Hydration Products of Cement-silica Fume-quartz Powder Mixture under Different Curing Regimes

Composition, morphology, and structure of hydration products in hardened pastes of three kinds of blended cement（cement-silica fume, cement-quartz powder and cement-silica fume-quartz powder） hydrated under different curing regimes（standard curing, 90 ℃ steam curing, 200 ℃ and 250 ℃ autoclave curing） were investigated by X-ray diffraction and field emission scanning electron microscope equipped with EDAX system. Results showed that the main hydration products in three kinds of hardened pastes under standard curing condition are all C-S-H gels, CH, and AFt. Under 90 ℃ steam curing condition, the main hydration products of cement-silica fume and cement-silica fume-quartz powder are C-S-H gels, whereas those of cement-quartz powder are C-S-H and CH. Under 200 or 250 ℃ autoclave curing condition, no obvious crystallized CH phase is found in hardened pastes of three kinds of blended cement, and C-S-H gels are transformed into one or more crystalline phases such as tobermorite, jennite, and xonotlite. The chemical composition and morphology of these crystalline phases depend on the composition of mixture and autoclave temperature.

水热合成水化硅酸钙(C-S-H)的制备与表征

本论文以高纯氧化钙与白炭黑为原料,通过水热法合成了水化硅酸钙(C-S-H)。采用XRD、SEM对分别选取温度为100℃、120℃、150℃、180℃水热反应6 h的水化硅酸钙样品,与150℃分别反应2 h、6 h、10 h的样品做了物相变化与显微结构的分析,结果表明在低于120℃时产物为结晶度较低的凝胶,随着温度的升高,水化硅酸钙凝胶的结晶度逐渐提高,在150℃和180℃时,生成结晶度较高的托勃莫来石和硬硅钙石;反应时间从6 h延长到10h只提高了晶体的结晶度,而没有改变晶体结构。这一结果对改善蒸压制品的蒸压制度具有重要的指导意义。

四氯化硅综合利用的现状及发展趋势

介绍了西门子法多晶硅的副产物四氯化硅的综合利用技术及其现状,目前,四氯化硅主要用来制备气相白炭黑、硅酸乙酯、光纤、多晶硅及三氯氢硅等,重点介绍了国内外四氯化硅氢化技术的最新进展。

四氯化硅转化技术的现状与发展趋势

介绍以四氯化硅为原料生产的几种化学产品(气相法白炭黑、硅酸乙酯、多晶硅、光纤材料、三氯氢硅)的生产技术的现状和发展趋势,并分析这些产品的市场容量和对消耗四氯化硅所起的作用。国内多晶硅的大规模生产即将兴起,解决其副产物四氯化硅的最有效的方法是转化为三氯氢硅。着重介绍国内外四氯化硅氢化技术,及笔者正在开发的等离子体四氯化硅还原新工艺。

以微硅粉为原料制备吸收CO_2材料硅酸锂的研究

硅酸锂(Li_4SiO_4)材料可在高温500～750℃下直接吸收温室气体CO_2。通过高温固相法,采用工业固体废弃物微硅粉和Li_2CO_3为主要反应原料,于不同温度下合成了Li_4SiO_4材料。本研究采用X衍射仪(XRD)和差热分析(TG)分别表征了合成材料的结构特征以及硅酸锂材料对CO_2的吸收性能。实验结果表明,在740℃下煅烧4h可合成出的硅酸锂材料对CO_2吸收性能良好,通过热重分析在CO_2气氛下,于700℃保持15 min即可达到吸收平衡,其吸收量可达30%(wt)以上。与已有文献报道进行对比,改善了材料的合成条件,较大地提高了CO_2的吸收容量,同时还为烟气回收矿物微硅粉的应用寻找到一个变废为宝的新途径。

硅粉高强混凝土单轴抗压强度的试验研究

混凝土是一种存在初始损伤的工程材料,其破坏过程是在外载荷作用下微细观尺度的损伤萌生、扩展、贯通,直到最后宏观裂纹产生导致混凝土失稳破裂的过程。通过对硅粉混凝土进行单轴压缩试验,分析了不同水灰比和28d碳化龄期混凝土在单轴压缩条件下的破坏形态。

微硅粉湿法制备水玻璃的热力学及工艺研究

研究了微硅粉湿法制备水玻璃的热力学及溶出工艺,考察了反应时间、反应温度、硅碱配比、液固比对SiO_2浸出率和水玻璃模数的影响。结果表明,利用微硅粉湿法制备水玻璃是可行的。其最佳工艺条件为:反应温度180℃、原料硅碱配比为2.5、液固比10 mL/g、反应时间40 min,在此工艺条件下,SiO_2浸出率为77.1%,水玻璃模数为2.3。

