湿基α-半水石膏制备高强石膏制品研究

为实现湿基α-半水石膏制备高强石膏制品,研究了湿基α-半水石膏陈化时间、粉磨时间、浇筑料浆温度及缓凝剂掺量等工艺参数对高强石膏凝结时间和强度的影响,并确定最佳制备工艺。此外,采用X射线衍射、扫描电子显微镜等微观测试手段,揭示了各因素对强度的影响机理。结果表明:陈化时间越长,石膏凝结时间越短,制品强度越低;随着粉磨时间延长,石膏凝结时间显著缩短,制品强度先升高后降低;料浆温度越高,石膏凝结时间越长,制品强度越低。最佳制备工艺:陈化时间5 min、粉磨时间20 s、料浆温度20℃。在此基础上加入0.08%(质量分数)缓凝剂能够有效地延长石膏凝结时间并提高硬化强度,制备的石膏制品性能优异,绝干抗折强度为14.1 MPa,绝干抗压强度为58.3 MPa。微观测试结果表明,各工艺参数会通过改变石膏标稠用水量和水化进程来影响石膏内部结构的密实程度和二水石膏晶体的生长发育,最终影响制品硬化强度。

钛石膏不同方法制备的Ⅱ型硬石膏对硫铝酸盐水泥性能影响

目的为促进工业固废钛石膏资源再利用,了解硬石膏对硫铝酸盐水泥熟料性能的影响,方法以钛石膏为原料,采用加压水热法和酸浸法合成Ⅱ型硬石膏,研究不同方法合成的硬石膏对硫铝酸盐水泥熟料性能的影响。结果加压水热法和酸浸法合成的硬石膏因合成方法不同,对粒径、形貌、孔隙和表面积等微观性能影响也不同;在硫铝酸盐水泥熟料中添加不同方法合成的硬石膏或天然硬石膏,且不同种类的硬石膏掺量为15%时,硫铝酸盐水泥熟料的抗压强度均达到最大值;随着养护时间延长,硫铝酸盐水泥熟料的抗压强度均明显提高;与掺入天然硬石膏相比,掺入酸浸法合成硬石膏的抗压强度较低,但在硬石膏相同掺量和相同水化时间下,掺入加压水热法合成的硬石膏的硫铝酸盐水泥熟料的抗压强度均高于掺入其他两种硬石膏的。结论加压水热法合成硬石膏在水泥熟料中应用前景广阔,是钛石膏再利用的重要途径。

无机胶凝材料改性脱硫建筑石膏性能研究

循环流化床(CFB)灰渣具有良好的火山灰性,以脱硫建筑石膏为主要胶凝材料,电石渣为碱激发剂,CFB灰渣和粉煤灰为矿物掺和料,研究CFB灰渣对脱硫建筑石膏流动度、凝结时间、抗压强度、膨胀率等性能的影响规律,并借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等手段分析其水化产物和微观形貌。结果表明,掺入CFB灰渣可以有效提高脱硫建筑石膏的力学性能和耐水性能,但对工作性能和膨胀性能有负面影响。经20%(质量分数)CFB飞灰、5%(质量分数)电石渣复合改性后,脱硫建筑石膏的1、28 d绝干抗压强度分别为20.53、22.37 MPa,较脱硫建筑石膏基样分别增加了28.6%、35.9%。CFB灰渣水化生成的水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石(AFt)包裹并填充于二水石膏晶体表面及空隙中,使硬化体内部结构更加密实,从而提高了脱硫建筑石膏的力学性能和耐水性能。

