无机矿物聚合材料碱集料反应的研究

研究活性集料掺量、水玻璃掺量、水玻璃模数等因素对无机矿物聚合材料碱集料反应(AAR)膨胀率的影响。结果表明,无机矿物聚合材料AAR膨胀率随水玻璃掺量增加而降低,随水玻璃模数的升高,先增大后减小。无机矿物聚合材料的抗AAR性能优于普通硅酸盐水泥。     

矿物聚合材料--一种新型建筑材料

矿物聚合材料是近年来发展起来一种新型无机非金属材料,探讨了矿物聚合材料在国内外的发展历史和研究现状,并总结了聚合反应的机理,最后展望了这类新型建筑材料的应用前景.     

养护制度对矿渣基无机矿物聚合材料力学性能的影响

以矿渣基无机矿物聚合材料的抗压强度为考核指标,在不同原材料配比情况下研究了养护温度、养护时间和养护湿度对其力学性能的影响。结果表明,选取养护温度为80℃,养护时间为10 h,养护湿度为70%,制备的无机矿物聚合材料7d抗压强度达到85.5 MPa,安定性合格,凝结时间为50~200 min,可用于有早强要求的特殊工程。     

矿物聚合材料的发展现状及应用

矿物聚合材料是近年来新发展起来的一种新型无机非金属胶凝材料,是碱激活胶凝材料中最具前途的一类。由于其特殊的网络结构,使其综合性能优于普通硅酸盐水泥、陶瓷、金属和高分子材料。其生产过程符合高效节能和“清洁生产”的环保要求,同时又可以很好地被回收再利用,是一种可持续发展的“绿色环保材料”。本文综合介绍矿物聚合材料的概念、结构与性能、合成工艺、反应机理、性能特点及其应用领域等。     

粉煤灰基无机矿物聚合材料

介绍矿物聚合物(geopolymer)的起源与概念、反应机理、产物的性能特点及其应用领域,探讨利用矿物聚合物原理制备新型无机胶凝材料(水泥)的可行性。在此基础上,提出以粉煤灰为基材制备无机矿物聚合材料,进行了初步试验研究,并在某工程中进行了试点应用。     

利用石英砂制备矿物聚合材料的实验研究

矿物聚合材料是以铝硅酸盐矿物或工业固体废物为主要原料制备而成的一类新型无机非金属材料。实验对利用石英砂、高岭土、氢氧化钠和水玻璃制备矿物聚合材料进行探索性研究，对影响材料力学性能的主要因素进行分析。测试结果表明，矿物聚合材料基体相的莫氏硬度为3．40～3．50、耐酸性为92．1％～93．1％、耐碱性为99．9％。     

硫铝酸盐类矿物用于保水材料的结构特性研究

首次提出将硫铝酸盐类水化矿物应用于保水材料当中,以硫铝酸钙矿物为主结合无机矿物、凝胶等材料制备出保水材料,对其强度、含水量、结构等性质进行了研究.结果表明,适量添加无机矿物、凝胶对硫铝酸盐类保水材料主要成分基本没有改变,但可以在一定程度上促进钙矾石的生成以及使硫铝酸盐类保水材料的结构更紧密.     

浅谈矿物聚合材料

介绍了矿物聚合材料的性能,总结了聚合反应的机理,探讨了矿物聚合材料在国内外的发展历史和研究现状以及主要应用,最后展望了这类新型环保材料的应用前景.     

高温作用下无机矿物聚合物混凝土的力学性能研究

无机矿物聚合物混凝土在高温下的力学性能和普通混凝土有很大的区别.利用对比试验分析了无机矿物聚合物胶凝材料中各种原材料对无机矿物聚合物混凝土在高温下的抗压强度的影响,并和普通混凝土在高温下的抗压强度变化规律进行了对比,以期为无机矿物聚合物混凝土的耐火设计及理论分析时参考.     

保水材料及硫铝酸盐矿物应用研究

首次提出将硫铝酸盐水化矿物应用于保水材料当中,对无机矿物类材料作为保水材料的性质进行了论述;用硫铝酸钙矿物制备出主要含钙矾石矿物的保水材料,并进行水分含量、水分迁移、固水时间等保水方面的研究.研究表明,硫铝酸钙矿物具备作为保水材料的潜力.     

