赤泥基碱激发胶凝材料的制备及机理研究

系统总结了国内外对赤泥基胶凝材料的研究成果,分析了赤泥种类、掺合料和激发活化措施对赤泥基碱激发胶凝材料力学性能的影响。研究表明烧结法赤泥活性较高,受热活化和水玻璃激发效果较为显著,抗压强度普遍高于25 MPa;拜尔法赤泥较则难以被激发,而目前90%的铝业公司使用拜耳法生产Al2O3。结合已有研究,利用工业固体废弃物脱硫石油焦渣激发拜耳法赤泥,确定了赤泥基激发胶凝材料的基本配合比,经标准养护28 d抗压强度达到25.6 MPa。利用XRD进行的微观分析发现,赤泥中的铝硅酸盐矿物可以在碱性激发剂的作用下发生反应,经过溶解-聚合反应生成聚合物凝胶是赤泥受激发产生强度的主要原因。研究将赤泥用于制备胶凝材料,可以实现赤泥大规模、高附加值的资源化再生利用。     

碱赤泥矿渣胶凝材料性能的研究

本文用水玻璃激发赤泥和矿渣而得到了高强的无机胶凝材料———碱赤泥矿渣胶凝材料。研究了赤泥掺量、水玻璃品种和掺量以及磷酸钠的掺量对这种胶凝材料强度的影响。通过正交试验确定了其最佳的质量配比。使用XRD分析了碱赤泥矿渣胶凝材料水化过程中的水化产物     

赤泥作为胶凝材料的可行性研究

本文以拜耳法赤泥、矿渣、粉煤灰等工业废渣为主要原料研究并制备碱激发胶凝材料,并通过正交试验找出赤泥、矿渣和粉煤友的最佳配比。制备性能较好的碱激发胶凝材料。     

碱激发赤泥-粉煤灰基地聚物的制备研究

为探究赤泥-粉煤灰地聚物研究其微观结构和力学性能之间的关系,以拜耳法赤泥、粉煤灰为固体原料,1.4模数的水玻璃作为碱激发剂,制备了不同固体废弃物比例和不同养护龄期的地聚物,并对其力学性能、矿物组成和微观形貌通过抗压强度试验、X射线衍射仪和场发射电子扫描显微镜进行检测和表征。     

碱激发赤泥-粉煤灰-电石渣复合材料性能研究

采用(NaOH+Na₂SiO₃)溶液、电石渣和粉煤灰来稳定赤泥,制备了碱激发赤泥-粉煤灰-电石渣复合材料.通过力学和微观性能测试,分析了复合材料的强度形成和发展机理,并通过重金属浸出试验评价了复合材料的安全性.结果表明：复合材料的强度随着赤泥掺量的降低和养护龄期的延长而提高,掺40%赤泥的复合材料在28 d龄期时的抗压强度最高可达20.1 MPa,致密的水化硅酸钙(C-S-H)和水化铝酸钙(C-A-H)的形成及赤泥颗粒的物理结合是复合材料强度增长的主要原因;赤泥中的重金属在养护28 d后形成了化合物而被固化在复合材料中,在浸泡28 d后的浸出液中未检测到重金属,证明使用强碱激发剂、电石渣和粉煤灰稳定赤泥是安全可行的.     

矿渣-稻壳灰基碱激发胶凝材料的制备

以工农业废料矿渣、稻壳灰为主要原料,制成一种新型胶凝材料,并对此胶凝材料的强度进行探讨,就不同种类的碱激发剂等因素进行探究。同时,用X射线衍射分析不同龄期此体系碱激发胶凝材料的矿物组成,并用扫描电镜观察不同龄期材料的微观形貌。结果表明,稻壳灰的活化可采用"两段煅烧法",碱组分含量为10%、激发剂为水玻璃时激发效果最好,胶凝材料水化产物为低钙硅比的C-S-H凝胶。     

碱激发胶凝材料的研究进展

综述了不同碱激发胶凝材料的化学组成与其反应机理、凝结时间、反应产物及强度的关系,特别是CaO、SiO2和Al2O3的含量对整个聚合反应的影响。重点介绍了激发方式的研究现状和应用领域的新探索。     

碱激发胶凝材料的研究现状

对碱激发胶凝材料在制备工艺、胶凝组分、激发方式以及应用方面进行了综述,论述了碱激发胶凝材料作为绿色土木工程材料、快速修复和处理有毒、放射性废弃物等方面的最新应用进展,分析了碱激发胶凝材料所面临的挑战,并对碱激发胶凝材料的研究前景进行了展望.     

