磷石膏复合材料制备和性能研究

在激发剂的作用下,利用矿渣改性磷石膏(PG)制备磷石膏基胶凝材料(PGS),然后研究掺入钢渣和粉煤灰制备磷石膏复合材料的性能情况。结果表明:当激发剂掺量在3%时,在20℃(湿度大于70%)养护下PGS固化体28d的抗压强度和抗折强度(41.9MPa和7.1MPa)分别较未掺激发剂的提高了47.3%和42.3%,28d软化系数为0.94;当钢渣比例在1:1时,磷石膏砂浆性能最佳,28d抗压强度和抗折强度分别为57.1MPa和4.8MPa;粉煤灰掺量在20%时,磷石膏砂浆抗压强度和抗折强度分别为22.1MPa和3.4MPa,吸水率和软化系数分别为4.9%和0.94,质量损失率、抗压强度损失率和抗折强度损失率分别为1.5%、4.5%和4.3%。     

钢渣用量对碱激发钢渣-矿渣基灌浆材料性能的影响

基于碱激发胶凝材料的原理,以钢渣-矿渣为主要原材料,制备了一种新型绿色灌浆材料。在固定水玻璃模数、碱当量(10%或12%)、水固比、外加剂掺量的条件下,研究了钢渣用量对钢渣-矿渣基灌浆材料流动性、凝结时间、固结强度和干燥收缩等性能的影响。试验结果表明:当碱当量为12%、钢渣用量为30%时,灌浆料的初始流动度最大为290 mm,30 min流动度保留值最小约148 mm;当碱当量为12%、钢渣用量为40%时,灌浆料的凝结时间最短为91 min;当碱当量为10%、钢渣用量为40%时,固结强度最大为54.6 MPa;钢渣用量在30%~70%时,增加钢渣用量能显著改善其干燥收缩性能。     

粉煤灰基地质聚合物的实验研究及中试

以粉煤灰为主要原料,添加碱激发剂制备粉煤灰基地聚合物,通过正交实验研究了粒径、激发剂掺量、水玻璃模数、浆料液固比对粉煤灰基地聚合物性能的影响。结果表明,当粒径为24.58μm、激发剂掺量为25%、水玻璃模数为1.4、液固比为0.34时,地聚物28 d抗压强度最高,为44.10 MPa。SEM分析表明,地聚合反应中产生大量胶凝物质,有利于地聚合物强度的提高。在此基础上分别掺入砂、锰渣、锅炉渣进行中试实验,结果表明,当粉煤灰与砂的质量比为4∶1、激发剂掺量为23.5%,制备的地聚物抗压强度最高,为50.9 MPa。XRD分析表明,粉煤灰在碱激发剂作用下形成了C-S-H和N-A-S-H产物,是地聚合物强度主要来源。     

水性环氧树脂改性超细水泥基防水堵漏材料性能研究

采用有机与无机复合技术,研究了水性环氧树脂对超细水泥基防水堵漏材料工作性能、力学性能、变形性能及微观结构的影响。结果表明:水性环氧树脂可延长改性超细水泥基防水堵漏材料的凝结时间;水泥浆体的流动性随水性环氧树脂掺量的增加先增大后减小;随着水性环氧树脂掺量的增加,防水堵漏材料的抗压强度逐渐降低,但掺入适量水性环氧树脂可提高防水堵漏材料的抗折强度及界面粘结强度;水性环氧树脂的掺入可减小防水堵漏材料的干燥收缩;水性环氧树脂掺量为3%时,可使防水堵漏材料结构明显致密,孔隙率减小。     

矿渣-粉煤灰基发泡地质聚合物的微观结构与性能研究

讨论了矿渣掺量对矿渣-粉煤灰基发泡地质聚合物性能的影响。制备了掺加不同含量矿渣(0、10%、30%、50%)的矿渣-粉煤灰基发泡地质聚合物,并通过测试粘度、密度、孔隙率、抗压强度、抗折强度、扫描电镜、XRD等对发泡地质聚合物进行了性能研究,结果表明:30%矿渣掺量,体积密度为433 kg/m3,49%孔隙率下,发泡地质聚合物性能最优,抗压和抗折强度分别为1.66 MPa和0.97 MPa。     

