碱激发矿渣/粉煤灰净浆/砂浆力学性能研究

开展碱激发材料力学性能的研究有利于促进其在实际工程中的应用。本文研究了矿渣掺量及细骨料掺量对碱激发净浆/砂浆抗压强度、弹性模量及应力-应变曲线的影响。结果表明:矿渣的掺入能够显著提高碱激发净浆/砂浆的抗压强度和弹性模量;细骨料掺量增多会降低抗压强度,但会提高弹性模量。净浆28 d弹性模量在12.83~19.53 GPa,砂浆28 d弹性模量在18.72~23.10 GPa。细骨料掺量为40%(质量分数)时,砂浆峰值应力和峰值应变出现明显下降,弹性模量变大。采用分段式方程对碱激发矿渣/粉煤灰净浆/砂浆的应力-应变曲线进行拟合,拟合曲线与实测曲线吻合良好。拟合结果表明碱激发净浆/砂浆应力-应变下降段曲线随矿渣掺量与龄期增加而变陡,反映材料脆性增强,与上升段曲线规律一致。     

粉煤灰掺量对碱激发矿渣砂浆减缩特性研究

研究粉煤灰掺量对碱激发矿渣砂浆的凝结时间、抗压强度、化学收缩和自收缩的影响因素和影响规律.结果表明,加入粉煤灰不仅能有效改善碱激发矿渣砂浆凝结快,收缩变形大的问题,同时也能够解决碱激发粉煤灰砂浆在常温条件下早期强度低和强度发展缓慢等问题.配比不同掺量的粉煤灰,以寻求最佳的掺量,在保证碱激发矿渣砂浆强度的同时提高减缩效果.     

二氧化钛改性石墨烯对碱激发矿渣复合材料力学性能及微观结构的影响

为改善石墨烯的疏水性,利用二氧化钛的插层法制备分散性良好的二氧化钛改性石墨烯(TiO_2-RGO),并将其掺入碱激发矿渣基体中制备石墨烯质量分数分别为0,0.01%,0.02%和0.03%的石墨烯增强碱激发复合材料,研究其力学性能和微观结构以及石墨烯的增强增韧机理。结果表明:在石墨烯掺量为0.03%范围内时,碱激发水泥复合材料的弯曲、抗压强度随石墨烯的质量分数的增加而增大。同时,当添加0.03%石墨烯时,碱激发复合材料的弯曲韧性较空白试样提高了80%以上。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪对复合材料的微观结构进行表征,发现可延展的石墨烯可填充孔隙、增加与基体的接触面积,并通过裂纹偏转和分支以及石墨烯的拉出和锚固作用,有效地提高碱激发复合材料的弯曲韧性、改善脆性破坏特性,但不会改变基体的物相特征。     

矿渣微粉对脱硫石膏基砂浆物理力学性能的影响

研究了矿渣微粉掺量变化对脱硫石膏基砂浆的稠度、体积密度、抗压强度、抗折强度、软化系数、粘结拉伸强度、干燥收缩性能等物理力学性能的影响规律。结果表明,矿渣微粉对脱硫石膏基砂浆物理力学性能具有显著影响,能显著提高脱硫石膏基砂浆稠度、新拌砂浆体积密度和硬化砂浆体积密度,降低脱硫石膏基砂浆的抗压强度、抗折强度和软化系数,尤其是早期强度;但能明显提高粘结拉伸强度,显著降低干燥收缩率,改善干燥收缩性能;矿渣微粉掺量不超过20%时,其对脱硫石膏基砂浆上述物理力学性能的改善效果较佳。     

粉煤灰—矿渣水泥的碱激发规律研究

以粉煤灰、矿渣为基本原料,以水玻璃为碱激发剂,研究了在实验条件下制备粉煤灰—矿渣基水泥的碱激发规律。结果表明,粉煤灰、矿渣的相对掺加量、水玻璃的掺量及模数、熟料、Na2SO4、CaO掺加量对强度都有显著的影响。     

粉煤灰对脱硫石膏基砂浆物理力学性能的影响

研究了粉煤灰掺量变化对脱硫石膏基砂浆的稠度、体积密度、抗压强度、抗折强度、粘结拉伸强度、干燥收缩性能等物理力学性能的影响规律。结果表明,粉煤灰对脱硫石膏基砂浆物理力学性能具有显著影响,能使得脱硫石膏基砂浆稠度明显增大,新拌砂浆体积密度和硬化砂浆体积密度略微增大,抗压强度、抗折强度和粘结拉伸强度均显著提高;粉煤灰也能显著改善脱硫石膏基砂浆的干燥收缩性,降低干燥收缩率;且当粉煤灰掺量为20%~30%时,其对脱硫石膏基砂浆的上述物理力学性能改善效果最佳。     

