地聚物活性粉末混凝土设计与力学性能

提出了一种以矿渣微粉和粉煤灰为胶凝组分,水玻璃为激发剂的地聚物胶凝材料设计方法,其强度较高,早期强度发展迅速.以地聚物胶凝材料为基础,通过运用Dinger-Funk颗粒堆积理论优化了固体颗粒堆积效率,制备了一种高抗压、抗折强度的活性粉末混凝土,并进行了材料韧性分析.研究结果表明,地聚物胶凝材料强度高,早期强度发展快,通过热养可以显著提高其极限强度,适宜用于制备超高强度活性粉末混凝土.掺入钢纤维可以进一步提高活性粉末混凝土的韧性,其极限拉应变可达1％以上.     

地聚物泡沫混凝土的研究与应用

地聚物泡沫混凝土是一种新型轻质多孔材料,具有轻质高强、吸声隔热、吸能抗震、节能利废、耐酸耐腐等优良性能。本文综合介绍了地聚物泡沫混凝土的制备工艺及研究现状,并对其性能和应用现状进行了探讨,最后指出了其应用中常见的问题,展望了未来地聚物泡沫混凝土的应用前景与发展方向。     

粉煤灰地聚物反应体系下的反应动力学研究

本文以实验数据为基础,利用“Jander”动力学方程,借助现代分析手段,对粉煤灰地聚物反应体系下的反应动力学进行了研究。主要研究内容有：液固比对粉煤灰在强碱体系下反应过程的影响;粉煤灰在地聚物体系下反应动力学阶段的划分;温度及碱浓度对动力学各反应阶段的影响以及地聚物宏观强度产生的机理等。研究结果表明：液固比的降低会造成反应速率的下降,固相产物形成所需的反应程度提前及反应产物形态的变化;地聚物反应过程以动力学方程模型中N＝2和N＞2以扩散反应阶段为主;温度的升高在提高各阶段反应速率的同时可降低反应时长。碱浓度的升高可有效提高各阶段的反应速率。粉煤灰主体与反应产物在化学成分上的明显差异与地聚物反应过程及其宏观强度的形成有密切关联。     

冲击荷载下水工地聚物混凝土的力学性能

本文利用直径100 mm的分离式霍普金森压杆试验系统,研究了不同应变率下长期水环境作用对地聚物混凝土动态力学性能的影响.结果表明:GC试件的动压强度、动压韧性随应变率增大而增大,表现出明显的应变率效应;水环境下,GC试件静压强度低于干燥试件,随应变率增大,试件动压强度提升幅度较大,动压强度高于干燥试件.水环境提升了GC试件动压强度的率敏感性.同时,GC试件动压韧性受水环境影响较小,但试件的动弹性模量大于干燥试件,变形能力降低.     

碱当量对偏高岭土基地聚物砂浆早期收缩行为影响研究

研究了不同碱当量水玻璃溶液为碱激发剂的偏高岭土基地聚物砂浆的早期收缩和水化放热特性.结合孔隙溶液表面张力和砂浆内部相对湿度计算了地聚物砂浆的毛细管半径及毛细管应力,基于此讨论了地聚物砂浆早期收缩影响机制.结果 表明,新拌阶段收缩主要与偏高岭土颗粒形貌及所处的碱性环境有关,碱当量越高,偏高岭土颗粒吸水量越大,浆体收缩越大.地聚物砂浆凝结硬化阶段收缩主要与毛细管应力有关,高碱当量会导致偏高岭土溶解程度增大,砂浆相对湿度降低,孔隙溶液表面张力增大,从而细化砂浆内部毛细管半径,增大毛细管拉应力,导致收缩变大.     

LDHs改性偏高岭土基地聚物涂料对混凝土耐久性的影响研究

本文提出一种新型偏高岭土基地聚物无机防护涂料.该涂料的基体为偏高岭土基地质聚合物,其有界面结合力强、抗渗性优异的特点,通过选择合适的工艺,加入少量的LDHs新型无机插层材料,以提高该涂料对混凝土的抗碳化性能和抗氯离子渗透性能.通过结合XRD、TG-MS等测试分析技术对该涂料提高混凝土耐久性的微观机理进行了探讨.研究结果表明,此种涂料可以显著提高被涂覆混凝土的抗碳化能力和抗氯离子侵蚀性能,LDHs材料主要通过煅烧处理后的结构重建过程和离子交换实现对碳酸根和氯离子的吸附.     

