水泥基混凝土材料抗硫酸盐侵蚀性能研究

硫酸盐侵蚀是影响混凝土耐久性的重要原因。本研究开展不同浸渗方式和不同离子侵蚀测试,以研究水泥基混凝土材料硫酸盐侵蚀作用下的特性。结果显示,在水泥中加入30%的矿渣粉可显著提高混凝土的抗硫酸盐腐蚀性能。掺加30%粉煤灰时,在硫酸钠侵蚀下混凝土耐蚀系数随时间增长逐渐减弱,在硫酸镁侵蚀下混凝土耐蚀系数在180d后迅速下降。就长期抗硫酸盐腐蚀性能来看,在钠、镁含量较高的环境下,掺入30%的矿渣微粉可有效改善混凝土的抗冲性。

纤维和粉煤灰对改性橡胶粉水泥基复合材料性能的影响

采用不同的方法对废旧橡胶粉进行表面改性,将其按适宜比例掺入水泥砂浆,复掺一定量粉煤灰,并采用纤维进行增强,制备了性能优异的水泥基复合材料,探讨了界面改性剂在砂浆中的作用机理,分析了废胶粉改性工艺及废胶粉、粉煤灰和纤维掺量对砂浆性能的影响,提出了一种经橡胶、纤维和粉煤灰改性的水泥基复合材料的理论结构模型。结果表明,对废旧橡胶颗粒进行表面改性后,可以在一定程度上提高砂浆的力学性能,纤维、废胶粉及粉煤灰的复合作用使得砂浆的性能有较大地改善,尤其是水泥砂浆的韧性显著增加,干收缩程度减小。

磷酸钾镁水泥基材料与硅酸盐水泥混凝土的粘结性能研究

为了研究磷酸钾镁水泥基材料与硅酸盐水泥混凝土的粘结性能,测试了磷酸钾镁水泥基材料浆体的抗压强度,同时测试了磷酸钾镁水泥基材料浆体与不同状态的硅酸盐水泥砂浆的粘结抗折强度和收缩变形,分析了磷酸钾镁水泥基材料硬化体的物相组成、微观形貌以及与硅酸盐水泥砂浆基体的粘结界面结构。结果表明:双掺粉煤灰和石灰石粉,使磷酸钾镁水泥基材料硬化体的结构更完善,抗压强度、粘结抗折强度和体积稳定性均明显提高。保持硅酸盐水泥砂浆基体的龄期大于7 d和气干含水状态,磷酸钾镁水泥基材料与硅酸盐水泥砂浆界面的结合力加强,粘结抗折强度明显提高。

掺和料及引气剂对水泥混凝土热膨胀系数的影响

研究了粉煤灰、矿粉和引气剂对水泥基材料热膨胀系数的影响.结果表明:在相同掺量下,矿粉水泥砂浆的热膨胀系数明显大于粉煤灰水泥砂浆的热膨胀系数;水泥砂浆和混凝土的热膨胀系数均随着粉煤灰掺量的增加而降低,在粉煤灰掺量小于20%(质量分数)时,单位抗压强度热膨胀系数随着粉煤灰掺量增加而降低,当粉煤灰掺量大于20%时,粉煤灰在降低热膨胀系数的同时会引起抗压强度较大衰减;随着混凝土含气量的增加,其单位抗压强度热膨胀系数增加.

不同稠度条件下的水泥基材料电阻率与水化特性研究

以硅酸盐水泥为基体,添加矿粉或粉煤灰,借助电阻率测定仪、XRD及SEM等研究了不同稠度条件下的水泥基材料在水化过程中电阻率及水化产物的变化。结果表明,在相同水化条件下,标准稠度的水泥基材料电阻率最高。非标准稠度样品电阻率偏低是因为其低水胶比时水化产物少而高水胶比时微观孔隙多。

