镍铁渣—水泥复合胶凝材料化学活化的研究

研究了单组份激发剂氧化钙、水玻璃、硫酸钠对镍铁渣—水泥复合胶凝材料强度及镍铁渣活性的影响,在此基础上,制备了一种高效复合激发剂-HY,并利用XRD、SEM等方法对试样进行分析。研究表明:激发剂能激发镍铁渣的潜在活性,使镍铁渣—水泥复合胶凝材料体系水化硬化后的结构更加致密,其中复合激发剂-HY的激发效果最好,使复合胶凝材料7d、28d抗压强度分别提升了6.0MPa和6.2MPa。

基于镁渣-水泥-脱硫石膏复合胶凝材料的砌筑砂浆制备及其性能

镁渣高效利用对于金属镁冶炼行业的可持续发展和环境保护具有重要意义。本文以镁渣、水泥和脱硫石膏为主要原料,设计和配制复合胶凝材料,并以此制备高性能砌筑砂浆。三元体系胶凝材料试验结果表明,以高掺量镁渣制备的胶砂试件28 d抗压强度可达35.6 MPa,脱硫石膏对镁渣-水泥胶凝体系起到了活性激发作用,尤其对28 d强度具有明显的促进作用。以镁渣-水泥-脱硫石膏复合胶凝材料制备的砌筑砂浆28 d抗压强度最高达25.32 MPa,满足JGJ/T 98-2010《砌筑砂浆配合比设计规程》中M25等级的要求。研究成果可为镁渣大规模资源化利用提供参考。

低碳复合胶凝材料对水泥和混凝土性能的影响

将粉煤灰和矿粉按不同质量比(m_(粉煤灰)∶m_(矿粉)=7∶3、6∶4、5∶5)制备成了低碳复合辅助性胶凝材料,研究了其等质量替代15%、30%的水泥对胶凝材料需水量比、流动度比和活性指数的影响,优选出了最佳m_(粉煤灰)∶m_(矿粉)。在此基础上,研究了低碳复合辅助性胶凝材料等质量替代0、10%、15%、20%、30%的水泥对胶凝材料标准稠度用水量和凝结时间的影响,以及等质量替代0、10%、20%、30%、40%的水泥对C50混凝土工作性和力学性能的影响。结果表明:在水泥中掺入适量低碳复合辅助性胶凝材料有效改善了胶凝材料体系的工作性,延缓了早期(3 d)水化速度,提高了胶砂7 d、28 d抗压强度,最佳m_(粉煤灰)∶m_(矿粉)为5∶5;随着低碳复合辅助性胶凝材料掺量的增加,胶凝材料的标准稠度用水量变化很小,凝结时间延长;C50混凝土的坍落度随着低碳复合辅助性胶凝材料掺量的增加而增大,7 d和28 d抗压强度先增大后减小,最佳掺量为30%。

纳米SiO_(2)活化磷渣水泥胶凝材料性能研究

大量磷渣堆积严重污染了环境,将其应用于混凝土材料中可实现固废利用,但是磷渣的引入会严重降低水泥强度,因而将纳米SiO_(2)引入到磷渣混凝土中可以实现大掺量应用磷渣资源,实现节能减排。研究中发现,磷渣掺量10%、20%和30%,随着磷渣掺量增加,对水泥砂浆的早期强度影响较大,强度显著降低;纳米SiO_(2)颗粒按照水泥用量的0.5%、1.0%、2.0%、4.0%和8.0%掺加,当掺量不超过4.0%的条件下,磷渣水泥的标准稠度用水量和凝结时间不断减少,并且强度得到了一定的改善,但是当掺量达到8.0%时,磷渣水泥的标准稠度用水量和凝结时间反而增加,对应强度也有所降低。因而,通过纳米SiO_(2)颗粒的合理引入,可以有效改善磷渣胶凝材料的活性,提高固废资源消纳,有助于环保和资源化社会发展。