粉煤灰/矿渣基无机聚合物早期性能研究

基于矿渣基早强无机聚合物,分别采用2种粉煤灰制备粉煤灰/矿渣无机聚合物(FSIP),对其工作性能、早期力学性能和物相组成进行分析,并进一步研究了粉煤灰掺量为0、5%和15%的无机聚合物基快硬混凝土(IPFC)的早期力学性能变化规律。结果表明,粉煤灰的掺入对FSIP的工作性能有显著的提升效果,但整体上会对FSIP和IPFC的力学性能造成一定的削弱;粉煤灰能使材料的内部结构更加密实,但对其XRD图谱并没有明显的改变,且粉煤灰掺量越大,材料的非晶体含量越高。     

钢渣-矿渣复合对装配式建筑用灌浆料性能的影响研究

研究了不同掺量的钢渣-矿渣复合微粉取代硅酸盐水泥,对水泥基灌浆料流动度和力学性能的影响。研究结果表明:当采用复合微粉取代硅酸盐水泥时,随钢渣掺量的增加,水泥基灌浆料的流动性呈现下降的趋势,早期强度下降显著,后期强度变化不大;当钢渣-矿渣复合微粉掺量为胶凝材料总量的30%,钢渣微粉与矿渣微粉比为1∶2时,灌浆料的初始流动度达到300 mm,30 min流动度达到285 mm,1、3、28 d抗压强度分别达到24.4、46.0、72.8 MPa,满足GB/T 50448《水泥基灌浆料应用技术规范》的要求。     

化学发泡轻质地聚合物泡沫混凝土的制备及性能

采用化学发泡方式,以碱激发粉煤灰-偏高岭土基地聚合物为胶凝材料,制备出密度低于400kg/m~3的地聚合物轻质泡沫混凝土。研究了材料组成对地聚合物泡沫混凝土干密度、抗压强度、吸水率及导热系数的影响,并对地聚合物泡沫混凝土的孔结构进行了分析。研究表明:随着水料比增加,地聚合物泡沫混凝土吸水率增大,导热系数降低,平均孔径越小,孔隙率越大;在偏高岭土-粉煤灰激发材料体系中,偏高岭土掺量由40%增加至50%时,地聚合物泡沫混凝土性能没有明显改善;当水玻璃掺量增加时,地聚合物泡沫混凝土干密度和抗压强度增加,吸水率降低。当水料比为0.55、水玻璃掺量50%、偏高岭土掺量40%时,制备的地聚合物泡沫混凝土性能最佳,其干密度、14d抗压强度、吸水率和导热系数分别为366kg/m~3、1.18MPa、30.2%和0.084W/m.K。     

掺钢渣粉尾矿高性能混凝土的制备

研究了钢渣粉掺量和养护方式对全固废混凝土抗压强度的影响,并通过SEM分析了掺钢渣胶凝材料水化产物微观形貌。研究结果表明,钢渣粉掺量对混凝土的抗压强度有较大影响,湿热养护能够有效激发钢渣的活性,提高胶凝材料早期强度。掺入20%钢渣粉,采用56℃湿热养护,可以制备出28d抗压强度达77.26MPa的混凝土。掺入钢渣粉对水化产物种类不会造成影响,在反应的中后期,体系中C-S-H凝胶和钙矾石的协同生成能够促进体系强度的增长。     

MgO对无机聚合物胶凝材料性能的影响及压蒸安定性评价

无机聚合物胶凝材料存在收缩大、易开裂的缺陷,严重影响了其工程应用。通过内掺MgO以补偿收缩,制备高性能的无机聚合物胶凝材料。针对无机聚合物快硬早强的特点,本文研究了内掺氧化镁对无机聚合物硬化浆体的力学性能及微观结构的变化,并对其压蒸安定性进行了评价。结果表明,不同养护制度下,无机聚合物胶砂的强度发展不同,但掺入适量MgO之后无机聚合物的胶砂强度有所提高,MgO适宜掺量为4%~6%。MgO的加入降低了无机聚合物胶凝材料的总放热量,促进了早期水化放热的进行;MgO加入到无机聚合物中与水反应生成了Mg(OH)_2,从而改善无机聚合物的收缩性能;无机聚合物的压蒸膨胀率随着MgO掺量的增加而增加,但MgO膨胀剂应用于无机聚合物工程时MgO掺量应不大于8%。     

