煤气化粗渣-矿渣基地质聚合物的制备与性能

在煤气化粗渣基地质聚合物中复掺矿渣可改善其早期力学性能。本文以煤气化粗渣和矿渣为原料制备地质聚合物,系统研究了不同矿渣掺量对煤气化粗渣基地质聚合物早期力学性能及微观结构的影响。利用X射线衍射、压汞测试、扫描电镜、傅里叶红外光谱等方法对煤气化粗渣-矿渣基地质聚合物的微观结构进行分析表征。结果表明,当矿渣掺量增加时,地质聚合物抗压强度呈逐渐增大趋势。矿渣掺量为40%(质量分数)时,样品28 d抗压强度高达53.1 MPa。由微观分析可知,掺入矿渣后地质聚合物表面生成了大量水化硅铝酸钙/钠(C(N)-A-S-H)凝胶,使地质聚合物微观结构更为致密,力学性能得到改善。     

发泡剂对矿渣基地质聚合物气孔结构及吸水性的影响

将矿渣分别与粉煤灰、偏高岭土混合作为主要原料,以过氧化氢为发泡剂制备两种地质聚合物多孔材料.结合体式显微镜和Image-Pro Plus图像分析技术等测试手段,对多孔地质聚合物气孔结构进行表征,研究了不同过氧化氢用量对矿渣基地质聚合物多孔材料气孔结构、吸水性、释水性以及集水性的影响.分析不同过氧化氢用量制备的多孔地质聚合物气孔结构与吸水性、释水性的关系,进而得出材料兼具吸水性和释水性时的过氧化氢用量.研究结果显示,随着发泡剂用量的增加,地质聚合物泡孔尺寸随之增大,吸水性和集水性也有提升,释去单位质量的水所用时间明显减少.     

粉煤灰-矿渣基地质聚合物砂浆性能研究

运用正交试验探讨了Si/Al(A)、水玻璃模数(B)、外加剂(C)3个因素对粉煤灰-矿渣基地质聚合物砂浆扩展度、抗折强度和抗压强度性能的影响规律,最后进行了微观性能测试.结果 表明:砂浆扩展度可以达到175 mm,1d抗折强度和28 d抗折强度分别可以达到5.2 MPa和8.3 MPa,1d抗压强度和28 d抗压强度分别可以达到39.0 MPa和76.6 MPa.当Si/Al为1.49,模数为1,外加剂X添加量为3％时,砂浆扩展度、28 d抗折强度和28 d抗压强度三者性能最优,当Si/Al为1.49,模数为1.4,外加剂X添加量为1％时,砂浆1d抗折强度和1d抗压强度性能最优.     

铸造粉尘-粉煤灰基地质聚合物的力学性能和微观结构分析

以粉煤灰为主要原料,以铸造粉尘为掺合料,水玻璃溶液为碱激发剂,制备地质聚合物.研究了养护龄期和水灰比对铸造粉尘-粉煤灰基地质聚合物抗压强度的影响.结果表明,铸造粉尘-粉煤灰基地质聚合物的抗压强度随养护龄期的延长而增大,随水灰比的增大先增大后减小;当水玻璃模数为1.2,水灰比为0.4时,地质聚合物28 d抗压强度达到最大,为21.4 MPa.X衍射分析表明,形成的地质聚合物主要为无定形矿物相;红外光谱分析表明,地质聚合物中有较多的非晶态铝硅酸盐生成;SEM分析显示地质聚合物具有良好的致密结构.     

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.     

钢渣微粉-粉煤灰基地质聚合物性能研究及微观结构分析

采用钢渣微粉和粉煤灰为主要原材料制备地质聚合物,以抗压强度为指标优化制备条件,探讨影响地质聚合物强度的因素,利用SEM、XRD和TG-DSC等手段对产物的微观形貌、物相组成和热稳定性进行分析表征。研究表明,地质聚合物的抗压强度随着钢渣微粉掺量和激发剂掺量增加先增加后减小,随温度增加而增加,其中养护温度影响最显著,水玻璃模数影响最小。最佳工艺条件为:水玻璃模数1.0、激发剂掺量20%(质量分数)、钢渣微粉掺量20%(质量分数)、液固比0.3、养护温度60 ℃。其3 d和7 d抗压强度高达40.11 MPa和43.03 MPa,固化Pb²⁺后对其强度影响较小,固化率在99.99%以上。地质聚合物表面致密度高,无明显裂纹,未观察到明显的钢渣颗粒轮廓,晶相结构主要为石英和莫来石,热稳定好。     

含白云石微粉粉煤灰基地质聚合物的力学性能及微观结构

研究了白云石粒径及掺量对以粉煤灰和偏高岭士为原料制备的地质聚合物抗压强度和微观结构的影响.结果表明:掺入10%～25%的白云石粉体有利于提高地质聚合物早期和后期抗压强度,粉体越细和掺量越多,早期增强效果越显著.热霞分析表明加入白云石后降低地质聚合物中自由水、填隙水含量,提高结构水含量.微观结构研究显示白云石在地质聚合物...     

