硅藻土调质污泥制备水硬性胶凝材料试验研究

为了改善水硬性凝胶材料的力学性能,提高污泥的处置率,选用硅藻土等材料对污泥进行调质处理,利用张家口充足的太阳能及风能自然干化调质污泥。对干化后的污泥焚烧并粉磨制灰,通过胶砂强度对比试验及火山灰活性试验,分析调质污泥灰的火山灰活性。通过分别掺加同等质量的硅藻土、粉煤灰、页岩和沸石调质的污泥灰,测试其火山灰活性并进行水泥技术性能试验及胶砂收缩率试验,结合XRD及SEM进行微观的活性产生机理分析。对硅藻土调质污泥灰进行水泥技术性能试验及胶砂收缩率试验等试验,分析其取代部分水泥作为水硬性胶凝材料后的各项性能指标。试验结果表明:随硅藻土掺量的增加,污泥灰的火山灰活性先增加后趋于平缓,当掺量为9%,抗压强度比达到最高为87.3%;污泥中掺9%的硅藻土可获得较好的干化效果和最佳的火山灰活性;同掺量情况下硅藻土较粉煤灰、页岩、沸石调质的污泥灰具备更高的火山灰活性,且调制后的污泥灰制备水硬性胶凝材料其部分性能优于水泥,收缩率也较纯水泥更小。X射线衍射分析可见,未煅烧硅藻土含有石膏、石英及白云母晶体,煅烧过的硅藻土的石膏衍射峰消失,石英的各衍射次峰得到削弱。硅藻土与污泥混合搅拌干化煅烧后,石英晶体程度变弱。整体来看单烧及与污泥混合煅烧的硅藻土衍射图中尖锐的衍射峰较少,平整度高,活化程度高。SEM分析可见未煅烧硅藻土藻体壁上分布着排列整齐,大小均匀的微孔。经煅烧后其表面变得粗糙,覆盖着的无定形物质变得分散,增大了硅藻土与氢氧化钙反应时的接触面积,利于其火山灰活性的发挥。与污泥混烧的硅藻土藻体破坏程度较重,所见多为硅藻碎片,火山灰活性得以充分发挥。

热激发张家口尚义页岩的火山灰活性研究

利用水泥胶砂强度比和火山灰活性试验法,对经750～900℃、保温时间60～150 min煅烧处理的页岩火山灰活性进行了评定;结果表明:经煅烧处理后的页岩均具有活性,活性最高的是经过850℃,120 min煅烧处理的页岩,火山灰活性指数达到99.6%;而过高的煅烧温度和时间(温度高于900℃时间大于90 min)会导致活性急剧下降。通过XRD测试手段,对页岩获得火山灰活性的机理进行了分析,分析发现当煅烧温度高于750℃后,页岩中的粘土矿物高岭石衍射峰消失,碳酸盐矿物白云石衍射峰消失,出现碳酸钙和方镁石衍射峰,温度为850℃后碳酸钙衍射峰消失,随着温度提高伊利石衍射峰变弱,而烧页岩获得较高活性正是源于页岩中一些矿物的脱水和分解。

全粉料α-Al_2O_3烧结性能的研究

本文研究了ＴｉＯ２和ＭｇＯ＋Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３添加剂及微粉对全粉料α－Ａｌ２Ｏ３烧结性能的影响。测试了试样的体积密度，显气孔率及抗弯强度，用ＳＥＭ分析了显微结构。结果表明：加０．３ｗｔ％ＴｉＯ２即可显著促进烧结，添加ＭｇＯ＋Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３复合添加剂可抑制晶粒生长，使晶粒得以细化。微粉含量由３３％增至４３％可显著促进烧结。

