碱激发钒尾矿-矿渣基地聚合物的研究

以钒尾矿为硅铝质原料、以矿渣为促硬剂、以硅灰和氢氧化钠复合作为碱激发剂制备地聚合物。研究活化钒尾矿和矿渣的比例、激发剂中SiO2和Na2O的比例以及养护温度对地聚合物早期性能的影响。结果表明,在合适的碱性条件下,加入适量的矿渣后,由矿渣中活性Ca形成的水化硅酸钙(CSH)可在地聚合物结构中起到微集料填充的作用,从而提高地聚合物的早期强度。当活化钒尾矿和矿渣的质量比为60∶40,激发剂中SiO2和Na2O的摩尔比为2.0时,在65℃下养护24 h,再在室温条件下放置3 d后地聚合物样品的抗压强度可达到35.1 MPa。随着矿渣所占比例的增大,凝结时间先缩短后延长;随着激发剂中SiO2和Na2O比例的减小,凝结时间先缩短后延长。     

炉渣基地聚合物抗压强度及微观结构研究

为研究炉渣在地聚合物中应用,将磨细炉渣和偏高岭土按1∶1的质量比混合后作为地聚合物原材料,以水玻璃、氢氧化钠为激发剂制备地聚合物材料,研究了碱当量、激发剂模数和养护条件对炉渣基地聚合物抗压强度的影响,并利用XRD、SEM分析地聚合物的微观结构。结果表明:随着激发剂模数和碱当量的增大,炉渣基地聚合物的抗压强度呈先提高后降低的趋势;高温养护有利于地聚合物抗压强度的提高,养护温度过高则会导致抗压强度下降,且适当延长养护时间会大大提高地聚合物的抗压强度。微观分析表明,炉渣基地聚合反应产物为絮状凝胶物质,呈非晶态或半晶态,且炉渣参与了地聚合反应。     

硅粉偏高岭土基地聚合物微观结构分析

采用硅粉、偏高岭土和碱激发剂制得硅粉-偏高岭土基地聚合物.应用X射线衍射、扫描电镜-能谱、红外光谱和核磁共振等技术分析硅粉-偏高岭土基地聚合物的化学组成与微观结构,揭示硅粉-偏高岭土基地聚合物具有独特耐久性的原因.结果表明:硅粉-偏高岭土基地聚合物为无定形的碱金属铝硅酸盐胶体,Si/Al摩尔比较高,与硅酸盐水泥水化产物完全不同.加入碱激发剂发生化学反应后,偏高岭土和硅粉中对应于Si-O-Si键非对称伸缩振动的谱带吸收强度减弱,同时向低频率方向移动,铝氧四面体取代Si-O-Si链上部分硅氧四面体.硅粉-偏高岭土基地聚合物中的铝氧四面体和硅氧四面体相互键接构成空间三维网络状结构,从而使其具有优良的耐久性.     

偏高岭土地质聚合物仿瓷材料的试验研究

以偏高岭土为原料,水玻璃为激发剂制备了地质聚合物材料,研究了激发剂的模数、掺量、水土比及养护方式对地质聚合物抗压强度的影响,确定了此类地质聚合物的最佳制备条件为水玻璃模数1.0,碱掺量10%,水土比0.25,自然条件下养护,并探讨了地质聚合物的开裂和气泡问题,从而制备了性能优良的地质聚合物仿瓷材料。     

无机聚合物混凝土膨胀性能试验研究

对配制无机聚合物混凝土的激发剂最佳模数、水玻璃最佳掺量及矿粉和粉煤灰质量比等指标进行了大量试验工作,获得制备无机聚合物混凝土碱激发剂的合理参数指标,据此制备掺入不同膨胀剂的无机聚合物砂浆及混凝土试件,并对其各自膨胀性能进行测试,试验结果表明:激发剂模数在1.0~2.0范围内,无机聚合物体系初凝和终凝时间随激发剂模数及水玻璃掺量增大而逐渐延缓;调整激发剂模数为1.5,水玻璃掺量20%,矿粉与粉煤灰质量比为7∶3,可顺利制备无机聚合物混凝土;掺入HCSA膨胀剂的砂浆和混凝土均能表现出良好的膨胀性能,偏高岭土对于改善无机聚合物混凝土前期干缩具有较好的效果。     

