粉煤灰-CaO胶凝尾矿免烧建筑材料的显微形貌特征及反应机理研究

本文利用粉煤灰-CaO无熟料粉煤灰水泥作为生产尾矿免烧建筑制品的胶凝材料,采用常压湿热养护技术,实验研究了粉煤灰-CaO胶凝体系和粉煤灰-CaO-尾矿蒸养体系,运用SEM研究手段,对不同工艺条件下粉煤灰水泥及尾矿建筑材料的显微形貌特征进行了研究,并对蒸养过程中的反应机理进行了探讨。

粉煤灰-CaO胶凝体系的性能及其影响因素的研究

对生产尾矿免烧建筑制品的胶凝材料———粉煤灰-CaO胶凝体系进行了研究,并考察了体系中粉煤灰/CaO比值、激发剂、养护条件等影响因素,结果表明:当粉煤灰/CaO比值为75/25、加入3%的硫酸钠、养护温度70℃时,样品的抗压性能相对最好。

矿渣粉煤灰复合胶凝体系的试验研究

本文通过优化组分设计和添加剂的使用,制备了一种高掺量矿渣粉煤灰复合胶凝体系,并研究了物料粉磨方式、石膏品种及掺量、混合材的掺量及比例对复合胶凝体系强度的影响。结果表明,复合胶凝体系强度可达复合水泥42.5R标准,水化热较低并具有良好的抗硫酸盐侵蚀和干缩性能,由其配制的混凝土具有良好的抗渗性能。

碱矿渣粉煤灰胶凝体系的温度激发特性研究

为探究不同温度状态下的碱激发剂对矿渣、粉煤灰的活性激发效果,将NaOH、Na2CO3以复合掺的方式得到了碱激发剂,并以碱激发剂溶液的温度t为试验设计参数,在t=20、30、40、50、60、70、80、95℃状态下,制备了粉煤灰与矿渣的比值为0.6、碱掺量为6.0%、复合碱组分间的比例n=1.3、胶水比为3.2的净浆试件,测试了净浆的流变学性能和标准养护3、28 d的静态力学性能。结果表明:碱矿渣粉煤灰胶凝体系的流变学性能和静态力学性能对t的变化很敏感;40℃是流变学性能和准静态力学性能随t变化的极值点,在同等条件下,当t=40℃左右时,净浆的稠度达到最小,而流动性达到最大,抗折强度最小,而抗压强度为最大;流变学性能指标、静态力学指标与t均表现出很好的三次多项式拟合关系,且由R2可判定相关关系显著。由此可见,不同温度下的碱激发对矿渣、粉煤灰的活性激发效果是有差异的,这为优化施工工艺提供了依据。

水泥-粉煤灰-矿渣粉三元胶凝体系体积稳定性的研究

研究了不同胶凝材料体系水泥浆体的体积收缩变形特性。试验结果表明:水泥品种与细度是影响硬化浆体体积稳定性的主要因素,水泥细度越大,硬化浆体的体积稳定性越差,低热(高贝利特)硅酸盐水泥浆体的体积稳定性优于中热硅酸盐水泥;矿物掺和料的掺入使得胶凝材料的体积稳定性变得复杂,优质的矿物掺和料能够降低硬化浆体的收缩;水泥-粉煤灰二元胶凝体系的体积稳定性优于水泥-粉煤灰-矿渣粉三元胶凝体系。

粉煤灰-矿粉-水泥胶凝体系优化设计的试验研究

为优化粉煤灰-矿粉-水泥胶凝体系并探讨粉煤灰和矿粉在混凝土中的作用机理,实验研究了在混凝土中水泥用量不变情况下,掺入不同比例的粉煤灰、矿粉的强度与和易性,并对比添加激发剂试验结果,发现粉煤灰-矿粉质量比按1∶1∽11.5双掺替代70％水泥并添加5％的硫酸钠激发剂得到的水泥胶凝体系性能最好.

