Preparation and mechanical properties of polypropylene fiber reinforced calcined kaolin-fly ash based geopolymer

To improve the environmental benefits and solve the problems of large shrinkage and high brittleness, the partial replacement of calcined kaolin by fly ash as a raw material for geopolymer synthesis and the influences of polypropylene (PP) fiber on the mechanical properties and volume stability were investigated. The results show that compressive strength of the geopolymer containing 33.3%(mass fraction) fly ash by steam curing at 80 °C for 6 d is improved by 35.5%. The 3-day compressive strength, flexural strength and impacting energy of geopolymers containing 0.05%PP fiber increase by 67.8%, 36.1% and 6.25%, while the shrinkage and modulus of compressibility decrease by 38.6% and 31.3%, respectively. The results of scanning electron microscopy (SEM) and the appearances of crack growths confirm that PP fiber can offer a bridging effect over the harmful pores and defects and change the expanding ways of cracks, resulting in a great improvement of strength and toughness. Foundation item: Project(2006AA06Z225) supported by the National High-Tech Research and Development Program of China     

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)。     

水热条件下偏高岭土-矿渣基地聚合物的抗碳化性能

采用高温纯CO2水溶液加速碳化的方法,通过对不同龄期碳化试样的抗压强度和孔结构测试、渗透率测定及微观形貌分析,并结合净浆水泥石的碳化性能进行同步比较,对偏高岭土-矿渣基地聚合物的碳化性能进行了研究.结果表明:偏高岭土-矿渣基地聚合物的抗碳化能力明显优于净浆水泥石.地聚合物碳化28 d和90 d时,试样的抗压强度分别比同...     

镍冶金废渣制备多孔陶瓷及其性能

为使镍冶金废渣再利用,以磁选后镍渣和粉煤灰为主要原料,聚苯乙烯泡沫颗粒小球为造孔剂制备多孔陶瓷,研究了烧结温度和造孔剂加入量对多孔陶瓷性能的影响,节约了工业成本.研究结果表明,体积密度和抗压强度与烧结温度呈正相关,与造孔剂加入量呈负相关,对其进行调整可使体积密度达到200 kg/m3以内,抗压强度达到0.4 MPa以上,导热系数小于0.06 W/(m·K).当浆料的固含量为60％、颗粒小球加入量与浆料的质量比为1:10,在1160℃烧结2 h后得到体积密度为199.5 kg/m3的轻质多孔陶瓷,此时的抗压强度为0.4 MPa、抗折强度为0.28 MPa、体收缩率为4.21％、导热系数为0.024 W/(m·K).采用X射线衍射仪(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)对其微观性能进行研究,发现烧结温度在1160℃开始出现MgAl2 O4相,且有利于晶粒长大并提高样品力学性能.     

非金属微粉低密度水泥浆的制备

低密度水泥浆可解决低压易漏井固井时水泥浆漏失的难题,但由于其水泥石抗压强度低、体积收缩大,严重影响了固井质量和油井寿命.用外掺法在水泥颗粒空隙中添加非金属微粉,降低水泥石的孔隙率和收缩率,并提高其抗压强度.研究结果表明,与相同密度(1.4 g/cm3)掺有漂珠的低密度水泥浆相比,掺有非金属微粉的低密度水泥石的抗压强度显著提高,水化1 d后有害孔率降低了72.4%,7 d体积收缩率降低了58.9%,水泥浆的工程性能基本满足固井施工的技术要求.     

硅烷偶联剂对地聚合物力学性能及微观结构的影响

研究了硅烷偶联剂对偏高岭土基地聚合物韧性的影响,通过抗压,抗折,孔径分布,红外光谱,X射线衍射和扫描电镜等测试,分析了硅烷偶联剂对地聚合物力学性能和微观结构的影响.结果表明:硅烷偶联剂的掺入使抗折强度先升高再降低,而抗压强度降低.当激发剂浓度为38％,硅烷偶联剂掺量为1wt％时,地聚合物的抗折强度为11.1 MPa,较纯地聚合物提高了2.3 MPa,折压比提高了30％.     

