粉煤灰基地质聚合物材料性能研究

采用3种不同成分的粉煤灰在碱激发剂的作用下制备地质聚合物,研究了粉煤灰成分对地质聚合物抗压强度的影响,采用SEM和XRD对样品进行表征.结果表明,粉煤灰中Al含量高时,地质聚合物初期强度增长较快;Si含量高时,后期强度增长较快;Ca含量高时,样品中出现C-S-H胶体,它们对材料的强度有一定贡献.     

底泥基地质聚合物注浆材料制备试验研究

河湖环境治理工程中产生的底泥的高效处置问题已经成为环境治理的重要难题,在岩土工程领域常用的注浆加固方法需要大量的注浆材料。综合底泥处置难题和岩土工程注浆材料的需求,提出以纯底泥作为基础物质进行地质聚合物注浆材料的研究。以武汉南湖清淤工程产生底泥作为原料,在分析底泥基本性质基础上,结合前期碱激发探索,以碱激发和热活化相结合开展底泥基地质聚合物注浆材料的制备试验,并通过正交试验探究碱性激发剂模数、碱当量、水灰比等因素对底泥基地质聚合物强度的影响,所得纯底泥基地质聚合物28 d强度达到16.37 MPa,然后通过X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱试验(FTIR)方法对地质聚合物凝胶的生成过程进行分析。研究结果表明,在碱激发和热活化共同作用下,纯底泥基地质聚合物注浆材料的制备是可行的,能够基本满足工程需求,通过后续研究有望解决大量底泥的处置难题,也可为工程建设提供一种新的注浆材料。     

矿渣粉煤灰基地质聚合物材料的激发特性研究

为探究不同碱性化学试剂对矿渣、粉煤灰的活性激发效果以制备优质的地质聚合物材料,选取NaOH(NH)、KOH(KH)、Na2CO3( NC)、K2CO3(KC)四种常见的固态碱,以单掺、复合掺两种方式得到了10种不同类型的碱激发剂,并在不同碱激发剂的状态下制备了粉煤灰与矿渣的比值(Fly ash-Slag Ratio,FSR)为0.6、碱掺量(Alkali Content,AC)为6.0％、复合碱组分间的比例n=1.3、胶水比(Binder-Water Ratio,BWR)分别为2.8和3.2的两组净浆试件,测试了标准养护3、7、28 d的静态力学性能,并从综合性能、经济性两方面进行对比研究.结果表明:苛性碱与碳酸盐复合类作为碱激发剂在激发效果方面表现出了“超叠加效应”,成功地解决这两类碱在单独作用时的弊端,能充分发挥矿渣、粉煤灰复合胶凝材料的潜在活性,相对地提高了利用率;从激发的综合性能的角度来讲,NH与KC复合碱方案为最优,但结合经济性评价,权衡性能和成本两方面因素,最佳碱激发剂配制方案为NH与NC的复合碱.由此可见,采用NH与NC复合碱组分可制备性能优越、经济的地质聚合物材料.     

粉煤灰基地质聚合物的实验研究及中试

以粉煤灰为主要原料,添加碱激发剂制备粉煤灰基地聚合物,通过正交实验研究了粒径、激发剂掺量、水玻璃模数、浆料液固比对粉煤灰基地聚合物性能的影响。结果表明,当粒径为24.58μm、激发剂掺量为25%、水玻璃模数为1.4、液固比为0.34时,地聚物28 d抗压强度最高,为44.10 MPa。SEM分析表明,地聚合反应中产生大量胶凝物质,有利于地聚合物强度的提高。在此基础上分别掺入砂、锰渣、锅炉渣进行中试实验,结果表明,当粉煤灰与砂的质量比为4∶1、激发剂掺量为23.5%,制备的地聚物抗压强度最高,为50.9 MPa。XRD分析表明,粉煤灰在碱激发剂作用下形成了C-S-H和N-A-S-H产物,是地聚合物强度主要来源。     

