Sulfuric Acid Resistance of Concrete with Blast Furnace Slag Fine Aggregate

The deterioration of concrete by sulfuric acid attack in sewage environments has become a serious problem for many existing sewage structures. In this study, the properties of concrete using the blast furnace slag have been examined. It was shown that by using the blast furnace slag fine aggregate and blast furnace slag fine powder, it is possible to enhance the resistance of mortar and concrete to sulfuric acid. The resistance to sulfuric acid of mortar and concrete can be improved by using a blast-furnace slag fine aggregate in the total amount of fine aggregate. When mortar or concrete reacts to sulfuric acid, dihydrated gypsum film is formed around the particulate of the fine aggregate. This dihydrated gypsum film could retard the penetration of sulfuric acid, thus, improving the resistance to sulfuric acid. Furthermore, it has been proved that the relationship between the erosion depth by sulfuric acid attack and the product of immersion period and concentration of sulfuric acid can be expressed linearly. However, this relationship is dependent on the type of materials of concrete.

脱硫石膏-矿渣微粉复合胶凝材料的研究

研究矿渣微粉掺量和碱性激发剂用量对脱硫石膏-矿渣微粉复合体系性能的影响。结果表明:矿渣微粉掺量为20%时脱硫石膏-矿渣微粉复合体系物理力学性能较好,抗压强度、抗折强度和软化系数分别为11.2 MPa、4.6MPa和0.42。采用硅酸钠作为复合材料的激发剂,当碱性激发剂用量为1%时,能够有效激发矿渣微粉潜在活性,提高复合体系性能,7 d抗压强度达12.3 MPa,软化系数为0.56;28 d抗压强度达12.6 MPa,软化系数为0.59。

石膏掺量对以矿渣为掺合料的普通硅酸盐水泥性能的影响

采用水泥胶砂及直接测温法,研究了石膏掺量对以矿渣为掺合料的P.O 42.5R水泥的强度及早期水化历程的影响。结果表明:适当增大石膏掺量,可显著激发矿渣微粉早期活性,使P.O 42.5R水泥水化温峰升高,1 d及3d水化热增大,3 d及28 d抗压强度提高;但是石膏掺量不宜过大,否则,P.O 42.5R水泥的早期水化速度及强度会重新降低。XRD及SEM分析表明:在合适石膏掺量的情况下,P.O 42.5R水泥净浆早期的Ca(OH)2(CH)和钙矾石(enttrigite,AFt)生成量大幅度提高,凝胶体增多,孔洞减少,结构较致密。

石膏-矿渣胶凝材料的碱性激发作用

采用扫描电镜、X射线衍射、差示扫描量热分析-热重分析表征了碱激发石膏-矿渣胶凝材料的水化产物。研究表明:添加质量分数为0.5%的碱性激发剂时,石膏-矿渣胶凝材料的各项强度和耐水性能最好。碱激发石膏-矿渣胶凝材料的水化产物主要为二水石膏(CaSO4·2H2O)、水化硅酸钙凝胶(C-S-H)以及少量的钙矾石(ettringite,AFt)和莱粒硅钙石[Ca5(SiO4)2(OH)2]。C-S-H凝胶含量越高,材料的强度越高、耐水性能越好。

矿粉、高钙灰及脱硫石膏对水泥收缩性能的影响

研究了50.0%(质量分数,下同)矿粉和高钙粉煤灰等量替代水泥对水泥净浆早期自收缩性能的影响及水泥砂浆的长期干燥收缩性能和初始开裂敏感性.结果表明,在水泥-矿物材料体系中,自收缩与矿物材料的水化活性成正相关性,用50.0%的矿粉和高钙粉煤灰替代水泥后,水泥浆体的自收缩率随着矿物材料活性的降低而降低;硫酸盐激发材料既具有增加水化程度和提高化学收缩的作用,又具有增加AFt量和产生膨胀的作用,因而对水泥浆体的自收缩影响不大;掺50.0%矿粉及1.0%元明粉可显著提高干燥收缩;脱硫石膏和煅烧脱硫石膏按照一定比例复合能显著降低干燥收缩;初始开裂时间、自收缩与矿物材料水化活性的相关性较大,自收缩越高则其开裂敏感性越大,早强措施增加开裂风险;采用矿物材料尤其是采用低活性矿物材料替代水泥可使水泥水化减缓,自收缩和干燥收缩减少,开裂敏感性降低.