碱矿渣粉煤灰胶凝体系的凝结硬化特性研究

为研究碱矿渣粉煤灰胶凝体系的凝结硬化特性,在粉煤灰与矿渣的比值(Fly ash-Slag Ratio,FSR)为0.6、碱掺量(Alkali Content,AC)为6.0%、复合碱组分间的比例n=1.3的配合比参数情况下,制备了碱矿渣粉煤灰胶凝材料,在研究其流变学特性的基础上,测试了其凝结硬化特性,并研究三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、葡萄糖酸钠、亚硫酸钠四种物质对其凝结硬化特性的影响。结果表明:碱激发剂的温度对净浆的流变学性能具有较大的影响;在某一配合比下制备的碱矿渣粉煤灰胶凝材料在t=40℃时,标准稠度用水量为28%,凝结时间正常;三聚磷酸钠是一种优质的外加剂,三聚磷酸钠的掺量变化对凝结硬化特性影响较大,但保水效果无明显影响,在施工应用时,需要根据具体用途选择掺量。

低温条件下水泥-粉煤灰复合胶凝体系早期强度的研究

在固定水胶比的条件下研究了不同温度,不同粉煤灰掺量及亚硝酸钠的掺入对低温条件下水泥-粉煤灰复合胶凝体系早期强度的影响规律。研究结果表明:在5～-10℃范围内,随着温度的降低,胶凝材料的水化加速期出现不同程度的滞后,胶砂试件养护龄期为14 d时,0℃及0℃以下条件下养护的不同配合比的复合胶凝材料体系的抗压、抗折强度已基本接近,但仍低于5℃养护条件下同龄期同配合比的胶砂试件强度;在-5℃和-10℃两个养护温度下,随着粉煤灰掺量的增多,其胶砂试件的抗折、抗压强度均呈现不同程度的降低,但是粉煤灰掺量小于10%时,胶砂试件的抗折、抗压强度受温度影响较小,大于10%时,胶砂试件的抗折、抗压强度受温度影响较大;5℃养护条件下,亚硝酸钠的加入增加了同一配合比下胶砂试件的抗折强度,却降低了同一配合比下胶砂试件的抗压强度。

碱激发粉煤灰水泥胶凝体系的水化机理分析

通过在粉煤灰掺量比例为50%的粉煤灰-水泥胶凝体系中加入Na2SO4和碱石灰复合激发进行粉煤灰火山灰活性激发试验,研究粉煤灰-水泥胶凝体系的早期强度,并采用衍射分析和扫描电镜分析硬化浆体的微观结构。研究结果表明:Na2SO4和碱石灰复掺具有明显的活性作用,水泥石早期强度显著提高;水泥石中形成了较多的CSH和AFt,未发现AFm生成,说明加入Na2SO4和碱石灰共同激发可有效破坏粉煤灰的玻璃微珠外壳及硅铝网络结构,可增强粉煤灰的潜在活性。

钢渣-粉煤灰固废复合碱激发胶凝材料矿化养护

针对钢渣固废占用资源、污染环境的问题,将钢渣与CO_(2)矿化封存技术相结合可实现工业固废和CO_(2)的资源化利用。通过研究钢渣–粉煤灰复合碱激发胶凝材料在自然和矿化养护条件下,不同CaO和水玻璃掺量、水玻璃模数、矿化养护压力和时长对样品固碳率和抗压强度的影响,发现当添加质量分数15%CaO、4%模数为2.2的水玻璃时,样品的固碳率和抗压强度分别可达7.86%和158 MPa,有最佳综合性能。其中,CaO掺量与样品的固碳率呈正比,当不添加CaO时,固碳率仅0.35%;当CaO掺量升至15%时,固碳率可达7.86%。可见,CaO对固碳率的提升起决定作用。随着矿化养护压力升高,固碳率由4.82%升至7.86%。当矿化养护时间由0.25 h增至1.5 h时,固碳率增幅124%。XRD结果表明,矿化养护28 d后,Ca(OH)_(2)衍射峰消失,方解石含量显著上升,可见Ca(OH)_(2)与CO_(2)发生碳酸化反应,生成大量具有较良好稳定性的方解石,有效实现CO_(2)封存。SEM测试结果表明,矿化养护后样品生成的大量方解石与C-S-H凝胶和粉煤灰玻璃体紧密地附着在一起,利于提高抗压强度。通过压汞测试测定CO_(2)养护前后孔隙分布,相较自然养护,矿化养护后样品的孔隙大幅下降,矿化产物起好填充作用,使样品的强度得到明显提升。结合经济性分析发现矿化钢渣–粉煤灰碱激发胶凝材料有好的综合性能与经济效益。

