氢氧化钙对碱矿渣材料硫酸盐结晶破坏的抑制机理

通过外观变化和质量损失的发展研究了Ca(OH)_(2)对碱矿渣材料硫酸盐结晶破坏的抑制效率,结合抗压强度、毛细孔隙率、X射线衍射、综合热分析和扫描电子显微镜,揭示了Ca(OH)_(2)对碱矿渣材料硫酸盐结晶破坏的抑制机理.结果表明:质量分数为5%的Ca(OH)_(2)使碱矿渣水泥石的微结构变得致密,降低其毛细孔隙率和毛细吸水系数,显著减小碱矿渣材料的硫酸盐结晶破坏;质量分数为10%的Ca(OH)_(2)使碱矿渣水泥石内部的微裂纹增多,毛细孔隙率和毛细吸水系数增大,对抑制硫酸盐结晶破坏不利.

可再分散乳胶粉改性碱激发粉煤灰矿渣材料的性能研究

制备PSB、PSA、PSE、PSV四种不同种类可再分散乳胶粉改性碱激发粉煤灰矿渣材料试件,研究可再分散乳胶粉对碱激发粉煤灰矿渣材料的影响。结果表明:不同种类可再分散乳胶粉掺量为2%时,对碱激发粉煤灰矿渣材料的流动度及凝结时间没有显著影响;掺入可再分散乳胶粉后,碱激发粉煤灰矿渣材料早期强度有所下降,其中PSB对强度的影响较小,而PSV会显著降低碱激发粉煤灰矿渣材料强度;养护方式对材料早期强度影响明显,水养条件不利于材料的早期强度发展;可再分散乳胶粉可显著改善碱激发材料的粘结强度、耐酸、耐碱和耐盐侵蚀性能。

养护机制对MgO基碱矿渣材料力学特性的影响

为降低MgO基碱激发矿渣材料(MASM)的危害及成本,提高MgO激发矿渣的早期强度。通过抗压强度,核磁共振,XRD及SEM分析养护时间与养护温度了解MASM的力学性能、水化特性、孔结构和微观结构的影响。试验结果表明:热养护能够加速矿渣的水化过程,使MASM的微观结构更加致密。但温度过高会增加MASM的孔隙率,进而影响抗压强度。在养护温度为40℃,养护时间为6 h时,养护效果最好,各龄期强度增长幅度较高。

冬季利用炉渣和矿渣材料修建公路路面

冬季利用缓慢硬化的炉渣和矿渣材料修建公路路面,可以缩短工期、节省费用。本文简介了用缓慢硬化胶结料建筑路面的冬季施工工艺。

废水玻璃型砂掺量对碱矿渣材料抗压强度的影响

为解决废水玻璃型砂(spent waterglass foundry sand,SWFS)的资源化利用难题,运用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和低场磁共振仪(NMR)研究了SWFS掺量对碱激发矿渣胶凝材料(alkali-activated slag materials,AASM)力学性能与微结构的影响。研究结果表明,SWFS与AASM兼容性好,随着SWFS掺量的增大,AASM各龄期抗压强度逐渐提高,28 d提高幅度为59.1%~126.3%。SWFS水玻璃硬化壳通过溶释SiO_(3)^(2-)和少量KOH,促使界面区形成了大量水化产物,提高了界面密实性,对AASM抗压强度发展起到积极作用。研究结果可为SWFS的资源化利用提供理论基础。

激发剂模数对高延性碱矿渣复合材料拉压性能的影响

为探究高延性碱矿渣复合材料在不同激发剂模数下拉压性能的变化,对模数为0.5~1.6的高延性碱矿渣复合材料进行了单轴抗压和拉伸试验,同时利用烧失量法测定其水化程度,并通过三点抗弯和单裂缝拉伸等细观试验进行高延性机理分析。结果表明:随着激发剂模数增加,高延性碱矿渣复合材料的抗压与拉伸强度均呈现下降趋势;而拉伸应变则呈现先增后减,于0.8~1.1范围达到最佳;与强度变化趋势一致,化学结合水量随模数增加而逐渐减小;基体断裂韧度和基体断裂能同强度变化趋势相符,纤维最大桥接应力和纤维桥接余能同应变变化规律相似,应变硬化性能指标能够合理反映拉伸应变的大小。

