高掺量磷石膏水硬性胶凝材料组成设计与性能调节

本文研究的水硬性磷石膏胶凝材料体系由80%(质量分数)磷石膏,以及少量矿渣、水泥、偏高岭土、粉煤灰、硅灰等辅助胶凝材料组成,借助力学性能试验数据与分子动力学(MD)模拟为超高掺量磷石膏体系组成设计提供依据,后续对该体系强度倒缩问题进行性能调节。结果表明,当磷石膏掺量固定时,辅助胶凝材料(SCM)的n(CaO)/n(SiO_(2)+Al_(2)O_(3))摩尔比接近1的样品力学性能结果最佳。分子动力学对模型原子表面积和孔结构分布的模拟结果与力学性能规律相符,孔结构越小时抗压强度越高;在原子尺度上,n(CaO)/n(SiO_(2)+Al_(2)O_(3))摩尔比接近1时O、Ca、Al及S原子表现出较高的扩散能力,可充分发挥碱激发与硫酸盐激发效应,同时使得OO、Al—O、Si—O键长增大而失稳水解,促进水化产物钙钒石的生成。最后,通过调节SCM的种类,在磷石膏-矿渣-水泥体系中复掺偏高岭土、硅灰及粉煤灰改善了90 d龄期强度倒缩的问题。基于化学组分设计配合比对大宗量利用磷石膏以及获得性能更好的胶凝材料具有重要意义。

新型三角空腔结构板在轻钢结构住宅中的研究及应用

经试验证实,新型三角空腔结构板的物理和力学性能完全满足轻钢结构住宅对墙体的要求,并且在使用过程中也不存在技术方面的问题。

球磨时间对磷石膏基胶凝材料性能影响研究

以原状磷石膏为研究对象,在用热重分析与相组成分析技术探究磷石膏脱水温度与时间的基础上,研究了球磨时间对原状磷石膏粒径大小及分布、磷石膏硬化体以及磷石膏-水泥胶结料性能的影响。原状磷石膏脱水温度为130℃、脱水时间为60 min。在0~20 min,延长球磨时间可以有效降低磷石膏-水泥胶结料的流动度,缩短凝结时间,磷石膏硬化体以及磷石膏-水泥胶结料的力学强度先提高后降低。最优球磨时间为15 min,此时原状磷石膏粒径约为29μm;所得的磷石膏-水泥胶结料具有较好的力学性能和耐水性能。

改性磷石膏轻骨料在路基材料中的应用研究

利用电石渣对磷石膏进行改性,得到了改性磷石膏,将改性磷石膏、水泥、矿渣粉按一定比例混合,采用造粒成球工艺制成改性磷石膏轻骨料,研究了改性磷石膏掺量和养护龄期对改性磷石膏轻骨料性能的影响,分析了改性磷石膏轻骨料替代部分碎石在磷石膏基路基材料中应用的可行性。结果表明:随着改性磷石膏掺量的增加,改性磷石膏轻骨料的筒压强度和软化系数降低,吸水率增大;当改性磷石膏掺量为88%、养护龄期为60 d时,改性磷石膏轻骨料的筒压强度为5.8 MPa、吸水率为9.8%、软化系数为0.75,符合GB/T 17431.1—2010《轻集料及其试验方法第1部分:轻集料》的要求。研制的改性磷石膏轻骨料已成功应用于道路工程中。

改性磷石膏矿渣水泥在混凝土和路基材料中的应用研究

利用生石灰对磷石膏进行改性,得到改性磷石膏,将改性磷石膏、矿渣粉、水泥按一定比例混合均匀,通过粉磨制得改性磷石膏矿渣水泥,分析研究了改性磷石膏矿渣水泥的性能及改性磷石膏矿渣水泥在混凝土和路基材料中应用的可行性。结果表明:与未改性磷石膏相比,利用改性磷石膏制得的水泥早期强度有所提高;以改性磷石膏矿渣水泥为胶凝材料的混凝土和路基材料的早期强度增长较慢,但中后期强度可实现稳定增长;将改性磷石膏应用于混凝土和路基材料中时,其中的磷、氟等杂质可得到有效固化,对生态环境的影响较小。研制的改性磷石膏相关产品具有良好的结构功能性与安全环保性,已成功应用于道路工程。

