Effect of Fine Steel Slag Powder on the Early Hydration Process of Portland Cement

Hydration heat evolution, non-evaporative water, setting time and SEM tests were peorormed to investigate the effect of fine steel slag powder on the hydration process of Portland cement and its mechanism. The results show that the effect of fine steel slag powder on the hydration process of Portland cement is closely related to its chemical composition, mineral phases, fineness, etc. Fine steel slag powder retards the hydration of portland cement at early age. The major reason for this phenomenon is the relative high content of MgO , MnO2, P2O5 in steel slag, and MgO solid solved in C3 S contained in steel slag.

矿粉改善OPC基修补材料耐污水腐蚀性能的研究

针对混凝土表面缺陷修补材料存在耐久性不良的问题,研究普通硅酸盐水泥基(OPC)和普通硅酸盐水泥基-矿粉基(OPC-GGBS)修补材料在污水环境下外观形貌、质量、抗压强度及与老混凝土粘结强度的变化。结果表明:25%的矿渣粉取代率可显著减轻OPC修补材料的外观劣化程度,降低了质量、抗压强度及与老混凝土粘结强度的损失率,明显改善了OPC基修补材料的耐污水腐蚀性能。

蒸养条件下矿粉、粉煤灰对高铁相硅酸盐水泥基材料毛细孔和抗侵蚀性能的影响

为提高蒸养高铁相硅酸盐水泥(HFC)构件的抗侵蚀性能,推进HFC在海洋工程中的应用,本文通过力学性能测试、毛细孔测试、氯离子固化测试及X射线衍射等手段,研究了50℃蒸养条件下矿粉(SL)和粉煤灰(FA)对HFC水泥基材料毛细孔结构和抗侵蚀性能的影响。结果表明,由于SL具有较高的火山灰反应活性,掺入SL可以提高蒸养HFC砂浆的早期力学性能,同时降低HFC砂浆的28 d毛细孔率。掺入FA显著降低了HFC砂浆的早期力学性能,且后期强度增长缓慢,但FA的“微集料”效应导致HFC砂浆的毛细孔率降低。氯离子固化结果表明,SL促进了水泥对氯离子的物理吸附,而FA促进了水泥对氯离子的化学固化,SL和FA均提高了复合胶凝材料的氯离子结合能力。

高碱原材料制备硅酸盐水泥熟料的研究

采用工业原材料石灰石、高碱页岩、铁矿石按照常规三率值KH=0.92±0.02、SM=2.5±0.1、IM=1.4±0.1进行配料,并引入适量的磷渣制备硅酸盐水泥熟料,通过化学分析、XRD、岩相等检测手段对高碱硅酸盐水泥熟料的化学组成、矿物组成、矿物形貌及物理性能等进行了分析。分析表明,引入适量的磷渣,可改善高碱熟料的液相黏度,促进A矿的发育,改变B矿的晶型,使熟料的标准稠度用水量、凝结时间等物理性能发挥良好,3 d抗压强度可达到39.5 MPa,28 d抗压强度达到59.5 MPa。

硅酸盐水泥-富铝材料复合体系Cl-结合能力的研究进展

氯离子(Cl^(-))引起的锈蚀是影响钢筋混凝土使用寿命的主要问题。硅酸盐水泥-富铝材料(粉煤灰、矿渣等)复合体系可以有效结合Cl^(-),提高钢筋混凝土抵抗Cl^(-)侵蚀的能力,成为当前的研究热点。然而,现有研究对硅酸盐水泥-富铝材料复合体系Cl^(-)结合能力的横向对比较为缺乏。本文首先介绍了Cl^(-)在水泥体系中的结合机理,重点总结了不同硅酸盐水泥-富铝材料复合体系的Cl^(-)结合能力,并以Al_(2)O_(3)含量作为主要变量横向对比了现有研究中复合体系的Cl^(-)结合能力。同时,阐述并分析了影响复合体系Cl^(-)结合能力的多方面因素。最后,为后续研究提供了更为准确地衡量与对比多种硅酸盐水泥-富铝材料复合体系Cl^(-)结合能力的参考方案,同时为设计新型高性能硅酸盐水泥-富铝材料复合体系提供理论基础。

硅铝质结合料稳定磷石膏路面基层材料力学性能研究

通过使用10%、30%和50%的矿渣粉替代无机结合料中的一部分水泥作为硅铝质结合料,分析使用水泥矿渣粉协同稳定磷石膏基层材料的力学性能,其无侧限抗压强度随着养护龄期的延长持续增长。这说明矿渣粉很大程度上改善了水泥稳定磷石膏基层材料的长期耐久性能。通过对磷石膏基层材料的XRD物相分析和SEM微观形貌观察其强度形成机理,除了物理压实作用,磷石膏路面基层材料的强度来源主要由水化产物C-S-H凝胶和钙矾石所提供。