利用SiC控制高性能轻骨料性能的试验研究

为了得到高性能低膨胀的页岩轻骨料,调整了原料中Al2O3含量,粉煤灰加入量占原料总质量25%。为了使页岩轻骨料能够膨胀,笔者选用低品位的SiC做发泡剂,并采用微调SiC发泡剂的掺量,控制焙烧温度的方法,制备了高性能页岩轻骨料。当控制SiC掺量为0.10%,焙烧温度为1150℃和1160℃时,轻骨料的颗粒强度分别达到11.1 MPa和10.4 MPa,24 h吸水率为2.4%和2.2%,表观密度为1020 kg/m3和960 kg/m3,达到了高性能轻骨料要求。经对1140℃焙烧的轻骨料照片可见,内部孔均为封闭孔,孔壁较厚,随SiC掺量提高,孔壁厚度减小,强度随之略有下降。研究表明,可以通过控制SiC掺量和焙烧温度调整轻骨料的性能。

利用不同含水率污泥制备复合高性能轻骨料的研究

在确定不同干化程度湿污泥直接与粉煤灰页岩混合制备轻骨料料球的掺量后，研究了不同含水率的污泥对轻骨料性能的影响，分析了导致轻骨料膨胀率、颗粒强度和吸水率变化的原因。结果表明：污泥含水率为60％时，制备料球的直接掺人量可以达到52％，污泥含水率为65％-70％，焙烧温度为1160℃，制备的轻骨料1h吸水率小于2．0％、颗粒强度分别为8．5、8．9MPa，达到高性能轻骨料的要求。

复合添加剂对全粉料制α-A1_2O_3陶瓷抗热震性的影响

本文研究了0．3wt％TiO2和Mgo＋Y2O3＋La2O3复合添加剂对全粉料a-Al2O3抗热震性的影响人试样热震后的抗折强度保持率来看，当复合添加剂含量为0．375wt％及0．5wt％时，不仅可以促进烧结，且由于添加剂有细化晶粒的作用，可使全粉料a-A12O3抗热见性提高。

膨胀剂对污泥、粉煤灰-页岩高性能轻骨料性能的影响

为了使利用污泥制备的轻骨料有较好的稳定性,选择了碳酸钙、九零型碳化硅和八零型碳化硅三种膨胀剂,研究了不同膨胀剂对轻骨料性能的影响,利用热重（TG）分析曲线分析了三种膨胀剂导致轻骨料膨胀的原因,比较了膨胀剂对轻骨料颗粒强度和吸水率的影响。结果表明：污泥掺量35%、页岩45.5%、粉煤灰19.5%时,外加八零型碳化硅在0.10%~0.16%范围变化时,制备的轻骨料性能较稳定,掺0.12%的轻骨料,经1170℃焙烧轻骨料1 h吸水率为0.86%,24 h吸水率仅仅为1.63%,颗粒强度分别为9.8 MPa,是低吸水、高强度轻的骨料。

焙烧制度对页岩-粉煤灰轻骨料性能的影响

为了使研制的页岩-粉煤灰轻骨料更适应工业化生产,设计了不同的焙烧制度,分析了预热温度、升温速率、焙烧温度、焙烧时间等因素对轻骨料性能的影响。研究表明:对轻骨料性能影响显著的是焙烧温度,其次是焙烧时间;预热温度为650℃,升温速度12℃/min,焙烧时间15 min,焙烧温度1140℃的制度下,轻骨料的颗粒表观密度为990 kg/m3,颗粒强度达到8.52 MPa,24 h吸水率为3.36%,是质轻高强低吸水的轻骨料。改变焙烧制度,使轻骨料的孔结构不同,轻骨料强度随轻骨料孔隙结构、孔隙分布和孔壁厚度的变化而发生改变。

粉煤灰对复合高性能轻骨料性能的影响

利用粉煤灰调整原料中Al2O3含量,制备出页岩-粉煤灰高性能轻骨料。试验根据页岩、粉煤灰的化学成分和利用XRD对页岩、粉煤灰和碳化硅的矿物分析结果,设计了页岩-粉煤灰复合原料的配比。选择粉煤灰掺量分别为25%、30%、35%和40%,试验焙烧温度分别为1140℃、1150℃和1160℃。结果表明,在同一温度下,随着粉煤灰掺量的提高,轻骨料的颗粒强度提高,颗粒表观密度也有所提高。当焙烧温度为1150℃,粉煤灰掺量达40%时,轻骨料的颗粒强度达到9.5MPa,颗粒表观密度为1060kg/m3,24h吸水率为2.5%,达到了高性能轻骨料要求。由1150℃焙烧的轻骨料照片可知,随着粉煤灰掺量提高,孔壁厚度增加,颗粒强度提高。粉煤灰掺量为40%时,1160℃焙烧的轻骨料表面的玻璃化程度较高,24h吸水率仅2.2%。