矿渣水泥基复合材料在杂散电流作用下的抗软水溶蚀机理研究

在轨道交通工程运营期间,复杂的服役环境导致混凝土结构耐久性下降。本文主要研究了在杂散电流与软水溶蚀耦合作用下,矿渣掺量、水胶比和杂散电流电压强度对矿渣水泥基复合材料微观结构的影响。结合X射线衍射、热重、扫描电子显微镜和压汞等方法,分析了矿渣水泥基复合材料经溶蚀90 d后的物相组成、Ca(OH)_(2)含量、微观形貌以及孔结构变化。研究结果表明:矿渣掺量越大,矿渣水泥基复合材料内部的Ca(OH)_(2)含量越少,材料的孔隙率越低,结构更均匀致密;随着杂散电流电压强度的增加,矿渣水泥基复合材料内部的Ca(OH)_(2)和AFt含量变少,且AFt和Ca(OH)_(2)等物相边界变得模糊不清;矿渣水泥基复合材料中C-(A)-S-H的含量略有增多,孔隙率略有下降;随着水胶比的增大,矿渣水泥基复合材料内部的Ca(OH)_(2)含量变少,剩余物相含量变少,微观结构变得松散多孔,孔径结构整体粗化,孔隙率增大。

碳酸钙晶须对碱矿渣胶凝材料的减缩增强作用

针对碱矿渣胶凝材料易收缩开裂等问题,采用一种新型微米级纤维——碳酸钙晶须对碱矿渣胶凝材料进行减缩增强,研究了碳酸钙晶须掺量对碱矿渣胶凝材料流变性能、抗压强度和干燥收缩的影响,并探究其显微增强机理.结果表明:微米级碳酸钙晶须的掺入对碱矿渣胶凝材料流动性影响较小,当碳酸钙晶须掺量为3%时,其新拌浆体塑性黏度为12.33 Pa·s,较未掺碳酸钙晶须的对照组仅增长14.48%,其硬化浆体28 d抗压强度可达105.8 MPa;碱矿渣胶凝材料的干燥收缩率随着碳酸钙晶须掺量的增加而降低,当碳酸钙晶须掺量为5%时,其28 d干燥收缩率仅有0.87%,较未掺碳酸钙晶须的对照组降低32.56%;碳酸钙晶须与基体紧密结合,在基体受力破坏时分散其所受应力,提升了碱矿渣胶凝材料的力学性能;碳酸钙晶须在体系内部的桥接作用能够有效延缓碱矿渣胶凝材料微裂纹的形成与扩展,在一定程度上遏制了宏观裂纹的发展.

碱激发粉煤灰矿渣胶凝材料的流变性能

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。为了研究碱激发粉煤灰矿渣胶凝体系在早期的流变特性,制备了不同粉煤灰和矿粉质量比以及碱激发剂含量的复合浆体,并且分别采用了微型坍落度筒和Brookfield DV3T流变仪测试其流动性和流变性,最后用等温量热仪测试了各组配比下浆体的水化放热速率。结果表明:当FA/GGBS比为3∶7时,碱激发剂NaOH含量为4%的浆体在所有配合比中流动度为较低。随着粉煤灰质量比和NaOH摩尔质量的升高,碱激发粉煤灰矿渣胶凝体系的流动度均有所上升,且屈服应力和塑性黏度有所下降。粉煤灰掺量的升高使得早期水化速率有所下降,而碱激发剂含量的增加则提高了水化放热峰值速率。

黄土-矿渣基新型胶结充填材料强度特性试验研究

为探究黄土-矿渣基胶结充填材料在不同水胶比及养护龄期下的力学性能、破坏模式和能量演化特征,分别对黄土-矿渣基胶结充填材料在4组水胶比和5个龄期条件下进行坍落度试验和单轴压缩试验。结果发现:随着胶结材料水胶比的增大,充填材料的坍落度和扩展度增大;材料的峰值强度与水胶比呈负线性相关关系,与养护龄期呈指数型非线性相关关系;充填材料的破坏模式整体上为剪切破坏,且水胶比越小、养护龄期越长材料破坏程度越大;胶结材料破坏过程可分为压密、弹性、裂纹稳定扩展、裂纹持续扩展和峰后破坏5个阶段。

矿渣基胶凝材料固废充填体强度与微观结构研究

目的:为了探究矿山周边具备潜在胶结活性的固废材料及高硫尾砂对胶结充填体强度和充填料浆的影响效应,揭示高硫尾砂复合充填材料的激发机理。方法:通过对不同配比充填体试样进行单轴抗压试验及SEM/EDS测试,分析其抗压强度、破坏模式和微观结构。结果:相较于使用100%水泥,采用生石灰作为激发剂时,尾砂∶戈壁集料为3∶7或4∶6胶结充填体试样的7 d强度均有所提高;当尾砂和戈壁集料的配比相同时,随着生石灰掺量的增加,胶结充填体的力学强度逐渐降低,生石灰最优掺量为10%;适当增加矿渣微粉的掺量有利于力学强度提高;通过微观结构分析,水化反应试件的内部生成了大量的纤维状C-S-H以及针状的钙矾石(Aft),充填体试样中的主要元素为O、C、Si、Ca、Al和Mg。结论:采用固废材料完全代替水泥具有可行性。意义:研究结果可为不同充填技术需求下固废材料的应用提供理论与技术依据。

