磷渣对偏高岭土-矿渣地聚合物性能的影响

通过测定不同磷渣掺量时偏高岭土-矿渣地聚合物标准稠度用水量、凝结时间和抗压强度,研究磷渣对地聚合物性能的影响,并利用SEM、XRD分析碱激发地聚合物水化产物。结果表明：磷渣对复合地聚合物标准稠度用水量影响较小,当磷渣掺量由0增至50%,标准稠度用水量由0.34降至0.32;凝结时间随磷渣掺量增大而延长,磷渣掺量50%的试样初凝时间达84min;抗压强度随磷渣掺量增加先增大后减小,当磷渣掺量为25%时,28d抗压强度达到峰值65.5MPa。掺磷渣后地聚合物碱激发产物为无定形玻璃体,片层状产物与C-S-H凝胶交织在一起形成致密的结构。     

页岩提钒尾渣基地聚合物一体化制备研究

以页岩提钒尾渣为主要原料,采用与碱激发剂混合焙烧的方式提高其反应活性,然后加入偏高岭土校正硅铝比后制备成只需直接加水即可得到地聚合物的粉体胶凝材料,免去碱溶液激发过程,实现尾渣基地聚合物的一体化制备.采用正交实验考察碱激发剂用量、焙烧温度以及焙烧时间对地聚合物强度的影响.探究了偏高岭土掺量以及液固比对地聚合物强度的影响.结果表明,在碱激发剂用量为25％,焙烧温度550℃,焙烧时间1 h的条件下,得到的尾渣活性最高.在偏高岭土掺量为30％,液固比为0.35时制得的地聚合物产品抗压强度最高,达到40.41 MPa.尾渣经过与碱激发剂混合焙烧处理后,低活性石英消失,生成了多种可溶性硅铝酸盐,尾渣反应活性大幅提升.粉体胶凝材料加水后,活化尾渣及偏高岭土中的活性硅铝溶出而后发生聚合反应,形成无定形结构的地聚合物胶凝体,从而使最终产品具有较高的力学强度.     

碱激发冶炼铅渣-偏高岭土复合胶凝材料的制备及水化机理

为探究水玻璃碱激发条件下冶炼铅渣和偏高岭土基复合胶凝材料的力学性能,采用单因素试验与正交试验,研究冶炼铅渣球磨时间、碱当量、碱激发剂模数和偏高岭土与冶炼铅渣的质量比对复合胶凝材料力学性能的影响。利用XRD、SEM和FTIR对复合胶凝材料的水化机理进行综合分析。结果表明:以上因素对复合胶凝材料28 d抗压强度的影响顺序依次为碱激发剂模数、冶炼铅渣球磨时间、碱当量、偏高岭土与冶炼铅渣的质量比;当冶炼铅渣球磨时间为4 h,碱当量为6%(质量分数),碱激发剂模数为1.4,偏高岭土与冶炼铅渣的质量比为3∶7时,复合胶凝材料28 d抗压强度达56.18 MPa;偏高岭土能够促进冶炼铅渣水化,产生更多凝胶和网状结构的硅铝酸盐类晶体填充基体孔隙,对胶凝体系后期强度发展起到促进作用。     

页岩提钒尾渣基地聚合物的制备及其性能

为将页岩提钒尾渣资源化,利用页岩提钒尾渣作为主要原料,偏高岭土为铝质辅料制备地聚合物。考察了成型方式、硅铝原料配比、碱激发剂种类、碱激发剂用量和成型压力对地聚合物试样抗压强度的影响。结果表明,地聚合物制备最佳条件为:原料的质量配比(尾渣/偏高岭土)为11:9,NaOH碱激发剂质量分数为10%,水固比为0.18,成型压力为20 MPa,试样14 d抗压强度可达58.25 MPa。通过XRD、FTIR、TG-DSC、SEM和孔径分析对地聚合物试样进行检测表征,分析表明,地聚合反应的主要产物为无定形硅铝凝胶和少量钠沸石,无定形硅铝凝胶可以改善试样的孔结构,增强试样微观结构致密度,宏观表现为试样抗压强度增大。     

水热条件下偏高岭土-粉煤灰地聚合物性能研究

通过抗压强度测试和MIP、XRD、SEM分析等方法,研究了偏高岭土与粉煤灰配比对地聚合物性能的影响.结果表明:粉煤灰掺量的增大有利于地聚合物抗压强度的提高,50℃养护3d和7d时,粉煤灰地聚合物抗压强度较偏高岭土地聚合物分别提高了64.7％和116.0％.MIP和SEM分析表明,粉煤灰掺量的增大可有效提高地聚合物的结构致密性,XRD分析表明,粉煤灰掺入偏高岭土中,经碱激发作用在25°～35°间形成了无定型粉煤灰地聚合物的弥散衍射峰,有利于偏高岭土-粉煤灰地聚合物性能的提高.     

