磷石膏品质对过硫磷石膏矿渣水泥浆性能影响研究

研究了磷石膏中可溶磷、共晶磷和可溶氟对过硫磷石膏矿渣水泥浆物理性能的影响规律,通过添加钢渣粉对磷石膏进行改性,并对钢渣粉的改善机理进行了初步探讨。结果表明,磷石膏中可溶磷、共晶磷和可溶氟含量对过硫磷石膏矿渣水泥浆的凝结时间和胶砂强度影响显著。磷石膏经过适量的钢渣粉预处理可以缩短水泥浆凝结时间并提高其早期强度。因此,合理控制磷石膏中可溶磷、共晶磷和可溶氟含量并采用钢渣粉进行预处理,可以制备凝结时间较短,早期强度较高的过硫磷石膏矿渣水泥浆。

过硫磷石膏矿渣水泥浆性能优化研究

通过磷石膏预处理、提高减水剂掺量、添加硫铝酸盐水泥熟料和提高蒸养温度的方法,对过硫磷石膏矿渣水泥浆的物理力学性能进行了优化研究,并通过XRD、SEM对其水化过程和机理进行了探讨。结果表明,磷石膏经钢渣预处理可以缩短过硫磷石膏矿渣水泥浆的凝结时间;适当提高减水剂掺量可以在缩短水泥浆凝结时间的同时显著提高其早期和中后期强度;掺加硫铝酸盐水泥熟料可以显著缩短水泥浆凝结时间并提高其28d强度;合理控制蒸养温度,可以提高水泥浆早期强度且加快模具周转,提高生产效率。

过硫磷石膏矿渣水泥浆耐水性能研究

通过测定不同磷石膏掺量的过硫磷石膏矿渣水泥浆试样在标准养护条件下和流动水养护条件下的耐水系数,评价过硫磷石膏矿渣水泥浆的耐水性能;并通过测定不同组分过硫磷石膏矿渣水泥浆养护溶液中硫酸根离子浓度随养护龄期的变化规律,对过硫磷石膏矿渣水泥浆组分与耐水性的相关性及溶出机理进行了初步探讨。结果表明,过硫磷石膏矿渣水泥浆在流动水中的耐水系数明显低于静止水中的耐水系数;随着磷石膏掺量的增加,过硫磷石膏矿渣水泥浆的耐水性能逐渐降低;当磷石膏掺量为40%~50%时,过硫磷石膏矿渣水泥浆具有较好的耐水性能。

过硫磷石膏矿渣水泥浆SO_3溶出性能研究

通过测定过硫磷石膏矿渣水泥浆试样在不同养护条件和破坏形式下的SO_3溶出量,评价过硫磷石膏矿渣水泥水化产物对磷石膏颗粒的包裹固化稳定性;并通过测定不同组分过硫磷石膏矿渣水泥浆浸出液中SO_3溶出量随溶出龄期的变化规律,对过硫磷石膏矿渣水泥浆组分与SO_3溶出性能及溶出机理进行了初步探讨。结果表明,随着钢渣粉掺量的增加以及溶出龄期的延长,过硫磷石膏矿渣水泥浆的SO_3溶出速率逐渐降低;当钢渣粉掺量为4%~5%时,过硫磷石膏矿渣水泥浆具有较好的SO_3溶出性能;在流动水中养护的过硫磷石膏矿渣水泥浆试样SO_3溶出量明显低于静止水,而在完全破坏形式下的SO_3溶出量则明显高于未破坏形式;过硫磷石膏矿渣水泥体系具有一定的自愈合能力,水化产物可以对破坏的包裹体系以及结构裂纹进行自修复,从而实现对磷石膏颗粒的有效包裹,因此其在水中稳定性较好。

预处理方式对过硫磷石膏矿渣水泥料浆性能的影响研究

通过4种不同的磷石膏预处理方式制得过硫磷石膏矿渣水泥,对比了预处理方式对过硫磷石膏矿渣水泥料浆工作性能及抗压强度的影响。结果表明:通过对磷石膏预处理后再制得的料浆在工作性能和抗压强度方面均有较大改善,其中方式3共同混磨处理后制得的过硫磷石膏水泥浆体流动性较高,可达到175 mm;方式4湿磨处理磷石膏后制得的浆体抗压强度提升较大,可达到35.7 MPa,提高了111.2%,但过度处理对强度提升作用不大。由XRD和SEM分析可知,预处理不会改变水化产物的种类。过硫磷石膏水泥的水化产物主要为钙矾石和C-S-H凝胶,同时还有未反应的石膏颗粒,试块的抗压强度与水化产物的组成及包裹覆盖磷石膏的程度有关,同时还受到结构致密度的影响。

