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。     

温度对硅烷偶联剂/地聚合物性能的影响

将硅烷偶联剂/地聚合物复合材料在不同的温度下养护,探究养护温度对硅烷偶联剂/地聚合物复合材料的性能及微观结构的影响。结果表明:养护温度20～80℃,纯偏高岭土基地聚合物随养护温度的升高,抗压和抗折强度先增大后减小;掺入硅烷偶联剂的地聚合物复合材料,抗压强度随养护温度的升高而减小。养护温度为20℃,硅烷偶联剂质量掺量为0.2%的复合材料的力学性能最好,3 d和28 d的抗压强度分别为46.7 MPa和48.8 MPa。养护温度变化没有产生新的水化产物,不掺硅烷偶联剂地聚合物50℃养护下更易形成Si-O-Si,地聚合物力学性能较好。     

高岭土的增钙活化及其胶凝性能研究

本实验以徐州高岭土为研究对象,对其物性分析得知,其主要矿物组成为高岭石;对其采用高温煅烧过程中补充CaO的方法进行活化处理后,以30%掺量替代水泥,结合XRD分析和抗压强度检测,结果表明:CaO掺量不变,随着煅烧温度的升高,高岭土中活性SiO2、Al2O3和CaO逐渐反应生成新的矿相CS、CA,当煅烧温度为800℃时体系的抗压强度最大;相同煅烧温度下,随着CaO掺量增加至15%时,体系的抗压强度较高。     

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。     

矿渣和CaCl_2对偏高岭土地聚合物的力学性能影响

主要探究了矿渣和CaCl_2对偏高岭土地聚合物的力学性能的影响,实验中在偏高岭土地聚合物中掺入不同含量的矿渣和CaCl_2,在高温水浴养护条件下养护3d后测试抗压强度,实验结果证明,随着矿渣掺量的增多,可以明显地提高偏高岭土地聚合物的抗压强度,而随着CaCl_2掺量的增多,偏高岭土地聚合物的抗压强度呈下降趋势。     

偏高岭土制备外墙保温材料试验

市场上现有无机保温材料导热系数低、保温性能差,为此,以偏高岭土为主要原料、水玻璃为碱激发剂、双氧水为发泡剂,通过聚合反应制备新型外墙保温材料,考察水玻璃用量、发泡剂用量和养护温度对保温材料密度、抗压强度和导热系数的影响。结果表明：当水玻璃与偏高岭土质量比为1.0、双氧水用量为偏高岭土质量的2%、养护温度为60 ℃时,获得的保温材料导热系数为0.115 W/(m·℃)、密度为356 kg/m3、抗压强度为0.821 MPa。试验结果可以为偏高岭土制备外墙保温材料工艺提供技术支持。     

水玻璃对充填体抗压强度及弹性模量影响的研究

充填体的性能对矿山的正常开采至关重要,在充填料浆中加入一定的早强剂能有效提高充填体早期的强度,对保证矿山采充循环具有重要意义。以水玻璃掺量和养护龄期为控制变量,研究充填体抗压强度和弹性模量的变化规律。室内试验结果表明:随着水玻璃早强剂在一定添加范围内增加,充填体的抗压强度和弹性模量随龄期的增长而增大;当水玻璃掺量为10%,养护龄期为3,7 d时,充填体的抗压强度为3.02,3.67 MPa,是未掺量组的154%,118%,且未影响充填体的最终强度;10%水玻璃早强剂掺量是提高充填体早期强度和最终强度的最佳值。     

固硫灰基地聚合物固化含铬污泥

在研究水玻璃模数、水玻璃添加量、偏高岭土掺量对固硫灰基地聚合物抗压强度影响的基础上,进一步探讨了固硫灰基地聚合物固化含铬污泥的性能及机制。固硫灰制备地聚合物的优化实验参数为：水玻璃模数M为2.5,水玻璃掺比为33.3%,偏高岭土掺比为20%。含铬污泥最大固化量为52%,固化体28 d抗压强度达到6.5 MPa,总铬及Cr(VI)浸出量分别为0.37 mg/L和5.93×10-3 mg/L,远低于GB 5085.3-2007标准限值。XRD和SEM/EDS分析表明含铬污泥及其固化体均为无定形态,污泥中的铬可能以物理包裹的形式被固化于地聚合物凝胶相中。IR分析表明铬元素可能通过化学键的形式进入地聚合物的三维网络结构实现固化。     

