地聚物材料的研究进展

地聚物材料是兼有有机高聚物、陶瓷、水泥的特点，又具有独特性能的新型建筑材料。介绍了地聚物材料的理论研究进展、材料应用研究进展，以及在我国研究及开发应用地聚物材料的意义。     

碱渣-矿渣-红黏土基地聚物胶凝材料的制备及其性能研究

以碱渣、矿渣、红黏土为主要原料,制备了碱渣-矿渣-红黏土基地聚物胶凝材料,通过正交试验研究了碱渣掺量、矿渣掺量、水料比、养护温度等因素对地聚物胶凝材料性能的影响。结果表明:当碱渣掺量为20%、矿渣掺量为30%、水料比为0.40、养护温度为60℃时,地聚物胶凝材料性能最优,其收缩率为0.6%、7 d抗压强度为38.2 MPa。     

矿渣-粉煤灰基地聚物力学特性试验研究

为推进落实“双碳”国家发展战略,提高大宗工业固体废弃物的综合利用率,实现对矿渣、粉煤灰的协同使用,通过无侧限抗压强度试验,研究碱激发剂掺量、水胶比以及矿渣与粉煤灰之比对矿渣-粉煤灰基地聚物力学性能的影响。试验结果表明：当碱激发剂掺量为30%、水胶比为0.40、矿渣∶粉煤灰为80∶20为矿渣-粉煤灰基地聚物力学性能最佳,其28 d无侧限抗压强度可达到78.4 MPa。该研究结果可为矿渣-粉煤灰基地聚物的进一步研究提供借鉴和参考。     

矿渣掺量及激发剂模数对偏高岭土基地聚物常温固化的影响

将粒化高炉矿渣(GGBFS)掺入偏高岭土(MK)中,研究了矿渣掺量对具有常温固化能力胶凝材料稠度、凝结时间及力学性能的影响,并通过X射线衍射(XRD),傅里叶变换红外光谱(FTIR),扫描电镜(SEM)等分析手段研究了偏高岭土-矿渣复合体系的反应机理.结果表明:将矿渣掺入偏高岭土能减小浆体的稠度,缩短其凝结时间;偏高岭土-矿渣复合体系可在常温下固化,得到具有较高强度的硬化浆体;在碱激发作用下偏高岭土-矿渣复合体系发生了地质聚合反应和矿渣水化反应,生成了N-A-S-H凝胶与C-S-H凝胶共存的结构;激发剂模数和偏高岭土与矿渣的质量比是影响反应产物强度的主要因素——矿渣掺量不高于40%(质量分数)时,反应产物的强度随激发剂模数增大而降低;矿渣掺量超过60%后,反应产物强度随激发剂模数增大而提高.     

地聚物混凝土的力学性能研究综述

地聚物混凝土作为非水泥基建筑材料,在利用工业固废的同时具备低碳排放量、低能耗的突出特点,有望替代水泥基混凝土成为新一代绿色建筑材料。优良的力学性能是地聚物混凝土应用于工程实际的基础。通过收集分析前人的相关研究成果,从碱激发剂、胶凝材料及水胶比方面综合论述地聚物混凝土的力学性能,归纳总结地聚物混凝土力学性能的研究现状。     

赤泥地聚物水泥力学性能和聚合机理EI北大核心CSCD

以活化赤泥和矿渣为主要原料制备了赤泥地聚物水泥(RMPC),研究了矿渣掺量、激发剂(水玻璃)模数及其掺量对RMPC力学性能和聚合机理的影响.结果表明:矿渣显著改善了RMPC砂浆的力学性能,其掺量为40%时,RMPC砂浆的抗压强度最高;水玻璃模数为1.5或1.2时,RMPC砂浆的抗压强度和抗折强度最佳;当水玻璃模数为1.5时,RMPC砂浆的抗压强度随水玻璃掺量增大而增大,且水玻璃掺量为20%时,RMPC抗折强度最高;赤泥和矿渣中的活性硅、铝组分在水玻璃作用下,参与地质聚合反应和水化硬化过程,生成以类沸石地聚物和水化硅(铝)酸钙(C-(A)-S-H)凝胶为骨架的地聚物结构.     

