2024, 27(10):871-878. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2024.10.001 CSTR:
摘要:主要研究了不同铝铁比的铁相固溶体对硅酸三钙(C3S)水化性能的影响.结果表明,铁相固溶体对C3S的水化具有抑制作用,并且其铝铁比越低,该抑制作用越明显.借助等温量热仪、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)等测试手段发现,铁相固溶体水化后产生偏铁酸根离子和偏铝酸根离子,其中偏铁酸根离子会阻碍氢氧化钙的沉淀,从而抑制C3S的水化,而偏铝酸根离子可以减轻偏铁酸根离子对C3S水化的抑制作用.
2024, 27(10):879-886. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2024.10.002 CSTR:
摘要:研究了水泥基材料碳化沉积物在孔隙结构的填充位置,分析了碳化对孔径分布及渗透速率的影响,同时基于复合概率孔径分布构建了碳化后水泥基材料非线性孔径分布转化模型和渗透速率预测模型,并通过试验数据对模型进行了验证.结果表明:在综合考虑碳化后孔隙率和孔径分布变化的情况下,渗透速率的预测精度可得到提升;碳化时孔饱和度的变化可改变碳化沉积物在孔隙结构中的填充位置,进而导致碳化后孔径分布和渗透速率的差异;相较于单一孔隙密实过程,迭代密实过程中水泥基材料渗透速率的下降率有所减缓.
2024, 27(10):887-894. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2024.10.003 CSTR:
摘要:以煤制天然气残渣(CSNGS)为辅助胶凝材料,采用旋转流变仪、抗折与抗压试验、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)等测试技术及方法,系统研究CSNGS对水泥复合胶凝材料流变性能、力学性能及微观结构的影响规律和作用机理.结果表明:掺入适量CSNGS可改善复合胶凝材料净浆的流变性能,当CSNGS掺量为10.0%时,净浆的屈服应力和塑性黏度分别降低27.2%和35.0%;掺入CSNGS有助于提升复合胶凝材料砂浆的抗折强度,当CSNGS掺量为20.0%时,复合胶凝材料砂浆28 d抗折强度为8.9 MPa,较水泥砂浆提高13.8%;当CSNG掺量为0%~30.0%时,复合胶凝材料砂浆28 d抗压强度可达水泥砂浆的88%以上.掺入CSNGS后反应产物中的凝胶和Ca(OH)2含量减少,凝胶中n(Ca)/n(Al+Si)、n(Ca)/n(Si)及n(Si)/n(Al)降低,钙矾石(AFt)含量增加,反应产物中有水化硅铝酸钙(C-A-S-H)凝胶生成.
2024, 27(10):895-903. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2024.10.004 CSTR:
摘要:对经CO2矿化后的再生骨料(RA)吸水率和表观密度的影响因素进行分析.结果表明:CO2矿化处理能有效改善再生骨料的物理性能,且随着固碳率的增加,RA的物理性能改善愈发显著;当RA含水率为1.3%时,在环境温度和相对湿度分别为50 ℃和98%,CO2体积分数、压力、碳化时间分别为99%、0.15 MPa、24 h条件下,RA的碳化强化效果最佳,与未经碳化处理的RA相比,其固碳率为1.77%,吸水率降低33.47%,表观密度增加2.06%.经CO2矿化处理后,RA中的Ca(OH)2和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶与CO2发生碳化反应,在孔隙中生成方解石晶型的CaCO3,使得界面过渡区变得致密,孔隙率由22.07%降至12.78%,实现了RA对CO2的封存,改善了RA的物理性能.
2024, 27(10):904-912. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2024.10.005 CSTR:
摘要:测试分析了不同种类硬脂酸盐改性碱激发矿渣(AAS)抗硫酸盐物理侵蚀性能及其变化规律.结果表明:在干湿循环条件下AAS受到明显物理结晶损伤;加入硬脂酸钙(CaSt)、硬脂酸钠(NaSt)后能通过降低吸水速率、改善内部孔结构、减小表观损伤,来提升AAS半浸泡-干湿循环下的抗硫酸钠物理结晶破坏能力;硬脂酸钾(KSt)的加入则加剧了AAS硫酸钠物理结晶破坏.
2024, 27(10):913-921. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2024.10.006 CSTR:
摘要:采用聚丙烯纤维(PPF)对珊瑚混凝土进行增韧和降脆处理.结果表明:适当增加PPF的掺量或长度能在一定程度上提升珊瑚混凝土的抗弯强度与抗拉强度;当PPF长度过长或掺量过大时,PPF卷曲或聚团会引起珊瑚混凝土的局部缺陷,降低增韧效果;PPF增强珊瑚混凝土的拉伸应力-应变曲线符合三线性本构模型,极限拉应变提升了52%~333%,延性指数高达10.89;尽管PPF能显著提升珊瑚混凝土的韧性,但也可能导致其密实度和抗压强度有所降低,建议在实际应用中精确控制PPF的掺量和长度,以确保珊瑚混凝土既能获得所需的韧性,又能保持适当的密实度和抗压强度.