用于道路修复加固的地聚合物注浆材料的研制

选用矿粉、粉煤灰为主要原料,通过碱激发剂形成胶凝体结构的无机高性能高分子胶结材料,研究了矿物掺量、激发剂、减水剂、缓凝剂、塑性膨胀剂A对注浆材料性能的影响,确定了地聚合物注浆材料的最优配合比为:矿粉掺量30%,粉煤灰掺量70%,FDN减水剂掺量1%,缓凝剂BL掺量1%,激发剂模数1.6、掺量8%,塑性膨胀剂A掺量0.1%。制备的用于道路修复加固的地聚合物注浆材料较好地解决了传统水泥注浆材料耐久性差、使用寿命短等问题,且实际工程应用效果良好。     

电镀污泥制备辅助性胶凝材料的试验研究

以工业固体废弃物电镀污泥和钢渣为原料,制备了一种辅助性胶凝材料。研究了不同配比的辅助性胶凝材料及辅助性胶凝材料掺量对水泥力学性能的影响,测定了重金属溶出率,并利用XRD、SEM研究了辅助性胶凝材料对水泥水化产物和微观形貌的影响。结果表明,适当比例的辅助性胶凝材料可以改善水泥强度,当电镀污泥∶钢渣=8∶2时,制备的辅助性胶凝材料在掺量为15%的情况下,其7 d、28 d强度比纯水泥熟料分别高5.9 MPa和1.4 MPa。此外,水泥浆体可以有效固化电镀污泥中的重金属,实现对电镀污泥的无害化处理。     

激发剂对钢渣胶凝材料性能的影响

以钢渣、矿渣、水泥熟料为主要原料,并掺入少量激发剂,成功制备了高强、高钢渣掺量的钢渣胶凝材料.探讨了激发剂、熟料掺量、钢渣掺量对钢渣胶凝材料性能的影响,并通过SEM,XRD分析了激发剂对钢渣胶凝材料浆体水化产物及水泥石微观结构的作用.结果表明:激发剂显著提高了钢渣的活性,从而大幅度提高了钢渣胶凝材料的早期性能;掺加激发剂后,钢渣胶凝材料3 d抗压强度可增加119.7%;激发荆对钢渣胶凝材料浆体水化产物种类的影响不大;与硅酸盐水泥浆体相比,钢渣胶凝材料浆体中C-S-H凝胶和Aft晶体含量明显增多,Ca(OH)2晶体含量显著降低.     

高流动性3D打印水泥基材料制备及性能研究

为了制备性能良好的3D打印胶凝材料,用碱激发剂对粉煤灰/矿渣胶凝材料进行激发得到了满足可打印性和力学性能的基础材料,并分析了影响胶凝材料性能的最主要因素,基于微观试验结果分析了粉煤灰和碱激发剂对胶凝材料性能的影响机理。结果表明:基础材料的合适掺量和组成为:粉煤灰30%、碱胶比0.56%、碱含量5%、激发剂模数1.0;宜选用CaO含量适中的矿渣,激发剂静置时间应为48 h;影响胶凝材料流动性和力学性能的最主要因素为碱含量;相比于纯矿渣胶凝材料,粉煤灰的掺入使材料表面出现微裂缝,使其强度降低,而碱激发剂的掺入,增强了胶凝材料的密实性,提高了强度。     

钢渣微粉对超高性能水泥基复合材料性能的影响

研究了钢渣微粉的火山灰活性和不同掺量对低水胶比超高性能水泥基复合材料的水化热、流动度、抗折强度、抗压强度的影响规律。试验结果表明,钢渣微粉具有比较高的火山灰活性,28d的活性指数可达到87.1;钢渣微粉掺量为10%时,累积放热量达到最大;当钢渣微粉掺量大于10%时,随着掺量的增加,累积放热量随之减少;钢渣微粉颗粒近似球体,会提高极低水胶比超高性能水泥基复合材料的流动度;钢渣微粉的掺入使超高性能水泥基复合材料的抗折强度先增加后减小,钢渣微粉掺量为10%的超高性能水泥基复合材料抗折强度最高,高达25.8MPa;钢渣微粉掺量在0~20%内,抗压强度略有降低,但仍可满足超高性能水泥基复合材料强度要求。证明了钢渣微粉可作为胶凝材料制备极低水胶比超高性能水泥基复合材料的可能性。     