地聚物注浆材料性能研究

以P.O52.5水泥为基材,利用工业固体废弃物粉煤灰、矿渣粉、钢渣粉进行改性,采用单因素及多因素正交试验,探究地聚物注浆材料性能及最优配比。结果表明,粉煤灰掺量15%、矿渣粉掺量20%、钢渣粉掺量15%时效果最优,其中对注浆料的流动性和抗压强度的影响排序为粉煤灰>钢渣粉>矿渣粉;XRD和热重分析发现,在最佳配比下,随时间延长能有效促进水化反应,钙矾石含量增多,可显著提升材料的强度和膨胀性。     

矿渣-粉煤灰基地聚物砂浆性能研究

采用高炉粒化矿渣和粉煤灰为原料,水玻璃和NaOH为激发剂,制备地聚物砂浆,并研究其工作性能和力学性能。分析了原材料氧化物组成摩尔比n(CaO+MgO)∶n(SiO₂+Al₂O₃)、胶砂比、水玻璃掺量、NaOH掺量对地聚物砂浆凝结时间、流动度、抗折强度和抗压强度的影响。结果表明,随着氧化物摩尔比n(CaO+MgO)∶n(SiO₂+Al₂O₃)的增加,地聚物砂浆的凝结时间缩短,流动度降低,力学性能提高;随着胶砂比增加,地聚物砂浆的流动度和力学性能提升;随着水玻璃掺量增加,地聚物砂浆的凝结时间先缩短后增加,流动度逐渐降低,力学性能逐渐增加,在水玻璃掺量为40%时力学性能最佳;随着NaOH掺量增加,地聚物砂浆凝结时间缩短,流动度和力学性能先增加后降低,在NaOH掺量为8%时流动度和力学性能最佳。     

地聚物透水混凝土的性能研究

采用粉煤灰、矿渣部分替代或全部取代水泥制备了多种胶凝材料体系的透水混凝土,研究了不同胶凝材料体系对透水混凝土抗压强度和透水性能的影响。结果表明：使用增强剂改良的水泥基透水混凝土具有较好的透水性能,但力学性能可以进一步提高;在低碱度情况下,水泥-矿渣复合体系中水泥水化产物仍然起主要作用,矿渣的的用量增加反而降低基体的力学性能,但透水性能却在一定程度上得到优化;碱激发矿渣/粉煤灰体系,在矿渣含量较大时（>50%）,其力学性能明显优于水泥基透水混凝土,同时可取得较好的透水性能。     

地聚物胶凝材料制备工艺的研究

研究了地聚物胶凝材料的制备工艺,包括不同产地的高岭土、水玻璃模数、煅烧温度、碱含量等对该胶凝材料性能的影响规律;采用X射线分析了高岭土经热处理后主要的矿物型式。研究的结果是王村高岭土经800~900℃煅烧2h活性最好,制得的胶凝材料28 d抗压强度达到74MPa。水玻璃模数为1.3、碱含量为6%~8%时,胶凝材料各龄期的抗压强度较高、凝结时间正常。     

用砒砂岩制备地聚物材料的研究

通过抗压强度、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、压汞(MIP)和扫描电镜(SEM)测试,分析了砒砂岩地聚物材料的力学性能、反应产物及微观结构,讨论了粉煤灰掺量、养护龄期对砒砂岩地聚物材料力学性能及微观结构的影响.结果表明:粉煤灰掺量和养护龄期对砒砂岩地聚物材料的抗压强度、孔隙结构有较为显著的影响,粉煤灰掺量为13%(质量分数)时,砒砂岩地聚物材料的90d抗压强度可达20.3MPa,其孔隙率减小,孔隙结构得到明显改善.砒砂岩地聚物材料的反应产物主要为无定型水化硅铝酸钙类凝胶.     

地聚物基涂料的试验研究

对地聚物基涂料的耐化学侵蚀性进行试验研究研究结果表明：地聚物基涂料具有耐淡水、海水、盐和稀硫酸等化学侵蚀的特性。红外光谱分析表明：地聚物的反应产物中仔在沸石的先驱体——无定形的硅酸铝网状结构物质。     

煤基固废地聚物注浆材料的制备及性能

以煤矸石、粉煤灰等为主体胶凝成分,以脱硫石膏和碱性激发剂等为配体,辅以少量外加剂,制备了煤基固废地聚物注浆材料.采用响应面法开展了25组试验,寻找各指标与各因子间的定量规律及各因子水平的最佳配比.结果表明：通过响应面法建立的回归模型与响应曲面很好地反映了改性剂对浆液性能的影响,且能对复掺改性剂的浆液配比进行优化;在改性剂的复合作用下,以大掺量煤基固废制备的地聚物注浆材料黏度低、流动性好,凝结时间、抗压强度及抗渗性能都满足矿井注浆材料的要求,工程应用效果良好.     