矿渣-粉煤灰基地质聚合物混凝土的基本性能研究

地质聚合物混凝土是一种新型混凝土类材料.为了研究地质聚合物混凝土的基本性能,以矿渣、粉煤灰为原料,以硅酸钠和氢氧化钠为激发剂,制备了矿渣-粉煤灰基地质聚合物混凝土,测试了不同配合比下矿渣-粉煤灰基地质聚合物混凝土的坍落度以及7、14d和28d的抗压强度,分析了水胶比对和易性与抗压强度的影响,探讨了抗压强度的增长规律.结果表明:制备的矿渣-粉煤灰基地质聚合物混凝土具有较高的抗压强度和良好的和易性,凝结硬化快,强度特性稳定;当水胶比为0.26,砂率为0.40,氢氧化钠和硅酸钠的质量比为0.29,碱溶液的浓度为56%时.矿渣-粉煤灰基地质聚合物混凝土的坍落度为110mm,标准养护条件下7、14d和28d龄期的抗压强度分别达到40.4、50.3MPa和60.20MPa;随着水胶比的增大,和易性不断增强,抗压强度先增加,后减小;随着养护龄期的延长,抗压强度不断增长,但增速降低.     

粉煤灰地聚合物材料性能及应用的研究进展

粉煤灰地聚合物在微观结构上与传统偏高岭土基地聚合物相似,但制备成本大幅降低,且某些性能甚至还会超越偏高岭土基地聚合物,因此受到国内外学者的高度关注。针对粉煤灰基地聚合物反应机理,着重介绍了粉煤灰特性、激发剂及水组分含量对所得地聚合物性能的影响,阐述了粉煤灰地聚合物在处置利用固废中的应用。     

粉煤灰基地聚合物修补材料的组成设计与性能

以粉煤灰、矿粉两种工业废料为主要原材料,模数为1.2~1.8的水玻璃作为激发剂制备地聚合物。采用五因素四水平的正交试验组成设计方案,测试了水胶比(W)、碱激发剂掺量(S)、矿粉取代率(B)和水玻璃模数(M)在不同水平下试样的流动度、凝结时间、抗压强度和拉伸粘结强度。通过对结果进行极差分析和因素指标分析,得出这种绿色环保型修补材料的组成设计与性能指标之间的关联。综合分析得出,当水胶比为0.28,碱激发剂掺量为0.14,矿粉取代率为0.4,水玻璃模数为1.2时,制备出的地聚合物性能良好,达到绿色环保型建筑修补材料的要求。     

地聚合物注浆材料的开发及性能研究

以粉煤灰、矿渣等大宗工业固体废弃物及水泥为主要原料,在改性水玻璃的激发下进行地聚合反应,制备新型低碳、高强、无收缩的地聚合物注浆材料。试验结果表明:随矿渣、水泥掺量的增加,地聚合物注浆材料的凝结时间大幅度缩短、抗压强度大幅度提高;改性水玻璃中的Na_2O主要控制其对粉煤灰及矿渣等的激发能力,而水玻璃模数Ms主要控制早期地聚合反应的过程。经工程应用表明,采用该非开挖式地聚合物注浆材料能有效修复路面的不均匀沉降,经优选的F15C15G70-912型地聚合物注浆处理后,代表弯沉值降低50%,路面强度系数由0.39~0.42提高到0.76~0.80,路面强度评级由次提高到良。     

粉煤灰基地质聚合物固化含铬电镀污泥研究

为探索含铬电镀污泥处置和利用的新技术,以粉煤灰基地质聚合物对含铬电镀污泥进行固化,研究了液固比、水玻璃模数、水玻璃用量、污泥添加量和养护时间对固化体的强度和六价铬浸出浓度的影响,并结合XRD和SEM分析,对固化机制进行了探讨。结果表明,选择适当的液固比、水玻璃用量等参数,污泥添加量高达18%时,地质聚合物90 d抗压强度仍在10 MPa以上,Cr(Ⅵ)浸出浓度低于0.1 mg/L。粉煤灰基地质聚合物对污泥中铬的固化作用可归因于其硬化过程中形成的水化硅铝酸钠凝胶及沸石对铬离子的固溶和吸附。     