碱激发矿渣水泥水化C-A-S-H凝胶微观结构的研究

通过核磁共振、扫描电镜和纳米压痕技术研究了普通波特兰水泥和碱激发矿渣水泥水化28 d形成的C-S-H和C-A-S-H凝胶的微观结构.结果表明,波特兰水泥水化形成的C-S-H凝胶的结构主要由5链14 nm的托贝莫来石(60％)和2链硅钙石(40％)组成;碱激发矿渣水泥的主要水化产物是C-A-S-H凝胶,随激发剂的性质不同而具有不同的组成和结构:当激发剂为NaOH溶液(Na2 O含量为矿渣质量的4％)时,形成的C-A-S-H凝胶是介于5链14 nm和14链11 nm的托贝莫来石之间的中间结构;当激发剂为水玻璃溶液(Na2 O含量为矿渣质量的4％)时,C-A-S-H凝胶的结构主要由11链14 nm和14链11 nm的托贝莫来石组成,与NaOH作激发剂一样,以水玻璃作激发剂的碱激发矿渣水泥水化的C-A-S-H凝胶不具有超高密度状态.     

粉煤灰-矿渣碱激发体系的早期性能和耐高温研究

地质聚合物是以无机Si-Al质材料与高碱溶液反应制得一种具有优异性能的新型胶凝材料。本文制备了不同模数的水玻璃,研究了水玻璃模数及掺量对粉煤灰-矿渣系统的激发效果,探讨了高温养护对其力学性能的影响。结果表明,满足成型要求的前提下,模数为1.4的水玻璃最佳掺量为25%;高温养护对于系统的强度有较大提高。     

碱渣激发矿渣胶凝材料力学性能与微观结构试验研究

为解决工业固废碱渣和矿渣的循环再利用问题,以碱渣和矿渣为原材料制备矿渣基胶凝材料,通过流动度、抗折和抗压强度试验以及微观测试手段SEM-EDS和XRD,从物理力学性能以及微观结构特性方面对比研究了碱渣在碱激发矿渣胶凝材料合成中的作用与机理.结果 表明:碱渣的物理吸水作用是导致流动度降低的主要原因,碱渣的碱激发化学反应作用则主要表现在28 d抗压强度的提升上,并且掺量16％碱渣(按矿渣质量计)单独激发矿渣所得试样经过室温养护28 d后抗压强度可达33.4 MPa.SEM-EDS和XRD分析发现,碱渣中的NaCl、CaCl2、Ca(OH)2组分可以参与矿渣水化过程,其产物包括无定形水化产物和C-S-H、C-A-H、C-A-S-H、3CaO·Al2O3·CaCl2·10H2O(水化氯铝酸钙)晶体组分.碱渣在碱激发矿渣体系中能够起到很好的物理支撑和化学胶结作用,能够为强度和微结构提供积极作用.这也为碱渣的再利用途径提供了新思路.     

TiO2改性煤气化粗渣基地质聚合物的微观结构与性能

煤气化渣可分为粗渣和细渣,其有在碱激发领域应用的潜力。本文对煤气化粗渣的理化性能进行了研究,使用煤气化粗渣制备了地质聚合物,并对其进行了TiO₂的改性研究。结果表明,在煤气化粗渣基地质聚合物中掺入一定量的TiO₂可明显改善其力学性能。当掺入质量分数为10.0%的TiO₂时,样品28 d的抗压强度可从23.4 MPa提高到42.9 MPa。此外,通过对样品进行物相分析与微观结构分析, TiO₂的掺入明显改善了地质聚合物的微观结构,促进了碱激发反应,提高了材料的力学性能。     