助磨剂及RO相分选对钢渣胶凝活性的影响

针对钢渣易磨性差、活性低的问题,采用加入助磨剂和RO相分选的方法以降低能耗和提高其活性。通过加入6种助磨剂后对钢渣进行粉磨,探究助磨剂对钢渣粉比表面积、粒度分布、RO相解离度的影响;并对粉磨后的钢渣粉进行RO相分选,研究分选对钢渣RO相含量、活性和水化微观性能的影响。结果表明:助磨剂和RO相分选对钢渣的胶凝活性提高作用明显。助磨剂的加入改善了钢渣粉的粒度分布均匀性,增加了粒径为3~32μm的颗粒含量,提高了钢渣粉的比表面积和RO相解离度,分选降低了钢渣粉中RO相的含量。助磨剂TD(三异丙醇胺和二乙二醇按质量比1∶1复配)的助磨效果最好且对RO相的解离效果达到最大,分选后钢渣粉中RO相含量降低了38.58%,钢渣粉掺量为30%时7和28 d活性指数相较于空白组分别提高了27.32%和21.48%。

粉煤灰基地聚合物的制备及其性能研究

以低钙粉煤灰为硅铝原料制备了地聚合物胶凝材料,研究了激发剂种类和掺量对地聚合物抗压强度的影响,以及产物对Cr^(3+)和Pb^(2+)固化效果。结果表明:当水玻璃掺量为15%,脱硫石膏掺量为7%时,所制得地聚合物抗压强度最高,3 d、 7 d、28 d龄期抗压强度分别为19.8 MPa、32.5 MPa和53.5 MPa;地聚合物对重金属离子Cr^(3+)和Pb^(2+)的固化效果均较好,其在去离子水和硫酸硝酸混合酸液中的浸出量均远低于国标限值。

多元固废地聚合物的制备与性能研究

为实现尾矿等固废材料的再生利用,提高工业固废利用率,以铝土矿尾矿、矿渣和陶瓷粉为原料,NaOH-Na_(2)SiO_(3)复合溶液为碱激发剂合成多元固废地聚合物,研究复合激发剂在不同碱当量时对地聚物抗压强度的影响,并通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)探究影响机理。结果表明,随着复合激发剂碱当量的增加,地聚物各龄期抗压强度呈先增大后减小的趋势,当复合激发剂碱当量为5%时,制品28 d抗压强度达到最佳值,为63.3 MPa。适当增加碱当量对抗压强度有利,但碱当量过大会导致抗压强度降低。微观分析表明,不同碱当量合成的地聚物均发生了一定程度的聚合反应,并生成了以水化硅铝酸钙(C-A-S-H)为主的无定形水化产物,聚合反应程度随着碱当量的增加而增大,微观结构则表现为基体更均匀致密。

磷石膏配料碳热熔融还原硫逸出及熔渣物相分析

基于配料计算在磷石膏中添加硅、铝、镁等,使其渣系满足矿渣棉生产对酸度系数、氢离子指数、黏度系数的要求。通过热重分析、熔融特性的测定及高温还原焙烧/熔融实验,探究了磷石膏配料在高温还原过程中硫逸出及熔渣的物相结构。结果表明:碳的加入可以促进磷石膏分解,加入量以n(C)/n(S)=0.5为宜;还原剂(石墨、无烟煤、焦炭)及配料的加入均可以降低磷石膏体系的熔融特征温度,CaO-MgO-SiO_(2)-Al2O_(3)四元相图计算表明配料体系在1255.73℃时形成最低共熔点。磷石膏及其配料在高温焙烧过程中的物相演变规律表明,CaS为CaSO_(4)还原过程的中间产物,配料中加入的SiO_(2)可结合更多的CaO促进CaS和CaSO_(4)反应的进行。还原熔融实验表明,n(C)/n(S)对熔渣硫含量及体系脱硫率影响较大。以焦炭为还原剂,磷石膏配料的酸度系数Mk=1.4、pH=4.85、n(C)/n(S)为0.5时,采用刚玉坩埚在1450℃下高温熔融20min后,脱硫率可达99.05%,硫高效逸出的同时形成的熔渣呈非晶态,具有良好的玻璃相结构。

