改性脫硫灰渣對水泥性能與微觀結(jié)構(gòu)的影響

煙氣脫硫灰對水泥凝結(jié)時間的影響

寶鋼脫硫灰渣綜合利用

為開辟建筑垃圾廢磚再生利用新途徑,將建筑垃圾廢磚磨細(xì)成粉,即建筑垃圾磚粉(cwbp),與其他工業(yè)廢渣復(fù)合形成建筑垃圾復(fù)合粉體材料(cwcpm).借助xrd,dsc-tg,sem及mip微觀測試手段,研究了cwbp與cwcpm對水泥基材料水化產(chǎn)物數(shù)量、微觀形貌及其孔結(jié)構(gòu)的影響.研究結(jié)果表明:cwbp顆粒級配及形貌較差,活性較低;cwcpm可充分發(fā)揮各組成材料間的疊加效應(yīng),粒徑較小的顆粒可填充于水泥顆粒間,有利于膠凝體系形成緊密堆積結(jié)構(gòu);cwcpm的二次水化反應(yīng)降低了取向性較強(qiáng)、穩(wěn)定性較差的ca(oh)2含量,改善了水泥基材料內(nèi)部微觀形貌,細(xì)化了混凝土孔結(jié)構(gòu),可有效改善混凝土孔徑分布.

利用動態(tài)剪切流變儀、熒光顯微鏡等手段研究不同結(jié)構(gòu)pe改性瀝青的黏彈性能、微觀結(jié)構(gòu)、黏溫特性等,從聚合物分子結(jié)構(gòu)的角度闡述改性瀝青性能的差別及原因。結(jié)果表明：改性瀝青在相同溫度下的儲存模量g＇和損失模量g〞由大到小順序?yàn)閔dpe、ldpe、vpe,儲存模量g＇隨溫度降低幅度大小順序?yàn)関pe、ldpe、hdpe；相同溫度下瀝青質(zhì)含量較低的zh瀝青的儲存模量g＇小于qhd瀝青的；pe以不規(guī)則顆粒分散在瀝青相中,ldpe分散最均勻,粒子為球狀且直徑約為20μm；hdpe的粒子形狀不規(guī)則且粒徑多數(shù)大于100μm；pe改性瀝青微觀結(jié)構(gòu)及黏彈力學(xué)性能的差別是由于pe分子間距、分子柔順性及結(jié)晶度的差異造成的；hdpe對瀝青的黏彈力學(xué)性能和高溫性能的提高效果最明顯,hdpe合適的摻加量為4%~5%。

采用點(diǎn)陣壓入技術(shù)在不同壓入荷載和保載時間下測試硬化水泥凈漿的彈性模量、壓痕硬度和微觀徐變,用掃描電子顯微鏡分析壓痕影響區(qū)域的微觀結(jié)構(gòu)組成,并分析微觀結(jié)構(gòu)組成對微觀徐變及力學(xué)性質(zhì)的影響。結(jié)果表明:對于0.5n和1.5n的壓入荷載,壓痕影響區(qū)域包含孔隙相、水化產(chǎn)物相和未水化水泥顆粒相,可反映硬化水泥凈漿混合相的微觀結(jié)構(gòu)組成和微觀徐變及力學(xué)性能;保載時間和最大荷載會影響硬化水泥凈漿力學(xué)性能的測試,保載時間越長,則彈性模量和壓痕硬度越小,其原因與硬化水泥凈漿的徐變性質(zhì)有關(guān),但是減小幅度不大;當(dāng)最大荷載由0.5n增大至1.5n,力學(xué)性能略微增大;采用1.5n、180s包含5×5壓入點(diǎn)陣的試驗(yàn)制度可得到成熟硬化水泥凈漿的微觀徐變性質(zhì);接觸徐變函數(shù)具有對數(shù)型函數(shù)的特征,保載時間越長,接觸徐變函數(shù)越大,這與接觸壓痕半徑隨保載時間增長而增大有關(guān),但最大荷載對接觸徐變函數(shù)幾乎無影響。對于0.3水灰比的硬化水泥凈漿,徐變模量和特征時間分別為158~201gpa和0.43~0.59s。

為了克服膠結(jié)充填成本高,解決尾礦、赤泥大量堆存而危害環(huán)境的問題,實(shí)驗(yàn)制備出以赤泥為主要膠凝組分的全尾砂膠結(jié)充填材料.該充填料試塊在強(qiáng)度上優(yōu)于用水泥制備的全尾砂膠結(jié)充填料試塊,抗壓強(qiáng)度達(dá)到r28=7mpa,滿足礦山充填要求.所配制的充填料有良好的流動性、保水性好、不泌水且成本大大低于水泥膠結(jié)充填材料.利用x射線衍射(xrd)和掃描電鏡(sem)對該充填材料的水化產(chǎn)物和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究.結(jié)果表明,原料中的礦物相經(jīng)水化反應(yīng)后生成了大量的鈣礬石和結(jié)晶程度低的復(fù)雜凝膠,它們交織在一起使體系結(jié)構(gòu)致密,具有較好的力學(xué)性能.