粉煤灰对碱激发矿渣/粉煤灰体系的作用机理研究

碱激发胶凝材料是以工业固体废弃物为原料制备的一种绿色无机胶凝材料,具有良好的力学性能与耐久性能。粉煤灰因其独特的球体微观结构与其他固废微粉存在本质区别,因此粉煤灰在碱激发胶凝材料体系中的作用机理亟待研究。以矿渣与粉煤灰为原料,利用碱激发剂制备胶凝材料,并对材料进行抗压强度测试,最后采用XRD、FTIR和SEM探究碱激发矿渣/粉煤灰体系的水化反应机理,研究粉煤灰对矿渣/粉煤灰体系的作用机理。结果表明:外掺3%(质量分数)NaOH作为碱激发剂,水固比为0.4时,随粉煤灰掺量减少,抗压强度呈现先上升后下降的趋势;m(矿渣):m(粉煤灰)为4:1时,28 d抗压强度达到峰值(37.1 MPa)。粉煤灰颗粒在不同龄期形成具有不同反应程度与尺寸的嵌入式微观结构,对材料力学性能起到不利影响;但粉煤灰的活化程度随龄期延长逐渐变大,对后期强度发展有持续贡献。碱激发矿渣/粉煤灰体系水化产物中含有Friedel盐、托贝莫来石、钙矾石、C-S-H/C-A-S-H凝胶,以及粉煤灰中残留的α石英相。随粉煤灰掺量增加,托贝莫来石生成量减少,钙矾石向Friedel盐转变,钙矾石生成量减少,Friedel盐生成量增多。     

钢渣水泥抹面砂浆性能研究

本文研究了钢渣、矿渣、石膏和粉煤灰对钢渣水泥抹面砂浆性能的影响。结果表明:钢渣水泥复合材料抗压强度和抗折强度随着钢渣掺量的增加而呈减小的趋势;矿渣(20%)复配改性钢渣水泥复合材料,28d最佳抗压强度和抗折强度(49.2MPa和6.8MPa)分别较未掺矿渣的提高了3.3%和16.2%;当脱硫石膏掺量在3%时,可提高钢渣-水泥-矿渣力学性能;当增塑剂掺量控制在0.4%,水泥抹灰砂浆施工性能较好,砂率在1:4时,钢渣水泥抹灰砂浆28d抗压强度可达到13.5MPa(满足M10等级要求),当砂率为1:5时,钢渣水泥抹灰砂浆28d抗压强度可达到7.5MPa(满足M5等级要求)。     

碱激发胶凝材料中碱硅反应研究进展

本文综述了碱激发矿渣、碱激发粉煤灰、碱激发矿渣粉煤灰以及其它碱激发胶凝材料中的碱硅反应研究进展.在相同条件下,碱激发矿渣砂浆棒或混凝土棱柱体的膨胀值通常比硅酸盐水泥材料的小,取决于碱激发剂种类、活性骨料的种类和尺寸等.碱激发矿渣的碱硅反应并不随碱掺量的增加而变大,存在碱掺量最劣值.用粉煤灰或偏高岭土来取代矿渣可减小甚至抑制碱激发矿渣中碱硅反应的发生.     

基于X-CT的非饱和水泥基材料水分传输与渗透系数计算

利用X射线计算机断层扫描(X-CT)联合Cs离子增强技术连续监测水分在非饱和水泥基材料中的动态传输过程,建立水分传输距离与时间的关系,获得水分传输的毛细吸水系数,在此基础上提出了计算水泥基材料渗透系数的理论模型。系统研究了水灰比、粉煤灰掺量、矿渣掺量和砂体积掺量对水泥基材料毛细吸水系数和渗透系数的影响,结果表明:当水灰比从0.35增大到0.55时,硬化水泥浆体的毛细吸水系数从2.07×10^-4 m/s^1/2增大到3.22×10^-4 m/s^1/2,而固有渗透系数增大1个数量级;粉煤灰的掺入能有效降低浆体的水分传输性能,且粉煤灰的最佳掺量为30%(质量分数),当矿渣掺量为30%(质量分数)时,硬化浆体的固有渗透系数比掺同等质量粉煤灰的高1个数量级;当砂体积掺量从0%增加到40%时,砂浆的毛细吸水系数和固有渗透系数均下降,当砂体积掺量大于42.4%时,砂浆的界面过渡区(ITZ)连通,砂浆的毛细吸水系数增大。     