油气田固井用磷石膏基胶凝材料研究

通过评价不同龄期样品的抗压强度、线膨胀率、孔隙率和微观形貌等,研究磷石膏基胶凝材料(PGS)应用于固井工程上的可行性。实验结果表明,按m[磷石膏(PG)]∶m[增强材料(KZ)]∶m[增强材料(GH)]∶m(水泥)∶m(生石灰)=50∶22∶6∶20∶2制备PGS,在50℃和80℃恒温水浴养护1 d的PGS固化体抗压强度分别为14.5、18.5 MPa;在50℃恒温水浴养护28 d的PGS固化体膨胀率较净浆水泥石提高了874.4%;PGS固化体总孔隙率(23.46%)较油井水泥石降低了34.0%,且渗透率明显低于净浆水泥石(1.32×10-3μm2);掺1%降滤失剂BXF200-L的PGS浆体的滤失量为78 mL,稠化时间为235 min;在50℃恒温水浴养护2 d的PGS固化体抗压强度为14.5 MPa,80℃恒温水浴养护1 d抗压强度为13.9 MPa,基本满足固井施工的要求。     

热压制备改性石墨烯-水泥基复合材料:改善微观结构、导热性能和力学性能

采用热压成型工艺制备了石墨烯-水泥基复合材料,研究了硅烷偶联剂和行星球磨时间对复合材料性能的影响。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变化红外光谱(FTIR)和氮吸附比表面积测定仪等对复合材料进行了微观分析。结果显示:当偶联剂和石墨烯掺量为1%时,复合材料导热系数和抗压强度分别达到3.132 3 W/(m·K)和54.9 MPa,相较于未使用偶联剂处理的样品,分别提高了42.07%和28.87%;球磨能提高石墨烯在复合材料中的分散性,当球磨时间为0.5h、石墨烯掺量为1.5%、偶联剂含量为1%时,复合材料导热系数和抗压强度分别为3.687 2W/(m·K)和57.4MPa;微观形貌和孔结构分析表明,采用热压成型工艺制备的复合材料孔隙率更低,结构更为致密。     

水泥石自修复用聚脲甲醛微胶囊的制备及性能

采用原位聚合法制备聚脲甲醛包覆水性环氧树脂微胶囊,测定其产率及含芯量,表征了表面形貌及化学结构,并考察了微胶囊水泥石修复性能。结果表明:芯壁比为2.4∶1时微胶囊最佳,含芯量达76.1%,粒径约为200μm;微胶囊掺量为1%时,水泥石同时具有良好的压缩强度和修复性能,极限预破坏修复率为87%;预破坏程度为60%时,修复率最高;微胶囊粗糙蓬松的外壁与水泥石基体有良好的胶接性,内壁厚约0.5μm,易在水泥石基材中发生应力撕裂而发挥修复作用。     

H_2S腐蚀油井水泥的热力学条件

从水泥化学角度出发,应用热力学方法计算了干地层和潮湿地层中油井水泥熟料矿物及水化产物在50℃、80℃和150℃下与H_2S发生腐蚀反应的吉布斯自由能及所需H2S的最低分压,讨论了油井水泥熟料矿物及水泥水化产物与H_2S发生腐蚀反应的条件及难易程度。结果表明:在干地层中只在特定的温度和H_2S分压下,H_2S才会对油井水泥石中的CH、C_3S、C_3S_2H_3、C_2S、C_3A、C_2S_3H_(25)AFt及AFm产生腐蚀;在潮湿地层中H_2S主要以HS~-和S~(2-)形式存在,通过不断消耗水泥石中Ca~(2+),降低水泥石孔隙液的pH值,破坏水泥的水化产物,从而腐蚀油井水泥石基体。