矿渣-电石渣基地质聚合物的性能及作用机制

以粒化高炉矿渣为主要材料，在碱性电石渣激发作用下，制备了一种矿渣-电石渣基地质聚合物。通过XRD、SEM、EDS、FTIR、TG-DSC等微观测试技术，对矿渣-电石渣基地质聚合物的性能及作用机制进行了分析，同时对地质聚合物进行了重金属浸出测试。结果表明：当外掺电石渣质量分数为14%、水胶比为0.34时，矿渣-电石渣基地质聚合物在4 d常温养护、32 h蒸汽养护环境下抗压强度达到31.8 MPa;地质聚合物的水化产物主要为水化硅铝酸钙、水化碳铝酸钙和少量钙钒石晶体；浸出液中重金属浓度均满足国家毒性控制标准，说明了地质聚合物的安全性；电石渣对矿渣碱激发作用效果良好。     

碱激发偏高岭土基地质聚合物的制备及抗压强度研究

为了响应“双碳”政策节能减排的号召,本文采用偏高岭土和高炉矿渣为原材料制备地质聚合物。以抗压强度为指标优化制备条件,探讨确定影响地质聚合物强度的因素。通过正交试验确定偏高岭土基地质聚合物的最佳配比,通过热重和XRD分析不同温度煅烧的偏高岭土组分。研究结果表明,在高岭土煅烧温度为800 ℃时,偏高岭土基地质聚合物的最佳配合比为氢氧化钠与硅酸钠的质量比为6.5∶1,激发剂的质量掺量为14.2%,其28 d抗压强度能达到46.6 MPa。偏高岭土基地质聚合物抗压强度随激发剂的掺量增加而增大,随氢氧化钠与硅酸钠的质量比的增大先增大后减小,随高岭土煅烧温度的升高先增大后减小。     

偏高岭土地质聚合物的制备及其抗压强度研究

在采用偏高岭土碱激发制备地质聚合物的基础上,优化配合比,为制备出早期强度较高的地质聚合物。以NaOH和水玻璃为复合碱激发剂,研究水玻璃模数、碱当量、液固比以及养护条件对偏高岭土地质聚合物抗压强度的影响。试验结果表明,偏高岭土130g、水玻璃模数1.0、碱当量11%、液固比0.31、标准养护时,制备的偏高岭土地质聚合物3d抗压强度最高,达到53.7MPa。另外,在初始液固比为0.31时,不同模数下的地质聚合物强度都达到最佳。本文为偏高岭土地质聚合物的制备提供了有效的借鉴。     

氢氧化钾-钠水玻璃激发剂对碱激发矿渣胶凝材料性能的影响

采用氢氧化钾调节钠水玻璃模数制备复合碱激发剂,以钠水玻璃模数、碱掺量为变量,分析氢氧化钾对钠水玻璃激发矿渣胶凝材料性能的影响,研究氢氧化钾-钠水玻璃激发矿渣胶凝材料在流动度、凝结时间及抗压强度等方面的变化规律。结果表明,氢氧化钾-钠水玻璃复合激发剂的激发效果优于单一钠水玻璃激发剂。当钠水玻璃模数为1.2、碱掺量为8%(质量分数)时,氢氧化钾-钠水玻璃激发矿渣胶凝材料流动度可达240 mm,7 d、28 d抗压强度可达98.88 MPa和104.59 MPa,比同等条件下的钠水玻璃激发矿渣胶凝材料7 d、28 d抗压强度分别提高了16.7%和22.9%。     

碱激发粉煤灰-矿渣-电石渣基地聚物的制备及强度机理

以粉煤灰、矿渣、电石渣为前驱体,采用氢氧化钠-水玻璃混合激发剂,将两者混合制备地聚物。考察前驱体配比和激发剂参数对粉煤灰-矿渣-电石渣基地聚物抗压强度的影响,通过压汞测试(MIP)和扫描电子显微镜(SEM)等对材料微观结构进行研究。结果表明：地聚物抗压强度随电石渣取代粉煤灰量、液固比和激发剂模数的增加先增大后减小,当电石渣取代矿渣量减少或激发剂浓度增加时,抗压强度不断上升;地聚物的总孔隙率和大孔占比总体与抗压强度呈负相关,强度越高的地聚物微观结构越致密。试验得出的地聚物最优配比为粉煤灰、矿渣、电石渣质量比为32∶15∶3,液固比为0.55,激发剂浓度为30%(质量分数),激发剂模数为1.2,对应的28 d抗压强度为77.83 MPa。     

矿粉掺量对偏高岭土基地聚合物性能和结构影响

以高炉矿渣、偏高岭土、水玻璃和氢氧化钠为主要原料,制备矿粉-偏高岭土体系地聚合物。通过调节矿粉掺量(0%~50%范围内),研究钙组分含量对地聚合物抗压强度、凝结时间、物相组成和微观结构的影响。结果表明:当矿粉掺量为30%时,地聚合物样品310 min初凝,395 min终凝,1、3、7和28 d抗压强度分别达到52.8、73.9、87.1和102.3 MPa,达到快凝、早强和高强的目的。     

Synthesis of volcanic ash-based geopolymer mortars by fusion method: Effects of adding metakaolin to fused volcanic ash