粉煤灰-矿渣-水泥复合胶凝材料强度和水化性能

研究了不同细度和不同掺量的矿渣和粉煤灰对粉煤灰-矿渣-水泥(FSC)复合胶凝材料强度的影响.借助激光衍射粒度仪测定了矿渣和粉煤灰的粒径.测定了FSC复合胶凝材料的水化热,分析了其水化进程.结果表明:矿渣细度对FSC复合胶凝材料强度影响较大,矿渣越细,FSC复合胶凝材料强度越高;通过优化矿渣、粉煤灰的颗粒级配,可发挥出它们的"叠加效应";当粉煤灰和矿渣总掺量(质量分数)为50%,而矿渣掺量在33%以上时,可配置出52.5R复合水泥.

常见炉渣水泥复合胶凝材料性能研究综述

矿渣、钢渣是常见炉渣,炉渣作为工业冶炼后的残余产物占据着大量优质的土地资源,严重污染着周边环境。为了解决炉渣的使用问题,一种方法是将经过处理的炉渣掺入到水泥的生产中,代替部分水泥,制成炉渣水泥复合胶凝材料;另一种方法是将炉渣作为碎石掺入到混凝土的制作过程中,但这种效果并不理想。研究表明,炉渣水泥复合胶凝材料几乎与水泥性能相当,展现出了许多优异的性能。这种方法不仅解决了炉渣使用的问题,还减少了因为炉渣堆积和水泥生产带来的环境污染,因此炉渣水泥复合胶凝材料的研究成为了国内外关于水泥研究的热点之一。将从多方面介绍炉渣水泥复合胶凝材料在国内外研究的现状以及未来的发展展望。

矿渣-水泥复合胶凝材料体系水化反应特性的研究

研究矿渣掺量对矿渣-水泥复合胶凝材料体系水化反应动力学过程的影响。结果表明:复合胶凝材料体系的水化放热速率随矿渣掺量增加和水化温度的降低而下降;非蒸发水含量随矿渣掺量的增加呈现先增大后降低的趋势,当矿渣掺量为30%时,非蒸发水含量达到最大值;复合胶凝材料体系的抗压强度随矿渣掺量的增加而降低,且复合胶凝材料体系抗压强度在28 d前增幅较大,在28 d后增长趋于平缓。从SEM照片上可以看出,矿渣掺量不超过30%的复合胶凝材料体系中,部分凝胶与晶体紧密结合在一起,试样微观界面结构较为致密。

纳米SiO_(2)气凝胶水泥基复合材料中水的形态分布规律研究

为了研究纳米SiO_(2)气凝胶对水泥基复合材料水分分布机制的影响,采用LF-NMR技术对室温环境下不同掺量(0、5%、7%、10%)纳米SiO_(2)气凝胶水泥基复合材料(AIC)吸水30 min后的T2信号进行了测试,在真空饱和的条件下,采用孔隙体积内饱水度描述AIC吸水前后含水量空间变化。结果表明:AIC0、AIC5、AIC7、AIC10试件的T2谱最高峰的峰面积所占比例分别为83.0%、78.7%、79.3%、79.6%,掺入纳米SiO_(2)气凝胶降低了最高峰的峰面积;当纳米SiO_(2)气凝胶掺量由0增至10%时,AIC试件的吸附水、毛细管水及孔隙水饱水度均减小;纳米SiO_(2)气凝胶能降低AIC的自由水存储性能。