矿渣-海水湿排粉煤灰复合胶凝材料的制备研究

通过优化配合比组分、粒级设计和使用外加剂,制备出一种高掺量矿渣、粉煤灰且使用水泥熟料较少的矿渣-海水湿排粉煤灰基复合胶凝材料。研究了独特的粉磨方式所制备的复合胶凝材料、石膏掺量、矿渣与粉煤灰的掺量及比例对复合高性能胶凝材料体系强度的影响,初步阐明了复合胶凝材料的活性与级配协同优化效应。复合胶凝材料胶砂水胶比为0.33时具有较好的流动度,胶砂试块养护28d抗压强度可以达到53.53MPa,抗折强度达到13.92MPa,并具有良好的抗硫酸盐侵蚀性能,其氯离子含量符合国家使用标准。     

低钙硅比设计对聚合物加固砂浆性能和微观结构的影响

通过低胶凝材料用量内掺硅粉/纳米Si O2,辅以其它少量化学添加剂,制备了低Ca/Si聚合物加固砂浆(RPM),对砂浆的力学性能、收缩率、界面粘结强度、抗渗及冻融等性能进行了测试,通过SEM和XRD分析了不同龄期净浆的微观结构。当水泥、粉煤灰、硅粉、纳米Si O2、胶粉和膨胀剂掺量分别为40%、5%、1.0%、0.04%、2.0%和2.0%时,制得的聚合物加固砂浆28 d抗折、抗压强度分别为12.7、82.3 MPa,14 d粘结强度为2.6 MPa,抗渗压力为2.7 MPa,其它性能也符合JG/T 289—2010对Ⅰ级加固砂浆的要求。     

无机激发剂对碱矿渣-钢渣胶凝材料抗压强度的影响

为研究几种常用无机激发剂对碱矿渣-钢渣胶凝材料抗压强度的影响,试验选取了水玻璃、NaOH、Na_2CO_3、Na_3PO_4、Na_2SO_4这5种激发剂,在改变激发剂种类和配合比的情况下,探讨其对碱激发矿渣-钢渣胶凝材料体系抗压强度的影响。并通过XRD和SEM作进一步表征。结果表明:在激发剂单掺体系中,水玻璃的效果最好,其所作用的强度最高,28 d强度达55.43 MPa;在以水玻璃为主要激发剂的碱激发剂复掺体系中,碱含量为4.5%的水玻璃与碱含量0.5%的Na_2CO_3的复掺效果相对较好,28 d强度为65.06 MPa,与单掺水玻璃相比,强度提高了约17%,引入的CO_3~(2-)有利于胶凝体系形成沸石类和方解石类水化产物。     

低热值煤灰渣制备无机人造大理石及性能研究

以低热值煤灰渣为主要原料,采用静压成型法制备了无机人造大理石,考察了水泥用量、粉煤灰掺量、炉渣粒径、成型压力和水热养护温度对无机人造大理石性能的影响。结果表明:当水泥用量为20%、粉煤灰掺量为40%、炉渣掺量为40%、炉渣最大粒径为8 mm、成型压力为50 MPa、水热养护温度为70℃时,制备的无机人造大理石压缩强度和弯曲强度分别达到77.40、7.21 MPa,密度为2.28 g/cm^(3),吸水率为3.30%,孔隙率为6.62%。在70℃的水热养护环境下,水泥的加入充分激发了粉煤灰的火山灰活性,生成大量的C-S-H胶凝,提高了无机人造大理石的强度。     

无机聚合物混凝土膨胀性能试验研究

对配制无机聚合物混凝土的激发剂最佳模数、水玻璃最佳掺量及矿粉和粉煤灰质量比等指标进行了大量试验工作,获得制备无机聚合物混凝土碱激发剂的合理参数指标,据此制备掺入不同膨胀剂的无机聚合物砂浆及混凝土试件,并对其各自膨胀性能进行测试,试验结果表明:激发剂模数在1.0~2.0范围内,无机聚合物体系初凝和终凝时间随激发剂模数及水玻璃掺量增大而逐渐延缓;调整激发剂模数为1.5,水玻璃掺量20%,矿粉与粉煤灰质量比为7∶3,可顺利制备无机聚合物混凝土;掺入HCSA膨胀剂的砂浆和混凝土均能表现出良好的膨胀性能,偏高岭土对于改善无机聚合物混凝土前期干缩具有较好的效果。