研究了经过化学螯合稳定化处理后的城市生活垃圾焚烧飞灰(CFA)对水泥浆体凝结时间、抗压强度、电阻率和水化产物的影响规律。结果表明,掺入CFA后,水泥浆体的凝结时间缩短,在3 d和28 d龄期时生成了水化产物Friedel盐,且水泥浆体的液相离子浓度增大,电阻率减小;当CFA掺量为5%时,硬化水泥浆体7 d龄期内的抗压强度提高,但28 d抗压强度降低;当CFA掺量从10%增大到60%时,硬化水泥浆体的抗压强度均小于空白组,并逐渐降低。

参照工业上砂加气混凝土工艺,研究水淬锰渣作为硅质材料和轻质骨料制备加气混凝土的可行性,通过对两种加气混凝土进行性能测试及SEM微观观察,研究了其抗压强度、收缩性能和水化产物,并分析了两者性能之间的差异。

富硅镁冶金镍渣是一种具有潜在火山灰活性的固体废弃物,可通过超细硅灰改性激发潜在活性,使其在硅酸盐水泥中火山灰反应充分,形成致密的网络状C-S-H凝胶,针刺状AFt等水化产物。抗压强度、粒度分布、比表面积、水化热、孔径分布、TG-DSC、SEM等宏观及微观测试表明,熟料∶镍渣∶硅灰∶石膏=85%∶5%∶5%∶5%体系的28d抗压强度可达67.1MPa,较空白样高近7MPa;水化诱导前期放热量峰值为0.19379J/g,水化加速期放热量峰值为0.25262J/g;体系1的28d水化试样粉末2~50nm细孔所占比例为51%,可明显观察到C-S-H凝胶,AFt等水化产物。

以磷渣-粉煤灰复合辅助性胶凝材料为对象,研究了不同磷渣掺量对低等级粉煤灰的需水量比、活性指数以及与减水剂适应性的影响,并利用XRD,SEM,TG等测试手段探究磷渣-粉煤灰-水泥体系的相互作用机理。结果表明,磷渣的掺入有助于降低粉煤灰需水量比、提高粉煤灰的活性指数,改善与外加剂的适应性,磷渣-粉煤灰-水泥体系的水化产物主要包含Ca(OH)_2、AFt、CaCO_3、C-S-H凝胶。

以工农业废料矿渣、稻壳灰为主要原料,制成一种新型胶凝材料,并对此胶凝材料的强度进行探讨,就不同种类的碱激发剂等因素进行探究。同时,用X射线衍射分析不同龄期此体系碱激发胶凝材料的矿物组成,并用扫描电镜观察不同龄期材料的微观形貌。结果表明,稻壳灰的活化可采用"两段煅烧法",碱组分含量为10%、激发剂为水玻璃时激发效果最好,胶凝材料水化产物为低钙硅比的C-S-H凝胶。

利用自主研发的旋转空蚀设备对不同龄期的硬化水泥净浆和硬化水泥砂浆进行连续空蚀试验,观察分析空蚀区和磨蚀区破坏方式的异同,并利用SEM、EDX、XRD、TG&DSC等分析手段观察空蚀对于水泥基材料壁面的破坏形貌,研究空蚀过程对水泥水化产物的破坏。试验结果表明,经过2 h连续不断地空蚀试验破坏,水泥基材料表面尖锐的边缘发生钝化,表现为片状,杆状晶体基本消失,形成熔融组织。空蚀对水泥净浆表面的破坏不仅是简单的力学破坏,同时空蚀效应可以造成水泥水化产物的部分分解,其破坏形式为热分解。具体而言,经过2 h旋转空蚀试验后的28 d水泥净浆试样,水化凝胶损失量不低于30%,氢氧化钙的损失量在25%以上,对硬化水泥浆体的劣化有较为显著的影响。

采用X射线半定量分析方法研究了在快硬混凝土中掺加缓凝剂和促硬剂对硫铝酸盐水泥凝结时间、水化历程、水化产物种类的影响。结果表明:快硬硫铝酸盐水泥的水化产物主要有AFt、AFm、C4AH13及Al(OH)3,而C2S的水化非常缓慢;快硬硫铝酸盐水泥快凝早强的主要原因是AFt的生成,而后期强度发展停滞甚至倒缩的原因主要是AFt向AFm的转化,后期C2S的水化可能弥补这一缺陷;缓凝剂的作用是阻碍了C4A3S軈和铁铝矿物的水化,并且抑制了AFt向AFm的转化;促硬剂的作用是与缓凝剂发生化学反应,终止了缓凝作用,使硫铝酸盐型水泥矿物恢复正常水化。

本研究着力于超硫酸盐水泥在大体积混凝土中的应用,通过研究其物理性能、力学性能,分析在混凝土中应用的可行性;通过测试水化温升,分析在大体积混凝土中的应用优势;通过扫描电镜(SEM)分析水化产物形貌。试验结果表明,超硫酸盐水泥混凝土流动性能较好,且其工作性能优于普硅水泥配制的混凝土。对于超硫酸盐水泥体系的混凝土强度,标准养护条件下稍高于在常温条件下养护的试块。随着龄期增长,混凝土抗压强度都在增长,且增长速率逐渐降低。超硫酸盐水泥体系的强度低于普硅水泥体系,但是后期强度增长速率明显高于普硅水泥体系。超硫酸盐水泥体系的水化温升低于普硅水泥。超硫酸盐水泥体系的主要水化产物为"鱼鳞片"状的水化硅酸钙和钙矾石。

以适量硅灰与P.O 42.5水泥复合组成的胶材,与锰渣经过拌合、成型、养护等工序后,制得锰渣轻质保温墙砖。通过强度、导热系数的回归分析,探讨了锰渣墙砖的干缩机理;通过XRD与SEM分析,对比了新旧方案下锰渣复合材料的早期水化产物与微观结构。

根据长沙国金中心混凝土400m以上超高层泵送冬季施工情况,通过改变胶凝材料组分及含量,设计九组不同的配合比制备高性能混凝土,分别对其工作性能、力学性能、水化产物等方面进行分析,并结合工程应用,得出混凝土冬季环境下工作性能、力学性能变化的相关规律。结果表明,硅灰在超高层泵送混凝土中掺量为3%~5%比较适宜,对混凝土工作性能指标改善明显,压力泌水率保持在20%以内,扩展度达到700mm以上无泌水现象;硅灰具备火山灰效应及填充作用,可提高混凝土的强度;采用热水生产法、罐车保温法、泵管保温法、配合比优化法等方法后,在5℃左右养护温度下,C50混凝土构件实体抗压强度在浇筑后36h达到25MPa,72h后达到38MPa,拥有较高的早期强度,满足冬季施工进度要求。