碱激发铜渣-粉煤灰复合胶凝材料的力学性能及水化机理研究

旨在探讨利用碱激发剂制备铜渣-粉煤灰复合胶凝材料的可行性及其性能表现。选择铜渣和粉煤灰作为主要原料,通过实验确定其最佳配比和激发剂种类及浓度,发现以7.5%的水玻璃为激发剂时,材料的力学性能最佳。过量的碱激发剂会导致返碱现象、增加与模具的粘合度及拆模困难,甚至降低成品强度,因此在生产过程中需严格控制激发剂的掺量。通过实验分析不同变量对材料性能的影响,包括原材料细度、激发剂浓度、养护条件等,确定了优化的制备工艺。实验结果表明,优化后的复合材料在28 d内的强度可达71 MPa,显著优于普通硅酸盐水泥。在早期强度发展迅速的同时,后期强度虽然增长缓慢,但整体性能依然优越。这种表现为其在实际工程应用中提供了理论依据和实践支持。结合微观结构分析和实际应用研究,揭示了硅铝酸盐凝胶的形成机制,进一步优化了配方和工艺。研究结果证明,该材料具有显著的环保效益和经济潜力。其广泛的应用前景不仅可以部分替代传统水泥,还能实现工业废弃物的高效资源化利用,推动建筑行业的可持续发展。通过不断优化技术和降低成本,碱激发铜渣-粉煤灰复合胶凝材料将在绿色建筑和环保材料领域发挥更大的作用。

硅钙渣-水泥复合胶凝材料水化程度时变规律预测与分析

硅钙渣是高铝粉煤灰提取Al2O3时产生的固体废弃物,将其掺入水泥中,研究复合胶凝材料水化程度时变规律对其资源化利用具有重要意义。基于ARIMA模型建立了硅钙渣掺量为0、10%、20%、30%、40%的硅钙渣-水泥复合胶凝材料水化程度时变规律预测模型,各掺量下模型预测误差均小于5%,说明ARIMA模型在预测水化程度方面具有较好的精度和通用性。预测结果显示:复合胶凝材料的水化程度随龄期的增加而提高,硅钙渣对复合胶凝材料的最终水化程度影响不大;相同龄期下复合胶凝材料的水化程度随着硅钙渣掺量的增加而降低;水化反应主要发生在前期,硅钙渣可以减缓复合胶凝材料的前期水化反应速率,提高后期水化反应速率;水化终止时间随硅钙渣掺量的增加而延长。

基于ARIMA模型的硅钙渣水泥复合胶凝材料水化热预测

预测硅钙渣水泥复合胶凝材料水化过程中产生的热量,对于这种材料在混凝土结构中的应用具有现实意义。本文基于ARIMA模型基本理论,建立了硅钙渣掺量分别为0%、10%、30%(质量分数,下同)下硅钙渣水泥复合胶凝材料的水化放热量预测模型,通过与试验数据的对比,验证了模型的准确性与可靠性;基于0%、10%、30%这三种硅钙渣掺量下复合胶凝材料的水化放热量试验数据,建立不同龄期下复合胶凝材料的水化放热量预测模型,并对其他硅钙渣掺量下复合胶凝材料的水化放热量进行预测。结果表明:0%、10%、30%这三种硅钙渣掺量下水化放热量预测值与试验值的相对误差均值均小于5%,这说明运用ARIMA模型预测硅钙渣水泥复合胶凝材料的水化放热量具有较高准确性和可靠性;其他硅钙渣掺量下复合胶凝材料水化放热量的预测结果符合实际变化趋势,进一步证明了ARIMA模型在水化热预测方面的可行性,这为定量研究与预测不同类型胶凝材料的水化放热量提供了一种有效方法。

黄磷渣改性对水泥复合胶凝材料性能的影响

本文通过石灰和偏高岭土复掺方法对黄磷渣水泥进行改性研究,用混合正交试验方法研究不同掺量的偏高岭土和石灰复合对水泥性能的影响,结果表明:当黄磷渣掺量在30%时,偏高岭土与石灰复合改性对胶凝体系的早期力学性能有显著增强效果,同时缩短磷渣水泥的凝结时间,使其达到P·O42.5水泥的性能要求。利用30%磷渣、6%偏高岭土和2%石灰的最佳配比作为水泥混合材,改性后的磷渣水泥早期水化过程加快,减少Ca(OH)2量,提升其早期强度。