不同类型持载混凝土碳化性能研究

为探讨外加荷载对不同环境湿度、不同类型混凝土碳化性能的影响,本文提出了自然条件下服役钢筋混凝土构件碳化深度预测模型。基于100 mm混凝土立方体试块和持载钢筋混凝土梁的加速碳化试验结果,分别采用硅酸盐水泥、硅酸水泥掺30%粉煤灰和硅酸水泥掺50%磨细高炉矿渣浇筑混凝土试块和梁试件。结果表明:对不同类型混凝土的服役钢筋混凝土构件,在50 a和100 a的设计使用年限内,其碳化深度预测值随相对湿度的增加先增大后减小,最大碳化深度预测值均在50%~70%的相对湿度范围内。对持载钢筋混凝土构件,仅硅酸盐水泥混凝土和掺50%磨细高炉矿渣的较小水胶比混凝土满足要求。水胶比较大的掺粉煤灰和掺粒状高炉矿渣的持载混凝土,不能满足不同暴露环境在50%~70%相对湿度范围内的耐久性要求。本文对不同类型持载钢筋混凝土构件的抗碳化耐久性设计有一定的参考价值。

不同种类胶凝材料对砂与煤矸石集料的干燥收缩性能研究

选择了普通硅酸盐水泥(P·O 42.5)、矿渣硅酸盐水泥(P·S·A 32.5)、生态水泥(E·C)以及地聚合物水泥(G·C)等4种不同种类的胶凝材料,分别对标准砂与煤矸石集料进行稳定,并测试其干缩性能。试验结果表明:不同种类胶凝材料稳定作用下,标准砂试件与煤矸石试件的干燥收缩率、质量损失均在7 d左右由快速增长转变为缓慢增长;标准砂试件的干燥收缩率从小到大分别为P·S·A32.5、P·O 42.5、G·C、E·C。煤矸石试件的干燥收缩率从小到大分别为P·S·A 32.5、E·C、G·C。考虑试件的失水过程,计算标准砂与煤矸石试件的总干系数,标准砂试件的总干缩系数从小到大,分别为P·S·A 32.5、P·O 42.5、E·C、G·C;煤矸石试件的总干缩系数从小到大,分别为E·C、P·S·A 32.5、G·C。煤矸石试件的干燥收缩率、质量变化、失水率、总干缩系数等均大于标准砂试件。

水泥熟料中氧化镁的水化和膨胀性能

采用ＸＲＤ，ＤＳＣ等方法研究了熟料中氧化镁的水化及其膨胀性能．结果表明，熟料中氧化镁是一种制造膨胀型水泥的好材料，但它的缺陷在于水化及膨胀十分缓慢．利用钙矾石在早期产生膨胀的性能对熟料中氧化镁的延缓性膨胀加以改进，可以为制造微膨胀型中热水泥和低热矿渣水泥提供依据．

掺磷铝酸盐水泥的矿渣硅酸盐水泥水化行为

主要研究了掺入磷铝酸盐特种水泥 (PALC)后矿渣硅酸盐水泥 (SC)的水化行为 ;通过混凝土实验 ,探讨了在磷铝酸盐水泥作用下混凝土的力学性能变化 .掺磷铝酸盐水泥后的矿渣硅酸盐水泥 2 8d胶砂抗压强度可提高 8～ 1 4MPa.利用DSC ,XRD ,SEM ,IR等分析手段 ,对该复合水泥水化浆体的结构、形貌进行研究 .IR分析表明 ,复合水泥浆体水化产物相晶体结构的对称性较SC的高 ,由此可推测其稳定性增强 ,浆体耐久性好 .SEM表明 ,水化浆体中的C S H凝胶交织成网络状 ,结构致密 .

镍渣掺量对硅酸盐水泥物理力学性质的影响

以水淬镍渣为原料,经机械球磨、筛分、陈化等工艺对镍渣进行预处理;将预处理后的镍渣加入到硅酸盐水泥熟料中,经二次球磨后制备镍渣水泥,研究了镍渣的掺量对水泥基本性能的影响。结果表明：镍渣掺量对水硅酸盐水泥的物理力学性能有重要影响。当将预处理后的镍渣以0%~20%等量取代水泥熟料时,水泥的标准稠度用水量下降,凝结时间增长,体积安定性良好,强度有所降低,但主要指标均满足水泥基本性能的要求。当镍渣掺量为20%时,制备的水泥胶砂试块3 d和28 d抗压强度分别为23.6 MPa和40.2 MPa,抗折强度分别为5.2 MPa和8.6 MPa。

磷渣基复合矿化剂对水泥熟料烧成的影响

研究了在水泥生料中掺入不同矿化剂对水泥生料的易烧性、硅酸盐水泥熟料矿物形成和岩相结构的影响。结果表明,与传统的萤石和磷渣矿化剂相比,磷渣与萤石复合的矿化剂可有效降低水泥熟料中游离氧化钙(f-CaO)的含量,改善生料的易烧性;在煅烧温度与时间增加的情况下,改善作用仍然明显;通过XRD、SEM与岩相结构分析表明,磷渣与萤石的复合矿化剂降低了液相的粘度,促进了A矿的生长,对矿物的结晶形态有改善作用,有利于晶体尺寸的生长发育。