硅酸锂溶液的硅灰碱溶法制备工艺及其在混凝土表面处理中的应用

采用硅灰碱溶法一次性投料制备硅酸锂溶液,以收率和模数为主要指标,用正交分析探究其制备工艺,测试分析了样品性能,并对其进行了混凝土表面处理的应用评价。优化的制备条件为:反应温度90℃,LiOH质量分数1.5%,液固比14,反应时间2 h。制得的透明硅酸锂溶液模数可达3.5,收率大于91%,胶体中位粒径为397.3 nm,黏度为1.25 mPa·s。该硅酸锂溶液直接应用于混凝土表面处理后,能提高混凝土抗压强度,改善混凝土表层微观结构,且可使混凝土表层3~4 mm处孔隙率降低约30%。

硅酸盐水泥熟料和硅灰对磷建筑石膏耐水性和水化行为的影响

研究了单掺硅酸盐水泥熟料和复掺硅灰对磷石膏复合胶凝材料绝干强度、表观密度、吸水率、软化系数及SO_(4)^(2-)离子浸出浓度的影响,并对其水化行为进行了讨论。结果表明,复掺时,随着硅灰掺量的增加,试件表观密度、绝干强度和软化系数先增加后降低,而吸水率和SO_(4)^(2-)离子浸出浓度先降低后增加;最优配比为磷石膏85%、熟料15%、硅灰10%,比纯磷石膏绝干抗折、抗压强度提高182.8%、180.8%,吸水率降低37.7%,软化系数提高130.6%,SO_(4)^(2-)离子浸出浓度降低13.4%;单掺和复掺均提高了磷石膏浆体累积放热量,且随着硅灰掺量的增加,累积放热量降低;单掺和复掺均增多了硬化体小于10 nm的凝胶孔数量,减少了大于100 nm的大孔数量,且随着硅灰掺量的增加,孔隙率先减小后增大。

双掺陶粒混凝土强度试验研究

以粉煤灰与硅粉替代水泥的总替代量、龄期和水胶比为变化参数,完成了不同龄期不同双掺掺量和不同水胶比下陶粒混凝土的单轴抗压强度试验,分析了双掺掺量、水胶比和龄期对陶粒混凝土的抗压强度的影响。试验表明,在同一龄期下,水胶比为0.30时强度最大,随着龄期的增长,混凝土试块的抗压强度也随之增加;不同龄期下,水胶比为0.28和0.30且粉煤灰与硅粉掺量比为3∶4时抗压强度最大;对陶粒混凝土的应力-应变曲线进行拟合,拟合结果与试验结果基本一致。

MgO活性对MgO-SiO2-H2O胶凝体系的影响

通过在900℃保温煅烧不同时间来制备活性不同的MgO,研究了MgO与硅灰(SF)所制备胶凝材料(MgO-SF)的流动性、凝结时间、强度和pH值,采用X射线衍射(XRD)、同步热分析(DSC-TG-DTG)、傅里叶红外光谱(FTIR)等分析了MgO对MgO-SF水化产物和水化硅酸镁(MgO-SiO2-H2O,M-S-H)结构的影响.结果表明:随着保温时间的缩短,MgO衍射峰强度减弱,峰宽增大,晶粒尺寸减小,活性增强;高活性MgO制备的MgO-SF净浆和砂浆流动性较差,初凝和终凝时间较短,强度较高;采用保温时间为2.0h的MgO所制备的MgO-SF浆体流动性最好,凝结时间最长,力学性能最好;MgO-SF净浆试样养护3d时M-S-H中Mg(OH)2的含量达到最高,随后降低,在28d时Mg(OH)2含量小幅度增加并出现强度倒缩现象;随着养护龄期的增长,M-S-H含量逐渐增加且其硅酸盐网络结构聚合程度增加.

四氯化硅综合利用现状及发展趋势

介绍了西门子法多晶硅的副产物四氯化硅的综合利用技术及其现状,从原理、工艺优缺点、存在问题、改进方向等方面介绍了四氯化硅制备气相白炭黑、硅酸乙酯、光纤预制棒及三氯氢硅的应用,重点介绍了四氯化硅氢化技术的最新进展,指出了氢化技术上的难题,并提出解决建议,为国内多晶硅技术开发提供了方向和指导。

矿物掺合料对C100～C120超高强混凝土基本性能的影响

通过正交试验考察了胶凝材料总量、水泥用量及超细粉煤灰用量对超高强混凝土抗压强度的影响,研究了硅灰、超细粉煤灰与复合硅材等矿物掺合料对C100~C120超高强混凝土基本性能的影响。结果表明,对超高强混凝土强度影响最主要的因素是水泥在胶凝材料中所占的比例;超细粉煤灰与硅灰复掺对超高强混凝土工作性能与强度改善效果较好;复合硅材对超高强混凝土的工作性能与强度均有一定的提高。