轻质陶粒基地聚物混凝土的制备及其性能研究

为了制备出一种满足轻骨料混凝土要求的轻质陶粒基地聚物混凝土,首先制备了陶粒掺量为10%、20%、30%和40%的陶粒基地聚物混凝土试块,并开展了密度、波速和单轴抗压强度测试;然后讨论了陶粒掺量对陶粒基地聚物混凝土的密度、波速、弹性模量和极限抗压强度的影响;最终综合考虑陶粒基地聚物混凝土的干密度和极限抗压强度,提出了最优陶粒掺量。确定膨胀珍珠岩掺量40%、矿渣掺量20%、陶粒掺量30%为最佳配合比,可以制备出满足轻骨料混凝土要求的轻质陶粒基地聚物混凝土。     

化学激发高掺量矿渣水泥性能的研究

本文介绍了化学激发高掺量矿渣水泥的力学及耐久性能，采用的激发剂为Ｎａ２ＣＯ３，矿渣掺量达７０％。研究结果证明，以Ｎａ２ＣＯ３作为激发剂可显著地改善高掺量矿渣水泥的力学性能，且该水泥的耐久性能大大优于纯硅酸盐水泥。     

地聚物混凝土的性能特点及应用研究进展

通过大量国内外文献,对地聚物混凝土的主要特点、制备方法、应用进展、应用意义进行了总结,通过比较地聚物混凝土与普通硅酸盐混凝土的特点,说明了其在新世纪、新要求下应运而生的原因,认为经过进一步的研究在当今社会将会有很好的发展前景。     

地聚物抗硫酸盐侵蚀性能的试验研究

对地聚物和普通硅酸盐水泥的抗硫酸盐侵蚀性能进行了试验研究,通过研究地聚物的抗硫酸盐侵蚀机理,采用干湿循环法,对侵蚀后的产物进行了X射线衍射分析,结果表明:在5%的硫酸钠溶液中,地聚物砂浆主要是由于硫酸钠浸入试块孔隙中盐结晶体积膨胀而破坏。     

硅灰对粉煤灰-矿渣基地聚物性能的影响

研究了硅灰掺量对粉煤灰-矿渣基地聚物力学性能、抗冲蚀磨损性能和抗硫酸盐侵蚀性能的影响,并通过SEM进行了微观形貌分析。结果表明,当硅灰掺量为6%时,地聚物的抗压强度、抗折强度、抗冲蚀磨损性能、抗硫酸盐侵蚀性能均达到最佳。经28 d标准养护后,硅灰掺量为6%的试样与空白对照组相比,抗压和抗折强度分别提高了18.3%、12.5%,冲蚀率降低了51.2%,硫酸盐侵蚀造成的质量损失减小了26.1%。SEM分析表明,硅灰颗粒具有填充作用,提高了试样的致密度。     

新型复合地聚物胶材制备及其强度影响因素评析

为了克服水泥能耗高、污染大、碳排放当量高的固有缺陷,开发可替代水泥的新型低碳环保胶凝材料已成为业界共识。通过碱性物质激发富含铝硅酸盐的矿物固废先导组分,在常规条件下制备复合地聚物胶凝材料(CGC),具有清洁利废、绿色低碳、高性能的优势,可望成为新一代无机胶凝材料。基于关键氧化物摩尔比和矿物聚合反应机理,优化CGC多种原料的搭配。通过试验研究,评析先导组分、碱激发组分、水固比、养护介质等关键因素对CGC强度的影响。结果表明：常规方法制备的CGC能满足使用要求;矿渣和偏高岭土占比越高,CGC的强度越高;粉煤灰占比越高,CGC的强度越低;CGC的强度与水玻璃和氢氧化钠的用量呈非线性关系;与标准养护相比,海水浸泡养护造成CGC强度降低约7%。     

镍渣基地聚物的制备及其性能研究

研究了激发剂种类和模数对镍渣基地聚物抗压强度、抗折强度和干燥收缩的影响.结果表明,可通过碱激发技术实现对镍渣的资源化利用,不仅可解决镍渣堆置的环境问题,还可产生经济效益.采用模数为1.0的硅酸钠(钾)作为激发剂时,镍渣基地聚物的强度发展最快,28 d抗压、抗折强度分别为23.2、4.9 MPa;采用氢氧化钠作为激发剂时...