88%, 其成矿地质环境独特而复杂。尾矿的组成以石英、闪石和斜长石为主, 是一种富含硅酸铁的低硅磁铁尾矿。将铁尾矿和硅砂分别粉磨25 和30 min, 在最大限度使用尾矿的条件下, 得出生产铁尾矿加气混凝土的优化方案, 成功制备出干密度为588 kg/m³, 抗压强度为3.99 MPa 的加气混凝土制品。通过XRD 和反应机理的分析结果表明, 成品中主要的物相为水化产物是0.9 nm 托贝莫来石、1.1 nm 托贝莫来石、1.4 nm 托贝莫来石和C-S-H 凝胶, 此外还有铁钙闪石、硬石膏、方解石和水化反应中残留的石英, C-S-H 凝胶作为“黏结剂”和托贝莫来石相互胶结成一个整体, 使制品得到较好的强度。     

水化硅酸钙力学参数跨纳-微观尺度计算方法

为了准确高效地基于分子动力学模拟计算微观尺度高、低密度水化硅酸钙(C—S—H)的力学参数,选用7种常用的C—S—H晶体类似物结构和三种多孔介质力学模型进行对比分析研究。首先在纳观尺度通过分子动力学模拟得到C—S—H晶体类似物结构的体积模量、剪切模量、弹性模量和泊松比四个力学参数;并与第一性原理计算得到的结果进行对比,以此为基础,再应用多孔介质力学模型计算获得微观尺度高、低密度水化硅酸钙的相应力学参数;并与已有文献实测的高、低密度水化硅酸钙弹性模量进行验证。结果表明,与第一性原理计算相比,6种Tobermorite晶体结构模型的力学参数计算平均误差约20%; Jennite晶体结构模型计算平均误差达59%。采用C—S—H晶体类似物结构Tobermorite 14,结合Mehta或张俊彦的多孔介质力学模型进行模拟计算,效果最佳。C—S—H晶体结构类型对C—S—H跨纳-微观尺度力学参数准确性影响最大。提出的基于分子动力学模拟和多孔介质力学模型进行水化硅酸钙力学参数跨纳-微观尺度计算方法,避免了采用大规模分子动力学模拟获得高、低密度水化硅酸钙的微观力学参数,计算效率高且结果可靠。     

水化硅酸钙力学性能分子动力学模拟方法对比研究

对水化硅酸钙凝胶(C-S-H)的力学性能分子动力学模拟方法进行了对比研究。以Tobermorite和Jennite晶体作为CS-H纳观结构的模型,建立3倍晶胞分别在COMPASS、COMPASS II两种力场下进行分子动力学模拟,得到纳观结构的力学性能。然后根据Powers和Jennings水化模型,引用自融洽(SC)和Mori-Tanka均匀化方法考虑孔隙率因素,计算C-S-H凝胶的力学性能。研究发现,COMPASS力场对C-S-H力学性能的模拟更好;SC方法计算的结果更为接近试验值;Tobermorite 11和Jennite结构模型在力学性能模拟方面更准确;Jennings水化模型与原子模拟研究技术结合较好。     

含Na^＋、Al^3＋离子的C-S-H中沸石形成的可能性

利用XRD考察了固溶或吸附Na 离子和A l3 离子的C-S-H在压蒸条件下形成沸石的可能性并对C-S-H中沸石形成条件进行了讨论,沸石形成的难易程度与C-S-H的稳定程度有关,也可能与形成沸石所需要的各种氧化物可供给的比例有关。     

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.     

矿渣-钢渣-石膏体系早期水化反应中的协同作用

研究了矿渣-钢渣-石膏体系在水化早期的反应过程,侧重于分析单独变量条件下早期水化产物的种类、产生时间、相对产生量和微观形貌.结果表明:石膏和钢渣都可以激发矿渣水化,在矿渣-钢渣-石膏胶凝材料体系的早期水化过程中,矿渣、钢渣及石膏能够产生以生成钙矾石为驱动力的协同作用,主要水化产物是钙矾石和C-S-H凝胶.钢渣及钢渣与石膏混合物的极早期水化速度很快,对调节矿渣-钢渣-石膏胶凝材料体系的凝结时间具有重要意义.     

水泥石C-S-H凝胶的统计热力学基础

本文用统计热力学基础理论研究硬化水泥浆体中C-S-H凝胶的本征性质,从理论上获得硅酸阴离子团的聚合度的最佳分布,从而可望对水泥混凝土材料从本征性质上进行综合设计     

硅酸盐水泥对Cr离子的固化机理及其对铁矾渣的固化应用

用氧化钙和硅灰为原料,制备不同钙硅比的水化硅酸钙(C-S-H).在C-S-H、硅酸盐水泥中,分别加入三氧化铬,在200℃反应5 h后,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪分析产物的物相组成和微观形貌.结果表明,不同钙硅比的C-S-H水热反应产物都为硬硅钙石和托勃莫来石,随着钙硅比的增加,托勃莫来石逐渐减少、硬钙硅石增加.在C-S-H、硅酸盐水泥中,Cr均以CaCrO₄的形式存在;在硅酸盐水泥中加入60%的铁矾渣(Cr的质量分数w_Cr=0.1295%),制成固化体块养护28 d后,其强度为20.3 MPa.用国标GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》对固化体的浸出毒性进行了检测,结果表明浸出液中Cr离子的浓度为0.415 mg/L.     

含Na+、Al3+离子的C-S-H中沸石形成的可能性

利用XRD考察了固溶或吸附Na+离子和Al3+离子的C-S-H在压蒸条件下形成沸石的可能性并对C-S-H中沸石形成条件进行了讨论,沸石形成的难易程度与C-S-H的稳定程度有关,也可能与形成沸石所需要的各种氧化物可供给的比例有关.     

Crystal structure refinement of suolunite and its significance to the cement techniques

Based on the crystal structure refinement, the arrangement and characteristics of the double tetrahedra of Si-O backbone of suolunite have been precisely clarified. The double tetrahedra are isolated, and the orientations of the closely adjacent double tetrahedra are perpendicular to each other, which results in the poor cleavage and high hardness of suolunite. Compared with the crystal structure of synthesized C-S-H minerals in Portland cement hydrates, this mineral apparently avails the increasing of the compressive strength of cement materials and the manufaturing of high performance concrete. Thus this research provides a new idea for the optimization of Portland cement manufaturing techniques.