典型硫酸盐固废复合胶凝材料制备与微观特性研究

硫酸盐类工业固废造成的环境污染和资源浪费问题引起了国内外学者的广泛关注,当前中国两种典型的硫酸盐类固废(电解锰渣和磷石膏)堆存量巨大,造成严重的环境污染,其无害化与资源化利用刻不容缓。依据电解锰渣、磷石膏两种固体废弃物的特性,利用电解锰渣和磷石膏结合矿渣制备复合胶凝材料,探究了磷石膏和水泥不同掺量对复合胶凝材料硬化体力学性能的影响。通过XRD、SEM和EDS分析了硬化体的物相组成和微观形貌变化特征,同时对硬化体进行毒性浸出测试。结果表明:硬化体各龄期强度随着水泥掺量增加而增大,硬化体各龄期强度随着磷石膏掺量增加而减小。复合胶凝材料较优配合比(质量分数)为电解锰渣为50%、磷石膏为20%、矿渣为30%,水泥外掺12%的硬化体28 d抗压强度为27.1 MPa,硫酸盐固废复合胶凝材料的水化产物主要为水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石(AFt)。养护至28 d的硬化体浸出液中可溶性Mn^(2+)、NH_(4)^(+)-N、PO_(4)^(3-)和重金属离子浓度稳定后满足GB 8978—1996《污水综合排放标准》的排放要求。

脱硫石膏制备α-半水石膏研究进展及应用

随着中国工业的不断发展,产生了大量的脱硫石膏,目前脱硫石膏的综合利用量虽在逐年增加,但其利用率却在降低,探寻脱硫石膏的高值化利用途径迫在眉睫,其中脱硫石膏资源化利用途径之一是将其脱水转化成α-半水石膏。利用脱硫石膏来制备高性能、高附加值的α-半水石膏,不仅能减轻石膏堆积对环境的污染,减少天然石膏的开采,还能带来新的经济效益。基于此,系统地综述了国内外脱硫石膏制备α-半水石膏的研究现状及影响因素,总结了其生产工艺路径及应用,并对推进脱硫石膏的减量化、资源化利用提出了展望,旨在提高固废利用率,促进“碳中和、碳减排”。

土建施工中的透水混凝土材料应用性能优化

针对普通混凝土在实际工程应用中存在强度不足、韧性不够、易开裂的问题,提出通过碳纤维对透水混凝土性能进行优化。试验对透水混凝土制备方法进行优化,研究了碳纤维长度和掺量对透水混凝土性能的影响。试验结果表明,选择干法拌和,碳纤维长度为12 mm,体积掺量为0.6%时制备的混凝土综合性能最佳。此条件下制备的碳纤维透水混凝土抗压强度最高为35 MPa,抗折强度为4.3 MPa,断裂能为400 N/m,孔隙率为13.7%,透水系数为1.85 mm/s;强度满足GB/T 50081—2019标准要求,透水性能满足GB/T 23160—2008要求,可以在实际工程应用中发挥作用。

高掺量磷石膏道路基层材料配比设计及性能研究

按传统矿质混合料设计掺磷石膏道路基层材料难以大规模消纳磷石膏,为实现磷石膏在道路基层材料中大规模利用,通过骨料替代法进行高掺量磷石膏道路基层材料配比设计,确定适宜的碎石比(5~10 mm粒级与10~25 mm粒级质量比39∶61)后以不同掺量替代磷石膏基胶凝材料体系,再击实然后得出最佳含水率及最大干密度。通过对设计好的配比进行性能试验筛选,得出适宜配比为P85S60,养护28 d的试件抗压强度最大达5.39 MPa,体积变化率较低,且养护7 d后试件的体积增长稳定,体积变化率最终维持在0.5%左右,有利于现场道路施工应用。所有配比浸出氟、磷均满足《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)一级限值,相较于常规水泥稳定碎石材料,该道路基层材料浸出液的酸碱性不会额外增加不利影响。通过XRD和SEM分析可知,胶凝材料水化产生的钙矾石和水化硅酸钙包裹在未反应的二水石膏周围,另外针棒状钙矾石和水化硅酸钙填充微小孔隙,使得试件整体结构密实、强度增加、体积稳定性增强。

