铜渣粉-水泥复合胶凝体系的水化热及动力学研究

采用等温量热法,分别测定了铜渣粉磨时间为30、60min,掺量为0%、20%、30%和40%的铜渣粉-水泥复合胶凝体系的水化放热速率和放热量,分析了铜渣粉细度和掺量对复合胶凝体系水化反应历程的影响,并且基于Kstulovic-Dabic模型计算得到了水化动力学参数.结果表明:铜渣粉推迟了复合胶凝体系的诱导期结束时间、加速期开始时间以及第2放热峰出现时间,降低了复合胶凝体系水化放热量及水化速率;水化12h前,铜渣粉对复合胶凝体系水化热呈抑制作用;水化12h后,铜渣粉活性逐渐被激发,水化速率加快;铜渣粉-水泥复合胶凝体系的水化反应经历结晶成核与晶体生长相边界反应扩散作用(NG-I-D)过程,由Kstulovic-Dabic水化动力学模型计算得到的铜渣粉-水泥复合胶凝体系水化反应速率曲线,能够较好地分段模拟由量热试验得到的水化速率曲线;复合胶凝体系的结晶成核与晶体生长(NG)过程随铜渣粉掺量的增加和细度的降低而延长,相边界反应(I)过程随铜渣粉掺量的增加而缩短.

化学激发剂对铜渣粉基胶凝材料性能的影响

为研究化学激发剂对铜渣粉-水泥复合胶凝材料性能的影响,测试了铜渣粉掺量为30%、45%,激发剂掺量为0.5%、1.0%、2.0%时铜渣粉复合水泥胶体的抗压强度,采用抗压强度比定量分析激发剂对铜渣粉复合水泥胶体的激发效果,利用扫描电镜观察激发剂作用下铜渣粉复合水泥胶体水化产物的微观形态。结果表明,随着铜渣粉掺量的增加,水化产物量减少,浆体结构孔隙含量更多,抗压强度降低,但激发剂的激发效果更显著。随着Na_2SO_4掺量的增加,激发效果呈现先减小后增大的趋势,最佳掺量均为0.5%。铜渣粉掺量为30%时,Ca(OH)_2最佳掺量为2%;铜渣粉掺量为45%时,Ca(OH)_2最佳掺量为1%。Ca(OH)_2对铜渣粉水泥体系的激发效果较优,且随着龄期延长效果更明显。

铜渣粉制备活性粉末混凝土路面砖的试验研究

铜渣是冶炼铜过程中产生的渣,属于有色金属渣的一种,其主要成分有二氧化硅、铁、氧化钙,具有良好的易磨性与稳定性,为了保证路面砖强度,在制备出活性粉末混凝土路面砖的基础上,展开用铜渣粉代替活性粉末混凝土中的石英粉制备混凝土路面砖的试验研究。文章分别做了五组替代石英粉制备Cc60强度等级以上的混凝土路面砖,研究了激发剂对铜渣粉活性粉末混凝土的性能影响,试验表明,其具有优越的物理力学性能,与《混凝土路面砖》(JCT 899-2016)的规范相符合。

铜渣粉的制备及其在超高性能混凝土中的应用研究

超高性能混凝土(UHPC)成本高极大地限制了该材料的规模化应用,开发绿色UHPC是解决成本高问题的有效方式。铜渣为工业废弃物,且质地坚硬,是开发绿色低成本UHPC的理想材料。选用六偏磷酸钠、氢氧化钠和三乙醇胺作为助磨剂制备铜渣粉,将铜渣粉作为辅助胶凝材料、以原状铜渣作为细骨为制备绿色UHPC。试验研究了助磨剂对铜渣粉颗粒性质的影响,以及铜渣粉掺量、铜渣细骨料掺量和养护制度对UHPC强度的影响,从而确定绿色UHPC优化组成。试验结果表明:六偏磷酸钠助磨效果最优,掺量不超过3.0%时助磨效果提升显著;铜渣作为细骨料的UHPC强度优于石英砂,且硅灰掺加不低于10.0%。

碱激发铜渣粉透水混凝土透水性能与抗压强度影响试验研究

为探索通过铜渣活化制备透水混凝土的可行性,开展了碱激发铜渣粉透水混凝土性能影响因素的试验研究。以磨细铜渣粉为活性材料,水玻璃和NaOH为复合激发剂,偏高岭土为掺和料,玄武岩为骨料,研发制备铜渣粉透水混凝土。以骨胶比、碱当量和水玻璃模数为影响因素,测试试样的单轴抗压强度、透水系数和连续孔隙率,进行三因素三水平的正交试验。试验获得了各因素对透水混凝土的透水性能和力学性能的影响规律,通过优化配比,铜渣粉透水混凝土透水系数满足规范要求,抗压强度达到9 MPa以上。

金川铜尾渣粉对充填体强度的影响

将金川还原提铁后的铜尾渣粉(JCCS)分别作为胶凝材料和代替棒磨砂作为充填骨料,采用正交胶砂试验,进行活性及力学强度试验研究。利用X线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析JCCS试件的水化产物及微观结构。研究结果表明:JCCS是一种惰性固体废弃物,无潜在活性;JCCS作为骨料代替棒磨砂,对早期强度不利,但有利于提高后期强度,当JCCS质量分数达30%时,3 d和7 d强度下降为0 MPa,28 d平均强度可提高24.8%;JCCS试件的水化产物主要为C-S-H凝胶和钙矾石(AFt),两者交错黏结共同构成力学强度。添加复配早强剂,能提高JCCS充填体早期强度。JCCS能代替20%的棒磨砂用于井下充填,可节约充填成本11.6元/m3。

钢渣粉混凝土性能试验研究

对热泼钢渣粉和热焖钢渣粉分别进行了C30和C50混凝土试验，结果证明铜渣粉活性较低，尤其对早期强度影响较大。在30％掺量范围内，配制的钢渣粉混凝土具有较好地长期性能和耐久性能。