矿渣粉与粉煤灰改善水泥基材料抗硫酸盐侵蚀性能差异研究

采用宏观观测与微观测试相结合的方法对掺矿渣粉与粉煤灰水泥基材料抗侵蚀性能的差异进行研究。通过测定掺矿渣粉与粉煤灰胶砂试件的抗蚀系数来判断其抗侵蚀性能,结合扫描电子显微镜、X射线衍射等微观测试手段分析矿渣粉与粉煤灰改善水泥基材料抗侵蚀性能差异的内在机理。结果表明:矿渣粉与粉煤灰对水泥基材料抗侵蚀性能的改善效果主要与自身活性矿物含量、火山灰活性及侵蚀溶液的SO_(4)^(2-)浓度有关。侵蚀前,矿渣粉的火山灰反应程度远高于粉煤灰,对水泥基材料抗侵蚀性能的改善效果较好。SO_(4)^(2-)浓度≤4000 mg/L时,矿渣粉更易析出活性Al^(3+),会加速钙矾石生成,掺矿渣粉水泥基材料抗侵蚀性能相对较差。SO_(4)^(2-)浓度≥8000 mg/L时,掺矿渣粉水泥基材料中钙矾石与石膏生成量均少于掺粉煤灰水泥基材料,抗侵蚀性能相对较好。

水泥基大掺量粉煤灰、氟石膏干粉抹面砂浆的研制

用水泥、粉煤灰和氟石膏配制的胶凝材料(CBFF),干粉抹面砂浆具有体积安定性好、水硬性和干缩小的特点。随甲基纤维素醚掺量的增加,该砂浆的沉入量先增加后减小,保水性不断变好。在该砂浆中单独加入木质纤维素,随掺量的增加,砂浆和易性不受影响,但砂浆的强度缓慢减小。

低品位粉煤灰在水泥基材料中应用的改善方法研究

根据低品位粉煤灰的特点,提出控制低品位粉煤灰细度、掺入钢渣、掺入石灰石粉等3种对低品位粉煤灰在水泥基材料应用的改善方法。结果表明,3种方法都能有效地降低低品位粉煤灰的需水量,使掺入低品位粉煤灰的胶砂扩展度能接近空白组的扩展度210 mm。不同程度地提高了掺入低品位粉煤灰的水泥基材料强度,28 d胶砂抗压强度高于40 MPa,为低品位粉煤灰在水泥基材料中的应用提供了参考。

粉煤灰的酸碱联合活化溶出实验研究

对粉煤灰的成分、粉煤灰的活化条件和酸碱联合溶出率进行了分析和比较，确定了最佳活化条件和最佳溶出条件。粉煤灰的最佳活化条件是：灼烧温度为700℃，灼烧时间至少应≥1h，当灼烧时间超过2h时，灼烧时间的增加不会对粉煤灰化学成分的溶出率产生明显影响，而铁的溶出率几乎不受灼烧活化方法、酸溶温度和酸浓度的影响；酸碱联合溶出的最佳条件是：在粉煤灰的最佳活化条件下，先用酸溶，再用碱溶，酸溶时的硫酸浓度要〉0．5mol·L^-1，最佳用量为8—10mL·g^-1。

低温烧结蚌壳改性粉煤灰水泥基材料水化机理分析

鉴于粉煤灰和废弃蚌壳对环境的污染,研究了将二者复合用作水泥砂浆掺合料的可行性。通过对蚌壳进行研磨过筛处理,粒度控制在124μm左右,对比分析了不同温度烧结后蚌壳粉与室温蚌壳粉对水泥砂浆性能的影响,确定了蚌壳的适宜烧结温度和掺量。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和热重-差热分析(TG-DTA)等手段对烧结后蚌壳粉改性砂浆水化机理进行了深入分析。研究表明:磨细蚌壳粉经850～900℃烧结后,掺量为3%时对粉煤灰水泥基材料的激发作用最显著,能促进水泥复合胶凝体系的水化,生成大量水化硅酸钙凝胶(C-S-H)和钙矾石(AFt)等水化产物,蚌壳粉改性水泥砂浆的3 d、28 d抗压强度较空白砂浆均有所提高,改性后水泥砂浆具有良好的力学性能。