化学发泡轻质地聚合物泡沫混凝土的制备及性能

采用化学发泡方式,以碱激发粉煤灰-偏高岭土基地聚合物为胶凝材料,制备出密度低于400kg/m~3的地聚合物轻质泡沫混凝土。研究了材料组成对地聚合物泡沫混凝土干密度、抗压强度、吸水率及导热系数的影响,并对地聚合物泡沫混凝土的孔结构进行了分析。研究表明:随着水料比增加,地聚合物泡沫混凝土吸水率增大,导热系数降低,平均孔径越小,孔隙率越大;在偏高岭土-粉煤灰激发材料体系中,偏高岭土掺量由40%增加至50%时,地聚合物泡沫混凝土性能没有明显改善;当水玻璃掺量增加时,地聚合物泡沫混凝土干密度和抗压强度增加,吸水率降低。当水料比为0.55、水玻璃掺量50%、偏高岭土掺量40%时,制备的地聚合物泡沫混凝土性能最佳,其干密度、14d抗压强度、吸水率和导热系数分别为366kg/m~3、1.18MPa、30.2%和0.084W/m.K。     

钾基地聚合物-石英胶凝材料体系研究

地聚合物是硅氧四面体和铝氧四面体发生无机缩聚反应生成的具有三维空间网状结构的聚铝硅酸盐胶凝材料,表现出介于水泥、玻璃、陶瓷、金属和高分子聚合物材料之间的性质。但纯地聚合物体系脆性高、收缩大,碱离子容易迁移到表面。针对以上问题,参考水泥砂浆的制备方法,文章以偏高岭土为硅铝质原料,以模数为1.5的钾水玻璃为碱激发剂,以不同细度的石英砂为骨料或填料,制备了钾基地聚合物-石英胶凝材料,探讨了石英砂的掺入对该体系力学性能影响。     

碱激发偏高岭土/矿渣复合胶凝体系反应水平及影响因素分析

考察了碱激发偏高岭土/矿渣复合胶凝体系中各原料和反应产物在不同pH值盐酸溶液中的溶解率,并通过X射线荧光光谱（XRF）、X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）等测试方法分析了偏高岭土及其碱激发硬化浆体的酸溶剩余物.结果表明：偏高岭土在pH=0的盐酸溶液中几乎不溶解,碱激发偏高岭土的酸溶剩余物（盐酸溶液pH=0～2）为偏高岭土,由此得到偏高岭土的地质聚合反应水平（以下简称反应水平）;矿渣在碱激发条件下几乎完全反应,其在多数情况下可提高偏高岭土的反应水平;当矿渣掺量一定时,偏高岭土的反应水平随碱激发剂模数的增大而降低,随液固比的增大而提高,且低矿渣掺量条件下,增大液固比所产生的促进作用更加显著;低碱激发剂质量分数条件下,偏高岭土反应水平随矿渣掺量的增加而提高;高碱激发剂质量分数条件下,偏高岭土的反应水平随矿渣掺量的增加先升后降,且与偏高岭土最高反应水平相对应的矿渣掺量逐渐减小.     

