粉煤灰基地质聚合物凝结时间的影响因素研究

以粉煤灰为原料,系统研究了水玻璃模数及掺量、水胶比、温度、外掺剂等参数对粉煤灰基地质聚合物凝结时间的影响。研究结果表明,随着温度升高,地质聚合物凝结时间显著降低; 在10 ℃条件下,地质聚合物凝结时间随着水玻璃掺量增加而增加,随水玻璃模数增加先增加后减小,水胶比对地质聚合物凝结时间影响较小,掺入Ca(OH)₂会促进地质聚合物的凝结。在粉煤灰掺量100%、水玻璃模数1.2、水玻璃掺量8%、水胶比0.35、养护温度10 ℃条件下,地质聚合物的初凝及终凝时间分别为65 min和114 min,在养护3 d和28 d后,地质聚合物的强度分别为23 MPa和51.7 MPa。     

高钙粉煤灰地质聚合物的制备及耐久性研究

以新疆某电厂高钙粉煤灰为原料,水玻璃为碱激发剂制备了高钙粉煤灰地质聚合物胶凝材料。研究了水玻璃掺量、水胶比、水玻璃模数等对高钙粉煤灰地质聚合物抗压强度的影响,并对制备的聚合物材料进行了耐久性研究。结果表明,以高钙粉煤灰为原料,水玻璃（模数为1.1）掺量为8%、水胶比0.37、标准养护条件下,制备的高钙粉煤灰地质聚合物3 d、7 d和28 d抗压强度值分别为23.0 MPa、33.3 MPa与51.7 MPa。对所制备的地质聚合物进行耐久性研究表明,高钙粉煤灰地质聚合物所有龄期抗压强度均优于42.5水泥胶砂的强度,同时120 d龄期时能够到达83.3 MPa的高强度。      

水玻璃对偏高岭土基地质聚合物材料性能的影响

以800℃煅烧2 h得到高活性偏高岭土为原料,水玻璃为碱激发剂,双氧水为发泡剂,通过缩聚反应制备了偏高岭土地聚合物基轻质材料;当双氧水用量为0.25%,60℃固化24 h,水玻璃与偏高岭土用量比为1∶1时,地质聚合物轻质材料的强度最高;水玻璃模数在1.0~2.5范围内,随着水玻璃模数的增大,地质聚合物的体积密度先增大后减小,抗压强度与其体积密度成正相关关系,当水玻璃模数为1.2时,抗压强度为10.13 MPa,体积密度为1.25 g/cm3。     

粉煤灰-偏高岭土基地质聚合物发泡 材料的制备与表征

本文以粉煤灰、偏高岭土、氢氧化钠、水玻璃为主要原料，选取３种不同的发泡剂在低 温下通过碱激发反应制备了粉煤灰－偏高岭土基地质聚合物，研究了发泡剂的种类及其含量 对多孔地质聚合物的孔结构和性能的影响，并对材料的热稳定性和结构进行了测试观察分析。 研究结果表明:相比于铝粉和过硼酸钠，双氧水的发泡效果更好；地质聚合物的最佳制备工艺 条件为双氧水含量０*５％，养护温度４０℃，养护湿度７０％，养护时间７ｄ；所得到的地质聚合物 的体积密度为０*９８５ｇ／ｃｍ３，抗压强度为８*９ＭＰａ，导热系数为０*１０Ｗ／（ｍ·Ｋ），具有很好的 隔热保温效果。     

铝硅酸盐聚合保温材料的性能影响因素研究

传统建筑外墙保温材料存在成本高、稳定性差等问题。为研制新型保温材料,利用超细偏高岭土、水玻璃和双氧水制备了铝硅酸盐聚合保温材料,采用单因素四水平试验研究了养护温度、双氧水用量和水玻璃含量对该聚合材料的导热系数、体积密度和抗压强度的影响。结果表明,导热系数和体积密度随着养护温度的增加先减小后增大,而抗压强度先增大后减小;导热系数、体积密度和抗压强度均随着双氧水用量的增加而先减小后增大;水土比越大,抗压强度越大,而导热系数和体积密度先减小后增大;为该类聚合保温材料在实际生产中的应用提供了指导性的理论依据。     

