Ⅱ型无水磷石膏凝结硬化过程调控技术

为改善Ⅱ型无水磷石膏水化活性低、凝结硬化缓慢的问题,研制了一种复合助剂(β-半水石膏6%、改性钢渣3%、K_(2)SO_(4)2%、铝酸钙水泥0.5%)。研究表明,掺入复合助剂后Ⅱ型无水磷石膏初凝时间由744min(空白样)缩短至76min(改性样)。在此基础上添加25%的高炉矿渣微粉改善力学性能和耐水性,改性后的胶凝材料绝干抗压强度达到15.4MPa,软化系数达到0.83。研究了胶凝体系的水化率、液相离子浓度随时间的变化规律,结合X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对水化产物和水化硬化机理进行了分析。复合助剂加速了Ⅱ型无水磷石膏的溶解及二水石膏晶核的生成和长大,提高了Ⅱ型无水磷石膏的水化率,与矿渣协同作用促进生成3CaO·Al_(2)O_(3)·3CaSO_(4)·32H_(2)O、3CaO·Fe_(2)O_(3)·3CaSO_(4)·32H_(2)O等多种低溶度积复盐,改善了胶凝材料的凝结硬化性能和耐水性。

蒸压建材生产过程中钢渣安定性处理与活性化利用

钢渣安定性处理过程常常造成胶凝活性的损失。为此,本文利用改性助剂消除钢渣水化过程中产生的氢氧化物并生成胶凝产物,在蒸压建材的生产过程中实现钢渣安定性处理和游离氧化物的活性化利用,并避免单独处置钢渣造成的活性物质损失。研究表明,8%秸秆灰和3%磷酸二氢铵作为复合助剂制备的尾矿-钢渣蒸压试块体积稳定,抗压强度达24.0MPa。通过对蒸压样品游离氧化物消解率、化学结合水量及热重、XRD分析,得出钢渣安定性处理与活性化利用机制:硅质材料与钢渣中f-CaO水化生成的Ca(OH)_(2)结合迅速生成对体系力学强度有益的水化硅酸钙,避免因大量Ca(OH)_(2)积累造成体积膨胀;磷酸盐中的NH_(4)+、H_(2)PO_(4)−与f-MgO结合生成磷酸铵镁及其他低溶度积复盐类矿物,进而消除因f-MgO水化生成Mg(OH)_(2)造成体积膨胀的隐患。试样在180℃蒸压4h后,f-CaO及f-MgO消解率分别可达86.28%、89.73%。本文将为利用钢渣大比例取代水泥和石灰生产蒸压建筑材料提供理论基础,对于提高钢渣利用率、减少碳排放具有重要价值。

钢渣-磷酸体系对磷建筑石膏凝结性能的调节作用机制

石膏材料的凝结硬化性能对其应用至关重要。本文研究了钢渣-磷酸体系对磷建筑石膏的凝结时间、绝干抗压及抗折强度的影响,提出一种利用石膏浆料初始pH调控石膏凝结性能的方法。结果表明:当磷酸调节石膏浆体初始pH为1.5、钢渣掺量为3%时,磷建筑石膏的初凝时间由空白组的9min延长到119min,绝干抗折强度及抗压强度损失分别为12.68%、23.17%,与添加柠檬酸和多聚磷酸钠的石膏体系相比,力学性能损失显著降低。通过水化温升及水化率变化研究了石膏体系的水化过程,借助XPS及XRD分析水化产物,得出钢渣-磷酸体系对于磷建筑石膏凝结性能的调控作用机制:钢渣中的氧化钙与磷酸反应释放出Ca^(2+),Ca^(2+)与HPO_(4)^(2-)结合生成磷酸氢钙难溶盐覆盖在二水硫酸钙晶体表面,阻滞了二水石膏晶核的生成及长大,降低了半水石膏的水化速率。SEM分析发现,钢渣-磷酸体系改性石膏水化硬化体的微观结构中空隙较空白组有所增加,晶体形貌仍然呈针棒状,但尺寸略小。