有机膦酸盐对碱矿渣胶凝材料铅离子固化性能的提升作用

有机膦酸盐是一种极强的金属螯合剂,在溶液环境中可有效固化重金属离子。然而,目前关于有机膦酸盐改性水泥基材料重金属离子固化性能的研究较少。本工作研究了羟基乙叉二膦酸四钠(HEDP-4Na)和温、湿度交替变化的养护环境对碱矿渣胶凝材料(Alkali-activated slag-based materials,AASM)铅离子固化性能的影响,并分析了其物相组成、孔隙结构和微观形貌。结果显示:HEDP-4Na显著提升了AASM的铅离子固化性能,当其掺量为0.3%时,标准养护至28 d的AASM铅离子浸出浓度相比未掺入HEDP-4Na的对照组降低了34.6%,这与HEDP-4Na促进了AASM低钙硅比水化产物的生成,提升了水化产物吸附、封裹铅离子并形成C-Pb-S-H的能力,改善了其微观孔隙结构有关;温、湿度交替变化养护环境下,AASM的劣化加速,导致其铅离子固化性能下降,但掺HEDP-4Na的AASM铅离子浸出浓度仍显著低于未掺入HEDP-4Na的对照组。温、湿度交替变化养护时铅离子固化性能下降主要与AASM水化产物的生成受抑制,以及基体孔隙率的提高有关。

碱矿渣水泥基材料的干燥收缩及减缩技术研究进展

碱矿渣(AAS)水泥是以矿渣为原料在激发剂作用下形成的具有高强、高耐久性、环保的胶凝材料,被认为是普通硅酸盐水泥的潜在替代品,但其较大的干燥收缩是制约其应用和推广的主要原因。如何通过合理有效的减缩技术将AAS水泥基材料的干燥收缩控制在合理范围内,是实际工程应用中需要解决的问题。本文系统地回顾了国内外学者关于减轻AAS水泥基材料干燥收缩技术的研究现状。然后,综述了纤维,外加剂,激发剂种类、掺量和模数,矿物掺合料,养护条件和内养护等对AAS水泥基材料干燥收缩的减缩效果。最后,提出了目前对AAS水泥基材料减缩研究中存在的不足以及后续的研究方向。

碱激发矿渣胶凝材料高温力学性能研究进展

介绍了碱矿渣胶凝材料高温后残余力学性能变化规律,包括抗压强度、抗拉强度和抗折强度,并讨论了碱浓度、模数、集料、掺合料等材料参数,养护条件及高温作业机制对高温力学性能的影响。并通过碱矿渣胶凝材料微观结构及产物的高温变化进一步解释了宏观力学性能的高温变化。

纤维对碱激发矿渣胶凝材料的影响研究

为了改善碱激发矿渣胶凝材料(AASCM)在韧性方面的问题,通过对掺加不同纤维的碱激发矿渣胶凝材料进行抗压强度试验、抗折强度试验以及三点弯曲试验,研究不同纤维增韧的效果。结果表明3种纤维对碱激发胶凝材料的抗折增韧均有一定的改善且掺量越大效果越好。其中玻璃纤维(GF)增韧效果较差,玄武岩纤维(BF)和聚乙烯醇(PVA)纤维具有相似的效果,而聚乙烯醇纤维表现更加优异,在2.0%的体积掺量下等效弯曲韧性提升了45倍。

矿渣基胶凝材料稳定碎石路用性能研究

为探索矿渣基胶凝(SBC)材料应用于高等级公路基层工程建设的可行性,开展了击实试验、无侧限抗压强度试验、间接抗拉强度试验、弯拉强度试验和干缩、温缩试验。研究了SBC稳定碎石材料的力学性能和体积稳定性,并与PO42.5硅酸盐水泥(OPC)稳定碎石进行了对比。结果表明:随着胶凝材料掺量的增加,稳定碎石材料的无侧限抗压强度均出现不同程度的增长,在相同胶凝材料掺量下,SBC稳定碎石材料的7 d无侧限抗压强度与OPC稳定碎石材料相当,4%掺量的SBC稳定碎石材料的7 d无侧限抗压强度满足行业规范中基层强度要求;延迟时间试验结果显示SBC稳定碎石材料的最大延迟时间超过15 h,应用在半刚性基层可实现3层连铺工艺,提高施工效率;SBC稳定碎石材料的间接抗拉强度和弯拉强度均优于OPC稳定碎石材料,较OPC稳定碎石材料间接抗拉强度提高8%~12%,抗弯拉强度提高4%~7%;SBC稳定碎石材料的干缩性能优于OPC稳定碎石材料,30 d的干缩应变值比OPC稳定碎石材料降低了16%,温缩试验结果显示SBC稳定碎石与OPC稳定碎石的温缩性能相差较小;基于X射线衍射分析和二次电子成像技术,SBC的水化产物主要为针棒状的钙矾石晶体和C-S-H凝胶,钙矾石晶体对改善水稳碎石的间接抗拉强度、抗弯拉性能和抵抗开裂变形能力提高作用显著。