CaCl_(2)和MgCl_(2)及其复合溶液制备α-半水石膏

为提高磷石膏的利用率和附加值,采用常压水热合成法以磷石膏为主要原材料制备α-半水石膏材料,主要研究不同质量分数的CaCl_(2)、MgCl_(2)及其复合溶液对磷石膏常压水热制备α-半水石膏脱水速率、物相组成和微晶形貌的影响。研究发现,磷石膏在95℃的CaCl_(2)溶液、MgCl_(2)溶液及CaCl_(2)-MgCl_(2)复合溶液中均可脱水转晶生成α-半水石膏。在CaCl_(2)溶液和MgCl_(2)溶液中,随着盐溶液浓度的增加,α-半水石膏的生成速率加快,其中经质量分数为35%的CaCl_(2)溶液反应4 h后或质量分数为25%的MgCl_(2)溶液反应1 h后,磷石膏可完全反应成α-半水石膏。在CaCl_(2)-MgCl_(2)复合溶液中,随着MgCl_(2)溶液浓度的增加,磷石膏的脱水转化速率逐渐加快,当CaCl_(2)质量分数≤19%和MgCl_(2)质量分数≥11%时,磷石膏水热反应1 h即可形成颗粒分布较为完整的α-半水石膏。

景观用的偏高岭土-地聚物纤维材料制备及性能

针对传统园林景观造型材料耐久性差的问题,制备一种偏高岭土-地聚物纤维材料,并对制备材料的性能进行研究。结果表明,偏高岭土-地聚物纤维材料的最佳配比为m(水)∶m(胶材料)=0.35、w(纤维)=12%、水玻璃模数1.95、w(偏高岭土)=16%;该条件下制备的地聚物材料养护时间从10 d增至60 d,静曲强度从8.3 MPa降至6.5 MPa;经过冻融处理后,偏高岭土-地聚物静曲强度从9.8 MPa降至7.0 MPa,静曲强度损失率约为28.8%,内结合强度为1.1 MPa,握螺钉力强度为1.854 kN,吸水厚度膨胀率为1.28%,浸水后静曲强度为8.2 MPa;改性的地聚物纤维材料各项性能均符合GB/T 24312—2009标准,可在园林景观中发挥作用。

铁尾矿-矿渣基地聚合物的制备及其性能

我国铁尾矿产生量较高,但利用率仍较低,为了高附加值资源化利用铁尾矿,将铁尾矿、高炉矿渣与粉煤灰混合后作为硅铝原料,通过机械粉磨和碱性激发剂来激发其反应活性,制备地聚合物胶凝材料。探讨了高炉矿渣与铁尾矿的配比、碱激发剂水玻璃的掺量对地聚合物试样抗压强度的影响,分析了地聚合物胶凝材料形成机理。结果表明:将铁尾矿和高炉矿渣采用机械粉磨活化时,粉磨时间超过60 min后其比表面积提高幅度变小,综合考虑原料活性和成本,机械粉磨时间定为60 min。当粉煤灰掺量为10%、高炉矿渣与铁尾矿的配比为5∶3、碱性激发剂水玻璃掺量为10%时,所制得的地聚合物试样3、7、28 d龄期的抗压强度分别为10.7、18.9、32.9 MPa。地聚合物试样在养护过程中,随着养护时间的延长,试样的结构越来越致密,尤其是28 d龄期的试样结构更加致密,生成的凝胶产物填充在原料颗粒之间的空隙,并将未反应的原料颗粒包裹,与相邻的凝胶产物相互胶结,形成一整体,从而有利于试样抗压强度的提高。

一种聚合氯化铝再生材料的性能测试与应用

试验通过聚合氯化铝PAC废渣代替水泥,制备了一种环保型混凝土材料,并对其性能进行研究。结果表明,当掺量小于18%时,掺入PAC废渣试件的早期强度性能高于掺粉煤灰试件;当掺量为6%时,掺PAC废渣试件的28 d抗压、抗折强度最高,分别为63.2、8.9 MPa;PAC废渣在混凝土材料中具备火山灰效应;掺入3%无水硫酸钠和3%水玻璃可以激发PAC废渣的活性,促进水化反应,增强材料强度性能;最佳PAC废渣取代水泥率为12%。制备的环保型混凝土经济性好、强度良好,符合C30混凝土强度指标要求,可以作为一种绿色环保混凝土材料使用。