聚合铝对锂渣-水泥复合胶凝材料水化硬化特性的影响

锂渣具有火山灰活性,可作为辅助性胶凝材料应用于水泥基材料中,但其较低的水化活性导致材料的力学性能和耐久性能下降。针对锂渣在复合胶凝材料中的低水化程度,本文采用一种无机高分子聚合铝作为激发剂来提升锂渣的水化反应活性,通过测定材料的胶砂强度、化学结合水量等宏观性能,并结合水化放热特性、水化产物矿物组成及背散射显微形貌等微观表征,分析了聚合铝对锂渣-水泥复合胶凝材料水化特性的影响及作用机理。结果表明:聚合铝的掺入显著提高锂渣-水泥复合胶凝材料28 d龄期的抗压强度和化学结合水含量,分别增长了26. 8%和5%;早期水化反应中,聚合铝的掺入加速了锂渣-水泥复合胶凝体系的矿物相溶解和晶体的生长,增加了水化产物的成核总量,水化产物中出现了大量的钙矾石、水化铝酸钙、氢氧化钙及非晶态水化凝胶;聚合铝的掺入促进了锂渣-水泥复合胶凝体系的水化和锂渣颗粒的溶解与侵蚀。

超细镁渣微粉-水泥复合胶凝材料的性能及水化机理

镁合金被誉为“21世纪绿色工程金属结构材料”,我国皮江法炼镁所得镁渣规模庞大、亟待解决,制备建筑材料是消纳镁渣的重要渠道,但国内外相关研究屈指可数,且普遍以镁渣耦合其他固废及水泥制备复合胶凝材料为主,鲜有针对镁渣-水泥简单体系的细致研究,故镁渣水化及其对水泥水化的影响机制尚未明确。本工作通过探究超细镁渣微粉-水泥复合胶凝材料(MS-C)新拌浆体和硬化浆体的性能、组成及结构演化规律,分析超细镁渣微粉对MS-C水化进程的影响机制,进一步揭示镁渣-水泥的协同水化机理。镁渣中的硅酸二钙以低活性γ-C_(2)S为主,超细粉磨是发挥其填充效应的关键途径,掺入30%的超细镁渣粉使水泥中1000 nm以上孔含量由7.98%降低至6.83%。在减水剂作用下,MS-C浆体的流动性随超细镁渣微粉掺量的增大而增大,在无减水剂时其作用相反。低掺量超细镁渣微粉的水化及弱胶凝作用可增大其填充效应对强度的贡献,并促进Ca(OH)_(2)和C-S-H凝胶的生成,使得低超细镁渣微粉掺量的MS-C获得优于纯水泥的28 d力学性能。本研究获得了超细镁渣微粉-水泥水化特性的基础结论,为提高镁渣资源化利用价值及利用率提供理论依据。

钢渣比表面积对钢渣-水泥复合胶凝材料安定性的影响

钢渣中含有C_3S、C_2S胶凝活性物质,因此经粉磨后,具有用作胶凝物质掺合料的潜质。但是钢渣的安定性差是制约其利用的最重要限制因素之一。本文分别采用沸煮和压蒸方法研究钢渣的比表面积对钢渣-水泥复合胶凝材料净浆安定性的影响;用灰色关联度分析法研究钢渣掺量与比表面积对钢渣-水泥复合胶凝材料净浆安定性的影响程度;通过SEM分析钢渣不同比表面积时,钢渣-水泥复合胶凝材料净浆的微观形貌。研究结果表明,钢渣-水泥复合胶凝材料净浆可以通过提高钢渣的比表面积改善其安定性。钢渣掺量10%时,相较于钢渣比表面积454.99 m^2/kg的钢渣-水泥复合胶凝材料净浆,钢渣比表面积为598.43 m^2·kg的钢渣-水泥复合胶凝材料净浆沸煮膨胀率降低了72.14%,压蒸膨胀率降低了51.40%。灰色关联分析得出与比表面积相比,钢渣掺量对钢渣-水泥复合胶凝材料净浆膨胀率的影响更大。限制钢渣的掺量仍是预防钢渣-水泥复合胶凝材料体积膨胀的主要方法。SEM微观结构分析表明,随着钢渣比表面积的增加,钢渣-水泥复合胶凝材料净浆逐渐趋于致密,此结论与膨胀率评价结果一致。

