钛石膏-脱硫石膏复合胶凝材料力学性能研究

将钛石膏和脱硫石膏两种工业固体废弃物综合利用,制备钛石膏-脱硫石膏(简称:TG-FGD)复合胶凝材料。利用Origin软件对TG-FGD复合胶凝材料抗折强度与抗压强度数据进行非线性拟合,得到相关度较高的拟合曲线与强度关系式。结合XRD、SEM等测试方法分析TG-FGD复合胶凝材料反应物相和微观形貌。结果表明:随着脱硫石膏掺量的增加,TG-FGD复合胶凝材料2 h抗折与抗压强度均增大;钛石膏与脱硫石膏按质量3∶2制作TG-FGD复合胶凝材料,石膏增强剂(主成分为聚羧酸醚)的适宜掺量为0.05%,达到GB/T 9776-2008《建筑石膏》1.6等级,复合胶凝材料的强度提高10%左右;掺加石膏增强剂降低了水膏比,且水化产生的二水石膏晶体排列较为紧凑,有利于TG-FGD复合胶凝材料形成较高强度。

钛工业固废钛石膏胶凝性与强度机理分析

采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等方法研究钛石膏(TG)的胶凝性与强度机理。结果表明,110~250℃范围内,随着煅烧温度的升高,钛石膏的胶凝性呈先升高后趋于稳定的趋势。190℃煅烧2 h,钛石膏主要成分为CaSO_4·0.5H_2O,具有较好胶凝性。钛石膏中的CaMg(CO_3)_2和CaCO_3杂质来自石灰中和废硫酸过程。钛石膏试块强度较低的主要原因为:钛石膏标准稠度用水量较大,为98%,在自然养护过程中大量自由水蒸发,产生较多孔洞,密度较小,为0.9 g/cm~3,二水石膏晶体间搭接空隙较大;同时,钛石膏中的铁杂质以絮状Fe(OH)_3覆盖在CaSO_4·2H_2O晶体上,阻碍CaSO_4·2H_2O晶体的发育,导致二水石膏晶体强度较低。

高钛重矿渣粉复合胶凝材料强度突变机理分析

利用高钛重矿渣粉对烟气脱硫石膏进行改性,制备石膏基高钛重矿渣粉复合胶凝材料,结合粒度分析、X射线衍射、扫描电镜等方法对试块水化产物进行物相和形貌分析。结果表明:随着高钛重矿渣粉掺量增加,石膏基高钛重矿渣粉复合胶凝材料试块强度呈现先增大后降低的趋势。当高钛重矿渣粉掺量为50%时,石膏基高钛重矿渣粉复合胶凝材料试块强度出现突变增大,主要原因是试块中片状与块状二水石膏晶体减少,棒状的二水石膏晶体增加,棒状二水石膏晶体长径比有所降低,且部分棒状二水石膏晶体生长方向出现一致性,晶体之间搭接空隙较小,0.6~20μm高钛重矿渣粉可以填充部分晶体间空隙,试块密实度增大。

高钛重矿渣混凝土基础力学性能试验分析

利用高钛重矿渣作为建筑材料具有显著的耐久性能、经济效益及社会效益,是解决高钛重矿渣堆积和环境保护问题的重要途径之一。对高钛重矿渣混凝土基础力学性能进行了试验分析。试验采用水胶比为0.5、0.55、0.6,粉煤灰掺量为0、10%、20%的材料对不同配合比的C30高钛重矿渣混凝土的抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度等基础力学性能进行分析,发现C30高钛重矿渣混凝土的适宜水胶比为0.5,粉煤灰掺量宜为10%,试块的抗压强度达到45.9 MPa,抗折强度为4.7 MPa,劈裂抗拉强度为3.28 MPa,同时具有较好的和易性能。介绍了具体的试验及分析过程。

盐冻作用下高钛重矿渣混凝土耐久性试验研究

考虑水胶比、粉煤灰掺量、复合盐溶液浓度三个因素,采用正交试验,研究不同因素对高钛重矿渣混凝土耐久性影响。试验结果表明:复合盐溶液浓度对高钛重矿渣混凝土的质量损失率和动弹性模量影响最大。在水胶比和粉煤灰掺量一定的情况下,随着冻融循环的次数增加,高钛重矿渣混凝土试块质量损失率逐渐增大,呈现指数函数变化趋势。随着冻融循环的次数增加,高钛重矿渣混凝土试块的动弹性模量快速减小,呈现负指数函数变化趋势。复合盐冻融循环下的高钛重矿渣混凝土试块的质量损失与动弹性模量的衰减的主要原因有两方面,一是NaCl和Na_(2)SO_(4)物理结晶产生的结晶拉力破坏;二是Cl−与高钛重矿渣混凝土水化产物发生化学反应产生氯铝酸钙,SO_(4)^(2−)与水化铝酸钙发生化学反应,产生钙矾石,导致高钛重矿渣混凝土试块内部结构劣化。