高铁钢渣作碱激发剂对过硫磷石膏矿渣凝结硬化性能的影响

磷石膏作为磷化工企业湿法生产磷酸产生的固体废弃物,由于其杂质含量高、晶体结构存在缺陷导致其应用性能远不如其他副产石膏,现已成为我国主要的工业固废之一。为实现磷石膏的低成本化、大掺量化及高性能化应用,本研究基于全固废胶凝材料设计思路,将活性较低的高铁钢渣作为碱激发剂制备过硫磷石膏矿渣水泥,并探究物理、化学活化处理钢渣对胶凝材料凝结硬化的影响。测试结果表明:球磨时间的延长有助于细化大粒径钢渣并分散部分团聚颗粒,提升钢渣各龄期的活性指数,最佳球磨时间为20~40 min。相较于CaO,利用高铁钢渣作为碱激发剂时不利于新拌浆体的早期凝结硬化,但是对后期强度发展具有较好的促进作用,28 d时抗压强度可超过50 MPa。SEM测试结果显示,随着水化的持续进行,基体内生成大量C-(A)-S-H凝胶包裹未反应的石膏,结晶良好的棒状钙矾石填充缝隙和孔洞,进一步提升了基体的密实度。

过硫磷石膏矿渣水泥路面基层材料微观结构及力学性能

在以大掺量湿磨改性磷石膏浆体、粒化高炉矿渣粉为主要原料制备过硫磷石膏矿渣水泥(PPSC)的基础上,以力学性能为导向,设计制备了过硫磷石膏矿渣水泥路面基层材料(PGBM),并对其微观结构及力学性能进行了研究.结果发现:PPSC含有矿物相石英(α-SiO_(2))、二水石膏(CaSO_(2)·2H_(2)O)和水化产物钙矾石(Ettringite)3种主要矿物成分;PPSC的矿物成分和微观结构特点影响着PGBM的无侧限抗压强度,进而影响PGBM的水稳性,但PGBM与PPSC的无侧限抗压强度增长率保持一致,且PGBM的抗冲刷能力与其无侧限抗压强度发展规律也具有一致性;不同配比的各组基层试件水稳性较好,其软化系数均大于90%;PPSC掺量为5%时,PGBM的7 d无侧限抗压强度即可满足路面基层强度的规范要求,而PPSC掺量为15%的PGBM在28 d龄期时出现无侧限抗压强度下降和冲刷量升高现象,分析原因是由于PPSC内部过量钙矾石的形成导致试件膨胀开裂所致.

养护条件对过硫磷石膏矿渣水泥砂浆性能的影响

过硫磷石膏矿渣水泥（PPSC）是由40％～50％磷石膏、40％-50％粒化高炉矿渣、2％钢渣以及4％水泥熟料混合而成的一种新型胶凝材料。通过正交试验设计研究了恒温温度、静停时间和保温时间对过硫磷石膏矿渣水泥砂浆强度的影响，并通过x射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）测试技术初步探讨了恒温温度对蒸养过硫磷石膏矿渣水泥砂浆强度和微观结构的影响。试验结果表明：在蒸汽养护条件下，恒温温度对强度的影响最为显著，静停时间和养护时间影响较小，高温不利于其强度发展，40℃为适宜的恒温温度。

过硫磷石膏矿渣水泥混凝土的研究与应用进展

讨论了高掺量磷石膏矿渣胶凝材料体系的化学反应原理和微观结构形成机理,介绍了以该胶凝材料体系为基础制备生态低碳水泥混凝土及相关制品的关键技术。分析了高掺量磷石膏基轻骨料的研制及其在道路基层中应用的最新进展。并基于高掺量磷石膏基水泥混凝土及其制品存在的问题,对其发展前景进行了展望。

