关键词：提钛尾渣;;钛石膏;;泡沫混凝土;;复合胶凝材料;;碱激发
摘 要：提钛尾渣和钛石膏均是钛白工业固体废弃物,因处置困难而简单地堆存于料场,但该方式会带来一系列严重的环境问题。鉴于此,本文提出以下三个方案:利用提钛尾渣和钛石膏制备轻质泡沫混凝土及低熟料水泥(或无熟料水泥)高性能复合胶凝材料。主要内容包括:(1)利用提钛尾渣及钛石膏制备泡沫混凝土,研究了技术参数对基体水化和泡沫混凝土性能的影响;(2)利用磨细提钛尾渣及钛石膏制备高性能复合胶凝材料,研究了钛石膏及硬石膏(煅烧钛石膏)、水泥掺量对胶凝材料水化和力学性能的影响;(3)直接以磨细提钛尾渣及粉煤灰为原料并添加少量氢氧化钠制备高强无熟料胶凝材料,探究了粉煤灰对复合胶凝材料的早期水化、力学性能及尺寸稳定性的影响。以提钛尾渣和钛石膏为主要原料,研究了制备轻质泡沫混凝土的相关工艺参数,数据表明生石灰及硫铝酸盐水泥能明显缩短基体凝结时间,但过量生石灰及硫铝酸盐水泥会阻碍基体后期水化;提高提钛尾渣细度对基体的凝结时间及早期水化影响较小。在固定水泥:提钛尾渣:钛石膏=10:45:45(质量比)、泡沫质量掺量4.6%(wt%,下同)及减水剂0.2%、水固比0.6条件下,制备泡沫混凝土的最优生石灰掺量为2.0%、硫铝酸盐水泥4.0%及硫酸钠0.4%。得到的泡沫砼容重为437 kg/m~3,强度和比强度分别达到2.14 MPa和4.90 k N·m/kg。微观测试结果表明泡沫砼孔壁由纤维状和类花瓣状水化凝胶、针状钙矾石及未反应的片状和块状二水石膏组成。A04、A08及A10级泡沫混凝土强度、容重及导热系数均满足JG/T 266-2011《泡沫混凝土》标准要求。利用提钛尾渣、钛石膏及少量水泥制备高性能胶凝材料,研究了钛石膏掺量及硬石膏、水泥掺量对胶凝材料早期水化热及力学性能、软化系数的影响,重点研究了钛石膏掺量及硬石膏对胶凝材料早期电阻率变化的影响。结果表明水化放热速率曲线加速期起始时间与电阻率极点对应时间呈较好的线性关系。水化热及电阻率试验均表明钛石膏会延缓前24h水化,但用20%硬石膏等量替代部分钛石膏可加快基体前72h水化进程,提高早期强度及耐水性;当钛石膏等量替代复合胶凝材料中0-40%石灰石粉时,增加钛石膏替代量改善了胶凝材料强度和耐水性。最优配比下的胶凝材料3d、28d抗压强度及28d软化系数分别为18.8 MPa、47.9 MPa及0.87,但3d及28d抗折强度与GB/T 175-2007《通用硅酸盐水泥》标准要求略低。X射线衍射分析结果表明钛石膏及硬石膏促使弗里德尔盐(Friedel’s salt)向钙矾石转变。早期抗折强度的改善及胶凝体系固氯行为将是今后研究的重点。以磨细提钛尾渣为主要原料,添加少量粉煤灰和氢氧化钠制备高强无熟料胶凝材料,其28d抗折、抗压强度分别超过6.50 MPa和52.5 MPa。结果表明随着粉煤灰掺量的增加,胶凝材料3d、7d、14d力学性能逐渐降低,但28d力学性能在粉煤灰掺量低于20%时随粉煤灰掺量的增加而增加,掺量高于20%会降低抗折与抗压强度。粉煤灰降低了胶凝材料早期干缩率,但对后期干缩率影响较小。粉煤灰在碱溶液中逐渐溶解出硅铝组分,与提钛尾渣中钙、硅、铝组分反应生成水化产物C-A-S-H,改善复合胶凝材料力学性能。
内 容：原文可通过湖北省科技信息共享服务平台（http://www.hbstl.org.cn)获取