添加剂对石膏基固沙材料力学性能的影响

土地荒漠化是当今世界最严重的生态环境问题之一。采用石膏为主凝固材料,通过合理添加辅助材料,研究各辅助材料对固沙材料力学性能的影响。试验表明:固沙材料抗压强度均随沙粒、保水剂、木屑、SDS掺量增加而降低。以固沙材料抗压强度为主要评价指标,当沙粒掺量为30%、保水剂掺量为4%、木屑掺量为8%、SDS掺量为0.1%时,固沙材料抗压强度较为合适,此条件下抗压强度为3.73MPa;添加剂使石膏液相离子浓度、过饱和度均明显下降,二水石膏晶核数目变少、析晶速率变慢,导致晶体变大变粗,从针状转变为短柱状,从而使材料强度降低。该固沙材料对环境无污染,适合植物生长,在沙漠治理方面具有广阔应用前景。     

硅烷改性苯丙乳液对脱硫石膏防水性能的影响

以工业副产品脱硫石膏为原料,研究了硅烷改性苯丙乳液对脱硫石膏防水性能的影响和机理。研究硅烷改性苯丙乳液分别对脱硫石膏的软化系数、抗压强度和吸水率的影响,当掺加量在0.1%以内时脱硫石膏的软化系数和抗压强度逐渐增加,超过0.1%时缓慢减小,而吸水率随硅烷改性苯丙乳液掺加量的增加逐渐降低。硅烷改性苯丙乳液掺量为0.1%时脱硫石膏的软化系数达到0.72、抗压强度9.0MPa、吸水率36%,与空白样相比,软化系数和抗压强度分别提高了148%和18%,吸水率降低了33%。通过多种表征手段对硅烷改性苯丙乳液防水机理的研究,发现硅烷改性苯丙乳液在脱硫石膏晶体表面形成一层坚固的疏水膜,抑制脱硫石膏晶体的生长,增加脱硫石膏的防水性。     

石膏基固沙植生相容性材料优化工艺研究

为提供具有良好固沙植生能力的固沙材料,有效控制土地沙漠化,在石膏基固沙复合材料基础上,配以有机肥、秸秆、黑土辅助材料,优化植物相容性的石膏基固沙复合材料制备工艺。结果表明:在有机肥掺为6%、秸秆掺量为6%、黑土掺量为15%时,该材料性能最佳,并与植物相容性良好,此时固沙植生材料抗压强度为1.63 MPa,保水率为71.70%,孔隙率为50.59%,出苗率为98.00%。该固沙材料制备成本低,对环境无污染,与植物相容性效果显著。这为青海湖周边沙化地区提供有效的固沙植生材料奠定了基础。     

陶瓷模具石膏增强技术研究

阐述了陶瓷石膏模具强度低、使用寿命短的原因及主要影响因素,研究了水膏比、外加剂、纤维减水剂复掺、耐磨材料对陶瓷模具石膏强度及吸水率的影响。结果表明:抗折强度随水膏比增加而大幅度降低,吸水率逐渐升高;随聚羧酸减水剂、磷酸三丁酯消泡剂的增加,石膏强度先升高后降低,分别在掺量为0.15%、0.07%时达最高值,且绝干强度增幅显著,分别为54.23%、18.90%,减水剂作用下石膏的吸水率较低;聚丙烯纤维与减水剂复掺对综合提高石膏抗折强度、改善吸水率有利;石英砂耐磨材的添加使石膏强度呈先小幅度增加后降低的趋势,石膏表面质量磨损率逐渐降低且效果显著,吸水率变化不大。     

粉刷石膏的研究

研究了分别以柠檬酸、柠檬酸与普通硅酸盐水泥复合物作缓凝剂,调节粉刷石膏的凝结时间,并对比2种缓凝体系对石膏抗折、抗压强度的影响.比较不同保水剂（聚乙烯醇、羧甲基纤维素）以及相同量的保水剂在不同工艺流程下保水效果上的区别.探索了有机保水剂和无机保水剂对粉刷石膏的保水性的影响.结果表明,柠檬酸与普通硅酸盐水泥的复合缓凝剂比单纯的柠檬酸更能有效地延缓建筑石膏的凝结,同时建筑石膏的抗折、抗压强度降低幅度减小.     