过硫磷石膏矿渣水泥制品养护制度研究

研究了过硫磷石膏矿渣水泥制备制品的不同养护温度、养护时间、静停时间等对水泥制品性能的影响。深入探讨了过硫磷石膏矿渣水泥制品适宜的养护制度,并对养护制度与水泥水化过程、水化产物形成及微观结构发展等的关系及其对过硫磷石膏矿渣水泥制品性能的影响机理进行了探讨。结果表明,过硫磷石膏矿渣水泥的最佳养护制度为:静停2d后,在40℃温度下养护16h。随着养护温度提高,水泥水化速度加快,早期强度增加但后期强度降低,当养护温度达到80℃时,由于不能形成水化产物钙矾石,强度明显降低。

过硫磷石膏矿渣水泥混凝土安定性控制方法研究

硅酸盐水泥熟料掺量对过硫磷石膏矿渣水泥混凝土的后期强度影响很大,熟料掺量过高,过硫磷石膏矿渣水泥混凝土的后期强度将大幅度下降,甚至会造成安定性不良,使混凝土结构破坏。该文对过硫磷石膏矿渣水泥混凝土安定性的控制方法进行了探索,发现通常的水浸法不能在短期内检验过硫磷石膏矿渣水泥混凝土的安定性。控制过硫磷石膏矿渣水泥混凝土7d强度增进率,可有效控制过硫磷石膏矿渣水泥混凝土的后期强度,避免出现安定性不良现象。

过硫磷石膏矿渣水泥混凝土耗酸量控制方法研究

过硫磷石膏矿渣水泥混凝土中硅酸盐水泥的掺量对其性能影响极大,掺量过高后期强度将大幅度下降,掺量过低早期强度将会很低。该文通过试验发现：控制过硫磷石膏矿渣水泥混凝土中PSC浆的耗酸量,可以有效控制过硫磷石膏矿渣水泥混凝土中硅酸盐水泥的适宜配比,显著提高过硫磷石膏矿渣水泥混凝土的性能。过硫磷石膏矿渣水泥混凝土中的PSC浆滤液耗酸量应控制0.10~0.25mmol/g之间。

过硫磷石膏矿渣水泥混凝土中PSC浆磷石膏含量测定方法研究

通过分离过硫磷石膏矿渣水泥混凝土中的过硫磷石膏矿渣水泥浆,并测定各原料的SO3含量,然后根据各原料SO3的平衡关系,计算出了过硫磷石膏矿渣水泥混凝土中的过硫磷石膏矿渣水泥浆的磷石膏含量。经实验反复验证,显示磷石膏含量的测定误差均可在1.0%范围之内,可作为过硫磷石膏矿渣水泥混凝土生产过程中磷石膏配合比的日常控制和测定方法。

过硫磷石膏矿渣水泥抗钢筋锈蚀性能研究

为了加快磷石膏的资源化利用,通过在过硫磷石膏矿渣水泥砂浆及混凝土中掺入聚羧酸系和萘系减水剂,研究其抗钢筋锈蚀性能。结果表明,通过硬化砂浆法测试,过硫磷石膏矿渣水泥中掺入聚羧酸系和萘系减水剂均无钢筋锈蚀现象发生。通过钢筋失重法测试混凝土抗钢筋锈蚀性能,当混凝土强度大于30 MPa,钢筋保护层的厚度大于25 mm时,无钢筋锈蚀现象发生。

水灰比对过硫磷石膏矿渣水泥强度的影响

探究不同的水灰比对过硫磷石膏矿渣水泥(磷石膏基水泥)强度的影响,并通过XRD、SEM、DSC对不同水灰比过硫磷石膏矿渣水泥的水化产物、水化过程和机理进行了分析,结果表明:与普通硅酸盐水泥不同,过硫磷石膏矿渣水泥的强度在水灰比0.36时强度最高,继续降低水灰比,水泥强度反而下降。这是由于矿渣是在碱性的液相中溶解和形成水化产物,如果水灰比太低,水在早期形成水化产物而消耗完毕,阻碍了矿渣的后期水化,水化产物减少,从而使强度降低。