磷渣基复合矿化剂对水泥生料易烧性影响的研究

实验研究了磷渣、萤石、钢渣复合对水泥生料易烧性的影响、结合XRD图谱分析了该硅酸盐水泥熟料矿物组成。结果表明,磷渣、钢渣与萤石的复合矿化剂对煅烧温度的适应性较好,可以有效地改善易烧性,有利于促进C3S的形成;钢渣与萤石的复合,在煅烧温度为1250℃,保温时间为30min时对易烧性的改善不明显,但可稳定β-C2S。

富硅镁镍渣粉磨细度和掺量对硅酸盐水泥水化特性的影响

通过机械粉磨,将富硅镁镍渣(简称"镍渣")粉磨至微米级,制得的镍渣用作水泥混合材部分替代硅酸盐水泥熟料。测试并分析了镍渣的化学组成、细度、筛余量、体积安定性及孔结构。结果表明:4种镍渣的细度均大于硅酸盐水泥熟料,使得水泥颗粒密度随着镍渣掺量增加而减小;镍渣的胶凝活性低于硅酸盐水泥熟料,使得掺有镍渣的水泥粉末水化反应放热量降低,并伴随有缓凝现象,但随镍渣细度提高,有助于改善其反应活性;掺入镍渣不利于硬化水泥砂浆的抗压强度、抗折强度发挥,提高镍渣细度,则由于紧密堆积效应可改善力学性能;镍渣中的MgO不以f-MgO形式存在,使得硬化水泥浆体的体积安定性合格。

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。

助磨剂对矿渣硅酸盐水泥性能影响的研究

实验采用有机化合物复配无机盐的方式,制成三种液体复合助磨剂,通过测定矿渣硅酸盐水泥细度、标准稠度、凝结时间、安定性和胶砂强度,研究不同助磨剂及助磨剂不同掺量对矿渣硅酸盐水泥物理性能的影响,并利用激光粒度仪和扫描电镜测试与分析了水泥的粒度分布和颗粒形貌。结果表明：三种助磨剂均能不同程度降低水泥筛余,提高水泥比表面积,提高幅度为2.9%~18.3%;掺入助磨剂后,水泥的颗粒形貌趋向于圆球形,水泥粒度分布发生变化,3~32μm颗粒含量显著增加,中位粒径降低,其中B3水泥试样中位粒径为18.94μm,降低了5.21μm;水泥凝结时间缩短,标准稠度变化不大,安定性符合国家标准;助磨剂能显著提高水泥各龄期胶砂强度。B3试样3 d抗折强度为4.3 MPa,3 d抗压强度为15.1 MPa,符合P·S 32.5R级标准要求。

碳酸化养护钢渣混合水泥制备建材制品

采用碳酸化养护技术制备不同配比的钢渣/水泥混合建材制品。将原料混合加水均匀搅拌,在p=3 MPa下压制成型后,碳酸化养护14 h,养护温度T=74℃,p(CO2)=0.15 MPa。结果表明:碳酸化养护过程中试样表面生成较多的CaCO3颗粒状晶体;试样的碳酸化反应比水化反应更易于自发进行;CO2在水中的溶解过程是整个反应的控制步骤,主要矿物碳酸化反应自发进行的趋势顺序为C3S>CaO>C2S>MgO。当m(钢渣)∶m(水泥)=3∶2时,试样S5的碳酸化增重率η为10.44%。制品在碳酸化养护2 h后,抗压强度为20.06 MPa,f-CaO的质量分数由3.25%降至0.34%,压蒸安定性合格。

矿渣硅酸盐水泥水化反应的理论模型与应用

提出了一种矿渣硅酸盐水泥水化反应的理论模型,考虑了矿渣成分、熟料成分、矿渣掺量、矿渣水化程度对其水化产物成分和微观结构的影响,可以定量地预测C-S-H凝胶的成分和浆体不同组份的相对比例.与普通硅酸盐水泥浆体相比较,矿渣硅酸盐水泥浆体最主要的差别是Ca(OH)2含量显著降低、C-S-H的钙硅比明显降低,同时孔隙率也不断增加.

镁渣和矿渣对复合水泥性能的影响

掺加10%～40%镁渣制备了镁渣矿渣复合硅酸盐水泥,研究了镁渣对复合水泥物理性能的影响规律。结果表明:镁渣中主要矿物是β-C2S和γ-C2S,具有较好的火山灰活性。随着镁渣矿渣比(MS/BS)的增加,复合水泥凝结时间延长,强度逐渐下降,当MS/BS为0.67时,即镁渣掺量20%,矿渣掺量30%时复合水泥28d抗折强度达9.10MPa,抗压强度达42.53MPa,达到了国标42.5#复合硅酸盐水泥要求。