地聚物材料固化含砷废渣抗冻融性能研究

为了处理有色金属冶炼厂产生的含砷废渣,利用磷渣-粉煤灰基地聚物材料对其进行固化处理,对固化体抗冻融性能进行研究,考察不同冻融方式、冻融循环次数等条件下固化体的相对质量变化、抗压强度、砷浸出率特性,并采用XRD、SEM等表征手段分析冻融前后固化体的物相组成及形貌变化.结果表明:采用不同的冻融方式,随着冻融循环次数的增加,固化体的相对质量变化不大;抗压强度有所下降,经15次冻融循环,强度仍可高于15 MPa,固化体砷浸出率呈上升趋势,砷浸出率仅为0.27％.XRD及SEM分析表明,冻融前后固化体中矿物相基本未发生变化以及固化体未发生崩裂现象,说明固化体具有较强的抗冻融性能.     

循环流化床脱硫灰地聚物试验研究

探讨了标准养护条件下水胶比、碱激发剂掺量、水玻璃模数对CFB脱硫灰地聚物砂浆强度的影响,进而分析了不同养护制度对CFB脱硫灰地聚物砂浆强度的影响.结果 表明,标准养护条件下,随水胶比的增加强度降低,激发剂掺量32％时强度最高,水玻璃模数在1.5时可获得最大强度,标准养护的各龄期强度均大于自然养护的强度,14 d以后强度差距减少.蒸汽养护温度80℃时各龄期的强度都是最高的,超过80℃后,蒸汽养护时间超过8h后延长养护时间对强度的增长贡献不大,提高蒸汽养护温度对早期强度的提升作用更大.80℃蒸气养护16 h后标准养护,CFB脱硫灰地聚物砂浆3d抗压、抗折强度分别达到38.7 MPa和7.7 MPa,28 d抗压、抗折强度分别达到41.3 MPa和9.0 MPa.XRD和SEM分析结果显示,CFB脱硫灰经碱激发后,石英晶体结构被破坏,石灰和硬石膏均参与反应,形成大量胶凝状产物且穿插有较多的针棒状水化硫铝酸钙结晶.     

碱浸铅锌渣地聚物的制备及其力学性能研究

碱浸铅锌渣是铅锌矿渣中提炼锌粉后产生的碱性废渣.经活化及碱激发处理,可制备地聚物材料,这为碱浸铅锌渣的综合利用提供了新的思路.以碱浸铅锌渣和偏高岭土为原料,以硅酸钠溶液和氢氧化钠为激发剂制备出碱浸铅锌渣地聚物并分析其力学性能.通过正交试验方法考察了碱浸铅锌渣掺量、激发剂模数以及激发剂掺量对碱浸铅锌渣地聚物的力学性能的影响,并采用SEM和XRD技术分析其制备机理.试验结果表明:当液固比为0.5的条件下,碱激发剂模数为1.2,碱激发剂掺量为65％,碱浸铅锌渣掺量为45％时,制备出碱浸铅锌渣地聚物的28 d抗压强度能达到49.6 MPa,且碱激发剂掺量为影响其抗压强度的第一要素;分析原料与产物XRD测试结果,碱浸铅锌渣地聚物发生聚合反应,且生成了Na2 Al2 Si3 O10·2H2 O及Na6 Si8 O19等符合地聚物材料结构特征的物质.     

地聚物橡胶混凝土的力学、抗冲击性能及强度机理分析

为探究橡胶再生集料在地聚物混凝土中的增韧作用,采用不同比例的橡胶再生集料(粒径为0.15~0.3 mm和1~4 mm)代替地聚物混凝土中的普通集料。首先,采用工业废渣中粒化高炉矿渣粉为原料,水玻璃溶液和NaOH为激发剂制备地聚物胶凝材料,并与普通集料、橡胶再生集料混合制备地聚物橡胶混凝土;然后对地聚物橡胶混凝土的力学性能、抗冲击性能和强度机理进行探究。结果表明:添加适量比例的橡胶再生集料可提高地聚物混凝土的抗压强度,增幅为5%左右,这与橡胶再生集料表面在NaOH碱环境中的氧化和降解作用有关;但地聚物橡胶混凝土在劈裂荷载和弯曲荷载下易断裂,劈裂抗拉强度和抗折强度降低20%~30%,这是地聚物橡胶混凝土的典型特点。通过落锤冲击试验和弯拉冲击试验可知,橡胶再生集料能大幅提高地聚物混凝土的抗冲击性能,最高增幅超过200%。这是由于橡胶再生集料具有的柔性和弹性特征吸收了部分冲击能量,同时延缓了冲击荷载下混凝土初始开裂到失效破坏过程,减少了裂缝开裂应力集中,提高了地聚物混凝土的延性。在地聚物碱性条件下,橡胶颗粒表面发生氧化和降解作用,表面变得粗糙,与地聚物基体结合紧密;橡胶表面在NaOH作用下,产生羟基、羧基等亲水基团,有利于水化产物在橡胶再生集料表面附着。     

