钢渣-粉煤灰基地质聚合物的制备及性能研究

本文以钢渣和粉煤灰为原料,通过碱激发方式制备了地质聚合物胶凝材料.测试了钢渣不同含量下,粉煤灰基地质聚合物的1d、3d、7d、28 d抗压强度,并采用XRD、FTIR、SEM对28 d样品进行表征.抗压强度测试中,当钢渣掺量为30％时强度最高,达到40.33 MPa.红外图谱分析表明反应生成了Si-O-T(Si,Al)三维网状结构的地质聚合物.样品晶相分析中发现了C-S-H相,表明在发生地质聚合反应的同时也发生了水化反应.通过SEM微观形貌图可以看到,钢渣掺量为30％的样品结构致密,孔隙率低,但当钢渣掺量过高时,由于钢渣活性较低,钢渣碱激发效果下降,仍有部分未反应的钢渣颗粒出现.     

蒸压养护下掺石英粉地聚合物的力学性能及微观结构

本文中以偏高岭土、磨细石英粉为粉体原料,不同模数的水玻璃为碱激发剂,制备地聚合物,并在高温高压蒸汽条件下养护(200 ℃,1.58 MPa).通过单因素实验分析,讨论了水玻璃模数、磨细石英粉掺量、水胶比、碱掺量以及蒸压时间对地聚合物的抗压强度的影响,并采用SEM电镜进行微观分析.研究结果表明:石英粉的掺入提高了地聚合物的抗压强度;采用模数为1.6的水玻璃作为碱激发剂、16％的碱掺量、45％的石英粉的掺量、0.46的水胶比,蒸压养护3h即可得到抗压强度为76.6 MPa的地聚合物;微观结构研究表明,在蒸压养护和一定的碱环境条件下,磨细石英粉表现出一定的活性,其表面有被侵蚀的痕迹,磨细石英粉与地聚合物基体结合紧密,有利于地聚合物抗压强度的提高.     

硅铝原料预处理对地聚合物早期水化反应行为的影响

采用低活性高硅尾矿预处理后作为硅铝原料(基质)与铝校正料偏高岭土复合,在碱硅酸盐溶液激发作用下制备地聚合物.通过ESEM和ATR-FTIR表征地聚合物净浆的早期水化反应机理,并对地聚合物砂浆试样后期的抗压强度及微观形貌进一步分析.结果表明:通过碱熔融与机械研磨复合的方式对尾矿进行预处理,可以有效促进地聚合物体系的早期水化反应进程,有利于铝硅酸盐凝胶相的形成,进而改善地聚合物后期的微结构及强度性能.本研究说明有可能通过改变硅铝原料性质的方式对地聚合物早期水化反应行为进行控制,从而调整地聚合物的后期性能(如强度性能、施工性能等),使其满足特定的工程应用需求.     

偏高岭土地聚物制备条件及其水化过程

研究了青岛高岭土制备地聚物的最佳条件和地聚物的水化过程。重点考察了水灰比、碱激发剂掺量、水玻璃模数等因素对地聚物抗压强度的影响。结果表明：以高岭土煅烧得到的偏高岭土为原料制备地聚物,当水灰比为 ０.３５、碱激发剂掺量为 ２１％、水玻璃模数为 １.４时,地聚物具有较高的强度。由此制备的地聚物试块在 ５０℃下用保鲜膜包裹养护 ９ｄ再自然养护 １９ｄ,其抗压强度为 ７１ＭＰａ。通过 ＸＲＤ、ＳＥＭ对地聚物的水化过程进行了研究,揭示了地聚物不同水化时间的微观结构变化,结果表明：地聚物在水化过程中,先脱水缩聚生成小颗粒地聚物前驱体,然后进一步生成相对较大的分子,最后连接成网状结构,形成致密结构;其水化产物主要是网状无定型的硅铝凝胶,对应的 ＸＲＤ衍射区域为 ２０°～３０°。     

低活性铝硅质尾矿基矿物聚合材料的抗化学侵蚀性能研究

以某低活性铝硅质尾矿作为硅铝原料(基质),分别与四种不同的铝校正料复合,在碱硅酸盐溶液激发作用下制备矿物聚合材料;同时将该尾矿与硅灰以及钙质原料(包括矿渣和钢渣)复合制备“免配碱激发剂溶液型”矿物聚合材料.对各试样的抗化学侵蚀性能进行测试,并与普通硅酸盐水泥砂浆试样进行对比;在微观上借助SEM和FTIR对代表性试样进行表征.结果表明,以铝酸盐水泥为铝校正料制备的矿物聚合材料试样经H2 SO4溶液侵蚀后有较多沸石相生成,其抗化学侵蚀性能较为良好;普通硅酸盐水泥砂浆试样经硫酸盐侵蚀后其初期强度有所提高,但后期强度可能会因钙矾石的增多而降低.     