利用工业废渣制备碱激发水泥

本项目研究利用工业废渣油页岩灰渣与偏高岭土为主要原料制备新型胶凝材料,研究激发材料对偏高岭土-油页岩灰渣系胶凝材料的激发效果;结果表明,当用Na2SiO4为激发剂时,胶凝材料的强度最高,并得到SiO2／Na2O=1．5时,材料获得最佳强度性能,同时优选得到激发剂／（偏高岭土-油页岩灰渣）=0．25为最佳碱激发剂掺量。     

新型胶凝材料——无机矿物聚合物性能的研究

以粉煤灰和偏高岭石为主要原料,氢氧化钾为激发剂,工业液体硅酸钠作结构模板剂制备了无机矿物聚合物材料.分析了偏高岭石占固相的质量分数、液体硅酸钠掺量、固液比、碱浓度及固化温度等因素对无机矿物聚合物抗压强度的影响.结果表明:只有当OH-的浓度高于一定值时,偏高岭石和粉煤灰的活性才被激发;液体硅酸钠的加入,促进了网络状结构的形成;固化温度越高,无机矿物聚合物的抗压强度越大.     

粉煤灰地聚合物材料性能及应用的研究进展

粉煤灰地聚合物在微观结构上与传统偏高岭土基地聚合物相似,但制备成本大幅降低,且某些性能甚至还会超越偏高岭土基地聚合物,因此受到国内外学者的高度关注。针对粉煤灰基地聚合物反应机理,着重介绍了粉煤灰特性、激发剂及水组分含量对所得地聚合物性能的影响,阐述了粉煤灰地聚合物在处置利用固废中的应用。     

人造板材表面铝硅酸盐涂层的制备及性能研究

采用偏高岭土与碱激发剂(Na2SiO3+NaOH)反应制备无机铝硅酸盐涂料,将其刮涂至密度板表面,经自然干燥制备了无机铝硅酸盐涂层,用以阻隔密度板中的甲醛释放。采用XRD、FT-IR、SEM等对涂层的组成和微观形貌进行表征,并分别测试了涂层的甲醛阻隔性能、硬度和附着力。结果表明:偏高岭土在碱激发剂作用下发生解聚和缩聚反应,常温下形成了具有非晶态结构的铝硅酸盐涂层,其甲醛阻隔率最高可达86.2%,铅笔硬度高于9 H,附着力为1级。     

偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土的制备研究

本文以碱激发偏高岭土为胶凝材料,采用物理发泡的方法,制备了500~1400kg/m3、3d抗压强度为1.5~30.8MPa偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土。首先采用正交试验分析碱含量、水料比,水玻璃模数对偏高岭土基地聚合物抗压强度的影响,优化胶凝材料配合比。再使用石灰调节凝结时间,并主要研究了泡沫剂种类、泡沫体积掺量等对泡沫混凝土性能的影响。其中,密度等级为700kg/m3偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土导热系数仅为0.105W/(m·K),抗压强度可达2.44±0.39MPa,与同密度等级的泡沫混凝土相比,具有更好的保温隔热性能。     

碱渣-矿渣制备地聚合物材料的研究

以碱渣、矿渣、石灰为原料,分别以NaOH、水玻璃、Na_2CO_3为碱激发剂制备地聚合物材料,综合考察了水灰比、碱激发剂种类、矿渣掺量对碱渣-矿渣地聚合物强度的影响。结果表明:随着水灰比的增大,碱渣-矿渣地聚合物强度不断降低;Na_2CO_3对反应没有激发作用,反应产物无强度;碱渣掺量较大时,水玻璃激发效果优于NaOH,NaOH激发产物早期强度大,而水玻璃激发产物后期强度大。在水灰比为0.50,碱渣与矿渣的比例为3∶7,水玻璃作为激发剂时,制备的地聚合物材料7d强度可达到40MPa以上。     

偏高岭土胶凝活性评估

采用热分析和XRD衍射分析方法,对偏高岭土中活性氧化铝进行了定性分析。结果表明,高温煅烧破坏了高岭土的晶型结构,使得高岭土中非活性的氧化铝转变为活性的氧化铝。为进一步测得偏高岭土中活性氧化铝的含量,采用铬天青-S分光光度法测试了偏高岭土中活性氧化铝的含量,并研究了活性氧化铝含量与偏高岭土胶凝性能的关系。结果表明:偏高岭土中活性氧化铝可通过酸浸溶出,采用铬天青-S分光光度法能准确地测试偏高岭土中活性氧化铝的含量;龙岩高岭土在600℃下煅烧6 h获得的偏高岭土活性最高,其活性氧化铝含量为24.9%,用其制备的地聚合物3 d抗压强度也最大,达到58.1 MPa;偏高岭土中活性氧化铝含量与用其制备的地聚合物的抗压强度有很好的对应关系。     