掺石灰石粉矿渣水泥砂浆的孔结构与抗渗性能

为了研究石灰石粉对矿渣水泥砂浆抗渗性能的影响,进行了不同掺量石灰石粉矿渣水泥砂浆的抗压强度、孔结构与水渗透系数试验,根据压汞法得到了砂浆的孔隙率和孔径分布,分析了石灰石粉对临界孔径和阈值孔径大小的影响,通过GEMS热力学模拟分析了不同石灰石粉掺量下的砂浆水化产物含量的变化,运用Katz-Thompson方程建立了特征孔径与水渗透系数之间的关系。结果表明:随着石灰石粉掺量的增加,砂浆的临界孔径减小,抗压强度降低;当石灰石粉掺量达到20%时,矿渣水泥砂浆的抗渗性能仍优于纯水泥砂浆组。

硬脂酸钠对碱激发矿渣-赤泥胶凝材料吸水速率的影响

碱激发矿渣-赤泥胶凝材料(AASR)由于吸水速率较大,水分和侵蚀性离子易进入AASR内部,对其耐久性构成重大威胁。本文利用硬脂酸钠(NaSt)改善AASR的孔结构,并在孔隙壁上引入憎水膜,降低AASR的吸水速率。通过对AASR孔结构、接触角和微观形貌的分析,揭示了NaSt对AASR吸水速率的改善机理。结果表明:NaSt在AASR内部引入了较多的封闭孔,内部孔隙之间的连通性会被这些封闭气孔阻断,从而阻断水分在AASR孔径中的传输;NaSt在毛细孔壁形成憎水膜,增大了孔壁接触角,降低了毛细管吸力;掺入质量分数为0.5%的NaSt后,AASR的初始吸水速率的降低幅度高达83%,但对力学性能影响较小。

镁矿渣水泥基材料的浆—骨界面作用机制研究

镁矿渣水泥基材料的浆—骨界面是最薄弱的结构,是影响宏观力学性能的一个重要因素。通过揭示界面结构作用机制有助于深入了解镁矿渣水泥基材料的微观特性。制备了养护龄期分别为3、7、14、28 d的镁矿渣水泥浆体以及纯水泥浆体,通过开展电子扫描显微镜(SEM)和X射线衍射试验(XRD)分析了养护龄期对浆—骨界面结构的影响,并对比分析了有无掺料的水泥浆体的化学成分变化。研究表明:由SEM图像显示的不同龄期的浆—骨界面结构形貌可知,随着养护龄期增加,骨料和浆体不断混合形成浓稠状,骨料和浆—骨界面的孔隙被水化产物填充,整体更加密实。从物理角度出发,浆体和骨料能够胶结成团的原因为:①由于骨料表面粗糙多孔的特点产生的咬合作用增大了浆—骨界面的摩擦力和黏聚力;②浆—骨界面发生的“水气交换”反应减小了孔隙间距尺寸。从化学角度分析,对镁矿渣浆体和纯水泥浆体进行碱化处理,根据水化沉淀物的XRD衍射结果,发现两者的硅酸二钙(C_(2)S)和硅酸三钙(C_(3)S)峰值差别不大,Ca(OH)_(2)峰值有所下降,这是因为镁矿渣发生火山灰反应消耗了大量的Ca(OH)_(2)。

碱当量对碱激发矿渣胶凝材料抗压强度及微观结构的影响

为探讨碱当量对碱激发矿渣胶凝材料抗压强度及微观结构的影响;本研究借助X射线衍射仪和扫描电镜对碱激发矿渣胶凝材料物相组成与微观结构形貌进行表征。结果表明:当模数为1.5,碱当量分别为4%、5%、6%、7%、8%时,随碱当量的增加,碱激发矿渣胶凝材料的凝结时间呈先减后增趋势,抗压强度呈先增后减趋势。其中碱当量为6%时,碱激发矿渣胶凝材料初终凝凝结时间最小,分别为33 min、69 min;28 d的抗压强度最大,为65.3 MPa。由微观分析可知,碱激发矿渣胶凝材料的水化产物为C-(A)-S-H凝胶,且碱当量为6%时,碱激发矿渣胶凝材料生成的水化产物较多,微观结构形貌结构致密。