粉煤灰地聚物复合胶凝材料制备与性能研究

以粉煤灰为原料,通过掺入适量矿渣、水泥的方式,在常温下制备出具有较好性能的粉煤灰地质聚合物复合胶凝材料。结果表明,胶凝材料组成为粉煤灰60%、矿渣25%、水泥15%,碱激发剂中用碱量取8%,水玻璃模数取1.4~1.6,此条件下复合胶凝材料具有较高强度,凝结时间等其他性能指标也符合胶凝材料的使用要求。微观结构分析表明,此时材料生成物结构致密,粉煤灰的地质聚合反应较为充分。     

煤矸石基地质聚合物的制备与性能优化研究

煤矸石的不合理处置会给生态系统带来巨大的压力和威胁，为了解决煤矸石再利用困难和利用率低的问题，提出利用煤矸石生产地质聚合物的高附加值策略。以未煅烧的煤矸石为原材料，采用单因素实验设计法，研究了高炉矿渣掺入量、水玻璃模数、碱激发剂添加量、液固比和初始24 h养护温度等因素对地质聚合物基体抗压强度的影响。结果表明，初始24 h养护温度、碱激发剂添加量和水玻璃模数对煤矸石-高炉矿渣基复合地质聚合物的性能有显著影响。通过X射线衍射分析和扫描电镜分析发现，在碱激发剂的作用下，未煅烧的煤矸石结构被破坏，与高炉矿渣协同生成水化铝硅酸钠(N-A-S-H)、水化铝硅酸钙(C-A-S-H)和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶，从而形成了致密的微观结构。这为煤矸石的大规模资源化利用提供了合理的依据。     

利用低硅铁尾矿制备地质聚合物的研究

以低硅铁尾矿为主要原料,添加偏高岭土为硅铝校正料,在NaOH和水玻璃复合碱激发的作用下制备地质聚合物。探讨不同硅铝摩尔比[n(SiO2)/n(Al2O3)]、液固比、碱激发剂模数及养护方式对地质聚合物强度性能的影响,并采用X-射线衍射分析、傅里叶红外光谱仪分析和扫描电子显微镜分析对最佳参数制备出的地质聚合物3d、7d和28d试样进行表征。结果表明,当硅铝摩尔比[n(SiO2)/n(Al2O3)]为2.75、液固比为0.30、碱激发剂模数为1.4及养护方式为室温封袋养护时,制备出的地质聚合物28d强度达到72.3MPa。微观分析表明,试样内部存在大量无定形的N—A—S—H和C—S—H凝胶相,将多种矿物晶体紧密胶结在一起,并填充在颗粒的孔隙之间,形成结构致密的整体,增强试样的力学性能。     

地质聚合物的制备及其在尾矿免烧制品中的应用

采用钢渣和粉煤灰作为原料,加入一定量的碱激发剂,制备出了一种较高强度的地质聚合物胶凝材料。当钢渣与粉煤灰比值为1∶1时,加入10%、模数为1的水玻璃,3d强度为29.20MPa,28d强度可达53.71MPa。并以其作为胶凝材料,以铁矿尾矿粉作为骨料,试制了一种钢渣粉煤灰基地质聚合物胶凝尾矿免烧制品。当尾矿加入量为50%或55%时,各个样品的3d强度均在10MPa以上,最高可达16.24MPa,28d强度均在15MPa以上,最高可达23.43MPa。本文还对胶凝聚合反应机理进行了初步探讨。     

高岭土基矿物聚合物材料的制备及抗压强度的影响因素

以高岭土、水玻璃和NaOH为原料,制备矿物聚合物材料,研究高岭土煅烧温度及掺量、水玻璃和NaOH的掺量、养护温度分别对矿物聚合物抗压强度的影响。结果表明,高岭土煅烧温度升高、掺量增大、水玻璃和NaOH的掺量的分别增大,矿物聚合物抗压强度均先增大后减小;提高养护温度,可以显著提高矿物聚合物的早期抗压强度,缩短养护时间;并讨论了各影响因素的作用机理。最后得出矿物聚合物的最佳合成条件为:高岭土在600℃煅烧4h,高岭土、水玻璃、NaOH的配比为7.5∶6∶1,在60℃下养护2h,抗压强度可达70MPa以上。     