煅烧制度对偏高岭土胶凝活性的影响

高岭土经适当温度煅烧后,具有较高火山灰活性,经碱激发可制得较高强度的地聚物.实验结果表明,高岭土经900 ℃煅烧6 h后,反应活性最高,在高液固比(1.14)下经碱激发后生成的地聚物抗压强度最高,80 ℃下养护3 d和7 d抗压强度分别达到28.4和31.8 MPa.对原料和煅烧产物的分析结果证实,高岭土煅烧后生成了高活性的偏高岭土,其晶体结构由晶态转变为非晶态,Al的配位数由6配位转变为以5配位为主.     

矿渣掺量对偏高岭土碱激发过程和产物性能的影响

为改善偏高岭土基地聚物的性能,在偏高跨土中加入不同掺量的矿渣(10%～50%),分析不同矿渣掺量对地聚物碱激发反应放热量、抗压强度和孔径结构的影响结果表明:偏高岭土中加入矿渣后,有利于碱激发反应的充分进行和地聚物抗压强度、致密度的提高随着矿渣掺量的增加,碱激发反应速率提高,总放热量增大,生成地聚物的抗压强度提高,地聚物孔隙率显著减小,且孔径分布逐渐向微孔方向移动.当矿渣掺量为50%时,80℃养护3d和7d抗压强分别达到73.4MPa和74.4MPa,3d龄期试块的孔隙率仅为446%,孔径尺寸小于20nm.     

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。     

煅烧制度对高岭土活性及地聚物性能的影响

采用比表面积测试、活性铝含量测定、TG/DSC、XRD和分析测试手段表征煅烧制度对高岭土理化性质和微观结构的影响,揭示煅烧活化高岭土的相关活化机理。采用煅烧后的高岭土为原料制备地聚物样品,以抗压强度评价煅烧制度对地聚物性能的影响。结果表明：高岭土在600~900℃煅烧2 h后,大量羟基被脱除,晶体结构崩塌,煅烧产物为非晶态偏高岭土;在800℃煅烧4 h后,高岭土比表面积和活性硅、铝溶出率均达到最大值,具有较高的反应活性,由其制备的地聚物试样3 d抗压强度达到最大30.22 MPa,高岭土的煅烧制度对地聚物性能具有较大影响;地聚物抗压强度与高岭土中活性铝含量呈正相关。     

粉煤灰基地聚合物的制备及性能研究

以电厂废渣Ⅱ级低钙粉煤灰为原料,利用碱激发搅拌法制备了粉煤灰基地质聚合物。当水玻璃模数为1.2,nSi/nAl为1.96,养护温度为60℃时,强度最高为41.13 MPa,体积密度为1.66 g/cm3;水玻璃的模数、nSi/nAl、养护温度对地质聚合物的强度、体积密度影响较大,随着参数的增加,抗压强度都表现为先增加后降低的趋势;粉煤灰地质聚合物XRD谱图与原灰相比,在29.508°处出现非晶的漫散射宽峰,且莫来石、石英衍射峰降低,说明地质聚合反应已发生,形成一种“半晶态”物质。     

一种钢渣-高岭土基地质聚合物材料

将高岭土和氢氧化钠固体的热活化产物与钢渣混合、水化、压制,制备了一种较高强度的钢渣-高岭土基地质聚合物材料。采用XRD、FTIR和SEM测试方法对原料和合成的地质聚合物材料的表面键合、物相及微观结构的变化进行了分析。质量分数为5%的高岭土碱热活化物料与95%的钢渣粉末制备的地质聚合物材料,其养护3、7和28 d的试块抗压强度分别为20、30和28.9 MPa,达到了非承重墙体建筑材料MU20、MU25和MU30的强度等级标准。表面键合变化表明,反应生成了Si(Al)-O三维网络结构的地质聚合物,钢渣中的硅酸钙受碱激发生成C-S-H凝胶,不反应的固体作填充料增加了材料的抗压强度。     