磷石膏基胶凝材料的制备及无机保水剂对其性能的影响

磷石膏基胶凝材料(PGC)是由原状磷石膏、矿渣、水泥和外掺3%硅灰等配制而成的绿色胶凝材料。通过标准稠度需水量、凝结时间和抗压强度等参数确定其基本配合比,并研究无机保水剂(P-1)对PGC析水率和线膨胀率的影响,借助XRD和SEM测试手段对水化产物进行分析表征。结果表明:磷石膏掺量为50%、矿渣与水泥的比值为4∶1、外掺3%硅灰时,制备出的PGC标准稠度需水量为30.8%,初、终凝时间分别为606min和872min,室温下7d抗压强度可达25.9MPa,28d抗压强度超过40MPa。P-1掺量为2%时,析水率为1.3%,较空白样(未掺P-1)降低了62.9%,28d线膨胀率为0.3137%,较空白样降低了3.3%。PGC水化产物主要为C-S-H凝胶和少量AFt。     

石英砂改善陶瓷模具石膏性能研究

研究了0~0.4mm石英砂对模具石膏凝结时间、抗折强度、吸水率及磨损率的影响,并采用MIP测试技术分析石膏-石英砂增强机理。结果表明:当石英砂掺量为10%时,模具石膏2h及干态抗折强度增加显著且均达到峰值,分别为3.29MPa、6.36MPa,较空白样增幅高达20.73%、24.95%。随着石英砂掺量的增加,模具石膏的磨损率逐渐降低,耐磨性逐渐增强,当掺量为20%时,其磨损率为0.96%,较空白样降幅高达72%。吸水率则随着石英砂掺量的增加有小幅度降低。因此,为满足模具石膏的综合性能,石英砂的最佳掺量为10%。     

微胶囊-玄武岩纤维/水泥复合材料的力学性能

以水泥、玄武岩纤维和脲醛/环氧树脂微胶囊为主要材料,制备水泥基复合材料标准试样,研究纤维掺量、纤维长度、微胶囊质量分数、水灰质量比和养护龄期对复合材料抗折强度和抗压强度的影响,利用正交实验确定微胶囊-玄武岩纤维/水泥自修复复合材料力学性能的最优配比。实验结果表明：抗折强度随着纤维掺量的增加而增加,抗压强度随着纤维掺量增加而减小;随着纤维长度的增加,抗折强度略有增加,抗压强度略有降低;抗折强度随着微胶囊质量分数的增加呈现出先增加后减小的趋势,而抗压强度则呈现下降趋势;抗折强度与抗压强度随养护龄期的增加而呈增加的趋势;材料经损伤后修复,抗折强度修复率为117%,恢复率为103%,抗压强度修复率为71%,恢复率为97%。     

纳米CaCO_3中间体对水泥基材料性能的影响

以纳米CaCO3中间体为研究对象。采用凝结时间、力学性能、XRD和SEM测试方法,研究了不同掺量纳米CaCO3中间体对水泥基材料性能的影响,掺量分别为0%、0.5%、1%和2%。结果表明：纳米CaCO3中间体可明显提高水泥抗压强度,掺量1%时,12h、72h和28d龄期的浆体抗压强度分别比基准提高了54%、24%和39%;掺纳米CaCO3中间体后,水泥的需水量变化不大,但凝结时间随掺量的增加而缩短;纳米CaCO3中间体通过晶核作用,细化水化产物晶型,降低孔隙率,改善微观结构,从而提高水泥基材料的抗压强度。     

矿用复合高强聚合物注浆材料性能试验研究

注浆加固是解决破碎岩体巷道围岩控制技术的有效途径,注浆材料的固结强度、流动性及结实率等是影响注浆材料发展的瓶颈.本文利用二元协同效应,将自制的聚合物(DS)与矿物基复合制备了复合高强聚合物注浆材料,并测试了其吸水率、力学性能、流动性及凝结时间对注浆效果的影响.试验结果表明复合材料的吸水率、流动性较好;得出水灰比为0.5、聚合物(DS)掺量为注浆料的0.8%时,复合矿物基注浆材料1d的抗压强度为26.13Mpa,抗折强度为4.51Mpa.与不添加聚合物DS时相比,材料固化体1d的抗压强度增加了70.23%,抗折强度增加25.92%,研究成果对破碎巷道围岩注浆加固具有重要的意义.     

玉米秸秆纤维/脱硫石膏复合材料的性能

采用玉米秸秆纤维作为脱硫建筑石膏的增强材料, 通过力学性能测试实验研究了不同掺量秸秆纤维对石膏基复合材料力学性能的影响, 讨论了秸秆纤维的增强机制。结果表明, 秸秆纤维的掺量为5%时, 试样的抗折强度和抗压强度较空白样分别提高了92.31%和7.14%; 采用碱处理法、 聚丙烯酰胺化学包覆法、 丙烯酸化学包覆法对秸秆纤维进行表面改性, 通过力学性能测试实验和扫描电镜微观形貌观察研究了纤维表面改性对石膏基复合材料力学性能的影响。结果表明, 纤维表面改性改善了复合材料的界面结合状况, 进一步提高了复合材料的力学性能, 丙烯酸化学包覆改性可使脱硫建筑石膏复合材料的抗折强度较未改性玉米秸秆纤维/脱硫石膏复合材料提高55.71%, 抗压强度提高22.99%。      

