养护条件对碱-矿渣-偏高岭土复合胶凝材料强度的影响

研究了偏高岭土对碱矿渣水泥强度的影响规律和不同养护条件下碱-矿渣-偏高岭土复合胶凝材料(M-AAS)的强度发展情况.结果表明:80%湿度和40℃温度下,掺入适量偏高岭土能提高碱矿渣水泥的强度性能,最佳掺量为20%左右;对于掺20%偏高岭土的碱-矿渣-偏高岭土复合胶凝材料,在80%湿度下,养护温度的提高有利于抗压强度的发挥,但对抗折强度的发挥不利;在80%湿度和20℃温度下,复合材料的抗折强度出现倒缩,对80%湿度养护和水中养护两种养护条件进行适当的组合,强度倒缩现象没有发生.     

偏高岭土基地质聚合物的制备

以偏高岭土为主要固体原料,掺加少量粉煤灰和矿渣,以硅酸钠水玻璃为碱激发剂,制备了偏高岭土基地质聚合物.研究了粉煤灰含量、水玻璃模数、养护方式和矿渣掺量对样品抗压强度的影响.结果表明,在粉煤灰含量为35%、硅酸钠水玻璃模数为l.2、矿渣含量为10%时样品具有较高的抗压强度,养护温度为常温时,28天强度为72MPa,80℃时可达80MPa;通过XRD和MAS-NMR微观分析表明制备的地质聚合物具有类沸石结构,其微观结构形态为无定形态;-Si-O-Al-的键接方式主要为SiQ4(4Al)、SiQ4(2Al)和SiQ4(4Si).     

钾铯基地聚合物前驱体水热合成块体铯榴石

以偏高岭土为铝、硅源,以硅酸钾铯溶液为碱激发剂,无需添加任何沸石晶种和表面活性剂,室温制备了钾铯基地聚合物前驱体。将所制备钾铯基地聚合物前驱体在密闭蒸压反应釜环境中(180℃,0.8 MPa)水热晶化8h,制备得到了块体铯榴石。研究结果表明,钾铯基地聚合物前驱体为无定形物质;经水热晶化处理后,铯含量较高的样品中出现了铯榴石晶体,说明地聚合物凝胶原位转化为铯榴石晶体颗粒。原位转化生成的铯榴石晶体颗粒被地聚合物凝胶包裹和粘结,使得块体材料具有较高抗压强度。     

偏高岭土掺合料对水泥胶砂强度的影响

将不同比例的偏高岭土与矿渣、粉煤灰复合掺入水泥砂浆,分析水胶比和偏高岭土掺合料对水泥胶砂强度的影响,并借助活性指数综合分析偏高岭土掺合料的诱导激活效应。研究结果表明:偏高岭土与其他矿物参合料复掺比例一定时,随水胶比增大,水泥胶砂的强度呈下降趋势。当水胶比一定时,掺量在5%～15%范围之内,偏高岭土与矿渣复掺可提高水泥的早期强度;偏高岭土、矿渣与粉煤灰复掺更有助于改善水泥3～7d的抗折和抗压强度。偏高岭土在复掺比例为40%左右,水泥胶砂的抗折强度和抗压强度活性指数达到最佳。     

低温环境下不同地聚物砂浆力学性能及水化反应机理研究

为进一步提升低温环境下矿渣基地聚物砂浆的力学性能，以矿渣、硅灰和偏高岭土为主要原料制备了4种地聚物砂浆，探究不同原料组合对地聚物砂浆力学性能的提升效果，并结合扫描电镜和傅里叶红外光谱试验分析了不同组合地聚物砂浆的微观结构和硅灰、偏高岭土的改性机理。结果表明：在低温环境10℃的养护下，掺加硅灰可极大促进矿渣基地聚物砂浆早期水化反应，生成大量的C-S-H凝胶与水化铝酸钙产物，宏观上表现出更高的早期力学性能和强度增长速率；掺加偏高岭土，对矿渣基地聚物砂浆的早期力学性能有不利影响，但后期强度增长速率较快且强度值较高，养护时间为28d时，矿渣-偏高岭土基(S-MK)、矿渣-硅灰-偏高岭土基地聚物砂浆(S-SF-MK)试件的抗压强度均达60MPa以上；掺入硅灰和偏高岭土后，试件微观结构得到了改善，内部裂缝减少，均降低了地聚物砂浆的干缩率，偏高岭土降低干缩的效果较硅灰更好。研究结果为低温环境下矿渣基地聚物砂浆的制备和寒区抢修工程的应用提供了理论参考。     

