聚合物改性煤矸石粉煤灰混凝土性能研究

为探讨聚合物对大掺量煤矸石粉煤灰混凝土性能的影响,制备不同掺量苯乙烯、191#UP和196#UP 3种聚合物改性大掺量煤矸石粉煤灰混凝土试件,进行抗压强度、抗折强度、碳化性能试验研究。结果表明,3种聚合物的加入均提升了混凝土试件抗压强度,且应控制掺加191#UP和196#UP的量在10%左右;掺加3种聚合物的混凝土试件抗折强度都有明显提高,折压比也呈增长趋势,测得掺191#UP和196#UP混凝土的韧性比掺苯乙烯的性能优越;混凝土试件的碳化深度随着聚合物掺量的增加而逐渐减小,说明聚合物可以改善混凝土的碳化性能,并且随着聚合物的增加,改善效果越明显。试验表明,适量掺入聚合物可以改善大掺量煤矸石粉煤灰混凝土的抗压强度、抗折强度及碳化性能,这为聚合物改性大掺量煤矸石粉煤灰混凝土性能的应用提供了试验依据。     

PVA纤维增强铁尾矿砂混凝土的3D打印力学性能研究

为研究PVA纤维掺量为 0%、0.25%、0.5%、0.75%、1%的铁尾 矿砂混凝土的3D打印力学性能,基于灰 色预测模型分析其流动度和打印高度对抗压强度和抗弯强度的影响大小。 结果表明:3D 打印 PVA 纤维增强铁尾矿 砂混凝土的流动度范围在 159~ 176 mm 内;PVA纤维掺量为 0.5%时,混 凝土流动度最小;PVA 纤维掺量为 1%时,混 凝土流动度最大;其打印模型总高度随水胶比的增大而增大,随 PVA 纤维掺 量的增加而减小;PVA 纤维掺量一定时, 3D打印PVA纤维增强铁尾矿砂混凝土随水胶比的增大,抗压强度逐渐降低 ,但在一定的水胶比下,抗压强度随 PVA 纤维掺量的增加呈现显著降低趋势;3D打印试件的抗弯强度随水胶比的增 大而减小,并随纤维掺量的增大而变化; 3D打印试件的流动度对抗弯强度的影响大,3D打印试件的打印高度对抗压 强度的影响大。     

粉煤灰改性水泥基材料在建筑3D打印中的研究现状及应用探索

介绍了将粉煤灰资源的利用与双碳目标深度融合和以粉煤灰循环利用推进双碳目标,对提高煤炭资源循环利用率和加快发展低碳绿色建筑的重要意义。并对粉煤灰水泥基材料实现3D打印低碳建筑进行了相关讨论和研究。着重介绍了以粉煤灰改性水泥基材料作为建筑3D打印材料的可打印性、可建造性、流变性以及微观表征等性能的研究进展,并探索和研究了粉煤灰改性水泥基打印绿色材料在建筑3D打印中的应用,最后得出了粉煤灰改性水泥基材料在建筑3D打印技术中的结论和展望。研究成果旨在为提高粉煤灰等低碳绿色材料的综合利用率和低碳节能技术的发展提供参考。     

改性粉煤灰对镍渣基地聚合物力学性能的影响

在碱激发剂作用下制备镍渣基地聚合物,考察自制改性粉煤灰对地聚合物力学性能的影响,并结合XRD、IR和SEM等测试方法,对试块的微观结构和性能进行研究。结果表明：改性粉煤灰的掺入有利于镍渣基地聚合物力学性能的提高。当改性粉煤灰掺量为20%时效果最佳,50 ℃养护7 d时地聚合物的抗折强度和抗压强度分别比镍渣地聚合物提高了32.0%和20.2%。主要是改性粉煤灰颗粒表面含有的β-C₂S参与反应后产生更多的凝胶相,有利于改善地聚合物结构的致密性,增强与改性粉煤灰颗粒表面碱激发产物的胶结能力。同时,钙源的引入也有助于改性粉煤灰在碱溶液的溶解,提高体系反应速率。     