基于正交试验分析影响泡沫玻璃性能的主要因素

材料配比和烧制工艺均会对泡沫玻璃的性能产生较大影响。以碳酸钠掺量、粉煤灰掺量、发泡温度和发泡时间为主要因素,设计4因素3水平的正交试验,研究各因素对泡沫玻璃抗压强度和导热系数的影响。当粉煤灰掺量达到25%时,抗压强度显著提高;碳酸钠掺量和发泡时间分别为3%和30 min时,抗压强度达到最大;发泡温度对抗压强度的影响则不明显。当粉煤灰掺量、碳酸钠掺量、发泡时间和发泡温度分别在20%、3%、20 min和840℃时,导热系数最小。粉煤灰掺量在4个因素中对抗压强度和导热系数两个指标的影响均最显著,在设计泡沫玻璃配合比时,首先要确定合理的粉煤灰掺量。     

干粉激发煤矸石基地质聚合物性能影响因素研究

为更方便、高效、安全地激发煤矸石的活性,制造出满足建筑需要的地质聚合物,用氢氧化钠与碳酸钙混合制备的碱性干粉激发剂替代氢氧化钠,对煤矸石、粉煤灰和标准砂进行处理,研究影响干粉激发煤矸石地质聚合物性能的因素,并与传统碱性溶液激发聚合物的特性进行了对比。结果表明：①升高养护温度、提高干粉激发剂中氢氧化钠的用量会加快地质聚合物的凝结和硬化速度。②养护温度升高可使试件的吸水率和抗压强度上升。③干粉激发剂中碳酸钙用量的增加会使地质聚合物试件的吸水率上升、抗压强度下降。④干粉激发剂中氢氧化钠用量为3%时,地质聚合物试件的吸水率最低、抗压强度最高。⑤无论从吸水率的角度还是从抗压强度的角度看,干粉激发剂的激发效果均好于氢氧化钠溶液。因此,干粉激发剂比氢氧化钠溶液更适合于激发煤矸石制备煤矸石基地质聚合物。     

硅钙渣复合地聚物水化机理研究

为实现硅钙渣、粉煤灰及矿渣三种固废的协同利用,本文通过开展不同粉煤灰、矿渣比(灰渣比)下的硅钙渣复合地聚物制备实验,对硅钙渣复合地聚物的水化机理进行了研究。结果表明,硅钙渣复合地聚物是由β-硅酸二钙自身水化和碱激发水化共同形成的一种以C—S—H和C(N)—A—S—H为主的二元复合胶凝材料;相较于晶相矿物,玻璃相矿物更易发生碱激发水化反应,导致灰渣比在0.5以上时7 d水化物中残存大量未反应的莫来石,但随养护时间的延长莫来石会继续进行水化,并在28 d时生成蠕虫状四方钠沸石和条状贝德石。同时在灰渣比为1.0时,硅钙渣地聚物微观形貌最均匀致密,28 d抗压强度最高,达到37.9 MPa,说明此时能够发挥出粉煤灰、矿渣、硅钙渣之间最佳的协同效应。     

Influence of NaOH solution on the synthesis of fly ash geopolymer

A study was conducted on leaching of fly ash mixed with NaOH solution and on mixing procedure for preparing geopolymer. Leaching of SiO₂ and Al₂O₃ was investigated by mixing fly ash with NaOH solution for different time intervals and leachates were analyzed in terms of silica and alumina contents. To make geopolymer paste, separate mixing and normal mixing were used. For separate mixing, NaOH solution was mixed with fly ash for the first 10 min; subsequently sodium silicate solution was added into the mixture. For normal mixing, fly ash, sodium hydroxide and sodium silicate solution were incorporated and mixed at the same time. Geopolymers were cured at 65 °C for 48 h. Microstructure of paste and compressive strength of mortar were investigated. Results revealed that solubility of fly ash depended on concentration of NaOH and duration of mixing with NaOH. For mixing procedure, separate mixing gave slightly better strength mortar than normal mixing. High strength geopolymer mortar up to 70.0 MPa was obtained when the mixture was formulated with 10 M NaOH and sodium silicate to NaOH ratio of 1.0, and the separate mixing sequence was used.     