碱激发矿渣/偏高岭土复合胶凝材料干燥收缩机理研究

本实验研究了偏高岭土掺量、碱当量及养护温度对碱激发矿渣/偏高岭土砂浆(AASM)干燥收缩性能的影响.结果表明:掺入50％(质量分数)偏高岭土的碱激发体系质量损失加大、内部相对湿度较低,但由于其游离水与基体产物中晶体含量增加,干缩对质量损失的敏感性显著降低.另外,适当提升养护温度可进一步改善产物中晶体成分,能够更好地降低体系干缩.值得注意的是,AASM易碳化,且过高碱当量(如10％)与过长高温养护时间都会降低改善干缩的效果.     

CaZrO3粉体的水热法制备研究

以氢氧化钙和氯氧锆为原料，氢氧化钾为矿化剂，在150-250℃和6-12h的水热条件下，制备出粉体前驱物，对该前驱物进行900-1000℃焙烧处理，得到CaZrO3微粉．讨论了水热合成条件如：原料种类、钙锆摩尔配比、反应温度、晶化时间等对水热合成的产物结构和形貌的影响，焙烧温度对CaZrO3显微结构的影响．XRD和SEM结果显示：在钙锆摩尔配比为2：1，水热合成温度为200℃，水热合成时间为8h，焙烧温度为900℃，即能得到CaZrO3晶体．随水热合成温度升高，晶化时间延长，CaZrO3晶粒长大，团聚较少，粒度分布为0．5-3．0μm，具有良好的烧结活性，可以作为CaZrO3耐火材料使用．     

镍渣/偏高岭土基地聚合物的制备与表征

以工业固体废弃物镍渣和偏高岭土为原料,以水玻璃为激发剂,在相同稠度下制备镍渣/偏高岭土基地聚合物。研究了镍渣种类和掺量对地聚合物力学性能和体积变化的影响,测定了地聚合物的碱溶出情况,并利用XRD、SEM-EDS对地聚合物的矿物组成和微观形貌进行分析。结果表明:随着水淬镍渣掺量的增大,地聚合物的抗压强度先增大后降低,在镍渣掺量为50%、液固比为0.45时,地聚合物的抗压强度最大,28d达到58.8 MPa;而随着风冷镍渣掺量的增大,地聚合物的强度逐渐降低。此外,水淬镍渣/偏高岭土基地聚合物的体积变化主要表现为膨胀,而风冷镍渣/偏高岭土基地聚合物表现为收缩。     

4A沸石和地质聚合物的合成与离子交换性能的研究

采用偏高岭土和氢氧化钠为主要原料合成4A沸石及其前驱体和地质聚合物;对合成的样品进行X射线衍射分析和NH4 离子交换试验,试验结果表明,4A沸石前驱体和地质聚合物具有相似的XRD图和相近的离子交换能力,从而确定地质聚合物具有类似沸石前驱体的三维网状骨架结构特征.     

纳米氧化锌的制备及抗菌性能研究

目的 研究以乙酸锌和氢氧化钠为原料,利用水热合成法制备纳米氧化锌的最佳工艺条件及抗菌性能。方法 以纳米氧化锌的粒径和形貌为评价指标,讨论合成条件对产物的影响;基于单因素设计响应面实验,以抑菌圈直径为响应值,分析抑菌效果较好的纳米氧化锌的制备条件。结果 在水热温度为111.14 ℃,反应时间为10 h,乙酸锌浓度为0.02 mol/L时制备的纳米氧化锌的抗菌效果最好,大肠杆菌的抑菌圈直径为（17.265±0.011）mm。结论 水热温度、水热时间和前驱体浓度会影响纳米氧化锌的粒径和形貌;水热温度和前驱体浓度是影响纳米氧化锌抑菌性的显著因素,水热时间是非显著因素。     

高浓度盐环境下偏高岭土对水泥石抗盐冻性能的影响

为研究高浓度盐环境下偏高岭土对提高水泥石抗冻性的使用效能,本工作通过探究偏高岭土掺量对冻融循环后水泥石强度损失率、水化产物含量、盐侵蚀产物含量的影响规律,建立了水化及侵蚀产物含量与抗压强度损失率间的线性回归方程,并计算出偏高岭土对提升水泥石抗盐冻性能的最佳掺入范围。结果表明：偏高岭土可有效提高水泥石的抗盐冻性能,且材料的强度损失率随掺量的增加呈线性降低趋势;高浓度盐环境下水泥石表层氢氧化钙会与钙离子和氯离子反应生成膨胀型晶体水合氯氧化钙;氢氧化钙和水合氯氧化钙的含量随偏高岭土掺量的增加呈下降趋势,且线性相关;以强度损失率作为评价标准拟合出水泥石免受破坏的氢氧化钙和水合氯氧化钙临界值分别为9.2%和7.1%。     