地聚合物隧道注浆材料性能与应用研究

地聚合物隧道注浆材料具有耐久性好、早强等优点,但其脆性较大。以粉煤灰、水泥、水玻璃、氢氧化钾为原材料,制备地聚合物隧道注浆材料,研究水泥取代粉煤灰率和水胶比2个因素对注浆材料性能的影响,并掺入聚丙烯纤维改善其抗裂性能。结果表明,地聚合物净浆流动度和终凝时间均与水泥取代率成反比,与水胶比成正比;水泥取代率为15%是抗压强度最优的配比选择,可通过调整水胶比来调整流动度和终凝时间,达到实际工程应用要求;聚丙烯纤维体积掺量为0.5%时,不仅可显著改善抗裂性,还可兼顾其它性能指标不受影响,在成贵高速建设试验段中应用效果良好。     

超高韧性粉煤灰基地聚合物的研制及性能

以粉煤灰为主要原材料设计研制超高韧性粉煤灰基地聚合物(FA-EGC),确定其最优配合比,并研究养护龄期、预加拉伸应变和反应温度对FA-EGC抗压强度、表观密度、拉伸性能及微裂纹特征的影响.结果表明:在水灰比为0.35,水玻璃模数为1.5且掺量为6%(以Na_2O质量计),以及聚乙烯醇(PVA)纤维体积分数为1%时,试件可产生明显应变硬化特性,且最大拉伸应变达到4.7%;随着养护龄期的延长,FA-EGC的拉伸强度不断提高,但养护龄期的延长对其最大拉伸应变有不利影响;当预加拉伸应变相同时,随着龄期的延长,FA-EGC的裂纹总数增加,平均裂纹宽度减小;当龄期相同时,随着预加拉伸应变的增加,FA-EGC的裂纹总数和平均裂纹宽度均增加;在高温反应环境下,FA-EGC的抗压强度、初裂强度和拉伸强度分别提高了6%,60%和10%,但最大拉伸应变和表观密度有所下降.     

粉煤灰基地质聚合物力学性能影响因素的研究进展

对地质聚合物技术做了一个简要的介绍,分别从原材料、激发剂、添加剂和养护条件四个方面对近年来国内外学者在粉煤灰基地质聚合物力学性能的影响因素方面所做的工作和研究成果进行了介绍。粉煤灰的物化特性对粉煤灰基地质聚合物的力学性能有决定性的影响;激发剂中的碱形式、碱浓度和硅含量对粉煤灰基地质聚合物的抗压强度影响较大;适当的添加剂能提高粉煤灰地质聚合物的抗压强度;相对较高的养护温度有利于粉煤灰基地质聚合物力学性能的发展。在所有的影响因素中,原材料的成分和性质是最难控制的因素。最后,对研究原材料对地质聚合物力学性能影响的研究给出了建议。     

基于强度指标的粉煤灰基地质聚合物设计

以粉煤灰为主要原材料,少量的硅灰为SiO2调节材料,以水玻璃和NaOH溶液作激发剂,制备了粉煤灰基地质聚合物材料,探讨了影响粉煤灰基地质聚合物强度的主要因素,结果表明:养护温度对地质聚合物强度影响最大,NaOH溶液摩尔浓度次之,NaOH溶液与水玻璃的质量比影响最小。     

耐水型聚氨酯注浆材料性能研究及工程应用

对比了耐水型聚氨酯注浆材料与普通聚氨酯注浆材料在不同含水量下的发泡倍率、拉伸性能及压缩性能,分析了无水条件下2种注浆材料的粘结性能及耐久性.结果表明,当普通聚氨酯注浆材料含水量为1％时,其发泡倍率高达15倍,容易造成路面顶起;而耐水型聚氨酯注浆材料含水量达20％时,发泡倍率仅为2.8倍;在含水量为0时,耐水型聚氨酯注浆...     