水泥-磷渣-膨胀剂复合胶凝材料灌浆砂浆性能研究

试验研究了磷渣、早强剂、膨胀剂对灌浆砂浆性能的影响,测试分析了水泥-磷渣-膨胀剂复合胶凝材料的水化热和孔结构。结果表明：以硅酸盐水泥为基材配制灌浆砂浆,磷渣掺量宜控制在20%~30%之间;水泥-磷渣-膨胀剂复合胶凝材料水化放热速率低且放热量小,平均孔径和最可几孔径较小,孔径分布合理,适用于配制灌浆砂浆。

水泥-磷渣-膨胀剂复合胶凝材料灌浆砂浆的配制

通过正交试验对水泥—磷渣—膨胀剂复合胶凝材料灌浆砂浆的配合比进行了优化研究。试验结果表明:磷渣掺量为25%所得灌浆砂浆的各项性能不仅符合《水泥基灌浆材料》(JC/T 986-2005)规定的技术要求,而且可以有效降低灌浆砂浆的生产成本。

镁渣-粉煤灰-水泥复合胶凝材料的初步研究

以粉煤灰、镁渣等工业固体废弃物为原料,辅以适量的激发剂,制备成镁渣-粉煤灰-水泥复合胶凝材料,研究了镁渣的比表面积,镁渣/粉煤灰掺比对复合胶凝体系的凝结时间和力学性能的影响。研究表明,胶凝材料的强度随着镁渣的细度、镁渣比表面积的增大而增加,少量水泥能够有效地激发出钢渣-粉煤灰体系潜在的活性,单掺水泥的钢渣-粉煤灰体系最优配比为：钢渣/粉煤灰=5∶5,水泥掺量为15%,石膏为10%。

改性电解锰渣-矿粉复合胶材料的制备及水化机理

电解锰渣(EMR)是金属锰湿法冶炼过程中产生的一种固体废物,其堆积量大,对环境造成了严重的污染。但电解锰渣中富含硫酸盐,依据其特性,可与矿粉(GGBFS)复合制备胶凝材料。以矿粉为主要原料,电解锰渣为矿粉的硫酸盐激发剂,熟石灰为碱激发剂,制备电解锰渣-矿粉复合胶凝材料。探究电解锰渣、矿粉和熟石灰的最佳配比,并在此基础上对电解锰渣在不同温度下煅烧改性,通过力学测试确定最佳煅烧温度。利用XRD、FT-IR、TG-DTG和SEM等表征方式分析胶凝材料的水化产物及水化机理,同时对硬化体进行毒性测试。结果表明:电解锰渣对矿粉有良好的激发作用,复合胶凝材料中电解锰渣、矿粉、熟石灰最佳质量配比为2∶7∶1,其28 d的抗压强度达到27.2 MPa,电解锰渣经350℃煅烧所制备的复合胶凝材料抗压强度达到30.5 MPa。复合胶凝材料的水化产物主要为钙矾石(AFt)和水化硅酸钙(C-S-H);28 d硬化体浸出液中的重金属浓度均在《生活饮用水卫生标准》(GB 5749—2022)标准限值内,复合胶凝材料具有良好的安全性。

水泥复合胶凝材料体系密实填充性能研究

利用密实模型研究了掺超细火山灰质材料的水泥基三元固体颗粒混合料体系的密实填充性能 ,并以浆体相对密度为指标 ,分析了低水胶比条件下火山灰质超细颗粒填充作用对水泥基复合浆体密实性、流动性及胶砂强度的影响 .试验结果表明 :就提高水泥基颗粒体系的堆积密实度而言 ,双掺平均粒径相差较大的超细颗粒材料比单掺更有效 ;采用浆体相对密度指标评价超细火山灰质材料对水泥基复合浆体的密实填充作用是合理且有效的 ;浆体的流动性及胶砂强度随浆体相对密度的提高而增大 ;在低水胶比条件下 ,超细火山灰质材料的密实填充效应更为显著 .