ti-al-si-n涂層是在ti-al-n涂層基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種四元復(fù)合涂層。本文綜述了si對ti-al-si-n涂層微觀結(jié)構(gòu)、硬度、殘余應(yīng)力、抗氧化性能、熱穩(wěn)定性能、摩擦磨損性能及切削性能的影響。分析表明:si元素能有效細(xì)化晶粒,減少柱狀晶,形成新型納米結(jié)構(gòu),從而顯著提高涂層硬度,可達(dá)39gpa;si的原子分?jǐn)?shù)超過5%后,涂層殘余應(yīng)力逐漸降低;ti-al-si-n涂層在1100℃下仍具有良好的抗氧化性能;si元素使涂層的熱穩(wěn)定性能有很大提高,ti-al-si-n涂層1100℃氧化后硬度無顯著變化;與ti-al-n涂層相比,添加si元素后涂層的摩擦系數(shù)由0.7下降至0.5;ti-al-si-n涂層刀具的使用壽命與si原子分?jǐn)?shù)有很大的關(guān)系。

采用x射線衍射、掃描電鏡、能譜分析、壓汞測孔法等亞微觀測試手段,研究了鎂鹽對微生物水泥凈漿微觀結(jié)構(gòu)性能的影響。結(jié)果表明,當(dāng)營養(yǎng)液中僅含鈣鹽時,微生物礦化產(chǎn)物以方解石為主,并含少量球霰石,礦物呈顆粒狀、團(tuán)簇狀。適量鎂鹽的摻入促進(jìn)了微生物的礦化作用,形成了針棒狀菱鎂礦型碳酸鎂和方解石型碳酸鈣,降低了孔隙率,增加了微細(xì)孔隙比率,改善了材料的孔結(jié)構(gòu)。

為改善石墨烯納米材料疏水性,采用硝酸氧化和超聲波法制備石墨烯分散懸浮液,考察石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)對水泥凈漿力學(xué)性能及其微觀結(jié)構(gòu)的影響,探討石墨烯的增強(qiáng)增韌作用機(jī)制,結(jié)果表明,水泥基復(fù)合材料的抗壓、抗折強(qiáng)度隨著石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈先增大后減小的趨勢,且最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為水泥質(zhì)量的0.02%.通過sem和ft-ir對硬化水泥石的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,發(fā)現(xiàn)石墨烯能夠促進(jìn)水泥水化產(chǎn)物的生長,改變水化晶體的形狀、尺寸,使其有形成完整、簇狀的趨勢,但并未與水泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng),改變其生成物類型.

采用x-射線衍射(x-raydiffraction,xrd)、熱重-差熱掃描分析(tg-dsc)、掃描電子顯微鏡(scanningelectronmicroscope,sem)等方法對不同水化齡期摻4%速凝劑水泥凈漿微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。結(jié)果表明:速凝劑的摻入顯著影響水泥水化進(jìn)程。在水泥-速凝劑-水體系中,naalo2及na2co3令石膏緩凝作用失效,鋁酸三鈣快速水化生成水化鋁酸鈣晶體,并與鈣礬石及鈉長石晶體形成相互攀附的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對水泥顆粒產(chǎn)生"橋連"作用而實(shí)現(xiàn)速凝。同時,大量水化熱促進(jìn)水泥熟料礦物水化速率加快,凈漿密實(shí)度快速增加。同時,隨著水化齡期延長,凈漿物相組成、鈣礬石及氫氧化鈣含量發(fā)生顯著變化。

石粉含量對機(jī)制砂混凝土力學(xué)性能與微觀結(jié)構(gòu)的影響

研究礦渣摻量對阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥性能的影響,當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)摻量為10%時,阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥3d、28d的強(qiáng)度分別達(dá)到44.5mpa和77.6mpa。采用xrd、sem等方法研究阿利特-硫鋁酸鋇鈣水泥水化產(chǎn)物的組成、結(jié)構(gòu)和形貌,并對該水泥的水化機(jī)理進(jìn)行探討。結(jié)果表明:當(dāng)?shù)V渣摻量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%時,促進(jìn)了該水泥的水化,有利于水泥強(qiáng)度的提高。

針對脫硫灰渣中無水硫酸鈣、游離氧化鈣影響水泥產(chǎn)品性能等問題,采用機(jī)械研磨、化學(xué)激發(fā)劑聯(lián)合激發(fā)方式對脫硫灰渣進(jìn)行預(yù)處理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,脫硫灰渣的合適改性條件如下:脫硫灰渣與水的質(zhì)量比為1∶1,激發(fā)劑加入量為灰渣質(zhì)量的0.2%,球磨機(jī)轉(zhuǎn)速為300r/min,研磨時間為60min,脫硫灰渣經(jīng)研磨處理繼續(xù)浸泡48h。水泥摻合實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)脫硫灰渣的摻合質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過20%時,水泥產(chǎn)品的性能能夠滿足32.5號水泥的質(zhì)量要求。