过硫磷石膏矿渣水泥混凝土的制备和应用

在过硫磷石膏矿渣水泥和混凝土开发和研究的基础上,设计了年产10万吨过硫磷石膏水泥混凝土生产示范线,通过生产线的建设和试生产,掌握了生产线主要的工艺控制参数,成功生产出C30等级的路缘石、植草砖、步道砖等多种过硫磷石膏矿渣水泥混凝土制品。示范线的运行结果表明,该生产线设备简单可靠,可大量利用磷石膏,产品具有较强的市场竞争力。

过硫磷石膏矿渣水泥碳化后的强度变化

以磷石膏和矿渣为主要组分的过硫磷石膏矿渣水泥具有良好的使用性能,可大量消耗磷石膏。但与普通硅酸盐水泥相比,其抗碳化性能较差。经深入研究发现,过硫磷石膏矿渣水泥石碳化后的强度损失不大,碳化7 d时强度降至最低,继续碳化强度可显著回升。当碳化后再次浸水养护时,其强度可出现很大幅度的提高,可显著大于碳化前的强度。

过硫磷石膏矿渣水泥净浆微观力学性能表征

基于纳米压痕测试,结合解卷积技术、微观力学理论和均匀化方法,分析了过硫磷石膏矿渣水泥(PPSC)净浆的微观力学性能和物相组成,表征了其主要水化产物的力学性质和微观结构。结果表明:在剔除异常数据点后,压痕点的力学性能分布相对集中,大多数压痕点的硬度在1 GPa左右,模量在10 GPa左右和30 GPa左右;PPSC净浆中主要水化产物占比69%,由不同含量的C-S-H凝胶、钙矾石和孔相组成;凝胶相中凝胶颗粒的模量值为56.47 GPa,由C-S-H凝胶颗粒和钙矾石晶体颗粒复合而成,两者含量之比约为3∶1;主要水化产物由低密度凝胶相(η=0.61)和高密度凝胶相(η=0.75)组成,两者对应的凝胶颗粒堆积方式类似球体的随机紧密堆积、六方紧密堆积和面心立方堆积。

过硫磷石膏矿渣水泥混凝土的配合比优化设计研究

过硫磷石膏矿渣水泥作为一种新型免烧环保胶凝材料，采用40%～50%的磷石膏、40%～50%的粒化矿渣、2%的钢渣和约4%的硅酸盐熟料经混合、粉磨制成。为了实现磷石膏的大规模资源化利用，开展了对过硫磷石膏矿渣水泥混凝土的配合比优化设计的研究，系统研究了C30过硫磷石膏矿渣水泥混凝土的配合比设计，并进行了设计优化。根据普通混凝土配合比设计规程以及过硫磷石膏矿渣水泥的特性，配制出了C30大流动性混凝土，通过修正鲍罗米公式来确定最佳水灰比，进行优化配比，28 d抗压强度可达38.5 MPa。参照C30混凝土水灰比研究结果，结合高性能混凝土最简易配合比设计方法，确定水灰比和最佳砂率。

基于分子动力学模拟的过硫磷石膏矿渣水泥组成设计

原材料化学成分的组成设计是过硫磷石膏矿渣水泥(PPSC)水化反应与力学强度形成的基础,室内试验与分子动力学模拟(MD)为PPSC原材料的化学组成提供了多尺度调控设计依据。利用Materials Studio(MS)软件建立PPSC结构模型,采用MD与XRD等手段研究了化学成分摩尔比对PPSC抗压强度的影响规律。结果表明:随着CaO/SO_(3)摩尔比的增加和SiO_(2)/Al_(2)O_(3)的降低,PPSC的抗压强度呈增长趋势,当SiO_(2)/Al_(2)O_(3)摩尔比为3.5~3.7、CaO/SO_(3)摩尔比为1.8~2.0时,PPSC的抗压强度较高。分子动力学对PPSC孔结构的模拟结果与抗压强度试验结果规律相反,证明了模拟结果的可靠性。在原子尺度上,分子动力学模拟表明O、Ca、Al及S原子表现出较高的扩散能力,在碱性环境下,硫酸盐激发作用使S=O、Al−O及O=O键长增大而结构失稳水解,生成较多对强度起促进作用的钙矾石。通过调控原材料SiO_(2)/Al_(2)O_(3)摩尔比和CaO/SO_(3)摩尔比可使PPSC形成更加稳定的内部结构。化学成分摩尔比设计及分子动力学模拟方法对PPSC的组成设计和应用推广具有重要意义。