粉煤灰对粉煤灰—污泥陶粒性能的影响

为了将固体废物粉煤灰和污泥资源化利用,以粉煤灰为主体材料,污泥为粘结剂,选择碳化硅为膨胀剂,制备了用于高性能混凝土中的陶粒,研究了粉煤灰掺量对陶粒性能的影响.研究结果表明:在焙烧温度为1180℃时,主体材料中粉煤灰95%,页岩5%时,可制得颗粒强度达到11.4 MPa,24h吸水率3.30%,表观密度1270kg/m^3陶粒,达到高强度、低吸水率高性能轻骨料的要求.在同一焙烧条件下,提高粉煤灰掺量可提高颗粒强度,降低吸水率.

不同膨胀剂在制备污泥、粉煤灰-页岩高性能轻骨料中的作用

研究了不同膨胀剂对污泥、粉煤灰-页岩轻骨料性能的影响,制备了高性能轻骨料.设计配方中选择了三种膨胀剂,比较了不同膨胀剂的作用效果,分析了导致轻骨料膨胀率、颗粒强度变化的原因.结果表明:SiC有较强使轻骨料在焙烧时产生膨胀的作用;CaCO3在研究的条件范围内,不能有效的使轻骨料产生膨胀;SiC与CaCO3复合膨胀剂可以使轻骨料在焙烧时膨胀,膨胀率可达到58.28%,添加复合膨胀剂的轻骨料膨胀率普遍低于添加SiC.当污泥掺量为35%、粉煤灰掺量为19.5%、页岩掺量为45.5%,添加复合膨胀剂的轻骨料在1160℃焙烧后,颗粒强度达到11.6MPa,24h吸水率小于1.0%,表观密度为1 090kg/m3,满足轻质高强低吸水高性能轻骨料的要求.

粉煤灰与矿粉改进减水剂与水泥相容性的研究

采用萘系、聚羧酸系减水剂与粉煤灰、矿粉双掺法,进行水泥流动性的试验,测定净浆流动度损失,研究粉煤灰、矿粉对减水剂与水泥相容性影响,研究发现,粉煤灰、矿粉能有效改进萘系、聚羧酸系减水剂与水泥的相容性;而聚羧酸系减水剂与水泥的相容性比萘系减水剂好.

淤泥对污泥、粉煤灰-页岩陶粒性能的影响

为了将河道淤泥、污水污泥和粉煤灰等固体废弃物烧制成轻质高强的陶粒,试验将几种材料进行混合,配方中固定污泥与粉煤灰掺量,逐渐提高淤泥的掺量以取代页岩的掺量.研究测定了陶粒的膨胀率、表观密度、吸水率和颗粒强度等性能.结果表明,随着淤泥含量提高,陶粒的膨胀率降低,表观密度提高,颗粒强度提高.在淤泥含量为21.2%,焙烧温度为1 200℃时,陶粒的1h吸水率仅1.26%,颗粒强度达到9.2 MPa,表观密度1 260kg/m3,满足轻质高强陶粒的要求.

碳化硅添加剂对紫色页岩陶粒烧胀性的影响

利用碳化硅为膨胀成份,紫色页岩为主要原料制作陶粒,研究碳化硅掺加量和焙烧温度对紫色页岩烧胀性的影响,探讨碳化硅引起紫色页岩陶粒膨胀的机理。试验结果表明外加碳化硅0.3wt%可使紫色页岩在1 120℃时膨胀;当碳化硅掺加量提高时,紫色页岩起始烧胀温度下降,添加量为1.2wt%时,起始烧胀温度为1 100℃。

