镍渣对粉煤灰基地质聚合物收缩性能的影响

镍渣是镍冶炼过程中排出的工业固废,以镍渣为原料制备地质聚合物,既提高了地质聚合物的绿色环保属性,更有助于促进镍铁合金工业的可持续发展。向粉煤灰基地质聚合物中掺入镍渣,并考察镍渣掺量对硬化体收缩性能的影响。结果表明,镍渣掺量为25%时不仅提高了地质聚合物的抗压强度,同时有助于降低自收缩和干燥收缩。镍渣反应活性较低,掺入粉煤灰基地质聚合物中会减缓碱激发反应进程,进而降低硬化体自收缩。另一方面,镍渣颗粒在硬化体中发挥微骨料作用,掺入后有助于降低地质聚合物孔隙率,既提高了硬化体的抗压强度,同时抑制干燥过程中的水分蒸发并降低了干燥收缩。     

改性粉煤灰对镍渣基地聚合物力学性能的影响

在碱激发剂作用下制备镍渣基地聚合物,考察自制改性粉煤灰对地聚合物力学性能的影响,并结合XRD、IR和SEM等测试方法,对试块的微观结构和性能进行研究。结果表明：改性粉煤灰的掺入有利于镍渣基地聚合物力学性能的提高。当改性粉煤灰掺量为20%时效果最佳,50 ℃养护7 d时地聚合物的抗折强度和抗压强度分别比镍渣地聚合物提高了32.0%和20.2%。主要是改性粉煤灰颗粒表面含有的β-C₂S参与反应后产生更多的凝胶相,有利于改善地聚合物结构的致密性,增强与改性粉煤灰颗粒表面碱激发产物的胶结能力。同时,钙源的引入也有助于改性粉煤灰在碱溶液的溶解,提高体系反应速率。     

改性粉煤灰对镍渣基地聚合物力学性能的影响

在碱激发剂作用下制备镍渣基地聚合物，考察自制改性粉煤灰对地聚合物力学性能的影响，并结合XRD、IR和SEM等测试方法，对试块的微观结构和性能进行研究。结果表明：改性粉煤灰的掺入有利于镍渣基地聚合物力学性能的提高。当改性粉煤灰掺量为20%时效果最佳，50 ℃养护7 d时地聚合物的抗折强度和抗压强度分别比镍渣地聚合物提高了32.0%和20.2%。主要是改性粉煤灰颗粒表面含有的β-C₂S参与反应后产生更多的凝胶相，有利于改善地聚合物结构的致密性，增强与改性粉煤灰颗粒表面碱激发产物的胶结能力。同时，钙源的引入也有助于改性粉煤灰在碱溶液的溶解，提高体系反应速率。     

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——粉煤灰地聚物注浆材料的制备及性能优化研究

为了降低注浆材料中水泥的使用和开发新型的注浆材料,以粉煤灰和矿渣为前驱体,采用碱激发的方式制备了地质聚合物注浆材料。采用聚丙烯纤维对注浆材料性能进行优化,研究了纤维对地质聚合物注浆材料工作性、力学性能和微观结构的影响。研究结果表明:添加纤维可以提高地质聚合物注浆材料的凝结时间和降低材料的流动性;纤维的掺入显著提高了地质聚合物注浆材料的抗压强度、抗折强度和抗冻性能,同时纤维还能降低材料的干燥收缩率;综合试验结果得出纤维的最优掺量为3%。微观结构测试结果表明添加纤维后,地质聚合物注浆材料的微观结构更加均匀和致密。纤维可以作为地质聚合物注浆材料中的微集料以优化材料的性能。     

RHA和PAN纤维对偏高岭土地聚合物性能的影响

以偏高岭土为主要原料,经碱激发作用后制备地聚合物,研究稻壳灰(RHA)和聚丙烯腈(PAN)纤维掺入对地聚合物力学性能的影响。结果表明:适量稻壳灰和PAN纤维的掺入,能有效提高偏高岭土地聚合物的力学性能。50 ℃养护14 d时,掺入20%稻壳灰偏高岭土地聚合物的抗压强度和抗折强度最高,分别较未掺稻壳灰试样提高了37.5%和30.6%。在此基础上,掺入1.5% PAN纤维地聚合物的抗折强度和抗冲击功最高,分别较未掺纤维试样提高了24.4%和43.5%。稻壳灰具有细化地聚合物孔隙的作用,有利于结构密实;PAN纤维穿插于地聚合物基体中,具有增韧改性的效果。     

干湿循环作用下聚丙烯纤维对混凝土力学性能影响

为研究干湿循环作用对混凝土力学性能的影响,在混凝土中分别掺入质量分数为1%、2%、3%、4%的聚丙烯纤维来改善混凝土的弹性模量、抗压强度和抗折强度等力学性能。结果表明,在相同的循环次数下,随着纤维掺量的增加,混凝土的弹性模量、抗压强度和抗折强度逐渐增加,增加速率呈现先增加而后下降的趋势;在相同的纤维掺量下,混凝土的弹性模量、抗压强度和抗折强度随着干湿循环次数的增加而逐渐降低,下降速率随着循环次数的增加而增加。聚丙烯纤维对混凝土的耐干湿循环性能有着明显提高,其最佳掺量为2%。     