硫酸铵焙烧粉煤灰的熟料溶出动力学研究

以低活性钨尾矿为主要原料制备高活性的地聚合物反应前驱物,在直接加水条件下合成地聚合物试样。结果表明,助剂种类对加水一体化合成的地聚合物的抗压强度影响显著,地聚合物反应前驱物制备的最佳试验条件为:助剂种类为氢氧化钾,煅烧时间1 h,粉末硅酸钠掺量15%,在此条件下加水一体化合成的地聚合物7 d抗压强度达18.78 MPa。此外,研究认为高温湿气养护不利于该条件下所制成的地聚合物强度发展。     

正交实验优化钨尾矿地聚物的蒸压养护制度

以钨尾矿为主要硅铝原料、偏高岭土为铝校正料制备地聚物,以恒压压力、恒压时间和卸压时间作为影响因素,以地聚物试块的7d龄期抗压强度作为考察指标,通过正交实验获取最佳蒸压养护条件,并借助XRD和SEM对试块的微结构进行表征。结果表明:恒压压力对钨尾矿地聚物抗压强度影响最大;在恒压压力为0.8 MPa、恒压时间为60 min、卸压时间为40 min时,地聚物可达到最高抗压强度31.13 MPa;微观结构分析说明适宜的蒸压养护制度可使原料中低活性硅铝成分的溶出得到强化,进而提高地聚物的胶凝性并改善其微观结构。     

干粉激发煤矸石基地质聚合物的性能研究

将氢氧化钠与碳酸钙混合制备碱性干粉激发剂，并与煤矸石、粉煤灰混合制备地质聚合物胶凝材料，对碱性干粉激发剂特性，聚合物材料的凝结时间、吸水率、抗压强度等基本特性进行研究，并与采用氢氧化钠溶液激发剂的聚合物特性进行对比。结果表明：生成得到的聚合物的浓度与干粉激发剂中碳酸钙的量成反比；与采用氢氧化钠溶液激活的聚合物相比，采用干粉激发剂激发的聚合物凝结时间短、吸水率低、抗压强度高，说明干粉激发剂有独有优势。干粉激发聚合物的吸水率随水灰比的增加而增加，需注意控制水灰比；干粉激发聚合物抗压强度与干粉激发剂中的氢氧化钠浓度有关，氢氧化钠的浓度过高或过低都会导致抗压强度下降。     

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。      

矿渣尾矿制备矿山充填胶结材料工艺条件的研究

本试验主要以矿渣和尾矿为原料,氢氧化钠为激发剂,工业液体硅酸钠作结构模板剂制备了矿山充填胶结材料。通过试验得出了胶结材料的最佳物料配比:当矿渣与尾矿掺入量为1.25、NaOH用量为50%、水玻璃用量为50%、水灰比0.22、常温条件下养护7d,最终可以制得抗压强度为52.3MPa的矿山充填胶结材料。     

养护对钨尾矿地聚物抗压强度及泛霜的影响

以钨尾矿为主要硅铝原料,添加适量偏高岭土作为铝校正料合成地聚物。研究恒温恒湿标准养护和高温高压条件下蒸压养护这两种方式对地聚物试样抗压强度及泛霜行为的影响,并通过FTIR和SEM对试样的分子构造和微观形貌进行表征。结果表明,总体上在蒸压釜中养护较在标准养护箱中养护更能在短时间内有效提升试样的抗压强度和抑制试样的泛霜行为;试样的泛霜程度与其抗压强度具有一定的相关性,即试样抗压强度越高,则其网络结构越稳定,泛霜程度越低;在标准养护箱和蒸压釜中的适宜养护时间分别是36 h和2 h,所得试样的7 d抗压强度分别可达到75 MPa和86 MPa,在此基础上延长养护时间则会破坏地聚物网络结构的稳定性,使其抗压强度降低,泛霜程度增加。