粉煤灰对碱激发矿渣胶凝材料耐盐酸腐蚀性能的影响

为了研究粉煤灰对碱激发矿渣胶凝材料耐盐酸腐蚀性能的影响,对不同粉煤灰掺量下碱激发矿渣砂浆在pH=1的盐酸环境中浸泡14 d、28 d和60 d后的外观、质量损失、腐蚀深度、抗压强度和耐蚀系数进行了研究,通过X射线衍射和化学滴定方法对其机理进行了分析.结果表明:碱激发矿渣砂浆在盐酸溶液中浸泡后表面被严重腐蚀,质量与强度损失均很大.粉煤灰的掺入使试块表面被腐蚀情况明显变好,质量与强度损失也明显减少,但粉煤灰的掺入会降低碱激发矿渣砂浆的强度,增大其腐蚀深度.XRD与化学分析的结果表明碱激发粉煤灰中可被盐酸溶出的物质含量较少,因而掺入粉煤灰可以提高碱激发矿渣胶凝材料的耐盐酸腐蚀性能.     

酸化石墨烯改性环氧树脂及其碳纤维复合材料力学性能研究

针对石墨烯在复合材料增强增韧上的应用,对石墨烯进行了酸化处理,采用超声分散方法制备酸化石墨烯/环氧树脂(EP)浇注体,并在此基础上制备了酸化石墨烯/碳纤维(CF)/环氧树脂(EP)复合材料。分别利用红外光谱和透射电镜表征了酸化石墨烯表面结构和微观形貌,利用拉伸、弯曲、冲击等机械测试手段评价了酸化石墨烯改性EP和CF-EP的力学性能,并利用扫描电镜对复合材料拉伸断面形貌进行观察。试验结果表明:石墨烯酸化处理后,成功在表面引入了羟基、羧基等极性基团;酸化石墨烯可对EP和CF/EP进行有效增强增韧,当其添加量为0.2wt%时,EP拉伸强度和冲击强度分别提高了23.3%和109.8%,CF/EP拉伸强度、弯曲强度分别提高了6.0%和10.6%,当酸化石墨烯添加量为0.5wt%时,CF/EP复合材料层间剪切强度提高了7.4%。微观形貌分析表明,酸化石墨烯对CF/EP增强改性主要是通过对EP进行增强增韧,同时提高CF和EP之间的界面性能来实现的。     

环氧树脂改性碱矿渣修补砂浆的黏结性能及微观结构研究

通过在碱矿渣砂浆中掺加环氧树脂进行增强改性,制备了环氧树脂改性碱矿渣修补砂浆.在此基础上,试验研究了不同聚灰比下环氧树脂对碱矿渣砂浆黏结强度的影响,并对其裂缝、界面及水化产物形貌进行了观察分析.结果表明,环氧树脂的加入可以提高碱矿渣砂浆的与基底的黏结强度,减小受弯后的主裂缝宽度;环氧树脂形成的聚合物膜改善了碱矿渣水化产物的结构,增强了细骨料与浆体之间的黏结性能.     

影响碱—粉煤灰—矿渣基胶凝材料性能因素的探讨

该文论述了影响碱-粉煤灰-矿渣基胶凝材料性能的主要因素,就粉煤灰矿渣比、碱的类型及掺量、粉煤灰的机械活化和碱激发的复合作用、早强剂及晶种等因素进行了系统的研究。     

偏硅酸钠激发胶凝材料性能及微观结构

以粉煤灰、矿渣为原料,研究了偏硅酸纳激发胶凝材料的力学性能及工作性能,通过XRD和SEM对水化产物进行表征,并采用量热试验对水化历程进行分析.结果表明:对于粉煤灰-矿渣体系,采用偏硅酸钠作激发剂时,碱当量为8％时,砂浆抗压强度最高;随着激发剂掺量的增加,砂浆流动度增加,凝结时间缩短,砂浆收缩率降低;体系主要水化产物为C-S-H凝胶,且随着碱当量的提高,粉煤灰和矿渣的反应程度变大,水化产物中凝胶的量增加.     