高岭土碱热活化机理与4A沸石的水热合成

本文以碱热活化的高岭土为原料合成4A沸石。通过XRD、DSCI、R2、7Al MAS NMR等物化表征研究高岭土碱热活化机理。结果表明:在高岭土碱热活化过程中,碱起到矿化剂作用,碱活化了伴生惰性矿物石英,碱促进煅烧高岭土中六配位铝转变为活性四配位铝,碱促进硅铝聚合态向具有β笼结构的方钠石和高活性的偏硅酸钠的转变。高岭土和伴生结晶态石英最佳活化条件是n(Na2O)/n(Al2O3)为1,煅烧温度为600℃,保温2h。与热活化法相比,采用碱热活化法,高岭土的活化温度降低150℃-200℃,结晶态石英活化温度降低到600℃,Al3+主要以活性四配位铝形式存在。以碱热活化高岭土为原料水热合成4A沸石,4A沸石的成核期缩短,晶化速率加快。     

氯化铵辅助三水碳酸镁水热法合成无水碳酸镁及其形成机理

以菱镁矿为初始原料,经煅烧、水化、碳化、热解获得棒状三水碳酸镁前驱体,并以三水碳酸镁和氯化铵(NH₄Cl)为原料,采用水热法制备无水碳酸镁晶体,探索水热温度、水热时间及固液质量比对产物物相组成和微观形貌的影响及形成机理。结果表明：NH₄Cl浓度为0.5 mol/L、水热温度为170℃、水热时间为11 h、固液质量比为1∶30时,可获得平均直径为2～5μm的菱块状无水碳酸镁晶体。水热反应期间,添加剂NH₄Cl水解产生的H⁺加速无水碳酸镁的形成。     

煤系高岭土制备土聚水泥的正交优化设计

以煤系高岭石为原料,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具有早强、高强性能的土聚水泥.正交优化设计了高岭土的煅烧温度和保温时间、Na2O·nSiO2溶液的掺量和模数等对土聚水泥抗压强度的影响.研究表明:煤系高岭土经850℃煅烧、保温2h,所得的处于无定型状态的偏高岭土经模数为1.2、掺量为9%Na2O·nSiO2溶液的激发,可制备出4h抗压强度达87.5MPa,7d强度达137.6MPa的新型胶凝材料.     

廉价矿物原料水热法制备沸石分子筛的形成机理与晶体生长模型研究

(1)通过综合分析广西资源红辉沸石和湖南临澧玻屑凝灰岩的矿物组成、化学成分和部分工艺性能,对这两种矿物原料的资源特性进行了评价.并根据其资源特性,对它们进行了预处理,使之成为水热制备沸石分子筛的合格原料.(2)首次以红辉沸石或玻屑凝灰岩为原料,采用水热反应法制备了沸石分子筛系列产品.并在大量实验研究的基础上,深入探讨了反应混合物组成和反应条件对沸石分子筛水热制备的影响,确定了A型、X型和P型沸石水热制备的最佳工艺技术参数.(3)结合反应过程中固相组分的化学成分及红外光谱变化特征,对沸石分子筛的形成条件、晶核形成及其影响因素、晶体生长及其影响因素作了综合分析,证实了水热体系沸石分子筛的形成机理为液相转化机理.(4)首次运用FKM法对反应初期的反应混合物进行TEM制样,并在透射电镜下对所制样品进行了TEM观察和电子衍射分析.结果表明,在水热反应初期,伴随着前驱物的溶解,沸石分子筛以成核作用为主,形成粒度为几个nm的小粒子,这些小粒子迅速聚合生长生成约50nm的纳米晶粒,从而为纳米晶粒的聚合生长提供了有力的证据.(5)通过对沸石分子筛水热制备的分析表征及其晶体生长过程的深入研究,证实水热反应体系中存在着聚合生长和聚集生长两种晶体生长方式,建立了晶体聚合生长模型.聚合生长是小粒子之间相互作用形成粒度更大的粒子的过程;聚集生长则是物料从小尺寸粒子向大尺寸粒子输运的重结晶过程.两者的热力学驱动力都是粒子平均粒度的增大降低了体系总的表面自由能.水热条件下沸石晶粒的形成经历了‘前驱物溶解→成核并形成纳米小粒子→纳米晶粒和微米晶粒的聚合生和→微米晶粒的聚集生长'四个阶段,最后得到的晶粒是以聚合生长为主,同时伴随着聚集生长的综合结果.     