用锰渣制备地质聚合物的研究

地质聚合物是一种新型胶凝材料,由于其形成机理特殊,很多工业固体废弃物都可作为它的主要材料,针对此特点以锰渣和矿渣分别作为地质聚合物的主要原料进行对比试验,通过测试其胶砂试块强度分析不同废渣掺量对两种地质聚合物力学性能影响,利用SEM、XRD等方法分析该类聚合物的反应产物,从而得出用锰渣制备地质聚合物的可行性.试验表明:用锰渣制备地质聚合物,锰渣掺量80%为最佳;制备得到的地质聚合物前期强度发展较快,抗折强度5 MPa以上,抗压强度62.5 MPa以上.     

3D打印地质聚合物的研究进展和应用探索

地质聚合物是一种以铝硅酸盐为原料与碱激发剂反应而成的绿色建筑材料,将该材料应用于增材制造(3D打印)中有助于环境的可持续发展。本文介绍了挤出成型地质聚合物砂浆的研究进展,着重比较了3D打印样品与铸模成型地质聚合物样品的力学性能,此外,简述了粉煤灰基地质聚合物水泥在大型建筑构件增材制造中的应用潜力,及其在金属矿和高价值矿物矿渣(宝石矿等)回收利用方面的应用可行性。     

Preparation and characterisation of fly ash based geopolymer mortars

Geopolymer mortars with varying levels of sand aggregate were prepared and their physical and mechanical properties studied. The geopolymer binder to sand aggregate weight ratio was varied from 9 to 1. Compressive strength and Young’s modulus of the fly ash based geopolymer paste were 60 MPa and 2.27 GPa and these values did not change significantly with addition of up to 50 wt.% sand aggregate. Geopolymer binder exhibited strong bonding to the sand aggregate. Increasing sand content without increasing the amount of alkaline activator resulted in a decreasing level of geopolymerisation within the binder system.     

采用地聚物粘贴碳纤维布加固混凝土梁试验研究

采用地聚物替代环氧类胶粘剂对混凝土梁进行碳纤维布加固。首先通过地聚物的拉伸剪切试验和粘贴碳纤维布的水泥砂浆试块的双剪试验,比较了不同温度下地聚物和环氧类胶粘剂的拉伸剪切强度和粘结性能;随后开展了4根碳纤维布加固混凝土梁和1根未加固混凝土梁的常温对比试验,验证了采用地聚物粘贴碳纤维布加固混凝土梁的有效性。研究结果表明：地聚物的耐高温性能明显优于环氧类胶粘剂;常温下采用地聚物粘贴单层碳纤维布加固混凝土梁的承载能力与采用环氧类胶粘剂时相差不大。     

Effects of seeding nucleation agent on geopolymerization process of fly-ash geopolymer

Geopolymer, an inorganic aluminosilicate material activated by alkaline medium solution, can perform as an inorganic adhesive. The geopolymer technology has a viability to substitute traditional concrete made of portland cement (PC) because replacing PC with fly ash leads to reduced carbon dioxide emissions from cement productions and reduced materials cost. Although fly ash geopolymer stimulates sustainability, it is slow geopolymerization reaction poses a challenge for construction technology in term of practicality. The development of increasing geopolymerization reaction rate of the geopolymer is needed. ?The purpose of this study is to evaluate seeding nucleation agents (NA) of fly ash geopolymer that can accelerate polymerization reactions such that the geopolymer can be widely used in the construction industry. Results from the present study indicate that the use of NA (i.e., Ca(OH)₂) can be potentially used to increase geopolymerization reaction rate and improve performance characteristics of the fly ash geopolymer product.     

土聚水泥的物理力学性能研究

以煤系高岭土为原料,经粉磨、煅烧活化后加入碱性激发剂,在常温常压条件下制备出了土聚水泥.研究了土聚水泥砂浆和混凝土的力学性能及土聚水泥净浆和砂浆的黏结性能.研究表明:煤系高岭土经850℃煅烧-保温2 h,所得的处于无定性状态的偏高岭土经模数为1.2,掺量为9%Na2·nSiO2溶液的激发,在自然养护条件下制备出了具有黏结性能好、早强和高强性能的新型胶凝材料.最后分析了目前国内土聚水泥推广应用存在的主要问题,并结合自身的研究提出了几点建议.     