粉煤灰粒度分布对粉煤灰-水泥胶凝体系的影响

该文介绍了用Malvern MS2000激光粒度仪测定几种不同细度粉煤灰的粒度分布,以灰色关联方法分析粉煤灰粒度分布与相应粉煤灰-水泥胶砂力学性能之间的相关性,并分析不同细度粉煤灰对其胶砂的强度、流动度等技术性能的影响。研究表明:粉煤灰粒度分布明显影响其胶砂力学性能;分布在0～20μm粒径范围内的颗粒对胶砂力学性能有积极贡献,其中,尤以10～20μm的颗粒贡献最大,而大于20μm的颗粒对胶砂力学性能起削弱作用;当比表面积不超过600 m2/kg时,增加粉煤灰的细度可以提高胶凝材料体系的流动性;在胶凝材料体系中掺粉煤灰时应使用高效减水剂,且随水胶比的减小,减水剂用量也要增大以满足流动性的要求;掺粉煤灰的胶砂可在减少减水剂掺量的情况下,达到与基准胶砂相同的流动度;随水胶比的降低,胶砂强度呈增高趋势。

脱硫石膏在水泥-粉煤灰-矿渣粉复合胶凝体系普通干混砂浆中的应用研究

本文针对水泥-粉煤灰-矿渣粉复合胶凝体系配制的干混砂浆早期和后期强度较低的难题,选取粉煤灰、矿渣粉两者单掺或复掺取代水泥率为70%的复合胶凝体系,研究脱硫石膏(FGD)对该体系活性的改进效果。结果表明:掺加一定量的FGD对水泥-粉煤灰-矿渣粉复合胶凝体系活性的改进效果明显,能明显提高该体系的早期和后期抗压强度和拉伸粘结强度,且能使胶凝体系的收缩降低10%以上;通过XRD和SEM、孔结构微观分析表明:FGD对粉煤灰或矿渣粉起到了硫酸盐和碱性激发的双重作用,且对水泥水化也有一定的促进作用,胶凝体系水化产物改善了浆体内部结构,使浆体中空隙大大降低。

粉煤灰对不同胶凝体系干缩影响

采用干燥收缩试验法研究了粉煤灰对再生微粉和水泥复合胶凝体系、碱矿渣胶凝体系收缩性能的影响。试验结果表明:粉煤灰能明显降低再生微粉和水泥复合胶凝体系、碱矿渣胶凝体系干燥收缩性能;分析了粉煤灰降低不同胶凝体系收缩的机理。

粉煤灰-矿渣微粉-脱硫石膏三元胶凝体系的物理力学性能研究

系统研究了粉煤灰-矿渣微粉-脱硫石膏三元胶凝体系的稠度、体积密度、抗折强度、抗压强度、软化系数和粘结拉伸强度等物理力学性能的变化规律。结果表明,相比于纯脱硫石膏,粉煤灰-矿渣微粉-脱硫石膏三元胶凝体系稠度明显增大,具有更好的流动性,略高的新拌体积密度和硬化体积密度,更高的抗折强度、抗压强度和粘结拉伸强度,尤其是后期抗折强度和抗压强度,软化系数也明显增大,耐水性明显提高;且随着粉煤灰和矿渣微粉含量增大,粉煤灰-矿渣微粉-脱硫石膏三元胶凝体系的上述物理力学性能明显提高。

炉底灰-粉煤灰胶凝体系的力学性能及微观分析

为实现炉底灰的大规模资源化利用,研究了原料掺量对炉底灰-粉煤灰胶凝体系力学性能的影响,采用X射线衍射、红外光谱、扫描电镜和能谱分析对胶凝体系水化产物的矿物组成、化学结构和微观形貌进行分析,结果表明:水泥掺量一定时,随着炉底灰掺量的提高,试样28 d抗压强度不断增大,而各龄期抗折强度及3,7 d抗压强度呈先增大后减小的趋势,粉煤灰对于提高胶凝体系早期强度具有不可或缺的作用,但掺量不宜过多;炉底灰可促进水泥中硅酸钙早期水化,生成更多氢氧化钙和钙矾石;水化后期,随着炉底灰掺量增大,C-S-H凝胶生成量增多并连接成密实的整体,针状文石晶体及纺锤形碳酸钙晶体桥接于水化试样微观裂隙两侧,阻碍裂隙的扩展,进一步提高胶凝试样的力学强度。