磷石膏路基稳定材料的节能减排效益分析

利用电石渣对原状磷石膏进行了改性处理,制备了改性磷石膏-矿渣粉-水泥三元胶凝材料,将三元胶凝材料、骨料、水按一定比例混合均匀制得了磷石膏路基稳定材料。计算了磷石膏路基稳定材料在生产阶段的能耗和碳排放量,并与普通水稳材料进行了对比分析。结果表明:磷石膏路基稳定材料在生产过程中的电耗为6.09(kW·h)/t、油耗为1.09 L/t、煤耗为0.38 kgce/t、综合能耗为2.48 kgce/t,相比普通水稳材料可节约综合能耗59.28%;磷石膏路基稳定材料在生产过程中会产生12.57 kgCO_(2)/t,相比普通水稳材料可减少76.87%的碳排放量。

新一代螺纹锁固厌氧胶防松性能的研究

对螺纹锁固厌氧胶7243和7263的防松性按照GB/T 10431—2008《紧固件横向振动试验方法》标准进行了测试并与空白样作了对比分析。结果表明,这2种胶的防松性能十分优异,涂胶固化后的紧固件在横向振动试验过程中的夹紧力保持率在95%以上,另外,螺纹锁固胶的扭矩强度和防松性之间没有直接对应关系。

瞄准建设领域 开拓创新发展

磷石膏是磷化工企业生产磷酸的工业副产品,是在分解磷矿石过程中产生的固体废渣,磷矿石与硫酸进行反应,生成磷酸与磷石膏(CaSO_(4)·2H_(2)O)。当前我国磷石膏历史堆存量超过5亿吨,每年排放量>0.8亿吨,有效利用率<20%,堆存量还在持续增加。磷石膏中所含有磷、氟、氯、硫等物质极易随着风蚀雨淋而渗漏,不仅占用了大量的土地,而且存在重大安全隐患和环境风险,已经成为制约磷化工行业可持续发展的瓶颈。因此,如何将磷石膏“变废为宝”,实现规模化、科学化利用等相关问题成为我国众多企业关注的焦点。

超高性能混凝土设计理论与磷石膏高质利用研究进展

从干堆积、湿堆积、化学堆积、复杂原料的等效堆积等方面综述了超高性能混凝土(UHPC)配合比设计理论从MAA模型发展至全尺度物理和化学协同堆积模型的过程,阐述了人工智能技术在提升理论设计精度中的重要应用,以及借助UHPC设计理论实现固废高质化利用和混凝土高性能协同提升的可行性,可为UHPC原材料的优化设计提供参考。

氧化铝粒径和氧化锆粉外加量对氧化铝造粒粉性能的影响

为了提高氧化锆增韧氧化铝(ZTA)造粒粉的烧结性能,以不同粒径(d_(50)=1.72μm,d_(50)=3.48μm,d_(50)=13 nm)的Al_(2)O_(3)粉和氧化钇稳定氧化锆粉(YSZ)为主要原料,并加入黏结剂和分散剂,混合球磨得到ZTA浆料。研究了不同YSZ外加量(外加质量分数分别为0、5%、10%、15%和20%)对浆料流变性能的影响。并采用喷雾干燥法制备了ZTA造粒粉。造粒粉经压样成型后分别在1520、1600和1680℃保温2 h烧成,并测试其线收缩率和致密度。结果表明:1)ZTA浆料呈现剪切变稀的特性,并且具有一定的屈服应力,浆料的流变性能符合Herschel-Bulkley模型,拟合的相关系数较高,>0.98;2)所制备的ZTA造粒粉的粒度分布范围主要在125~45μm,粒度分布较广;3)以99%(w)活性Al_(2)O_(3)粉(d_(50)=1.72μm)为主要原料,加入1%(w)纳米Al_(2)O_(3)(d_(50)=13 nm)、外加15%(w)YSZ时,所制备造粒粉性能较好,其对应的卡尔系数为8.62%,含水率为0.22%,休止角为25.2°,经1600℃保温2 h烧后,其致密度为94.8%,线收缩率为18.2%。