高分子注浆堵水材料性能试验研究及工程应用

该文通过对不同水灰比、波美度的水泥类材料和不同配比的高分子材料进行凝结时间、流动度和试块强度室内试验研究,结果表明:相对于普通水泥类材料浆液,高分子材料浆液的凝结时间更短、流动性能更好、结石体抗压强度更高;在树脂和催化剂配比为1:1时,高分子材料的各项指标可以达到最佳。     

玻璃粉-粉煤灰基地聚合物混凝土力学及微观性能研究

研究了玻璃粉的粒径和取代率、复合碱激发剂的模数和浓度对玻璃粉-粉煤灰基地聚合物混凝土（GAGC）力学性能和微观结构的影响。结果表明：随着玻璃粉取代率的增加,GAGC的抗压强度呈先增大后减小的趋势,最佳取代率为40%;随着玻璃粉粒径的增大,GAGC体系中的凝胶体和团簇结构减少,微观结构由密实转为松散,力学性能降低,最优粒径为（10±2）μm;随着复合碱激发剂模数和浓度的增大,GAGC的抗压强度呈先增大后减小的趋势,最佳模数和浓度分别为1.5和1.4 mol/kg。     

粉煤灰-矿渣基地聚合物胶砂性能研究

通过正交试验研究了粉煤灰与矿粉质量比(粉矿比)、水玻璃模数、水胶比3个因素对粉煤灰-矿粉基地聚合物胶砂性能的影响规律,并对样品的微观性能进行测试。结果表明:水胶比为最显著影响因素,粉矿比为显著影响因素,水玻璃模数的影响最小,当粉矿比为3∶7,水玻璃模数为1.6,水胶比为0.35时,地聚合物胶砂的28 d抗折和28 d抗压强度最高,分别为7.8、57.2 MPa。     

氧化石墨烯对粉煤灰基地质聚合物力学性能的影响

通过改进Hummers法制备了一系列不同尺寸的氧化石墨烯（GO）,研究了GO对粉煤灰地质聚合物流变性能、力学性能和微观结构的影响,结果表明当粉煤灰地聚物净浆流动度随GO的尺寸和掺量增大而降低;此外GO的掺入,会阻碍粉煤灰地聚物早期强度发展,但是会提高后期强度的发展速度。通过扫描电镜观察粉煤灰地质聚合物微观结构,结果表明GO的掺入会导致粉煤灰地质聚物中出现大量的针棒状结晶体。     

煤矸石基地质聚合物混凝土梁高温性能研究

首先制备干粉激发煤矸石基地质聚合物混凝土,基于此,采用有限元方法研究了煤矸石基地质聚合物混凝土梁的高温特性。建立了不同截面尺寸煤矸石基地质聚合物梁的有限元模型,研究了地质聚合物混凝土梁不同高温作用下的温度分布和变形;在不同高温工况下,研究了不同混凝土保护层厚度对地质聚合物混凝土梁的开裂荷载和极限荷载变化的影响规律;揭示了煤矸石基地质聚合物混凝土梁在高温时的变形、承载能力等特性的变化规律。研究表明：高温下混凝土梁底层和侧面的保护层厚度对内部钢筋的升温均有影响;温度升高,梁跨中的挠度增大,且增大截面尺寸可以有效降低高温时梁构件的变形。混凝土保护层厚度对梁的开裂荷载和极限荷载均有影响,增大保护层厚度对于提高高温后梁的承载力的作用是积极的,地质聚合物混凝土梁的截面尺寸越大,高温下梁的开裂荷载和极限荷载越大。     

注浆材料工程应用及展望

结合注浆材料在工程中的应用,介绍了注浆材料的种类和特点,针对化学注浆材料和水泥注浆材料的优缺点,提出了环保、经济、高性能、耐久的超细水泥注浆材料是注浆材料研究与发展的方向。