聚合物改性煤矸石粉煤灰混凝土性能研究

为探讨聚合物对大掺量煤矸石粉煤灰混凝土性能的影响,制备不同掺量苯乙烯、191#UP和196#UP 3种聚合物改性大掺量煤矸石粉煤灰混凝土试件,进行抗压强度、抗折强度、碳化性能试验研究。结果表明,3种聚合物的加入均提升了混凝土试件抗压强度,且应控制掺加191#UP和196#UP的量在10%左右;掺加3种聚合物的混凝土试件抗折强度都有明显提高,折压比也呈增长趋势,测得掺191#UP和196#UP混凝土的韧性比掺苯乙烯的性能优越;混凝土试件的碳化深度随着聚合物掺量的增加而逐渐减小,说明聚合物可以改善混凝土的碳化性能,并且随着聚合物的增加,改善效果越明显。试验表明,适量掺入聚合物可以改善大掺量煤矸石粉煤灰混凝土的抗压强度、抗折强度及碳化性能,这为聚合物改性大掺量煤矸石粉煤灰混凝土性能的应用提供了试验依据。     

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。     

污泥渣-低钙粉煤灰地聚合物泛碱抑制研究

以低钙粉煤灰为主要原料,添加印染污泥渣,通过碱激发在室温下制备印染污泥渣-低钙粉煤灰地质聚合物(DS-LFAG),利用萘系减水剂、消泡剂及防水剂对DS-LFAG进行泛碱抑制。研究污泥渣及养护龄期对DS-LFAG强度的影响,以及不同外加剂对DS-LFAG性能和泛碱抑制的影响。利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)仪对DS-LFAG进行性能表征。结果表明,掺入30%污泥渣时,DS-LFAG力学性能最佳,28 d和120 d抗压强度分别达到30.59 MPa和35.63 MPa;加入0.2%萘系减水剂可明显改善DS-LFAG孔径分布,减小孔隙结构,较好地抑制DS-LFAG泛碱,同时提高其强度;加入0.05%消泡剂及0.2%防水剂均可降低DS-LFAG中碳酸根离子含量,具有一定的泛碱抑制效果,但均会导致DS-LFAG强度降低;DS-LFAG强度增长和泛碱现象得到一定抑制,主要是因为其在外加剂作用下产生更加密实的微观孔隙结构并生成新的硅铝酸盐矿物。     

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。     

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。     

利用矿渣和粉煤灰制备地聚物胶凝材料的正交试验研究

为研究矿渣和粉煤灰在地聚物制备中的应用,将不同配比的矿渣和粉煤灰混合后作为硅铝原料,经机械粉磨和激发剂激活后制备地聚物胶凝材料。正交试验研究了矿渣和粉煤灰的配比、水灰比和水玻璃模数3个因素对地聚物抗压强度的影响,并采用XRD、SEM对地聚物的微观结构进行分析。结果表明：当矿渣和粉煤灰配比为1:1、水灰比为0.4、水玻璃模数为1.2时,所制得地聚物28d龄期的抗压强度最高,达到68.45MPa。XRD和SEM分析表明：随着试样养护龄期的增长,生成更多的硅铝酸盐凝胶体,并且原料中部分晶相逐渐转化为非晶相,非晶相凝胶将未反应完的原料颗粒紧紧黏结在一起,使试样结构更致密,从而有利于抗压强度的提高。     

3D打印地聚合物层间黏结强度及力学各向异性研究

3D打印地聚合物是一种兼具资源化利用及智能建造的新型建筑材料,其试件各方向上的力学性能和层间的黏结强度是影响建筑可建造性和耐久性的重要因素。以粉煤灰、石英砂为主要原材料,无水硅酸钠为碱激发剂,矿粉为辅助性胶凝材料,硅酸镁铝为专用外加剂,制备了3D打印粉煤灰基地聚合物砂浆;在最适宜掺量和配比下,3D打印出粉煤灰基地聚合物3D打印试件,研究了其层间黏结强度与抗拉强度,并且通过力学性能及超声波速表征其力学各向异性性能。     

粉煤灰粒径对地质聚合物孔结构及性能的影响

对原状粉煤灰进行分级处理,获得3种不同粒径特征(D50=5.02μm、D50=15.74μm、D50=35.32μm)的粉煤灰颗粒,并利用其制备地质聚合物,研究粉煤灰颗粒粒径对地质聚合物孔隙率、孔径分布、显微结构、抗压强度的影响,探讨了影响抗压强度的关键因素,建立了该体系抗压强度与孔隙率的关系式。结果表明:细化粉煤灰粒径可制备具有高强度、低孔隙率地质聚合物。利用粉煤灰细灰取代粗灰,促进了致密凝胶相的产生,凝胶孔孔隙率明显减小,试样总孔隙率由18.72%降至11.04%;细灰颗粒与铝硅酸盐凝胶结合良好,试样早期强度基本无变化,28 d强度提升明显,达到62.6 MPa。地质聚合物的抗压强度与孔隙率符合y=80.53e~(-2.32x)的指数关系。     

粉煤灰对碱激发高炉矿渣性能的影响

研究了掺加粉煤灰对碱激发高炉矿渣流动性、硬化时间、试件抗压强度及热稳定性与微观结构的影响。结果表明:1随着粉煤灰掺量的增加,料浆的塌落度上升,硬化时间延长。2粉煤灰的掺量越大,试块的抗压强度越低。3粉煤灰较低的反应活性,是造成掺粉煤灰的碱激发高炉矿渣试块硬化时间延长、抗压强度和热稳定性下降、孔隙率上升的原因。     

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。     

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。