空心玻璃微珠对双组分有机硅中空玻璃密封胶性能的影响

以α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷(107硅橡胶)为基础聚合物,重质碳酸钙和纳米碳酸钙为补强填料制得双组分有机硅中空玻璃密封胶的A组分。以黑色浆、交联剂、偶联剂和催化剂制得B组分。将占A组分质量0%、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%的107硅橡胶,用等质量的空心玻璃微珠替代后制备密封胶,研究了空心玻璃微珠用量对A组分密度、黏度、挤出速率和成本的影响,以及对双组分密封胶表干时间、拉断时间、拉伸强度、断裂伸长率和耐老化性能的影响。结果表明,随着空心玻璃微珠用量从0增加到2.0%,A组分的密度和挤出速率、密封胶的断裂伸长率、单桶A组分成本降低,A组分黏度升高,混合后密封胶的表干时间和拉断时间缩短,密封胶的拉伸强度、热老化和水紫外老化性能均无明显变化。较佳的空心玻璃微珠用量为1.0%,此条件下制备双组分有机硅中空玻璃密封胶,A组分的密度为1.652 g/cm^(3)、黏度为228000 mPa·s、挤出速率为18 g/15 s,混合后密封胶的表干时间为47 min、拉断时间为75 min,固化后密封胶的拉伸强度为0.73 MPa、断裂伸长率为36.28%,单位体积A组分成本减少约0.5%。

以微孔刚玉-尖晶石骨料替代刚玉骨料制备刚玉-尖晶石浇注料

为提高钢包工作衬用刚玉-尖晶石浇注料的保温性能,以微孔刚玉-尖晶石骨料部分或全部替代同粒级的烧结刚玉骨料,制备了刚玉-尖晶石浇注料,对比研究了不同骨料对浇注料的体积密度、气孔率、力学强度、热导率、抗渣性等的影响。结果表明:采用微孔刚玉-尖晶石骨料部分或全部替代同粒级的烧结刚玉骨料制备的刚玉-尖晶石浇注料,其体积密度和热导率均明显降低,抗渣性能与传统烧结刚玉骨料制备的浇注料相当。将其用于钢包工作衬,有助于钢包减重,提高钢包保温性能。

过硫磷石膏矿渣水泥混凝土的研究与应用进展

讨论了高掺量磷石膏矿渣胶凝材料体系的化学反应原理和微观结构形成机理,介绍了以该胶凝材料体系为基础制备生态低碳水泥混凝土及相关制品的关键技术。分析了高掺量磷石膏基轻骨料的研制及其在道路基层中应用的最新进展。并基于高掺量磷石膏基水泥混凝土及其制品存在的问题,对其发展前景进行了展望。

空腔砌体复合填充墙钢框架结构极限承载能力试验研究

完成了模型率为1∶2的一榀纯钢框架和一榀1∶2空腔砌体复合填充墙钢框架试件的低周往复加载试验。详细地描述了钢框架结构和空腔砌体复合填充墙钢框架结构在低周往复加载作用下的破坏过程,分析了其在低周往复加载作用下的破坏形态、刚度退化、滞回性能和耗能能力等特性,结果显示空腔砌体复合填充墙钢框架结构比一般普通钢框架结构抗侧力性能好,耗能能力强。探讨了影响空腔砌体复合填充墙钢框架结构承载力的主要因素,并提出了改进措施。提出了空腔砌体复合填充墙钢框架结构的极限承载力计算公式,及其设计方法。该研究成果可为空腔砌体复合填充墙钢框架抗震设计提供依据。

基于离散元的氧化铝造粒粉堆积仿真研究

颗粒级配对材料的性能有重要影响。掌握粉体堆积模型对其性能的影响,是简化粉体模型构建过程和预测其烧结性能的关键。本文利用离散元软件EDEM结合Furnas模型、Rosin-Rammler-Bennet(RRB)模型和Horsfield模型三种堆积模型进行粉体堆积模拟实验,采用99瓷氧化铝球形造粒粉分别对上述模拟进行实验验证以及对比分析。结果表明:经三种模型优化后粉体的松装密度、振实密度和压坯密度均有提升。其中,Furnas模型对堆积密度提升效果最好,松装密度与振实密度分别提高4.1%与2.5%。Horsfield模型模拟堆积时空隙率最小,烧后试样体积密度最大为3.84 g/cm^(3),致密度达96.2%。