2024, 27(10):922-930. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2024.10.007 CSTR:
摘要:将尾矿高效活化制备辅助胶凝材料,对解决矿山环境污染和发展低碳胶凝材料有深远意义.本文归纳了尾矿的矿物属性、活化工艺、活化作用机制与活化辅助胶凝材料性能之间的关系,从矿物学角度全面阐述了尾矿通过物理、化学和表面化学作用产生活性和胶凝性的基本规律,探讨和展望了一种依据尾矿属性分析评价尾矿制备辅助胶凝材料的新思路,为尾矿制备辅助胶凝材料提供了理论和方法支持.
2024, 27(10):931-937. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2024.10.008 CSTR:
摘要:利用混凝土搅拌站废水作为拌和水,制备了超硫酸盐水泥混凝土,研究了其力学和抗冻性能,并通过扫描电镜、X射线衍射仪及低场核磁共振观察了混凝土的微观形貌、物相组成及孔隙特征.结果表明:全废水超硫酸盐水泥混凝土早期抗压强度较低,后期抗压强度发展较快;水胶比0.41的全废水超硫酸盐水泥混凝土掺入80%矿渣后,其28 d抗压强度可达48.6 MPa,矿渣中的玻璃体被废水中的OH-溶解,生成钙矾石和水化硅酸钙,从而使混凝土微观形貌致密,孔隙率低至2.5%,100次冻融后混凝土的孔隙率增加至3.5%,
2024, 27(10):938-945. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2024.10.009 CSTR:
摘要:使用工业副产品矿渣和再生骨料制备碱矿渣再生混凝土(AARAC),符合中国“双碳”和“可持续发展”战略目标的要求.通过13组试件的基本力学性能试验,研究了再生骨料取代率和钢纤维掺量对AARAC基本力学性能的影响,并从原材料端对其进行了碳排放评价.结果表明:当再生骨料取代率为75%时,AARAC的力学性能指标与普通水泥混凝土相当;掺加钢纤维有效缓解了再生骨料对AARAC力学性能的负面影响;当再生骨料取代率为50%、钢纤维掺量为0.5%时,AARAC的力学性能优良,可持续性强;基于本文及相关文献的试验数据,建立了AARAC力学强度和弹性模量的计算公式,计算结果与试验结果吻合良好.
2024, 27(10):946-954. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2024.10.010 CSTR:
摘要:为实现拜耳法赤泥的资源化利用,采用拜耳法赤泥、电石渣、矿粉和煤矸石等制备了赤泥基全固废矿井充填材料.研究了不同赤泥、电石渣掺量对充填材料力学性能与工作性能的影响,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜及能谱仪(SEM-EDS)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)等微观测试手段,分析了赤泥基全固废矿井充填料浆的水化产物、微观结构演变以及重金属浸出毒性.结果表明:矿井充填材料中,当赤泥占胶凝材料的50%,充填浓度为75%时,充填料浆的流动度可达230 mm,充填料浆硬化体7、28 d的抗压强度分别达到2.29、2.88 MPa,满足大多数矿井充填材料工作性能与力学性能的要求.使用赤泥制备矿井充填材料后,As、Cd、Cr、Pb等重金属离子的浸出浓度显著下降,远低于GB/T 14848—2017《地下水环境质量标准》要求的浸出毒性限制.
2024, 27(10):955-961. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2024.10.011 CSTR:
摘要:针对钢渣利用率低、处理方法效果差等问题,提出了一种以Na2CO3溶液为介质的钢渣高效碳化方式.研究了最佳反应参数,并对碳化产物及制备的二氧化硅进行了表征.结果表明:通过调控Na2CO3溶液浓度、反应温度、液固比、反应时间等参数,钢渣可以达到最大碳化程度78.60%;钢渣中硅酸盐相中的钙可以充分碳化,但存在于RO相-硅酸盐相固溶体中的钙碳化受限;可实现55.46%的二氧化硅提取率,提取制备得到的无定形二氧化硅纯度高达98.79%.研究结果为钢渣的固碳高值化利用提供了方向.
2024, 27(10):962-968. DOI: 10.3969/j.issn.1007-9629.2024.10.012 CSTR:
摘要:针对湿法碳化钢渣存在的水化活性受抑制以及固碳量不高等问题,提出了添加生物炭进行改性的研究思路.结果表明:生物炭有效提升了碳化钢渣的水化活性与CO2反应性;与仅使用碳化钢渣的样品相比,利用生物碳和湿法碳化钢渣协同制备的活性矿物浆料,试件在7 d时的抗压强大提升了21.5%,CaCO3的含量增加了25.1%;生物炭与湿法碳化钢渣协同作用有效地细化了试件的孔结构,增加了水化产物的含量且加速了早期的水化放热,因此钢渣的水化活性得到进一步提高;生物炭独特的疏松多孔结构有利于CaCO3在试件孔隙中均匀沉淀,使CaCO3的成核效应和填充效应得以更好地发挥.