土聚水泥技术在飞灰资源化中的应用

固体废物焚烧处理技术在我国日益得到推广应用,这导致我国垃圾焚烧飞灰产量巨大.垃圾焚烧飞灰中含有浸出毒性较高的重金属,属危险废弃物.但飞灰中含有丰富的活性组分,可以作为合成材料的原料而加以综合利用.飞灰基土聚水泥作为一种新型碱激活胶凝材料,可以大大降低飞灰中重金属的浸出毒性,同时具有较高的抗压强度.本文在介绍土聚水泥聚合机理的基础上,从飞灰预处理、外加硅铝原料的添加、碱激发剂浓度和掺量、水灰比、骨料、养护条件等方面阐述了对飞灰基土聚水泥强度和重金属浸出毒性的影响,最后对飞灰基土聚水泥重金属浸出毒性方面研究提出了建议.     

乳化沥青/地质聚合物复合材料的制备及力学性能研究

本文研究了乳化沥青/地质聚合物复合材料的不同成型工艺、不同养护温度以及不同乳化沥青掺量对材料性能的影响.以复合材料的抗压强度、抗折强度和弹性模量为指标,并采用了SEM、XRD对试件断面以及样品进行了分析.结果表明复合材料最佳养护温为60℃,随着乳化沥青掺量的提高,复合材料的抗压强度有所降低,抗折强度先小幅升高,后下降并趋于一个平稳值,材料的弹性模量降低明显;通过断裂曲线,结合SEM、XRD,对复合材料的成型工艺和断裂机理进行了简单分析,可发现复合材料的断裂模式由原来的脆性断裂变为假塑性断裂模式.结果表明该材料具有凝结硬化时间合适、力学性能好,制备的复合材料最高抗压强度超过普通沥青混凝土、抗折强度可达17.9 MPa、弹性模量最低可至400 MPa.     

GPs-PVA/MCE多功能杂化膜的制备及性能

地聚物微纳米粒子（GPs）经聚乙烯醇（PVA）修饰后,采用真空抽滤法将其组装在混合纤维素基膜（MCE）表面,得到多功能地聚物颗粒-聚乙烯醇/混合纤维素杂化膜（GPs-PVA/MCE）。本文考察了GPs的添加量对杂化膜结构和性能的影响,通过SEM、FTIR、AFM、XRD等表征杂化膜的结构。结果表明GPs添加量为0.15g时制备的杂化膜性能最佳,水通量为11293L/(m²·h·MPa)。该多功能杂化膜对不同污染物均表现出优异的去除性能：通过孔道截留作用可去除水中100%的50nm聚苯乙烯微球和99.87%的乳化油;通过吸附作用亦可去除水中100%的阳离子型染料;比原始MCE膜分别提升了528.54%、25.78%、90.96%。特别是在连续处理含油乳液时,该杂化膜使用1h后通量仅降低了21.70%,远低于MCE膜的95.70%,说明其抗污染性能得到显著提升,显示出良好的应用潜力。     

高岭土基矿物聚合物材料的制备及抗压强度的影响因素

以高岭土、水玻璃和NaOH为原料,制备矿物聚合物材料,研究高岭土煅烧温度及掺量、水玻璃和NaOH的掺量、养护温度分别对矿物聚合物抗压强度的影响。结果表明,高岭土煅烧温度升高、掺量增大、水玻璃和NaOH的掺量的分别增大,矿物聚合物抗压强度均先增大后减小;提高养护温度,可以显著提高矿物聚合物的早期抗压强度,缩短养护时间;并讨论了各影响因素的作用机理。最后得出矿物聚合物的最佳合成条件为:高岭土在600℃煅烧4h,高岭土、水玻璃、NaOH的配比为7.5∶6∶1,在60℃下养护2h,抗压强度可达70MPa以上。     

沥青及聚丙烯纤维增韧粉煤灰-矿渣基地质聚合物的制备

本文采用双掺沥青和聚丙烯纤维对碱激发粉煤灰-矿渣基地质聚合物进行了强化增韧研究.结果表明当沥青及聚丙烯纤维掺量分别为1wt％和0.6wt％时,地质聚合物28 d龄期表现出9.7 MPa的最高抗折强度.XRD物相分析结果表明,双掺沥青和聚丙烯纤维对该地质聚合物的物相结构没有造成影响.SEM结合断裂韧度计算结果发现纤维与地质聚合物基体结合紧密,纤维的拔出长度较长,表明聚丙烯纤维可以提高试件的断裂韧度,达到增韧效果.