硅酸钠和硅灰激发剂对地质聚合物混凝土性能的影响

地质聚合物中常用的硅酸钠和氢氧化钠复合碱性激发剂存在在碱性条件下易发生自聚合从而导致地质聚合物混凝土工作性能下降的问题。本工作研究了硅酸钠激发剂与硅灰活化液激发剂对地质聚合物混凝土性能的影响,通过Pearson相关系数分析了两种激发剂对不同配合比地质聚合物塌落度的影响程度。分析表明,与硅酸钠复合碱性激发剂相比,硅灰活化液激发下地质聚合物的塌落度受矿粉、煅烧菱镁矿等影响更小,矿粉的影响系数绝对值由0.785降至0.409,煅烧菱镁矿的影响系数绝对值由0.829降至0.156,矿粉、煅烧菱镁矿与塌落度相关性由显著变为不显著,因此硅灰激发下地质聚合物的工作性能更加稳定。当地质聚合物混凝土抗压强度较高时,相比硅酸钠复合碱性激发下的地质聚合物,硅灰液激发下的地质聚合物试块表面的裂缝和内部孔隙状况更好。优化配合比后,在20℃、湿度大于95%的条件下,地质聚合物混凝土7 d抗压强度达到了43.36 MPa,有较高的早期强度。

硅源对MCM-22分子筛合成及物化性质的影响

在动态水热条件下,研究了硅溶胶、白炭黑、硅酸及硅胶为硅源时对MCM-22分子筛合成及物化性质的影响。以硅溶胶、白炭黑、硅酸三种硅源均可合成出高结晶度且无杂晶的片状MCM-22分子筛,其平均粒径分别为190、220和750 nm。硅源影响分子筛的聚集形态,三种硅源分别形成晶粒分散、晶粒半分散及晶粒聚集形态。三组样品的酸强度分布基本一致,都具有较多的中强酸分布,由硅溶胶和硅酸所得MCM-22分子筛在中强酸范围具有更高的B/L酸比值,以白炭黑合成的分子筛总酸量最高。NMR结果表明,样品中的铝以骨架铝为主,不存在明显的非骨架铝。由于硅胶对合成体系中游离水的吸附作用,水热反应难以发生,不能得到MCM-22分子筛,硅胶作为分子筛合成硅源时需要选择合适的反应条件。

微硅粉对热空气硬化水玻璃砂的作用及其分析

介绍了微硅粉对热空气硬化水玻璃砂的改性作用。通过系统试验,分析了微硅粉改性、微硅粉的加入量和粒径以及其他工艺参数对热空气硬化水玻璃砂性能的影响,确定了改性水玻璃用微硅粉最佳粒径、加入量及改性方法,并通过扫描电镜对微硅粉的改性原理进行分析。

焦粉造块实验

介绍了采用水玻璃、微硅粉及其它工业品作为粘结剂焦粉造块,以及在不同的配比下造块所取得的温度——强度的结果对比,达到了焦粉造块后回收利用的目的。

水化硅酸镁胶凝材料研究进展

可溶性SiO2与MgO反应可形成水化硅酸镁凝胶[(MgO)x–SiO2–(H2O)y,M-S-H]。M-S-H凝胶的组成可变,结晶度差,硅氧四面体呈层状结构,对体系抗压强度起主要作用。M-S-H凝胶形成速率依赖于反应物的活性,活性MgO和硅灰是常见的反应物,该混合物遇水放热,放热速率与MgO活性密切相关,浆体溶液呈弱碱性,被认为在建筑材料领域有潜在应用价值。系统总结了M-S-H反应机理、组成特点、孔溶液化学、水化热、工作性和强度演化规律及其影响因素,同时分析了Mg^2+对C-S-H和Ca^2+对M-S-H的作用机理,展望了水化硅酸镁胶凝材料发展前景。

MgO活性和养护温度对MgO-SiO_2-H_2O胶凝材料性能的影响

研究了不同温度煅烧MgO(MO)与硅灰(SF)混合物的流动性、抗压强度和pH值。借助X射线衍射、热重分析、Fourier红外光谱和固态核磁共振等测试手段分析了不同养护温度对MO-SF浆体水化产物和水化硅酸镁(MgO-SiO_2-H_2O, M-S-H)结构的影响。结果表明:随着煅烧温度增加,MO衍射强度增加,峰宽变窄,晶粒尺寸增加,活性降低。低活性MO制备的MO-SF混合物净浆和砂浆流动性更高,最大抗压强度出现时间越晚。提高养护温度有助于MO水化。28 d时,养护温度提高到50℃能加速M-S-H的形成,但80℃养护抑制了Mg(OH)_2水解和M-S-H的形成。高温养护有助于M-S-H硅氧四面体聚合程度提高。50℃是形成M-S-H较为适宜的养护温度。