聚乙烯醇对喷雾干燥氧化铝造粒粉性能的影响

研究了聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)对喷雾干燥氧化铝造粒粉制备及性能的影响。使用Zeta电位仪和旋转流变仪研究了分散剂和聚乙烯醇对氧化铝浆料流变性能的影响。采用筛分及扫描电镜对不同醇解度聚乙烯醇作为黏结剂制备的氧化铝造粒粉的形貌和粒度分布进行了表征。结果表明,在37%(体积分数)、pH=10.5的氧化铝浆料中,颗粒分散良好。浆料的流变特性符合Hershel-Buckley模型,剪切应力τy与聚乙烯醇的加入量成正比。通过提高固相含量与选择合适的PVA添加量可以减少“苹果型”造粒粉的比例。随着聚乙烯醇添加量的增加,氧化铝造粒粉的流动性、含水率和球形度增大,由醇解度较低的聚乙烯醇制备的氧化铝颗粒流动性较高。由0.9%(质量分数)PVA5-88制备的氧化铝造粒粉具有最佳的流动性能。

低温预合成刚玉-尖晶石微粉在钢包浇注料中的应用

在对比研究1 200 ℃低温预合成刚玉-尖晶石复合微粉、活性α-Al2O3微粉流变性的基础上,研究了刚玉-尖晶石复合微粉对钢包浇注料性能的影响。结果表明:刚玉-尖晶石复合微粉悬浮液与α-Al2O3微粉悬浮液类似,均呈假塑性流体特性;分散剂WSM - R1的加入可显著降低刚玉-尖晶石微粉悬浮液的黏度;刚玉-尖晶石微粉可部分或全部取代α-Al2O3微粉作为浇注料基质的主要配料组成,以该微粉配制的刚玉-尖晶石浇注料具有良好的施工性能及体积稳定性,同时具有良好的抗热震性,较好的抗熔渣侵蚀和抗熔渣渗透性。

刚玉-尖晶石微粉的低温固相反应法制备及表征

以轻烧氧化镁和工业氧化铝为原料,引入一定量的自制复合铝盐(OKU)作为助剂,研究助剂用量、反应温度对产物物相组成的影响。结果表明:添加助剂和提高反应温度都可以促进MgO与Al2O3之间的尖晶石化反应,添加9%(质量分数)助剂的试料在1 200℃保温2 h后,MgO完全转变为尖晶石。在实验基础上在梭式窑中进行100 kg级工业生产试验,并对微粉的化学成分、物相组成、粒度分布,及其浆料的流变特性进行了表征。结果表明,制得的刚玉-尖晶石粉由质量分数分别为73%和27%的刚玉和尖晶石组成;原粉和球磨粉的粒度均呈双峰分布,中位径d50分别为9.0、1.8μm;由球磨粉制成的水性浆料为假塑性流体,具有剪切变稀现象,并且黏度随固含量的增加而增大。

一种磷石膏轻骨料制备技术

提出了一种磷石膏轻骨料制备技术,介绍了磷石膏轻骨料的两种不同用途:制品用轻骨料、水稳层用轻骨料,并对所制备的磷石膏轻骨料的密度、筒压强度、吸水率和软化系数等进行了检测。结果表明,制备的磷石膏轻骨料均能满足相关国家标准的要求,且具有一定的经济和社会效益。

阻燃型双组分聚氨酯结构胶的制备及性能研究

制备了一种阻燃双组分PU(聚氨酯)结构胶(其A组分为添加了阻燃增塑剂和阻燃无机填料的羟基组分,B组分为异氰酸酯固化剂),并讨论了聚酯多元醇、阻燃增塑剂和阻燃无机填料等掺量对结构胶强度和阻燃性能的影响。研究结果表明:该结构胶的各项性能优异[阻燃等级达到S4(SGS)级,拉伸强度为8.5 MPa,断裂伸长率为111%,w(固含量)>98%(相对于A组分、B组分混合质量而言)],可以满足高速铁路动车组车身部分结构粘接的要求。