碱激发矿渣胶凝材料的试验研究

通过变换碱种类、碱掺量、水玻璃模数,研究了矿渣粉在碱的作用下的强度发展规律,并对这类碱激发材料的性能进行了试验与分析。结果表明,碱掺量增加,凝结时间越短;水胶比越小,凝结时间越短。采用水玻璃比用NaOH的凝结时间短,水玻璃对矿渣的激发效果要优于NaOH的激发效果,模数为1．2的水玻璃当掺量达到8％时强度达到最大值。胶砂强度随NaOH掺量的增加而增加,NaOH掺量达到10％时强度达到最大值。     

碱激发胶凝材料耐酸性能研究现状综述

碱激发胶凝材料是一种耐酸性较好的新型建筑材料,在酸腐蚀环境中比普通的硅酸盐混凝土耐受性更好。通过综述碱激发胶凝材料的耐酸性能,评估了不同碱激发胶凝材料与普通硅酸盐混凝土在酸性介质中的抗腐蚀性能差异,探究了材料抗酸侵蚀机理,进一步阐明了未来研究的努力方向,可以作为建筑耐酸材料的参考。     

碳酸钙晶须对碱矿渣胶凝材料的减缩增强作用

针对碱矿渣胶凝材料易收缩开裂等问题,采用一种新型微米级纤维——碳酸钙晶须对碱矿渣胶凝材料进行减缩增强,研究了碳酸钙晶须掺量对碱矿渣胶凝材料流变性能、抗压强度和干燥收缩的影响,并探究其显微增强机理.结果表明：微米级碳酸钙晶须的掺入对碱矿渣胶凝材料流动性影响较小,当碳酸钙晶须掺量为3%时,其新拌浆体塑性黏度为12.33 Pa·s,较未掺碳酸钙晶须的对照组仅增长14.48%,其硬化浆体28 d抗压强度可达105.8 MPa;碱矿渣胶凝材料的干燥收缩率随着碳酸钙晶须掺量的增加而降低,当碳酸钙晶须掺量为5%时,其28 d干燥收缩率仅有0.87%,较未掺碳酸钙晶须的对照组降低32.56%;碳酸钙晶须与基体紧密结合,在基体受力破坏时分散其所受应力,提升了碱矿渣胶凝材料的力学性能;碳酸钙晶须在体系内部的桥接作用能够有效延缓碱矿渣胶凝材料微裂纹的形成与扩展,在一定程度上遏制了宏观裂纹的发展.     

碱激发煤液化残渣基地聚物的力学及微观特性

以煤液化残渣（DCLR）为原材料制备了煤液化残渣基地聚物（DG）,并通过调节碱激发剂（AA）模数及其掺量、养护龄期及DCLR粒径,研究了DG试样的工作性能、力学性能、微观结构及化学组分变化.结果表明：DG的无侧限抗压强度与抗折强度均随着AA模数与掺量的增加呈先增加后降低的趋势,在AA模数为1.4、掺量为50%时,试样中硅铝酸盐凝胶最多,结构最致密,强度最大;DG试样的早期强度较高,其1 d抗压强度与抗折强度均达到28 d的70%以上;AA模数的改变对DG浆体流动度的影响并不显著;DCLR粒径越小,DG试样的力学性能越好,且DCLR粒径越大,DG试样养护7 d后强度提升越快.     

碱矿渣水泥早期反应产物微观结构演化过程

利用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、²⁷Al和²⁹Si魔角旋转固体核磁共振（MAS NMR）以及¹H-²⁹Si魔角旋转交叉极化固体核磁共振（¹H-²⁹Si CPMAS NMR）研究了NaOH激发碱矿渣水泥早期反应产物的演变过程.结果表明：碱矿渣水泥在3~28 d龄期内均能观察到水化硅铝酸钙凝胶（C-A-S-H）、水滑石和单硫型水化硫铝酸钙（AFm）,凝胶产物由复杂的端链硅氧四面体（Q¹）、链状硅氧四面体（Q²）和Al取代的链状硅氧四面体（Q²（1Al））或层状硅氧四面体（Q³（1Al））构成,相对反应程度随龄期延长而增大;随着24 h内早期反应的进行,矿渣水化程度提高,铝硅比增大,铝氧四面体桥氧结构占比增大;矿渣铝氧多面体经历结构解聚、水滑石与AFm层状晶体的形成和Q²（1Al）的形成过程;反应早期24 h内Q²（1Al）迅速发展,水分子与硅氧四面体骨架交联,化学结合水形成,未发现聚合度更大的层状硅氧四面体（Q³）和Q³（1Al）结构,因此0~24 h为C-A-S-H低聚态凝胶形成阶段.     