钛酸盐一维纳米材料向TiO2纳米材料的水热转化研究

采用强碱性水热处理法分别控制第一次水热反应为160℃和200℃,制备出一维纳米管和纳米棒2种形貌的产物,将其作为第二次水热反应的前驱体,考察了第二次水热体系中pH值和温度对TiO2纳米材料的晶相组成及其微观形貌的影响;采用XRD、TEM以及HRTEM对样品进行了分析.结果表明,当以纳米管为前驱体时,除在pH=0的体系中得到了以金红石相为主的单晶纳米棒外,在pH值为2、4和7的条件下均得到了单晶纯锐钛矿相TiO2纳米颗粒.当以纳米棒为前驱体时,在pH=0的体系中得到了金红石相与板钛矿相共存的纳米棒和纳米颗粒混合产物;在pH值为2、4和7的条件下均得到了纯锐钛矿相TiO2纳米棒;当二次水热温度低于180℃时,前驱体没有转化完全,所得产物为前驱体与锐钛矿相TiO2共存的纳米棒;当水热温度为180℃和210℃时,产物为纯锐钛矿相纳米棒.     

气相转移法制备多孔双相沸石复合物

采用气相转移法制备了同时含有Y和ZSM-5沸石的双相沸石复合物。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、N₂吸附-脱附和骨架红外(FT-IR)等手段对合成的样品进行了表征。结果表明, 合成的样品受Y型沸石的添加量、干胶制备条件和气相转移法转化条件的影响; 水热预处理后的ZSM-5沸石前驱体中具有ZSM-5沸石的骨架特征振动峰, 归结于ZSM-5沸石晶核或微晶的形成, 这有利于在气相转移法转化过程中引导或促使体系向ZSM-5沸石相的转变, 并有利于抑制ZSM-35杂晶的形成; Y型沸石在蒸汽处理过程中的脱铝过程导致合成的沸石复合物具有介孔结构。     

高岭土煅烧活化过程研究

利用热重-差热、X射线衍射、红外光谱、扫描电子显微镜、拉曼光谱等测试手段,对高岭土煅烧活化过程进行研究,得到高岭土煅烧活化的温度范围,分析高岭土样品煅烧前后官能团的变化,并对其制备的地聚物进行抗压强度以及微观形貌对比。结果表明,高岭土的最佳活化条件为600℃下煅烧6 h,制备的地聚物水化浆体结构致密,水化产物呈层状堆积,7 d抗压强度达到62.7 MPa。     

钢基材表面磷酸钾镁水泥浆体涂层制备及其性能

为开发维护周期长的新型无机防腐涂料,研究了掺入硅灰、偏高岭土和粉煤灰改性后,磷酸钾镁水泥浆体的强度、体积变形、水稳定性、吸水率和水化温度等性能及其影响.结果表明,硅灰可以显著提高浆体的早期抗压和抗折强度,偏高岭土对其后期强度提升明显;粉煤灰的掺入改善了浆体粘结抗折强度倒缩的问题.采用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG...     

超细矿渣粉对硅酸盐水泥性能和微观结构的影响

通过掺入不同量的超细矿渣粉,研究其对普通硅酸盐水泥凝结时间、标准稠度用水量以及水泥胶砂流动性和强度的影响。结果表明,水泥浆体的初凝、终凝时间在矿渣粉掺量为5%(质量分数,下同)时有所缩短,而随着超细矿渣粉掺量的增加,初凝时间都有所延长,在掺量为20%时初凝时间最长。然而终凝时间的变化不大,只有掺量为30%时稍有延长;水泥的标准稠度用水量先减少后增加,在掺量为20%时最小;随着超细矿渣粉掺量的增大,水泥胶砂的各龄期抗折强度、3d抗压强度不断提高,7d、28d抗压强度在掺量为20%时达到最大值,之后有所降低。掺入超细矿渣粉后,能通过填充以及与水泥水化产物氢氧化钙发生反应,使水泥中氢氧化钙含量明显降低,水泥微观结构更加密实。