利用脱碳气化渣制备水泥基复合材料

为探讨脱碳气化渣用作水泥混凝土矿物掺合料的可行性,将脱碳气化渣粉、粉煤灰和钢渣粉3种灰渣粉分别取代水泥制备混凝土和胶砂试件,对其工作性能和力学性能进行研究,结合X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪和扫描电镜分析了灰渣粉的化学组成、矿物组成和微观形貌。结果表明:粉煤灰和钢渣粉均含有球状玻璃体,有助于提高浆体流动性,脱碳气化渣粉颗粒则粗糙、多孔,需水量大,对混凝土的流动性略有降低,但混凝土拌合物坍落度210 mm、扩展度500 mm,仍满足工作性能要求;随龄期增加,掺不同灰渣粉混凝土的抗压强度呈增长趋势,3 d龄期时,各组强度均达到设计值的70%以上,其中,钢渣粉中的硅酸盐矿物早期水化,使混凝土强度增加明显,粉煤灰中含有一定量的石灰、石膏,有助于激发其中玻璃体的活性,特别是28 d龄期时,脱碳气化渣组强度超过设计值23%,其中的玻璃体水化反应迟缓,形成的产物对后期强度的提高贡献较大;灰渣粉的质量系数越高,其活性越高,胶砂试件的抗压强度相应较高,但灰渣粉的活性并非影响混凝土强度的唯一因素;脱碳气化渣粉表面棱角多,增强了渣粉颗粒与水泥浆体间的黏结力,其胶砂试件的折压比相对最高,7 d龄期时,折压比相对基准组提高了50%,28 d龄期时,同比基准组高出78%,脱碳气化渣粉有助于混凝土(砂浆)韧性的提高。

球磨对黄土基支撑体骨料粉体性质的影响

为分析黄土基陶瓷膜支撑体骨料粉体的最佳球磨预处理方式,将支撑体的骨料黄土粉体用不同球磨方式进行不同时间的球磨处理。通过粒度分析、微观形貌、晶体结构和热效应分析发现:球磨5 h的粉体综合性质最符合陶瓷膜支撑体骨料的要求;湿法球磨效果优于干法,更适合作为黄土基陶瓷膜支撑体骨料的预处理方法;随着球磨时间的增加,黄土粉体的中值粒径逐渐减小,均匀度呈先增大后减小的趋势;球磨过程并未改变黄土粉体主要晶相;球磨时间越长,热分解反应的起止温度越低,剧烈反应阶段区间越窄,有利于后期烧结。

相变介质组成对粉煤灰基高温定形复合相变材料蓄热性能的影响

分别以Al粉、Al-12Si、Al-20Si合金粉为相变介质,粉煤灰为基体材料,采用混合烧结法在空气、真空两种烧结氛围下制备金属/陶瓷基高温定形复合相变材料,探讨相变介质中硅铝相对含量及烧结氛围对材料蓄热性能的影响。结果表明:分别用三种金属粉制备复合相变材料时,Al的氧化难以避免,致使Si的相对含量均超过共晶点组成,凝固时其状态点始终处于共晶相+Si相的两相区,未被氧化的Al都转变成为Al-Si共晶相。空气中烧结有利于Al形成致密氧化膜从而阻止其进一步反应,材料的密度、相变潜热都比真空中烧结高。三种复合相变材料中,由Al粉制备的热稳定性最差,由Al-12Si合金粉制备的相变潜热、保留率最高,热稳定性及蓄热性能突出。

烧结温度对粉煤灰--黄土基陶瓷膜支撑体的影响

探究了不同烧结温度对粉煤灰—黄土基陶瓷膜支撑体性能的影响,并利用SEM、XRD等表征手段,对支撑体纯水通量、抗折强度、酸碱腐蚀率、显气孔率等性能指标进行测试分析。实验结果表明,所测试的性能指标中,除抗折强度外,纯水通量、酸碱腐蚀率、显气孔率均随烧结温度的升高而降低。烧结温度为1050℃、纯水通量为5272.42 L·m^(-2)·h^(-1)·MPa^(-1)、酸腐蚀率3.123%、碱腐蚀率0.093%、抗折强度3.824 MPa、显气孔率为29.681%时,支撑体性能最佳。

烧结制度对黄土/粉煤灰基陶瓷膜支撑体性能的影响

在膜技术研发中,黄土/粉煤灰基陶瓷膜支撑体能够较好满足水处理工艺的低成本材料开发和高附加值应用需求。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TG-DTG)等设备和方法,研究烧结温度、保温时间等烧结制度指标对支撑体宏观性能(水通量、抗折强度、酸碱腐蚀率等)和微观性能(微观断面、物相变化、热效应等)的影响。研究发现:1)烧结过程中,烧结温度的升高对支撑体的水通量呈负向影响,最低达到2166.18 L·(m^(2)·h·MPa);对抗折强度呈正向影响,最高达到50.03 MPa;烧结过程中形成了Mn_(2)AlO_(4)和Al_(2)(SiO_(4))O等微观晶型,能够有效提高支撑体的力学性能。2)当烧结温度为1050℃、保温时间为3 h时,支撑体的宏观形态较为平整,晶粒间形成颈部连结,水通量、抗折强度、酸碱腐蚀率等均维持在较高水平。