工业副产石膏制备高强石膏的方法及其应用技术

本文论述了高强石膏的制备方法,从高强石膏传统的制备工艺入手,分析了蒸压法(饱和蒸汽法)、常压盐/酸溶液法和加压盐/酸溶液法的优点及缺点,阐释了在高强石膏的制备过程中转晶剂的应用以及优化颗粒级配对提高α-半水石膏性能的重要性,论述了高强石膏的技术要求。在建材、模具铸造、航空航天、医疗以及美术制品等领域,高强石膏有非常广泛的应用,介绍了其出众的性能,最后讨论了水膏比对高强石膏硬化浆体强度的影响,以及高强石膏制品耐水性差的原因和解决方法。

磷酸镁水泥在体育场地铺装层中的应用及粘接性能研究

简述了室外体育场地铺装所用材料的性能要求和磷酸镁水泥特性,分析了磷酸镁水泥应用到室外体育场地铺装的施工工艺流程。并进行了普通硅酸盐水泥基层与磷酸镁水泥铺装层的粘接性能试验,探究了界面的抗拉粘接性能和抗剪粘接性能。结果表明,自然养护条件下对硅酸盐水泥基体进行凿毛处理有助于提升界面抗拉粘接强度;随着凿毛深度的增加和养护龄期的延长,界面抗剪粘接强度值不断提升。在室外体育场地薄层铺装中,最佳的凿毛深度为3mm,不破坏原有基层强度的同时可最大化提升场地的铺装效果。

干湿循环下煤矸石混凝土氯离子分布规律研究

为研究在干湿循环下煤矸石混凝土中氯离子的分布规律,利用质量分数为3.5%的NaCl溶液对煤矸石混凝土进行干湿循环试验,探究了煤矸石替代率(0、25%、50%)、连续干湿循环和非连续干湿循环、干湿比(23∶1、22∶2、20∶4)对混凝土中氯离子浓度与对流区深度等的影响。结果表明,随着混凝土深度增加,氯离子浓度先在距表面0~4 mm上升,随后在4~15 mm急剧下降,之后趋于平稳。随着煤矸石替代率的增加,氯离子浓度整体呈上升趋势,对流区深度随之减小,替代率50%的混凝土对流区深度最小,约为2 mm。煤矸石混凝土的侵蚀深度大于未掺组。干湿比的增大和非连续干湿循环均会导致氯离子峰值浓度和氯离子浓度减小,干湿比为23∶1时,对应的氯离子峰值浓度最大。对流区深度与干湿比的变化无关。

低品位硅藻土无熟料胶凝材料制备及机理研究

为提高低品位硅藻土在建筑材料领域利用率,减少堆存量,本试验采用石灰(钙质)、Na_(2)SO_(4)协同激发活化改性低品位硅藻土制备胶凝材料,研究了其强度变化并通过X射线衍射(XRD)仪、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)仪探讨了作用机理。结果表明,低品位硅藻土的最佳活化改性温度为850℃,胶凝材料中CaO与SiO_(2)摩尔比为1.4,Na_(2)SO_(4)掺量为1.2%时,其28 d抗折强度、抗压强度、表观密度最优,分别为3.8 MPa、19.5 MPa、0.98 g/cm^(3)。低品位硅藻土胶凝材料中石灰与SiO_(2)形成了水化硅酸钙(C-S-H)凝胶,Na_(2)SO_(4)复合石灰和改性硅藻土中偏高岭土反应生成地聚物,最终改善了强度。

再生微粉对砂浆性能影响研究

为响应国家“减碳”目标,针对开封地区建筑垃圾特点,研究再生微粉砂浆的干缩变形特点。研究结果表明:掺入再生微粉后可以有效改善砂浆的质量损失速度和干缩值,并随着再生微粉的掺量先增大后减小。再生微粉可以很好地改善再生砂浆的失水率,经过比较发现,20%再生微粉掺量为最佳。