Fly Ash Based Geopolymer Concrete: a Comprehensive Review

Silicon - Manufacturing of ordinary Portland cement is an energy intensive process that emits harmful greenhouse gases in the atmosphere which pollutes the environment. With the surge in...     

地聚合物及其混凝土的胶凝性质概述

地聚合物是硅铝质无机原料通过矿物缩聚生成的一种以离子键和共价键为主,范德华键为辅,由共用氧交替键合的硅、铝氧四面体组成的铝-氧-硅酸盐无定形网状结构的胶凝材料.地聚合物的水化反应是在碱性激发剂的作用下,硅氧键和铝氧键发生断裂-重组反应,再聚合生成地聚合物的过程.与硅酸盐水泥相比,地聚合物不仅可以充分利用工业固体废弃物为原料,而且可以在常温下反应制备,因此具有显著的利废节能特点.通过分析近年来国内外地聚合物的研究进展,重点论述了成分效应、外加剂和固化条件对地聚合物性能的影响,以及地聚合物混凝土的凝结和硬化特性、界面过渡区性质、钢筋粘结性质、耐高温性及耐久性,以期对地聚合物及其基材的深入认识和工程应用具有积极的参考作用.     

减缩剂对混凝土收缩性能影响的试验研究

针对掺高效减水剂导致早期混凝土自收缩增大,收缩时间提前等问题,提出一种掺加减缩剂的方式。采用立杆式收缩测量方法,对两种不同减缩剂进行干缩试验,从而得到效果比较明显、混凝土力学性能得到明显改善的一种复合外加剂材料。通过试验研究表明,减缩剂B-SAR较减缩剂D-SAR对混凝土在抗压、抗折、收缩率方面要明显具有优势,并确定缩减剂B的最佳掺加量。     

混凝土干燥收缩研究进展

介绍了混凝土干燥收缩定义与试验研究发展,总结了混凝土干燥收缩机理,综述了国内外混凝土干燥收缩预测模型的特点及适用范围,并对混凝土干燥收缩性能后期的研究工作提出了一些建议。     

粉煤灰地质聚合物混凝土的强度特性

本文研究了骨料掺量、砂率、养护温度、高温养护时间对粉煤灰地质聚合物混凝土抗压强度,以及劈拉强度、抗折强度、弹性模量、泊松比等力学性能.结果表明:粉煤灰地质聚合物混凝土的抗压强度随骨料掺量及砂率的增加先增大后减小,存在一个相对最优值;强度随养护温度的升高而增大,100℃时达到最大值,且强度增长在高温养护24 h内基本完成.粉煤灰地质聚合物混凝土早期强度较高,7d以后强度增长较小;劈拉强度随着骨料掺量的增加而提高,抗折强度、弹性模量、泊松比都随骨料掺量的增加先增大后减小,掺量为70％时达到峰值.     

骨料对混凝土干缩性能的影响

采用收缩试验针对骨料对混凝土干缩的影响进行研究。主要分析不同骨料体积含量下骨料的约束作用、过渡区湿扩散作用对干缩影响的权重,以及骨料最大粒径和砂率对于缩影响。结果表明：骨料体积含量小于66％时,约束起主导作用;骨料体积含量介于66％-68％之间时,约束与过渡区湿扩散共同起主导作用;骨料体积含量大于68％时,约束再次起主导作用。骨料最大粒径和砂率的变化对干缩几乎没有影响,只有在单位用水量变化时对于缩产生影响。     

粉煤灰基地聚合物若干关键问题研究综述

作为一种新型可持续发展材料,粉煤灰基地聚合物具有优异的工程技术性能、突出的节能环保优势和巨大的市场潜力,成为当前研究的热点和前沿.本文针对粉煤灰基地聚合物若干关键问题综述了国内外研究现状,分析其地聚合反应机理与模型、地聚合反应过程的影响因素、水的作用、生成产物微观形貌与结构,以及其混凝土界面过渡区的状态.