脱硫石膏—钛矿渣粉复合胶凝材料力学性能研究

将脱硫石膏和钛矿渣粉两种工业固体废弃物综合利用,制备脱硫石膏一钛矿渣粉(简称:FGD-TS)复合胶凝材料。利用XRD.SEM等测试方法研究不同钛矿渣粉掺量对FGD-TS复合胶凝材料反应物物相及微观形貌影响。试验结果表明:随着钛矿渣粉掺量的增加,FGD-TS复合胶凝材料单位体积内的二水石膏晶体量降低,复合胶凝材料试块的2 h抗折与抗压强度均降低。在FGD-TS复合胶凝材料中,钛矿渣粉适宜掺量为10%-20%,钛矿渣粉镶嵌在二水石膏晶体之间,起到了骨架支撑作用,比单一的脱硫石膏的绝干抗压强度提高10%-27%,提高了FGD-TS复合胶凝材料的后期强度,达到《建筑石膏》(GB/T 9776—2008)3.0等级的规定。

高钛重矿渣纤维混凝土力学性能试验研究

考虑纤维掺量、水胶比和粉煤灰掺量3个主要因素,采用正交试验设计20组高钛重矿渣纤维混凝土试件,结合SEM分析研究纤维掺量、水胶比等因素对高钛重矿渣纤维混凝土力学性能的影响。试验结果表明:水胶比对高钛重矿渣混凝土的抗折与抗压强度影响最大;玄武岩纤维可以显著提高高钛重矿渣混凝土抗折强度,塑钢纤维可以明显提高高钛重矿渣混凝土抗压强度。当水胶比为0.32,玄武岩纤维掺量1 kg,粉煤灰掺量5%时,高钛重矿渣纤维混凝土抗折强度为5.61 MPa,比未掺纤维的高钛重矿渣混凝土提高10%。当水胶比为0.34,塑钢纤维掺量2 kg,粉煤灰掺量5%时,高钛重矿渣混凝土的抗压强度为60.45 MPa,达到GB50010-2010《混凝土结构设计规范》规定的C55等级。

高钛高炉渣透水混凝土单轴压缩破坏试验及数值模拟

通过高钛高炉渣透水混凝土单轴压缩试验发现:高钛高炉渣透水混凝土的抗压强度可达9.2 MPa,满足路面基层无砂混凝土设计强度要求,其破坏面形态与普通透水混凝土稍有不同,小粒径高钛高炉渣透水混凝土的破坏形态多表现为骨料断裂。通过单轴压缩数值模拟,得到了高钛高炉渣透水混凝土的细观力学参数,基于此参数的单轴压缩数值模拟曲线能很好地与不同粒径应力-应变曲线吻合;通过数值模拟观察了高钛高炉渣透水混凝土模型的断裂开展情况,验证了用PFC模拟高钛高炉渣透水混凝土单轴压缩试验的可行性。研究结果可为研究高钛高炉渣透水混凝土受力状态及破坏机理提供参考。

钛石膏强度与含水率预测模型建立与强度机理分析

研究钛石膏的各种性能特点,对钛石膏的回收、资源化利用以及与其它矿物质复掺利用有着重要意义。以最大化利用钛石膏为目的,用脱硫石膏替换部分钛石膏进行试验,对不同时间下的钛石膏试块进行含水率与强度测试。试验结果表明:在自然养护条件下,随着养护时间的增加,钛石膏试块的抗折强度、抗压强度均呈现先降低后增高的趋势,含水率先快速降低后趋于缓慢降低。利用Origin软件对试验数据进行拟合分析,采用Cubic(x,A,B,C,D)模型可以较好预测钛石膏试块抗折强度与抗压强度变化,LangmuirEXT2函数模型可以较好预测钛石膏试块含水率变化。结合SEM分析钛石膏试块强度降低又增长的主要原因是随着钛石膏试块在自然养护条件下自由水快速地失去,二水石膏晶体周围自由水含量降低,大部分水由物理吸附转变为化学吸附,构成了二水石膏晶体,形成了有效的结构强度。