氯化钡对高延性碱矿渣复合材料力学性能的影响

通过开展单轴拉伸与抗压力学性能试验,系统探究了BaCl₂对高延性碱矿渣复合材料（HDASC）力学性能的影响.结果表明：当BaCl₂掺量为3.0%时,HDASC的凝结时间延长至109 min;HDASC的初裂强度、抗拉强度及抗压强度随着BaCl₂掺量的增加逐渐降低,尤其是BaCl₂掺量为3.0%时,HDASC强度的下降率高达50.0%,但其拉伸应变基本维持在6.24%~9.66%的高延性区间;BaCl₂的掺入使得HDASC的水化程度逐渐降低、孔隙数目增多,降低了基体的密实度,削弱了纤维与基体的黏结.     

赤泥在建筑材料方面的综合利用

该文综述了赤泥的形成以及赤泥的物理性质、化学成分、矿物组成。并对赤泥在水泥基材料中的综合应用:水泥生料和混合材、生产碱激发水泥、混凝土掺合料以及路面基层的研究进展进行了报道,也总结了其在陶瓷、微晶玻璃中的应用研究的进展情况。     

赤泥对道路硅酸盐水泥性能和矿物组成的影响

以赤泥、砂岩和石灰石为原料进行赤泥道路硅酸盐水泥的制备研究.分析了赤泥的掺加对道路硅酸盐水泥矿物组成和基本性能的影响.结果表明:以赤泥为部分原料可以成功制备以C_3S,C_2S和C_4AF为主要矿物相的道路硅酸盐水泥熟料;赤泥道路硅酸盐水泥熟料掺加5%(质量分数)的二水石膏可以制备出各项性能优异的赤泥道路硅酸盐水泥;与普通道路硅酸盐水泥相比,赤泥道路硅酸盐水泥的早期抗压强度偏低;虽然预先对赤泥进行了脱碱处理(脱碱后赤泥中总碱含量(质量分数)1%),但当其掺量(质量分数)超过26%时,赤泥道路硅酸盐水泥熟料中的碱仍会对水泥矿物的形成产生不利影响;赤泥道路硅酸盐水泥熟料中的碱大部分以硫酸钾(钠)的形式存在于水泥熟料的中间相中;随着赤泥道路硅酸盐水泥水化龄期的延长,放射性核素~(226)Ra的放射性比活度不断升高,~(232)Th变化不大,~(40)K则不断降低;赤泥道路硅酸盐水泥的外照指数为0.87,对环境的放射性影响处在安全范围内.     

海洋环境碱激发矿渣-石灰石粉净浆的微结构特性

采用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、热重分析（TG-DTG）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）,研究了不同石灰石粉掺量碱激发矿渣-石灰石粉（AAS-LS）低碳胶凝复合体系在海洋环境大气区与水下区的水化产物相组成、官能团以及微结构特性.结果表明：在海洋大气区自然碳化过程中,AAS-LS净浆新增的碳化产物主要为CaCO₃的多晶型物相——亚稳态球霰石和文石;在持续的海水浸泡环境中,有Mg（OH）₂和微量Ca（OH）₂生成,且在浸泡12个月后,类水滑石相显著出现;石灰石粉在碱激发体系中具有潜在的化学效应.     

赤泥高等级路面基层材料的工程应用

探讨了赤泥的大块率、混合料含水率、石灰剂量以及外加剂对路面基层强度的影响规律。结果表明,赤泥中粒径大于10mm的大块颗粒所占比例对试件的抗压强度有明显的影响,应该控制在10%以下;混合料含水率在45%左右时抗压试件强度最高;在实际的工程应用中推荐配合比为陈赤泥∶粉煤灰∶石灰=75∶15∶10;外加剂中石膏粉和造纸黑液最有利于提高基层初强度。采用路拌法施工工艺修建的一条全长约4km的烧结法赤泥路面基层示范公路,经过现场钻芯取样,强度达到了石灰工业废渣稳定土的一级和高速路的强度要求。     

早龄期碳化养护下水泥基材料的阻抗谱特征

利用交流阻抗技术对早龄期碳化养护下不同水灰比、砂灰比和试件尺寸的水泥基材料进行研究,建立优化的等效电路模型并获得相应电学参数,对比分析早龄期碳化养护下水泥基材料的质量增加率和交流阻抗谱变化.结果表明：试件质量增加率随水灰比增大而增大,随砂灰比降低而增大,净浆组的质量增加率均值为11.29%,为砂浆组的2～3倍;试件尺寸越大,质量增加率越大;在碳化养护条件下水泥基材料交流阻抗谱高频区圆弧直径呈增大趋势,低频区直线斜率呈减小趋势;建立了试件质量增加率与阻抗谱参数之间的关系模型,采用电荷传递电阻Rct2预测碳化养护下水泥基材料的CO2吸收量,早龄期碳化养护下水泥基材料的交流阻抗谱研究有助于建立相应的无损监测技术.