利用烧页岩研制碱激发胶凝材料的探讨

将张家口坝上地区页岩在850℃保温60 min煅烧后作为制备胶凝材料的主要原料,利用水玻璃和氢氧化钠作复合激发剂研制碱激发胶凝材料。试验结果表明:调整复合激发剂模数为1.2,且掺量占总质量的10%时,可以激发活性较低的烧页岩的活性,制备的碱激发胶凝材料28 d抗压强度达到18.5 MPa。经对其进行SEM分析可见生成了一种结构上类似于沸石的前驱体的无定形铝硅酸凝胶物质。

煅烧Al_2O_3微粉用匣钵的损毁分析

本文对生产α-Al2O3用耐火材料损毁状况进行了调研，并通过对附着在材料表面浮渣的EDAX及X-Ray分析，探讨了材料损毁的机理。

矿物掺合料对轻骨料混凝土强度的影响

为了比较几种不同种类矿物掺合料对轻骨料混凝土的影响,设计将各种掺合料等量取代水泥,掺合料的取代量分别为5%、10%、15%、20%、25%,试验制备和测试了混凝土不同龄期试块的抗压强度.结果表明:S75级矿粉可以提高轻骨料混凝土的早期强度,当取代水泥量在20%和25%时,可提高28d和49d强度;Ⅱ级粉煤灰取代水泥的效果表现为强度增进率较高,掺量为25%时,在49d强度达到最大值55.1MPa.通过对轻骨料采用预湿工艺发现,预湿轻骨料在强度发展后期因"返水"作用,可促进晚期强度增长.

不同龄期的高流态自养护泵送混凝土性能的试验研究

采用P.O 42.5级水泥、高吸水性树脂、聚羧酸系高效减水剂、粉煤灰等原料配制了强度等级是C50的高流态泵送混凝土,浇筑成型后试块直接堆放在湿度为60%、平均温度为15℃的环境中进行了自然条件下的养护。试验分别测定新拌混凝土的坍落度和1 h坍损,以及不同龄期混凝土的力学性能,并利用SEM等方法对水泥石微观结构的进行了分析。试验结果表明,0.10%～0.14%掺量的高吸水性树脂能显著改善大掺量高效减水剂(掺量为1.0%时)引起的混凝土泌水和坍损过大的现象;且高吸水性树脂的掺入完全能实现混凝土在自养护条件下强度的发展,1 y龄期的、高吸水性树脂掺量0.18%以上的自养护试件强度可达85 MPa以上。SEM结果表明,高吸水性树脂吸水后呈胶态均匀分布在混凝土中,完全释水干燥后形成片状薄膜均匀分布在水化硅酸钙中。

利用预处理法制备高强轻骨料混凝土的研究

为了得到和易性好、强度高的轻骨料混凝土,采用预处理法、掺加矿物掺合料等措施,制备高强轻骨料混凝土。试验根据矿物掺合料的特性,设计了碎石型轻骨料混凝土的配合比,对比了预处理骨料方法对混凝土和易性和强度的影响。试验结果表明:预处理骨料方法可以提高混凝土拌合物的和易性和抗压强度。配合比为水泥∶粉煤灰∶硅灰∶轻骨料∶砂∶水=300∶187.5∶75∶554∶540∶182,减水剂掺量0.85%,采用预处理法制备的碎石型轻骨料混凝土坍落度达270 mm,1 h经时损失量为0 mm,拌合物无离析、泌水、轻骨料无上浮现象,轻骨料混凝土干表观密度小于1 740 kg/m3,28 d抗压强度达到了52.6 MPa。

基于骨料级配设计的活性粉末混凝土性能的研究

研究基于骨料紧密堆积理论和砂合理级配的规定,调整金尾矿砂、石英砂和普通砂比例,获得了较佳级配的混合砂。设计了不同比例混合砂和砂胶比的配合比,研究了混合砂的比例及胶砂比对活性粉末混凝土性能的影响。结果表明,级配合理的混合砂不仅可以获得较佳的流动性,且制备的胶砂试块抗压强度大于180 MPa,抗折强度大于30 MPa;改变砂胶比可以有效的提高流动性,砂胶比增大,流动性下降,当砂胶比为1.45时,制备的胶砂试块的抗压强度大于185 MPa,抗折强度大于35 MPa,超过国家标准RPC180的要求。