改性粉煤灰对镍渣基地聚合物力学性能的影响

在碱激发剂作用下制备镍渣基地聚合物，考察自制改性粉煤灰对地聚合物力学性能的影响，并结合XRD、IR和SEM等测试方法，对试块的微观结构和性能进行研究。结果表明：改性粉煤灰的掺入有利于镍渣基地聚合物力学性能的提高。当改性粉煤灰掺量为20%时效果最佳，50 ℃养护7 d时地聚合物的抗折强度和抗压强度分别比镍渣地聚合物提高了32.0%和20.2%。主要是改性粉煤灰颗粒表面含有的β-C₂S参与反应后产生更多的凝胶相，有利于改善地聚合物结构的致密性，增强与改性粉煤灰颗粒表面碱激发产物的胶结能力。同时，钙源的引入也有助于改性粉煤灰在碱溶液的溶解，提高体系反应速率。     

镍渣—粉煤灰基地质聚合物力学性能及耐久性能的研究

作为新型胶凝材料,地质聚合物应用前景广阔,而利用镍渣制备地质聚合物对实现固废综合利用有重要意义。通过硅酸钠和氢氧化钠复合碱溶液活化制备了镍渣—粉煤灰基地质聚合物,探讨了粉煤灰掺量对地质聚合物力学性能、抗冻性能、抗海水侵蚀性能的影响,并结合XRD、SEM及孔结构分析等手段阐明变化规律。结果表明:(1)粉煤灰的引入,提高了地质聚合物的强度;当粉煤灰掺量为10%时,力学性能最优,7、28 d抗压强度分别为37.2、42.5 MPa,相比空白组试样分别提高了21.97%和17.40%。(2)适量粉煤灰的掺入能够进一步降低地质聚合物在冻融循环、干湿循环中的抗压强度损失及质量损失。当掺入10%粉煤灰时,50次冻融循环后试样的抗压强度损失率、质量损失率分别为24.7%、14.9%,50次干湿循环后的抗压强度损失率为21.5%。(3)粉煤灰对碱激发的反应有益,增加了反应产物;同时,粉煤灰更小的颗粒粒径,对地质聚合物提供了更好的填充效应。研究结果可为镍渣—粉煤灰基地质聚合物的开发及相关耐久性能问题的探索提供参考。     

粉煤灰掺量对复合地聚合物性能的影响

研究以地聚合物注浆料为原料,探究在4h内,不同掺量的粉煤灰对所制备的复合地聚合物的力学性能的影响。结果表明:逐渐增大粉煤灰掺量对复合材料力学性能有一定提高,当粉煤灰掺量为25%时,其力学性能较优且凝结时间较短;继续增大粉煤灰掺量,复合地聚合物的力学性能反而下降,凝结时间延长。通过分析发现,掺入适量粉煤灰能使材料内部网络聚合度提高,使其结构更致密;后期强度降低是因为体系内莫来石含量逐渐增多导致地聚合反应未能彻底进行,造成试体力学性能进一步降低和凝结时间的延长。总体而言,掺合适量粉煤灰能提高地聚合物力学性能,并为粉煤灰的固废处理提供一条可行途径。     

超微粉碎粉煤灰用于建筑外墙用腻子粉研究

为了拓展粉煤灰利用途径和降低腻子粉成本,研究了超微粉碎前后粉煤灰替代水泥制备建筑外墙用腻子粉的性能变化规律。结果表明:当超微粉碎前后粉煤灰替代50%水泥时,对应腻子粉胶凝试件的黏结强度均达最高,其黏结强度分别较不替代水泥时增加11%和28%,且柔韧性均得到明显改善;在达到标准JG/T 157-2009《建筑外墙用腻子》的指标要求前提下,粉煤灰可替代约70%的水泥,且超微粉碎后粉煤灰用于腻子粉的性能更优。     