偏高岭土—矿粉基地聚合物强度影响因素研究

地聚合物是一种新型绿色无机材料,与传统水泥等胶凝材料相比具有制备能耗低的优点。本文试验研究了偏高岭土-矿粉基地聚物强度主要影响因素。试验结果表明:不同产地的高岭土制备的偏高岭土活性差异较大;高岭土的最佳煅烧温度为710℃、恒温时间为2h,有利于制备活性高的偏高岭土;水玻璃的最佳模数为1.3;掺入30%S95矿粉能加速地聚合物凝结硬化;制备的地聚合物28d抗压强度最大值为47.5MPa,与P.O42.5水泥抗压强度值相当。     

原状铅锌尾矿制备地聚物的研究

探究了原状铅锌尾矿制备地聚物胶凝材料的可行性,并利用矿粉促进尾矿反应增强其力学性能,主要从矿粉掺量、碱含量、养护温度、水玻璃模数等方面对试样力学性能进行研究,并通过SEM,FTIR对地聚合物进行表征。结果表明,原状铅锌尾矿可用于制备地聚合物;在适量矿粉的激发下,当碱含量为9%,养护温度为50℃,水玻璃模数为1.0时,制备的地聚物试样强度最高。     

偏高岭土基土壤聚合物微观机理研究

使用偏高岭土、硅粉和激发剂制备偏高岭土基土壤聚合物,并采用x射线衍射、扫描电镜一能谱和红外光谱等技术手段分析偏高岭土基土壤聚合物的微观结构。x射线衍射图中的衍射峰整体呈弥散状、馒头状,表明终产物为无定形的产物。该无定形产物为碱金属铝硅酸盐,Si／Al摩尔比较高。红外光谱分析表明：加入碱激发溶液发应后,对应于Si-O-Si键非对称伸缩振动的谱带,吸收强度减弱,同时向低频率方向移动,[AlO4]四面体可能取代Si-O-Si链上部分[SiO4]四面体。     

粉煤灰基地质聚合物的实验研究及中试

以粉煤灰为主要原料,添加碱激发剂制备粉煤灰基地聚合物,通过正交实验研究了粒径、激发剂掺量、水玻璃模数、浆料液固比对粉煤灰基地聚合物性能的影响。结果表明,当粒径为24.58μm、激发剂掺量为25%、水玻璃模数为1.4、液固比为0.34时,地聚物28 d抗压强度最高,为44.10 MPa。SEM分析表明,地聚合反应中产生大量胶凝物质,有利于地聚合物强度的提高。在此基础上分别掺入砂、锰渣、锅炉渣进行中试实验,结果表明,当粉煤灰与砂的质量比为4∶1、激发剂掺量为23.5%,制备的地聚物抗压强度最高,为50.9 MPa。XRD分析表明,粉煤灰在碱激发剂作用下形成了C-S-H和N-A-S-H产物,是地聚合物强度主要来源。     

用粉煤灰和制革废水污泥等制备地聚合物材料

以粉煤灰、制革废水污泥及偏高岭土为主要原料,氢氧化钾为碱激活剂合成了一系列地聚合物材料.通过抗压强度和重金属溶出量研究了地聚合物材料的力学性能及其重金属的固化效果.结果表明,以粉煤灰和制革废水污泥制备的地聚合物材料具备一定的抗压强度,对重金属有较好的固化效果.XRD,SEM,IR研究表明,地聚合物材料为无定形态,地聚合反应使Si—O键对应的1 088 cm-1处伸缩振动峰向低波数方向明显移动.