土壤聚合物和水泥砂浆的碱-硅反应

为了比较分析土壤聚合物和含有矿物掺合料的水泥砂浆的碱-硅反应(ASR)问题。参照我国水工混凝土标准DL/T5151-2001和ASTM C 441-97进行了抑制骨料碱活性效能的试验。试验结果表明:掺加矿物掺合料能够有效地抑制ASR。当5%硅粉、20%粉煤灰和40%磨细矿渣共同掺入砂浆时,90d的膨胀率仅有0.13%,即降低了81.9%。对加压挤出的硬化水泥浆体孔溶液进行化学分析,发现矿物掺合料的加入降低了孔溶液中钾、钠离子和氢氧根离子的浓度,这是减少ASR危害的根本原因。土壤聚合物是一种无定形的无机材料,由偏高岭土、硅粉在高碱条件下制得。土壤聚合物的碱含量很高,达到12.1%,但土壤聚合物砂浆没有产生任何膨胀,其原因是土壤聚合物中没有充足的游离碱与活性骨料反应,因此不会产生危害性ASR。     

Geo-mechanical behavior of clay soils stabilized at ambient temperature with fly-ash geopolymer-incorporated granulated slag

Geopolymer is a cementitious material that can replace ordinary Portland cement in several geotechnical engineering applications, such as soil stabilization, with the advantages of much lower harmful emissions and energy consumption. This paper presents a rigorous evaluation of the geo-mechanical behavior of different types of clay soils treated with geopolymer, including the influence of soil characteristics and mineralogy. Two natural clay soils in addition to a commercially available kaolin clay were used for this investigation. Laboratory experiments were performed including unconfined compressive strength (UCS) and consolidated undrained (CU) triaxial compression tests under different confining pressures. The UCS and triaxial tests indicated that the addition of geopolymer considerably increased the yield stress and initial stiffness of all examined clays. With the increase of geopolymer content, the stress–strain behavior of treated clays was found to develop progressively from ductile response into a post-peak brittle fashion. The CU tests also demonstrated that the addition of geopolymer changed the initial characteristics of remolded clays from quasi-over-consolidated to heavily over-consolidated, rendering high yield surface and more effective shear strength parameters (i.e., cohesion and friction angle). Moreover, although the overall qualitative stress–strain and stress path responses of the clays were similar, significant quantitative differences were observed, particularly in terms of the attainable yield strength, stiffness, and shear strength. These differences can be attributed mainly to the heterogeneity associated with the soil mineralogy and the corresponding differences in the interaction between the clay/non-clay minerals and geopolymer.     

地聚合物胶凝材料性能及工程应用研究综述

针对地聚合物胶凝材料的制备及其应用技术,从理论研究和工程应用2个角度对这一领域进展进行归类和分析。在基本理论部分,详细介绍了国内外对地聚合物的反应机理、产物结构特征及其性能的研究成果,并系统论述了影响地聚合物结构及其性能的重要因素。在工程应用部分,重点阐述了地聚合物在加筋混凝土结构、制备建筑砌块/砖和加固不良土体等方面的应用研究进展。结果表明:地聚合物是一种具有三维空间网状结构的聚硅铝酸盐胶凝材料,其反应过程和产物结构特征均不同于普通硅酸盐水泥; 合理的碱激发剂类型与浓度、适宜的Si/Al比和Na(K)/Al比、适量的钙组分以及合理的养护条件等均有利于提高地聚合产物的力学性能和耐久性能; 地聚合物材料不仅具有很多优异的性能,而且其能耗低、排放少,在加筋混凝土结构、制备建筑砌块/砖、加固不良土体等领域有着非常广阔的应用前景,但关于地聚合物加筋混凝土构件、地聚合物砌块/砖和地聚合物固化土在多种环境因素耦合作用下的耐久性能等问题仍需进行深入探讨与研究。     

地聚合物早期抗压强度及分子动力学模拟

为了研究原材料的矿物组成对地聚合物早期抗压强度及结构发展的影响规律,开展单因素试验得到了最佳矿物组成取值范围,利用Materials Studio(MS)软件建立了地聚合物凝胶结构模型,并通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及分子动力学(MD)模拟等手段探究了地聚合物早期抗压强度形成机理.结果表明:CaO和Al2O3摩尔比n(CaO)/n(Al2O3)直接决定了地聚合物早期抗压强度的发展;适当增大n(CaO)/n(Al2O3)可改善地聚合物凝胶内部原子键的结合方式与衍射峰型,形成更加稳定的地聚合物结构.