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研究了50.0%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)礦粉和高鈣粉煤灰等量替代水泥對水泥凈漿早期自收縮性能的影響及水泥砂漿的長期干燥收縮性能和初始開裂敏感性.結(jié)果表明,在水泥-礦物材料體系中,自收縮與礦物材料的水化活性成正相關(guān)性,用50.0%的礦粉和高鈣粉煤灰替代水泥后,水泥漿體的自收縮率隨著礦物材料活性的降低而降低;硫酸鹽激發(fā)材料既具有增加水化程度和提高化學(xué)收縮的作用,又具有增加aft量和產(chǎn)生膨脹的作用,因而對水泥漿體的自收縮影響不大;摻50.0%礦粉及1.0%元明粉可顯著提高干燥收縮;脫硫石膏和煅燒脫硫石膏按照一定比例復(fù)合能顯著降低干燥收縮;初始開裂時間、自收縮與礦物材料水化活性的相關(guān)性較大,自收縮越高則其開裂敏感性越大,早強(qiáng)措施增加開裂風(fēng)險;采用礦物材料尤其是采用低活性礦物材料替代水泥可使水泥水化減緩,自收縮和干燥收縮減少,開裂敏感性降低.

熟料巖相特征及其水化產(chǎn)物的微觀結(jié)構(gòu)對水泥強(qiáng)度的影響

燒結(jié)煙氣脫硫灰是采用半干法對燒結(jié)煙氣脫硫處理后的副產(chǎn)品,其主要成分是caso3·1/2h2o。介紹了燒結(jié)煙氣脫硫灰用作礦渣水泥緩凝劑的實(shí)驗(yàn)研究,通過將脫硫灰與天然石膏按不同比例配合后摻入礦渣水泥進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明:脫硫灰能延長礦渣水泥的凝結(jié)時間,對礦渣水泥的膠砂力學(xué)強(qiáng)度具有一定的激發(fā)作用;當(dāng)脫硫灰與天然石膏配比為1∶1,在礦渣水泥中的總摻入量為4%時,激發(fā)效果最好;采用脫硫灰作緩凝劑生產(chǎn)的礦渣水泥的各項(xiàng)性能均達(dá)到國標(biāo)要求。

研究了半干法脫硫灰對水泥凝結(jié)時間、水化放熱速率和強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明:半干法脫硫灰對水泥凝結(jié)時間有延長作用。當(dāng)半干法脫硫灰摻量低于水泥用量的4%時,水泥的凝結(jié)時間隨其摻量的增加而逐漸延長;反之,當(dāng)半干法脫硫灰摻量高于水泥用量的4%時,水泥的凝結(jié)時間隨其摻量的增加相對會變短;隨著半干法脫硫灰摻量的增加,水泥的誘導(dǎo)期均不同程度得到延長。當(dāng)其摻量高于4%時,會降低水泥水化放熱速率;水泥的強(qiáng)度會隨著半干法脫硫灰摻量的增加而逐漸降低。

對石油焦脫硫灰渣制作砂漿進(jìn)行了試驗(yàn)研究.測試了不同配合比砂漿的基本性能,并通過對性能的比較,得出砂漿的最佳配合比.研究結(jié)果表明,利用25%～33%的石油焦脫硫渣、25%～17%的石油焦脫硫灰和50%的砂子,并使用專用外加劑制備出的m10砂漿的綜合性能較好.

研究了鋼渣的摻入量對水泥漿體性能的影響,以及鋼渣單摻和鋼渣與礦渣復(fù)摻對水泥膠砂強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明:鋼渣的摻入可以改善水泥漿體的流動性,凝結(jié)時間隨鋼渣摻量增加而延長。單摻鋼渣時,水泥膠砂強(qiáng)度下降明顯。鋼渣與礦渣復(fù)摻會相互激發(fā)、相互促進(jìn)水化,水泥膠砂強(qiáng)度變化不大,且鋼渣在復(fù)合粉中的比例為20%,替代水泥量為50%時,28d強(qiáng)度已超過基準(zhǔn)樣。

研究了粉煤灰及高爐礦渣經(jīng)不同粉磨工藝處理后,對所摻雜水泥的凝結(jié)時間及強(qiáng)度發(fā)展的影響。結(jié)果表明:粉煤灰磨細(xì)后,會延長水泥的實(shí)際凝結(jié)時間并提升后期強(qiáng)度,而高爐礦渣磨細(xì)后,水泥的實(shí)際凝結(jié)時間縮短,早期強(qiáng)度得到改善。但粉磨時間過長,則會使微細(xì)顆粒重新產(chǎn)生團(tuán)聚,影響產(chǎn)品的實(shí)際性能。

利用干法脫硫爐底渣和干法脫硫粉煤灰配制干粉砂漿,使其物理性能和力學(xué)性能均符合國家規(guī)范要求,充分利用再生資源,發(fā)揮脫硫灰渣的經(jīng)濟(jì)效益。