原料配比对泡沫膏体充填材料性能的影响

以水泥、粉煤灰、煤矸石、膨润土等为原料制备了泡沫膏体充填材料,采用单因素试验研究了不同水料比条件下,原料配比对泡沫膏体充填材料流动度、凝结时间、干密度及后期抗压强度的影响规律。结果表明:流动度随水料比和煤矸石掺量的增加而增加,随发泡剂和膨润土掺量的增加而减小,但在高、低水料比条件下流动度随粉煤灰掺量的增加其变化趋势略有不同;凝结时间随水料比、粉煤灰、煤矸石及发泡剂掺量的增加而延长,而膨润土掺量则对其影响不大;干密度随水料比、粉煤灰、煤矸石及发泡剂掺量的增加而减小,随膨润土掺量的增加先减后增;后期抗压强度随煤矸石、发泡剂掺量的增加而减小,随膨润土掺量的增加先增后减,在高、低水料比条件下粉煤灰对其影响规律相反,此外高水料比有助于原料之间配合成型,对强度有益,但随原料掺量的增加其强度急剧下降。     

硫铝酸盐水泥增强陶瓷模具石膏性能研究

研究了硫铝酸盐水泥(SAC)对陶瓷模具石膏凝结时间、抗折强度、溶蚀率、吸水率的影响,并采用SEMEDS及MIP测试技术对SAC作用机理进行分析。结果表明:SAC对石膏具有促凝作用;SAC增强效果非常显著,随着SAC掺量增加模具石膏抗折强度呈抛物线变化,最佳掺量为8%。SAC显著改善了石膏抵抗泥浆电解质溶蚀的性能。而吸水率则随着SAC掺量增加有小幅度降低。因此,为满足模具石膏综合性能,SAC最佳掺量为8%。此时硫铝酸盐水泥与石膏共同水化生成的针棒状DH与细针状AFt相互搭接交织生长形成网状结构,AH3凝胶及C-SH凝胶则紧密填充于网络结构晶隙间,进一步增加硬化体稳定性及密实性,改变硬化体孔径结构使孔径细化,降低其孔隙率,显著提高模具石膏强度、耐水性及耐溶蚀性。     

基于高岭土增韧环氧树脂水泥基材料的多强度组合指标配比优化法

煅烧高岭土能有效改善环氧树脂水泥基材料的力学性能,实验表明：煅烧高岭土可大大提高环氧树脂水泥基材料的3 d早期抗折、抗压强度,当高岭土掺量为30%时,改性环氧树脂水泥基材料的抗折及抗压强度分别提高了134.28%、106.25%;当高岭土掺量小于30%时,改性环氧树脂水泥基材料具有二次抗折强度,且抗折强度残余率大于50%。根据不同高岭土掺量对改性环氧树脂水泥基材料抗压强度、抗折强度、二次抗折强度的影响规律,提出了适用于不同结构工程受力特点的多强度组合指标配比优化法,获得了考虑二次抗拉强度影响的不同最大拉应力和最大压应力组合条件下最优的高岭土配比,为实际不同结构体不同部位不同受力特征的高岭土改性环氧树脂水泥基材料制备提供了理论依据。     

纤维素等若干因素对仿钢纤维增强透水混凝土性能的影响

本实验研究了不同仿钢纤维掺量(0%、0.2%、0.4%、0.6%)对透水混凝土抗压强度和透水系数的影响,并分析了骨料粒径、细骨料、纤维素等因素对仿钢纤维增强透水混凝土抗压强度和透水性能的影响。研究表明:仿钢纤维能够在一定程度上提高透水混凝土的早期强度;随仿钢纤维掺量的增加,透水混凝土28 d的抗压强度呈先上升后下降趋势,即存在最优掺量;当仿钢纤维掺量增加时,透水混凝土的透水能力先下降后上升;透水混凝土的抗压强度随骨料粒径的增大而降低,透水系数随骨料粒径的增大而明显增大;细骨料会使透水混凝土的早期抗压强度降低,但会提高透水混凝土28 d的抗压强度;随着细骨料取代量的增加,透水混凝土的透水系数先增大后减小;透水混凝土的抗压强度随纤维素掺量的增加而降低,透水系数随纤维素掺量的增加而增大。本研究可为实际透水混凝土施工过程中外掺料的选择提供参考。     