The present study aimed at improving the properties of geopolymer mortars obtained from volcanic ash as a source material. An alkali fusion process was used to promote the dissolution of Si and Al species from the volcanic ash and thus to enhance the reactivity of volcanic ash. Various amount of metakaolin (30%, 40%, 50% and 60% MK by weight) was used to consume the excess alkali needed for the fusion. The amount of amorphous phase was determined both in the volcanic ash and the fused volcanic ash and X-ray diffraction analysis was used to evaluate effect of the alkaline fusion method. Geopolymers were prepared by alkali activation of mixtures of powders of fused volcanic ash, various amount of metakaolin and river sand using a sodium silicate solution as activator. The geopolymer mortars were characterized by determination of setting time, linear shrinkage, scanning electron microscopy and compressive strength. The results of this study indicate that geopolymer mortars synthesized by the fusion method exhibit low setting time (7–15 min), low shrinkage (0–0.42%) and high compressive strength (41.5–68.8 MPa). This study showed that, by enhancing the reactivity of volcanic ash by alkali fusion and balancing the Na/Al ratio through the addition of metakaolin, all volcanic ashes can be recycled as an alternative source material for the production of geopolymers.     

Partial replacement of metakaolin with red ceramic waste in geopolymer

Metakaolin was incrementally replaced (33.3%, 50% and 66.6%) by red ceramic waste in geopolymer formulation to study the effect on geopolymerisation and its resultant properties. The geopolymer binders composed of two calcined aluminosilicates (viz. Metakaolin and Red ceramic waste), NaOH and sodium silicate. In the experimental compositions, metakaolin was replaced gradually up to 66.6% in the clay fraction, the Si/Al increased from 3.36 to 5.16 and Na/Al increased from 0.93 to 1.38. The FTIR spectroscopic studies of geopolymer pastes along with XRD analysis indicated that the red ceramic waste partly reacts with alkali and takes part in geopolymer formation. Replacement of 33.3% metakaolin by the red ceramic waste in geopolymer binder did not reduce the compressive strength with respect to the pure metakaolin geopolymer here. Additional replacement resulted in a drastic decrease in the compressive strength of the geopolymer binder. However, the compressive strength of geopolymer mortars revealed interesting synergy between the amount of binder and particle packing in the mortar. Despite having a lower amount of binder phase, mortars with 33% and 50% red ceramic waste exhibited maximum compressive strength values. This has been attributed to improved particle packing through incorporation of red ceramic waste particles.     

地聚合物力学性能主要调控因素的研究综述

地聚合物作为一种新型绿色胶凝材料,影响其力学性能的因素复杂多样.综述了影响地聚合物力学性能的三大主要调控因素:硅铝质原料、碱激发剂和养护制度,并把每种调控因素对力学性能影响规律与原因,结合当前的研究现状得出结论.硅铝质原料主要对比了偏高岭土、粉煤灰和高炉矿渣;碱激发剂从种类的选取、碱当量以及模数进行了比较;养护制度以初期养护时,升高不同的温度和升温时间的影响做出了对比.最后,说明了当前有机聚合物改性地聚合物的一些研究现状.     

碱激发剂中钠、硅对CFB飞灰合成地聚物的影响

以偏高岭土掺加石灰石和石膏模拟循环流化床(CFB)飞灰,研究了不同SiO2/Al2O3和Na2O/Al2O3对烧粘土材料合成地聚物过程中,凝结时间和抗压强度的变化规律;借助X射线衍射和拉曼图谱分析,证明了CFB合成地聚物过程中存在10种主要化学反应.同时发现:碱激发剂中钠含量变化主要影响活性硅、铝单体数量的多少,活性硅含量增加更有利于生成CSH和(Na,Ca)-PSS型地聚物;在SiO2-Al2O3-CaO-Na2O体系中,当Na2O/Al2O3≥1.1时,反应体系因生成水化石榴石而改变地聚反应历程,进而对样品抗压强度产生负效应;SiO2/Al2O3≥3.0时,样品凝结迅速,不利搅拌.     

钢渣微粉-粉煤灰基地质聚合物性能研究及微观结构分析

采用钢渣微粉和粉煤灰为主要原材料制备地质聚合物,以抗压强度为指标优化制备条件,探讨影响地质聚合物强度的因素,利用SEM、XRD和TG-DSC等手段对产物的微观形貌、物相组成和热稳定性进行分析表征。研究表明,地质聚合物的抗压强度随着钢渣微粉掺量和激发剂掺量增加先增加后减小,随温度增加而增加,其中养护温度影响最显著,水玻璃模数影响最小。最佳工艺条件为:水玻璃模数1.0、激发剂掺量20%(质量分数)、钢渣微粉掺量20%(质量分数)、液固比0.3、养护温度60 ℃。其3 d和7 d抗压强度高达40.11 MPa和43.03 MPa,固化Pb²⁺后对其强度影响较小,固化率在99.99%以上。地质聚合物表面致密度高,无明显裂纹,未观察到明显的钢渣颗粒轮廓,晶相结构主要为石英和莫来石,热稳定好。