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.

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。

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。

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。

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。

不同细砂粉含量对碱激发灌浆材料流变性能的影响

为研究半柔性路面(SFP)裂缝修补材料的基本工作性能,基于碱激发矿渣灌浆材料(OAASGM),本文通过试验系统评价了不同细砂粉含量对OAASGM的流动性、凝结时间、流变性能以及力学性能的影响,得出以下结论。1)细砂粉能有效延长凝结时间,改善OAASGM的流变性能,当掺加量为10%(OAASGM-10)时,流动性为14s,当操作时间为45min时,初始屈服应力为0.699Pa,塑性黏度为1.997Pa·s。2)OAASGM具有剪切变稀的特点,水分流失量较少。3)本文提出的碱激发矿渣灌浆材料满足半柔性路面(SFP)的技术要求,可替代水泥成为SFP的灌浆材料。

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。

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。

碱矿渣胶凝材料水化产物的试验研究

本研究旨在较为系统全面地研究分析碱矿渣胶凝材料的水化产物及特性。研究采用不同碱浓度和模数的水玻璃制备碱矿渣胶凝材料,利用X-射线衍射(XRD)、热重-差示扫描热分析(TG-DSC)、能谱仪(EDS)等技术手段研究了碱矿渣胶凝材料水化产物及特性。结果表明,碱矿渣胶凝材料中水化产物主要为低Ca/Si的C-S-H凝胶和C-A-S-H凝胶,同时也包含了水滑石类物相,但含量所占比例较少。碱矿渣胶凝材料水化产物对碱金属离子有较强的结合能力。以上结果为进一步阐明该材料的水化机理提供了理论依据。

碱矿渣胶凝材料固化废TBP的配方初步研究

核工业中产生的放射性废磷酸三丁酯(TBP)存在巨大的潜在危害,其处理是一世界性难题,国内尚处于理论研究阶段。本文针对废TBP碱度大和有机物盐份高的特征,提出了碱激发胶凝材料的固化处理方法,并研究了激发剂用量、水解产物包容量和养护时间对固化体的机械性能、抗水性、抗冻融性、水化程度、碱度、矿物组成以及活性Al、Si含量的影响。与硅酸盐水泥和矿渣水泥相比,碱矿渣胶凝材料在固化TBP水解产物方面凸显优越性,当包容量为14.49%时,碱矿渣胶凝材料固化体28d的强度为18.90MPa,而硅酸盐水泥固化体的强度仅8.69MPa。碱矿渣胶凝材料中Cs和Sr的抗浸出性、抗冻融和抗冲击性能均明显优于矿渣水泥和硅酸盐水泥。

碱矿渣胶凝材料水化产物特性

采用不同碱浓度和模数的水玻璃制备碱矿渣胶凝材料,通过X射线衍射仪(XRD)和热重-差示扫描量热分析仪(TG-DSC)分析该胶凝材料的水化产物,通过扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)对水化产物的形貌及化学组成进行观测分析。结果表明:碱矿渣胶凝材料主要水化产物为低nCa/nSi比的C-S-H凝胶与C-A-S-H凝胶。相较于硅酸盐水泥,碱矿渣胶凝材料微观结构更为密实,但存在细小的微裂纹;碱矿渣胶凝材料C-S-H凝胶的nCa/nSi比和nCa/nSi^+Al比相对较低,分别在0.39~1.57和0.32~1.16范围内。

水玻璃碱浓度和模数对碱矿渣胶凝材料孔隙液化学组成影响试验研究

利用固液萃取法提取碱矿渣胶凝材料孔隙液,对孔隙液碱度和各离子浓度进行表征,并与硅酸盐水泥进行对比。同时研究了水玻璃碱浓度与模数对碱矿渣胶凝材料孔隙液化学组成的影响。结果表明:碱矿渣胶凝材料孔隙液的pH值较硅酸盐水泥低;孔隙液中的离子以钠为主。碱矿渣胶凝材料孔隙液中钠、硅、硫离子浓度随着水玻璃碱浓度的增加而增加;钙、镁、铝离子浓度则随着水玻璃碱浓度的增加基本呈下降趋势。碱矿渣胶凝材料孔隙液中钠离子和钾离子浓度随着模数的提高先上升后下降,在模数为1.5时达到最大,而钙、镁、铝离子浓度则在水玻璃模数为1.5时达到最低,水玻璃模数对孔隙液中硅、硫离子浓度没有显著的影响。随着水玻璃碱浓度的升高,碱矿渣胶凝材料孔隙液pH值呈上升趋势;随着水玻璃模数的增大,碱矿渣胶凝材料孔隙液pH值基本呈现出先增大后减小的趋势,pH值在水玻璃模数为1.5时达到最大值。

矿渣碱激发胶凝材料早期性能的响应曲面研究

基于响应曲面通用旋转组合设计法，选择碱激发剂模数、碱激发剂浓度、激固比作为配比变量，制定了矿渣碱激发胶凝材料制备的试验方案．测试了矿渣碱激发胶凝材料的凝结时间、2h抗压强度，观察了试件的表面特性，通过数据处理得到了各配比变量与材料初凝时间、2h抗压强度的响应曲面，分析了各配比变量对材料初凝时间及2h抗压强度的影响规律．结果表明：当碱激发剂模数为1．O～1．4，碱激发剂浓度为25％～30％（质量分数），激固比为0．50（质量比）时，各组分能充分发挥协同作用，使材料具有良好的早期性能，满足抢修工程应用的基本要求．

碱矿渣胶凝材料固化重金属污泥的研究

主要原材料为高炉矿渣的碱矿渣胶凝材料(HAS)、掺3%沸石的HAS、掺5%沸石的HAS、水泥等4种固化材料被用来固化人工合成含铅、镉、铬等重金属的污泥。污泥固化体中污泥与固化材的掺和比例为4:1。实验结果表明,HAS固化剂对重金属污泥的固化效果要好于水泥,其污泥固化体的无侧限抗压强度高于水泥固化体,同时其固化体的重金属浸出量明显低于水泥。沸石的掺入使HAS固化体的重金属浸出量减小,且随着沸石掺加量的增大,HAS固化体的重金属浸出量相应的减少。

粉煤灰对碱激发矿渣胶凝材料耐盐酸腐蚀性能的影响

为了研究粉煤灰对碱激发矿渣胶凝材料耐盐酸腐蚀性能的影响,对不同粉煤灰掺量下碱激发矿渣砂浆在pH=1的盐酸环境中浸泡14 d、28 d和60 d后的外观、质量损失、腐蚀深度、抗压强度和耐蚀系数进行了研究,通过X射线衍射和化学滴定方法对其机理进行了分析。结果表明:碱激发矿渣砂浆在盐酸溶液中浸泡后表面被严重腐蚀,质量与强度损失均很大。粉煤灰的掺入使试块表面被腐蚀情况明显变好,质量与强度损失也明显减少,但粉煤灰的掺入会降低碱激发矿渣砂浆的强度,增大其腐蚀深度。XRD与化学分析的结果表明碱激发粉煤灰中可被盐酸溶出的物质含量较少,因而掺入粉煤灰可以提高碱激发矿渣胶凝材料的耐盐酸腐蚀性能。