地质聚合物的制备及其在尾矿免烧制品中的应用

采用钢渣和粉煤灰作为原料,加入一定量的碱激发剂,制备出了一种较高强度的地质聚合物胶凝材料。当钢渣与粉煤灰比值为1∶1时,加入10%、模数为1的水玻璃,3d强度为29.20MPa,28d强度可达53.71MPa。并以其作为胶凝材料,以铁矿尾矿粉作为骨料,试制了一种钢渣粉煤灰基地质聚合物胶凝尾矿免烧制品。当尾矿加入量为50%或55%时,各个样品的3d强度均在10MPa以上,最高可达16.24MPa,28d强度均在15MPa以上,最高可达23.43MPa。本文还对胶凝聚合反应机理进行了初步探讨。     

粉煤灰粒径对地质聚合物孔结构及性能的影响

对原状粉煤灰进行分级处理,获得3种不同粒径特征(D50=5.02μm、D50=15.74μm、D50=35.32μm)的粉煤灰颗粒,并利用其制备地质聚合物,研究粉煤灰颗粒粒径对地质聚合物孔隙率、孔径分布、显微结构、抗压强度的影响,探讨了影响抗压强度的关键因素,建立了该体系抗压强度与孔隙率的关系式。结果表明:细化粉煤灰粒径可制备具有高强度、低孔隙率地质聚合物。利用粉煤灰细灰取代粗灰,促进了致密凝胶相的产生,凝胶孔孔隙率明显减小,试样总孔隙率由18.72%降至11.04%;细灰颗粒与铝硅酸盐凝胶结合良好,试样早期强度基本无变化,28 d强度提升明显,达到62.6 MPa。地质聚合物的抗压强度与孔隙率符合y=80.53e~(-2.32x)的指数关系。     

高钙粉煤灰地质聚合物的制备及耐久性研究

以新疆某电厂高钙粉煤灰为原料,水玻璃为碱激发剂制备了高钙粉煤灰地质聚合物胶凝材料。研究了水玻璃掺量、水胶比、水玻璃模数等对高钙粉煤灰地质聚合物抗压强度的影响,并对制备的聚合物材料进行了耐久性研究。结果表明,以高钙粉煤灰为原料,水玻璃（模数为1.1）掺量为8%、水胶比0.37、标准养护条件下,制备的高钙粉煤灰地质聚合物3 d、7 d和28 d抗压强度值分别为23.0 MPa、33.3 MPa与51.7 MPa。对所制备的地质聚合物进行耐久性研究表明,高钙粉煤灰地质聚合物所有龄期抗压强度均优于42.5水泥胶砂的强度,同时120 d龄期时能够到达83.3 MPa的高强度。      

一种钢渣-高岭土基地质聚合物材料

将高岭土和氢氧化钠固体的热活化产物与钢渣混合、水化、压制,制备了一种较高强度的钢渣-高岭土基地质聚合物材料。采用XRD、FTIR和SEM测试方法对原料和合成的地质聚合物材料的表面键合、物相及微观结构的变化进行了分析。质量分数为5%的高岭土碱热活化物料与95%的钢渣粉末制备的地质聚合物材料,其养护3、7和28 d的试块抗压强度分别为20、30和28.9 MPa,达到了非承重墙体建筑材料MU20、MU25和MU30的强度等级标准。表面键合变化表明,反应生成了Si(Al)-O三维网络结构的地质聚合物,钢渣中的硅酸钙受碱激发生成C-S-H凝胶,不反应的固体作填充料增加了材料的抗压强度。     