固体碱激发制备碱-矿渣-高钙粉煤灰水泥的研究

研究了采用固体碱激发制备碱 -矿渣 -高钙粉煤灰水泥的方法途径。结果表明 :在碱激发剂最佳掺量条件下 ,调整矿渣与高钙粉煤灰的配比 ,可制备出 32 5号～ 5 2 5号的碱 -矿渣 -高钙粉煤灰水泥。该水泥生产成本低、性能优良 ,是一种具有发展前景的绿色环保节能建材。     

硫铝酸盐水泥基自流平砂浆性能的研究

本文研究了粉煤灰、矿渣微粉、石灰石粉三种矿物掺合料分别与硫铝酸盐水泥复掺,对硫铝酸盐水泥基自流平砂浆的凝结时间、流动度、抗压强度和收缩率等性能的影响,并借助X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对不同胶凝体系进行微观测试分析.结果表明:粉煤灰、矿渣微粉、石灰石粉参与胶凝体系水化的程度有限,主要起填充密实、调节砂浆强度等级的作用;同时通过改变掺合料的掺量,可以制备适应不同工程要求的自流平砂浆.     

含玻璃砂的高性能碱激发矿渣砂浆性能研究

采用玻璃砂代替部分细骨料制备碱激发矿渣(AAS)砂浆后,研究了玻璃砂含量(0%、10%、20%、30%,质量分数)对AAS砂浆抗压强度、抗折强度、干燥收缩、导热系数和碱-硅酸反应(ASR)膨胀率的影响,并通过扫描电子显微镜(SEM)对微观机理进行了分析。结果表明:掺10%~30%的玻璃砂能显著提高AAS砂浆的早期抗压强度,但会略微降低28 d抗压强度;AAS砂浆的抗折强度随玻璃砂掺量的增加先增大后减小,10%掺量时最有利于3 d抗折强度,20%掺量时最有利于28 d抗折强度;AAS砂浆的干燥收缩、导热系数和ASR膨胀率均随玻璃砂掺量的增加而减小,与对照组相比,掺30%玻璃砂的AAS砂浆导热系数降低14.4%,56 d干燥收缩率降低27.6%,14 d ASR膨胀率降低39.6%,28 d ASR膨胀率降低34.5%;SEM分析发现玻璃砂表面有水化产物生成,其与胶凝材料的结合比石英砂更紧密,使AAS砂浆的微观结构更加致密。     

电石渣激发矿渣-粉煤灰复合胶凝材料的作用机制

为探究矿渣、粉煤灰及电石渣的资源化利用,以电石渣作为碱激发剂,研究了矿渣-粉煤灰复合胶凝材料的水化产物组成及强度特征。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重-差示扫描热(TG-DSC)、扫描电子显微镜及能谱(SEM-EDS)等微观测试技术,分析了复合胶凝材料的晶体结构、热化学性质以及微观形貌等特性,研究了电石渣激发矿渣-粉煤灰复合胶凝材料的作用机制。结果表明：电石渣作为碱激发剂时能为矿渣-粉煤灰复合胶凝材料提供初始水化所需要的强碱环境,驱动矿渣和粉煤灰发生水化反应。随着矿渣掺量的增加,复合胶凝材料的强度发展呈先增加后减小的变化趋势,在粉煤灰与矿渣掺量质量配比为4∶6、外掺电石渣质量分数为4%时,复合材料浆体经4 d常温养护+32 h高温蒸汽养护后抗压强度达到25.9 MPa;矿渣-粉煤灰复合胶凝体系中水化产物分布不均,主要组成为水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化硅铝酸钙等凝胶。电石渣作为矿渣-粉煤灰体系的碱激发剂使用时效果良好。     

高炉矿渣-粉煤灰基地质聚合物固化铅离子及防辐射性能研究

研究利用高炉矿渣（BFS）、粉煤灰（FA）作为原材料制备地质聚合物。以氢氧化钠与水玻璃作为碱激发剂,在碱激发条件下制备地质聚合物固化二价铅离子（Pb²⁺）。研究Pb²⁺的掺量对固化体强度的影响,并通过浸出毒性实验、X射线衍射分析（XRD）、红外光谱分析（FT-IR）、扫描电镜（SEM）等表征分析、防辐射实验测试,探究其固化效果与固化机理。结果表明,高炉矿渣-粉煤灰基地质聚合物与Pb²⁺具有良好的相容性,且固化体在28 d最高抗压强度可以达到43 MPa,Pb²⁺的添加质量分数为1%时能提高其固化体的强度。浸出实验表明,固化体对质量分数为1% Pb²⁺的固化效率在97%以上。微观分析认为大部分重金属是以羟基配合离子的形式被物理封装在地质聚合物内部。防辐射实验测试表明,Pb²⁺的掺量与高炉矿渣-粉煤灰基地质聚合物的γ射线屏蔽效果成正相关,实验中Pb²⁺最优掺入质量分数为3%,线性吸收系数和半衰减层厚度最优值分别为0.222 0 cm^-1和2.309 5 cm。