镍渣—粉煤灰基地质聚合物力学性能及耐久性能的研究

作为新型胶凝材料,地质聚合物应用前景广阔,而利用镍渣制备地质聚合物对实现固废综合利用有重要意义。通过硅酸钠和氢氧化钠复合碱溶液活化制备了镍渣—粉煤灰基地质聚合物,探讨了粉煤灰掺量对地质聚合物力学性能、抗冻性能、抗海水侵蚀性能的影响,并结合XRD、SEM及孔结构分析等手段阐明变化规律。结果表明：① 粉煤灰的引入,提高了地质聚合物的强度;当粉煤灰掺量为10%时,力学性能最优,7、28 d抗压强度分别为37.2、42.5 MPa,相比空白组试样分别提高了21.97%和17.40%。② 适量粉煤灰的掺入能够进一步降低地质聚合物在冻融循环、干湿循环中的抗压强度损失及质量损失。当掺入10%粉煤灰时,50次冻融循环后试样的抗压强度损失率、质量损失率分别为24.7%、14.9%,50次干湿循环后的抗压强度损失率为21.5%。③ 粉煤灰对碱激发的反应有益,增加了反应产物;同时,粉煤灰更小的颗粒粒径,对地质聚合物提供了更好的填充效应。研究结果可为镍渣—粉煤灰基地质聚合物的开发及相关耐久性能问题的探索提供参考。     

激发剂的性质对页岩提钒尾渣基地聚物性能的影响

为研究地聚物的弱碱性激发技术,以湖北某地的页岩提钒尾渣为原料,进行了地聚物碱激发研究。主要研究了不同偏高岭土掺量、激发剂模数和激发剂用量对地聚物抗压强度的影响。最终确定在m（提钒尾渣）:m（偏高岭土）=9:1,弱碱性激发剂Na₂SiO₃的模数为3.0,Na₂SiO₃的掺量为14%的激发制度下,地聚物试样3 d的抗压强度即可达到27.55 MPa,极大地提高了地聚物的抗压性能。对不同模数的硅酸钠下制备的地聚物进行物相转变、化学键变化和微观形貌分析,发现在液体硅酸钠的作用下,页岩提钒尾渣中的石英被进一步溶解;溶解的无定形硅铝物质与液体硅酸钠中的硅酸根反应逐渐生成硅铝凝胶相;液体硅酸钠中的硅酸根起一个诱导作用,液体硅酸钠的模数越高,其硅酸根含量越高,与页岩提钒尾渣中的无定形硅铝物质反应也越迅速,从而生成更多的硅铝凝胶相,促进了地聚物抗压强度的提高,实现了地聚物的安全制备。      

粉煤灰掺量对煤矸石骨料混凝土性能影响研究

为探讨粉煤灰作为矿物掺合料对煤矸石骨料混凝土性能的影响,在制备煤矸石骨料混凝土试件时,掺入0%、15%、25%、35%、50%的粉煤灰来取代等量的水泥,进行抗压强度、碳化性能及干燥收缩性能试验研究。结果表明,煤矸石混凝土的抗压强度随粉煤灰掺量的增加而有所降低,且均低于未掺粉煤灰时的混凝土抗压强度,但当掺量为15%时,煤矸石混凝土的90 d抗压强度超过同龄期未掺粉煤灰时的混凝土强度;当粉煤灰掺量不超过35%时,对煤矸石混凝土的碳化性能影响不大,粉煤灰掺量达到50%时,煤矸石混凝土的抗碳化能力降低明显;随粉煤灰掺量的增加,煤矸石骨料混凝土的干燥收缩性能得到改善,50%粉煤灰掺量时干燥收缩率最小。试验表明,适量掺入粉煤灰能改善煤矸石骨料混凝土的后期强度及干燥收缩性能,且对碳化性能影响不大,这为煤矸石骨料混凝土掺粉煤灰的应用提供了试验依据。     

生石灰对粉煤灰-石膏复合材料的改性研究

生石灰作为粉煤灰活性激发剂掺入粉煤灰-石膏混合体系中,探究其对粉煤灰-石膏复合材料表观密度、强度、吸水率以及软化系数等指标的影响,达到改善石膏不耐水的缺陷和降低生产成本的目的。结果表明：生石灰最优掺量为24%,此时石膏表观密度增加4.3%,吸水率降低15.84%,干抗压强度增加21.78%,湿抗压强度增加34.32%,湿抗折强度增加12.37%,抗压软化系数增加10.50%,抗折软化系数增加62.36%。