粉煤灰基地聚合物的制备及性能研究

以电厂废渣Ⅱ级低钙粉煤灰为原料,利用碱激发搅拌法制备了粉煤灰基地质聚合物。当水玻璃模数为1.2,nSi/nAl为1.96,养护温度为60℃时,强度最高为41.13 MPa,体积密度为1.66 g/cm3;水玻璃的模数、nSi/nAl、养护温度对地质聚合物的强度、体积密度影响较大,随着参数的增加,抗压强度都表现为先增加后降低的趋势;粉煤灰地质聚合物XRD谱图与原灰相比,在29.508°处出现非晶的漫散射宽峰,且莫来石、石英衍射峰降低,说明地质聚合反应已发生,形成一种“半晶态”物质。     

Influence of NaOH solution on the synthesis of fly ash geopolymer

A study was conducted on leaching of fly ash mixed with NaOH solution and on mixing procedure for preparing geopolymer. Leaching of SiO₂ and Al₂O₃ was investigated by mixing fly ash with NaOH solution for different time intervals and leachates were analyzed in terms of silica and alumina contents. To make geopolymer paste, separate mixing and normal mixing were used. For separate mixing, NaOH solution was mixed with fly ash for the first 10 min; subsequently sodium silicate solution was added into the mixture. For normal mixing, fly ash, sodium hydroxide and sodium silicate solution were incorporated and mixed at the same time. Geopolymers were cured at 65 °C for 48 h. Microstructure of paste and compressive strength of mortar were investigated. Results revealed that solubility of fly ash depended on concentration of NaOH and duration of mixing with NaOH. For mixing procedure, separate mixing gave slightly better strength mortar than normal mixing. High strength geopolymer mortar up to 70.0 MPa was obtained when the mixture was formulated with 10 M NaOH and sodium silicate to NaOH ratio of 1.0, and the separate mixing sequence was used.     

硅钙渣复合地聚物水化机理研究

为实现硅钙渣、粉煤灰及矿渣三种固废的协同利用,本文通过开展不同粉煤灰、矿渣比(灰渣比)下的硅钙渣复合地聚物制备实验,对硅钙渣复合地聚物的水化机理进行了研究。结果表明,硅钙渣复合地聚物是由β-硅酸二钙自身水化和碱激发水化共同形成的一种以C—S—H和C(N)—A—S—H为主的二元复合胶凝材料;相较于晶相矿物,玻璃相矿物更易发生碱激发水化反应,导致灰渣比在0.5以上时7 d水化物中残存大量未反应的莫来石,但随养护时间的延长莫来石会继续进行水化,并在28 d时生成蠕虫状四方钠沸石和条状贝德石。同时在灰渣比为1.0时,硅钙渣地聚物微观形貌最均匀致密,28 d抗压强度最高,达到37.9 MPa,说明此时能够发挥出粉煤灰、矿渣、硅钙渣之间最佳的协同效应。     

激发剂的性质对页岩提钒尾渣基地聚物性能的影响

为研究地聚物的弱碱性激发技术,以湖北某地的页岩提钒尾渣为原料,进行了地聚物碱激发研究。主要研究了不同偏高岭土掺量、激发剂模数和激发剂用量对地聚物抗压强度的影响。最终确定在m（提钒尾渣）:m（偏高岭土）=9:1,弱碱性激发剂Na₂SiO₃的模数为3.0,Na₂SiO₃的掺量为14%的激发制度下,地聚物试样3 d的抗压强度即可达到27.55 MPa,极大地提高了地聚物的抗压性能。对不同模数的硅酸钠下制备的地聚物进行物相转变、化学键变化和微观形貌分析,发现在液体硅酸钠的作用下,页岩提钒尾渣中的石英被进一步溶解;溶解的无定形硅铝物质与液体硅酸钠中的硅酸根反应逐渐生成硅铝凝胶相;液体硅酸钠中的硅酸根起一个诱导作用,液体硅酸钠的模数越高,其硅酸根含量越高,与页岩提钒尾渣中的无定形硅铝物质反应也越迅速,从而生成更多的硅铝凝胶相,促进了地聚物抗压强度的提高,实现了地聚物的安全制备。