石膏对氧化钙激发高炉矿渣胶凝性能的影响

高炉矿渣作为碱激发材料的主要原料,在适宜激发剂的催化下可生成具有良好胶凝性能的水泥替代料。本文以高炉矿渣为主要原料,氧化钙为碱激发剂,石膏为添加剂,利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和压汞法(MIP)方法,探讨不同石膏用量对氧化钙激发高炉矿渣力学性质的影响,并分析碱激发高炉矿渣胶凝材料性质得以改善的原因。结果表明:石膏掺量为10%时,胶凝材料试块的抗压性能最佳,养护28d可达22.20MPa。生成物中钙矾石的量对试块的强度有较大的影响,当石膏掺量过多时,多余的石膏无法与反应体系中的物质反应,杂乱地分布于体系之中形成大小不一的孔隙,最终导致试块的强度下降。

利用响应面设计优化微细粒尾矿固结用矿渣胶凝材料配比的研究

为了研发适用于微细粒尾矿固结的矿渣胶凝材料,以粒化高炉矿渣为主要原料,采用Design-Expert软件中的响应面实验设计,考查了熟料、石膏配比及其交互作用对矿渣胶凝材料抗压强度的影响,并通过对实验结果的回归分析,提供了各因素对抗压强度影响的可视化模型。结果表明:与石膏相比,熟料为更为显著的影响因素,且随着养护龄期的延长,矿渣水化对熟料的需求量增加,对石膏的需求量减少;拟合的二阶回归方程模型具有良好可靠性,以3d养护龄期的抗压强度最大值为优化目标,可得出预测优化方案中熟料、石膏占矿渣质量的最佳百分比分别为52.47%、19.36%。与P·O 42.5普通硅酸盐水泥相比,矿渣胶凝材料具有早强和高效的特点,同等条件下,其3、28d的抗压强度可分别提高122%和104%以上。

影响矿渣潜在活性激发的主要因素研究

研究了石膏、石灰和温度对矿渣潜在活性的激发作用。结果表明,矿渣本身具有较高的自硬性;石膏、石灰和温度均对矿渣潜在活性具有很强的激发作用,它们对矿渣的激发效果依次为石膏→石灰→温度。然而,激发剂掺量超过一定值后,其对矿渣潜在活性的激发效果影响不明显。

高炉渣制备系列精细化工品的技术研究

以高炉渣为主要原料,在前期工作基础上,通过更进一步深入研究,开发出高炉渣制备系列精细化工品的完整工艺路线。采用硫酸酸解高炉渣的方法,获得产品石膏;制备超细硅酸铝的最佳水渣比为7:1,体系pH控制为4.0,通过加入铝片的方式进行除铁;制备镁铝尖晶石的最佳尿素质量百分比为65%,最佳除铁方法为向前体溶液中加入5%Na_2S_2O_4。采用高炉渣制备得到的3种产品,其化学成分均符合相关标准。该工艺路线具有流程短、成本低等优点;渣中有价组分得以全部利用,无残渣排放,环境效益明显。

高炉渣的化学综合利用

本文论述了利用高炉渣制备石膏、白炭黑、聚合硫酸铁铝的基本原理及其工艺流程．

激发条件对脱硫石膏-矿渣体系水硬强度的影响

利用正交实验研究了硅酸盐水泥和其他两种矿物组分复合激发对脱硫石膏-矿渣体系强度的影响,用SEM、XRD分析了水化样品的微观结构。研究结果表明:硅酸盐水泥等多组分复合激发下,脱硫石膏-矿渣体系在水中标准条件养护,3 d抗压强度达17 MPa以上,28 d抗压强度达58 MPa以上。复合激发剂3种组分的优化组合为6∶6∶5,复合激发剂的用量为脱硫石膏-矿渣体系质量的17%左右。脱硫石膏-矿渣体系在复合激发条件下的水化产物主要是钙矾石和C-S-H。大量钙矾石、石膏晶体相互交叉连生,未水化石膏、矿渣颗粒所填充其间,在C-S-H凝胶的胶结下,形成了较为致密的晶胶搭配构成的微观结构。

植物纤维增强石膏复合板的性能研究

探讨了植物纤维增强石膏复合板的加工工艺,通过正交实验确定了植物纤维增强石膏复合板原材料配比,对高炉矿渣的作用机理进行了分析。

利用钢渣研制复合硅酸盐水泥的正交试验研究

通过正交试验进行了利用钢渣配制复合硅酸盐水泥的初步研究。研究结果表明,将钢渣单独粉磨后与矿渣微粉复合掺入硅酸盐水泥,再适当地辅以掺加石膏和激发剂,可获得性能良好的具有较高强度的复合硅酸盐水泥。

大掺量磷石膏矿渣水泥的水化历程与长期强度研究

采用大掺量磷石膏、粒化高炉矿渣和熟石灰制备石膏矿渣水泥,通过水化热、化学收缩、孔溶液pH值和抗压强度试验,并结合XRD和SEM-EDS测试,探究磷石膏掺量对石膏矿渣水泥的水化历程与长期强度的影响规律。结果表明,当磷石膏的掺量从40%增大到70%(质量分数,下同)时,水泥浆体的第三放热峰峰值逐渐减小,14 d化学收缩从0.066 mL·g^(-1)增大到0.193 mL·g^(-1),早期(0~1 d)化学收缩速率明显增大,孔溶液pH值在28 d龄期内趋于稳定,且与28 d龄期相比,90 d龄期试件的抗压强度提高了12.3%~27.8%。XRD和SEM-EDS分析表明,水泥浆体中主要包含二水石膏、石英、钙矾石和C-S-H凝胶等物质。28 d龄期时,随着磷石膏掺量的增大,钙矾石的生成量从7.48%减小到2.84%,C-S-H凝胶的钙硅比(摩尔比)从1.08增大到2.24。