钢渣基多孔地质聚合物的制备及吸附性能研究

以钢渣为主要原料,水玻璃为激发剂,H₂O₂为发泡剂,制备多孔地质聚合物材料。采用XRD、FTIR、SEM、BET等对原料及最终试样进行表征,研究钙硅比、激发剂和H₂O₂掺量对该材料性能的影响。将所制备的多孔地质聚合物用作吸附剂,初步考察该材料对Cu²⁺的吸附效果。试验表明:当钙硅比为1.0,水玻璃掺量为20.4%(质量分数),发泡剂掺量为4%(质量分数)时,该材料性能良好,总孔隙率86.4%,抗压强度0.5 MPa,体积密度0.408 g/cm³,体积吸水率56.31%,钢渣使用率65.85%,比表面积与孔容显著提高。吸附结果显示:该材料对Cu²⁺吸附效果良好,去除率可达91.44%,平衡吸附量达到15.239 mg/g,吸附过程符合准二级动力学模型。     

碱激发粉煤灰/矿渣复合体系的性能研究

研究了碱激发剂中SiO2与Na2O含量对碱激发粉煤灰/矿渣复合体系凝结时间和抗压强度的影响,并采用扫描电镜对样品的微观形貌进行表征,研究结果表明:碱激发粉煤灰/矿渣的凝结时间在15～705 min总体而言,激发剂中Na2O含量越高(＞4％),样品的凝结时间越长;SiO2含量越高(＞2％),样品的凝结时间越短.激发剂中SiO2含量为4％,Na2O含量为6％时,样品抗压强度增幅最大.扫描电镜(SEM)结果表明,SiO2含量越高,材料结构越致密;当Na2O含量高于6％时,材料结构变松散.颗粒较细,比表面积较大的粉煤灰碱激发活性高,样品的抗压强度也越高.     

镍矿渣地聚合物的制备及其增韧改性

以工业固体废渣-水淬镍渣为主要原料,在碱激发剂作用下制备地聚合物.通过加入矿渣和纤维的方法对镍渣地聚合物的力学性能进行优化,并通过孔结构测试、断面形貌分析等方法,对矿渣的增强作用和纤维的增韧作用进行研究.结果表明:矿渣的掺入有利于镍渣地聚合物抗压强度的提高和内部孔径结构的改善.50 ℃养护7 d时,与镍渣地聚合物相比,矿渣掺量为50％的镍矿渣地聚合物的抗压强度提高了209.7％,总孔隙率和最可几孔径尺寸分别降低了32.7％和53.1％.PP纤维的掺入能有效提高镍矿渣地聚合物的韧性,当纤维掺量为1.6％时,50 ℃养护7 d的镍矿渣地聚合物抗折强度和抗冲击功分别较未掺纤维试样提高了42.0％和114.3％,基体中纤维的拔出和拉断消耗了荷载能量,提高了地聚合物的抗裂能力.     

石煤提钒尾渣制备地聚合物的试验研究

石煤提钒尾渣的主要化学成分为SiO2和Al2O3,主要矿物为石英、钙长石、钠长石、斜长石等硅酸盐、铝硅酸盐矿物,属于硅酸盐类尾矿.在研究石煤提钒尾渣的特性基础上,以石煤提钒尾渣为主要原料,偏高岭土为辅助原料,以NaOH为碱激发剂,制备了石煤提钒尾渣地聚合物.考察了硅铝基质原料的配比,碱激发剂掺量,成型水固比以及成型压力对材料抗压强度的影响.试验结果表明:最佳基质原料配比尾渣/偏高岭土为7∶3,碱激发剂最佳掺量为13％,成型水固比为0.16,成型压力为15 MPa时,试样28 d抗压强度可以达到17.4 MPa.XRD和SEM分析表明:石煤提钒尾渣地聚合物的主要产物为无定型硅铝凝胶,还有少量的类沸石矿物(CaAl2 Si2 O8·4H2O)以及钙沸石CaAl2Si3O10· 3H2O.     

宝钢Corex渣和常用矿渣性能的比较

研究了宝钢Corex矿渣和常用矿渣的物理性能、易磨性、活性和自身水硬性。结果表明,宝钢Corex渣和常用矿渣的化学成分比较接近。两种矿渣碱度均大于1,说明两者有较高的潜在水化活性。由于Corex渣具有较高的致密性、含铁率和容重,使得Corex渣的易磨性较常用矿渣差。此外,在细度接近时,宝钢Corex渣的自身水硬强度略高于常用矿渣,但Corex渣的早期活性指数明显高于常用矿渣,在比表面积为400~450 m2/kg时,Corex渣的早期(3 d、7 d)活性指数分别高于常用矿渣15%和20%以上,两者后期(28 d)活性相差不大。