石墨混凝土复合材料敏感特性基础研究

作为石墨混凝土复合材料机敏特性探索,从材料的表观密度、吸水率、抗压强度、体积电阻率等性能、特殊功能(电热、温敏、湿敏、压敏等)方面进行了基础性能研究,研究表明,随石墨掺量增加表观密度、体积电阻率、抗压强度降低,吸水率提高。     

免煅烧磷石膏砖的制备和性能研究

在活性激发剂的作用下,利用矿渣、磷石膏(PG)和水泥混合制备磷石膏基胶凝材料(PGS),然后研究砂率和粉煤灰掺量对PGS砂浆性能的影响.结果表明:当激发剂掺量为3％时,20℃(湿度大于70％)养护28d的PGS固化体的抗压强度和抗折强度(41.9MPa和7.1MPa)分别较未掺激发剂时提高了89.6％和73.2％,28d软化系数为0.94;PGS固化体28d的总孔隙率(12.21％)较7d的总孔隙率降低了46.8％;当砂率为1∶1时,磷石膏砖的性能最佳,28d的抗压强度和抗折强度分别为56.9MPa和4.8MPa;当粉煤灰掺量为20％时,磷石膏砖的28d抗压强度和抗折强度分别为35.8MPa和3.3MPa,28d吸水率和软化系数分别为2.3％和0.90,质量损失率、抗压强度损失率和抗折强度损失率分别为1.9％、5.5％和4.3％.     

水泥对石膏基自流平材料性能的影响

研究了硅酸盐水泥和铝酸盐水泥对石膏基自流平材料流动度、凝结时间、力学性能和耐水性能的影响,通过X射线衍射仪、量热仪、压汞仪和环境扫描电子显微镜微观测试方法对水化产物、水化热、孔结构、微观形貌等进行分析表征。结果表明,随着硅酸盐水泥掺量的增加,初始流动度增大,30min流动度损失减小,凝结时间缩短,掺加铝酸盐水泥对流动度、凝结时间规律与硅酸盐水泥相似;随着硅酸盐水泥掺量的增加,力学性能和耐水性能呈先增加后降低趋势,当掺量为8%时,达到最优;28d抗折强度和耐水性能随着铝酸盐水泥掺量的增加,波动比较大,在13%掺量时出现最低点,抗压强度随着铝酸盐水泥掺量的增加呈稳步上升趋势;掺入硅酸盐水泥和铝酸盐水泥均出现钙矾石的微弱衍射峰。     

聚羧酸减水剂对再生石膏性能的影响

对比研究了聚羧酸减水剂(polycarboxylate superplasticizer,PCS)对原生与再生石膏性能的影响,并通过SEM、粒径分析对其作用机理进行分析。结果表明:PCS对再生石膏与原生石膏性能影响差异显著,相同掺量下,PCS对再生石膏具有更强的减水能力;随PCS掺量增加,原生石膏凝结时间延长,而再生石膏的凝结时间却呈先缩短后延长的趋势;原生石膏2h强度与干强分别在0.12%、0.15%掺量下达到峰值,之后强度降低;而随PCS掺量的增加,再生石膏强度不断增加,在掺量0.20%内,并无再生石膏最佳的PCS掺量。分析表明,再生石膏较大的比表面积和较小的粒径是导致PCS对其产生较好减水效果的主要因素,随PCS掺量的增加,再生石膏硬化体致密度增加、晶体搭接更紧密,因此其强度大幅提高。     

硫铝酸盐水泥增强建筑石膏的力学性能与耐水性能机理

石膏基胶凝材料的力学性能低、耐水性能差是限制其应用的主要原因.本工作通过复掺硫铝酸盐水泥,研究其对建筑石膏水化硬化进程及石膏硬化体力学性能与耐水性能的影响.结果表明,随着硫铝酸盐水泥掺量的增加,建筑石膏标准稠度需水量小幅降低,水化进程加速;10％水泥掺量时,石膏硬化体2 h与3 d的绝干抗折、抗压强度均大幅提升,2 h增幅高达34.8％、29.0％,3 d增幅高达28.8％、34.7％;同时饱水抗折强度由2.35 MPa提升至3.38 MPa,增幅高达43.8％,吸水率相应降低.XRD、SEM、MIP微观结构分析表明:硫铝酸盐水泥与建筑石膏复掺,水化生成针尖状的钙矾石(AFt)与无定形铝凝胶(AH3),AFt与针棒状二水石膏(DH)交织、穿插生长,在晶体之间发挥架桥、连接作用,同时AH3紧密填充在孔隙之间形成致密的晶胶结构中,石膏硬化体孔隙率降低,孔径明显细化,力学性能与耐水性能得到显著改善.