粉煤灰粒度分布对其胶砂性能的影响

用Malvern MS2000激光粒度仪测定了几种不同细度粉煤灰的粒度分布,以灰色关联方法分析了粉煤灰粒度分布与相应粉煤灰-水泥胶砂力学性能之间的相关性,并分析了不同细度粉煤灰对其胶砂的强度、流动度等技术性能的影响。研究表明:粉煤灰粒度分布明显影响其胶砂力学性能;分布在0～20μm粒径范围内的颗粒对胶砂力学性能有积极贡献,其中,尤以10～20μm的颗粒贡献最大,而大于20μm的颗粒对胶砂力学性能起削弱作用;当比表面积不超过600m2/kg时,增加粉煤灰的细度可以提高胶凝材料体系的流动性;在胶凝材料体系中掺粉煤灰时应使用高效减水剂,且随水胶比的减小,减水剂用量也要增大以满足流动性的要求;掺粉煤灰的胶砂可在减少减水剂掺量的情况下,达到与基准胶砂相同的流动度;随水胶比的降低,胶砂强度呈增高趋势。

单掺及复掺胶凝体系中石灰石粉的作用机理

对石灰石粉、粉煤灰、石灰石粉-粉煤灰水泥胶凝材料体系进行了胶砂强度试验,并采用XRD、DSC-TG和MIP微观测试技术。结果表明,相同掺量条件下,掺石灰石粉的胶砂强度低于掺粉煤灰的胶砂强度,尤其是在后期,表明粉煤灰的活性高于石灰石的活性;单掺石灰石粉、复掺石灰石粉和粉煤灰的水泥浆体水化产物成分基本相同,主要为Ca(OH)_2、水化硅酸钙和钙矾石;水化反应早期,粉煤灰参与二次水化反应程度较低,后期则有大量粉煤灰与Ca(OH)_2发生了二次水化反应,而石灰石灰石粉在水化后期也几乎没有参与二次水化反应;石灰石灰石粉掺量越大,水泥浆体平均孔径和孔隙率越高;石灰石粉在水化体系中主要起惰性填充作用。

三元胶凝体系清水混凝土性能的试验研究

采用混料试验设计方法研究了水泥、矿粉、粉煤灰三元胶凝体系新拌清水混凝土坍落度、倒筒排空时间以及7 d抗压强度的变化规律。研究结果表明,模型精度的方差分析处于十分显著水平(p≤0.01),能够对实际情况进行预测;随着粉煤灰掺量的增加,混凝土坍落度增加,倒筒排空时间减少,在粉煤灰掺量10%、矿粉掺量25%的条件下,混凝土工作性达到最佳水平;矿粉的加入会增加倒筒排空时间,提高混凝土屈服应力,不利于清水混凝土外观改善,但矿粉具有较高的活性,对清水混凝土7 d强度有一定提升。

三元复合胶凝体系聚合物水泥防水砂浆的性能分析

聚合物水泥防水砂浆是一种由高分子聚合物、无机硅酸盐、细砂等为主要原料,按照一定的配合比混合制成的具有一定的抗渗性的砂浆。聚合物水泥防水砂浆按照聚合物改性的状态可以分为乳液类和干粉类。本文设计经过试验对石灰石粉-粉煤灰-水泥三元胶凝材料系列配合比进行验证,试验表明,当体系中的石灰石粉掺量上升时,胶砂试件流动度也随之有所上升,石灰石粉的减水效果十分明显。如果粉煤灰与石灰石粉的掺量一致时,三元胶凝体系聚合物材料具有比粉煤灰更高的压缩强度,体系中随着石灰石粉的掺量提升,三元胶凝体系聚合物材料的脆性系数稍有增高。