粉煤灰、矿粉和水泥对脱硫建筑石膏性能影响

通过试验研究了粉煤灰、矿粉和水泥掺量及掺加种类对脱硫建筑石膏性能影响。结果表明:(1)单掺粉煤灰、双掺粉煤灰和矿粉(或水泥)和三掺粉煤灰、矿粉和水泥具有缓凝作用,粉煤灰和矿粉的掺入降低了标准稠度用水量,水泥的掺入提高了标准稠度用水量。(2)单掺粉煤灰且随着粉煤灰掺量增加,试样强度和耐水性在降低,其掺量不宜大于10%;双掺粉煤灰和矿粉且随着矿粉掺量增加,试样强度显著降低,而耐水性先降低后增加;双掺粉煤灰和水泥且随着水泥掺量增加,试样强度在降低,而耐水性先提高后降低,水泥掺量不宜大于7.5%。(3)在总掺量相同时,通过粉煤灰、矿粉和水泥掺量的优化组合,双掺粉煤灰和水泥与三掺粉煤灰、矿粉和水泥试样强度和软化系数高于单掺粉煤灰、双掺粉煤灰和矿粉试样。

脱硫建筑石膏胶凝材料的改性研究

利用硫铝酸盐水泥熟料(SAC)单掺和SAC与磨细高炉矿渣粉(BFS)复掺对脱硫建筑石膏(DCG)进行改性,提高其强度和耐水性。实验结果表明,SAC单掺和SAC与BFS复掺均可以显著改善DCG材料的强度和耐水性。DCG中内掺15%SAC,可以使7 d抗折、抗压强度和软化系数分别提高了64%、86%和50%;在内掺15%SAC的DCG-SAC复合胶凝材料中,加入15%的BFS取代DCG,可以使DCG-SAC复合胶凝材料7 d抗折、抗压强度和软化系数分别增大28%、50%和15%。

钢渣尾泥-矿渣-脱硫石膏三元体系水化硬化特性

为促进大宗化利用钢渣尾泥,以河北迁安的钢渣尾泥为研究对象,借助X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FE-SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重-差热分析(TG-DTA)测试方法,研究了钢渣尾泥在矿渣-脱硫石膏体系中的水化硬化特性。研究表明,经机械粉磨后的钢渣尾泥仍表现出较好的水硬胶凝特性,与普通钢渣-矿渣-脱硫石膏体系相比具有早期强度高的优势,其水化产物主要为钙矾石(AFt)和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶。在水化反应过程中:钢渣尾泥为体系提供碱性环境,促使矿渣中玻璃体解离;矿渣水化不断消耗羟基,进一步促进了钢渣尾泥的水化;脱硫石膏为体系提供大量的Ca^(2+)和SO_(4)^(2-),这些离子与体系中的凝胶反应生成AFt。三者相互渗透协同反应推动了水化反应持续进行。

硫铝酸盐水泥熟料与磨细高炉矿渣粉复掺改性脱硫建筑石膏性能研究

研究了硫铝酸盐水泥熟料(SAC)与磨细高炉矿渣粉复掺改性对脱硫建筑石膏抗折强度、抗压强度、吸水率、饱水强度、绝干强度、软化系数的影响,并进行了微观分析。结果表明,SAC和磨细高炉矿渣粉掺量均为16%时,复掺改性脱硫建筑石膏的抗折强度、抗压强度、饱水强度、绝干强度、软化系数均明显提高,吸水率较低,微观结构中片状物体搭接效果好,孔隙率较低,致密程度和耐水性明显提高。

磨细矿粉改性及其助磨剂试验研究

通过试验小磨研究了助磨剂石膏、早强剂三乙醇胺对矿渣粉比表面积、粒度分布、活性指数、颗粒形貌等性能的影响。研究表明,石膏3%掺量下对高炉矿渣有明显的助磨效果,矿粉平均粒径下降到4.02μm,最大粒径13.5μm。三乙醇胺在0.8‰掺量下对磨细矿粉有较明显的早期活性增强作用,其机理与其能加速水泥早期水化速率有关。

机械和化学激发对无水泥免烧砖性能的影响

主要研究了用循环流化床粉煤灰、烟气脱硫石膏和磨细高炉矿渣混合制备无水泥FGS胶凝材料,并由此制备免烧砖。通过机械和化学活化激发FGS胶凝材料的火山灰活性。机械激发即改变成型压力分别为20、40、60、80和100 MPa;化学激发即通过加入激发剂——水玻璃和生石灰。测试免烧砖的3、7、14、28 d抗压强度,激发剂的加入使得免烧砖的抗压强度能够达到40～50 MPa。微观分析表明,FGS胶凝材料的主要水化产物为钙矾石、N-A-S-H和C-A-S-H凝胶,其中凝胶对强度的贡献更突出。