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.     

电石渣-脱硫石膏-钢渣改性粉煤灰地聚物协同增强机理

以电石渣、脱硫石膏和钢渣掺量为影响因素,改性粉煤灰地聚物7、28 d抗压强度为响应值,使用响应面法(RSM)研究各种固体废弃物的交互作用对改性粉煤灰地聚物强度的影响规律,并通过水化热、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析其增强机理.结果表明：经RSM优化设计后的电石渣、脱硫石膏和钢渣的最佳掺量分别为6.34%、1.60%和29.47%,改性粉煤灰地聚物7、28 d抗压强度分别达到18.10、29.92 MPa;电石渣和钢渣通过增强体系碱性,加快Si和Al的溶解,促进水化硅铝酸钙(钠)的生成,提高改性粉煤灰地聚物各龄期的强度;脱硫石膏通过提高Ca²⁺和SO₄^2-含量,生成钙矾石晶体,提高改性粉煤灰地聚物的早期强度;随着养护龄期的延长,改性粉煤灰地聚物中凝胶逐渐增多,可填充微小孔隙,使结构变得更加密实,因此强度得到提高.     

不同地聚物砂浆抗硫酸盐侵蚀性能及其机理分析

将不同地聚物砂浆分别浸泡在5％MgSO4和5％(NH4)2SO4溶液中侵蚀120 d,以探究侵蚀离子和浸泡方式对地聚物砂浆抗硫酸盐侵蚀性能的影响,并分析了其侵蚀机理.结果表明:在MgSO4与(NH4)2SO4溶液中全浸泡120 d后,偏高岭土基地聚物砂浆(MK?M)与偏高岭土-矿渣基地聚物砂浆(MK+SG?M)仍能维持稳定结构,其抗压抗蚀系数均大于0.80,矿渣基地聚物砂浆(SG?M)抗压抗蚀系数分别为0.73和0.50,粉煤灰-矿渣基地聚物砂浆(FA+SG?M)的抗压抗蚀系数分别为0.72和0.68;SG?M和FA+SG?M半浸泡在5％MgSO4溶液120 d后,其浸泡区抗压强度损失明显大于干燥区;SG?M与FA+SG?M在不同硫酸盐环境下生成石膏等侵蚀产物,加剧了砂浆的结构破坏与性能劣化;不同地聚物抗硫酸盐侵蚀性能差异明显,可能源自于生成产物的种类和结构不同.偏高岭土基与偏高岭土-矿渣基地聚物的主要产物是水化硅铝酸钠(N?A?S?H)凝胶,该凝胶结构稳定,硫酸盐侵蚀过程中主要是侵蚀阳离子对产物结构的影响;矿渣基与粉煤灰-矿渣基地聚物主要产物是水化硅铝酸钙(C?A?S?H)凝胶,硫酸盐侵蚀机理类似于传统硅酸盐水泥硫酸盐侵蚀机理.     

水泥基材料极早期水化机理及微观结构分析

测试了水泥浆体中孔溶液离子浓度在水化极早期的演变规律;运用原子力显微镜(AFM),采用碱性模拟溶液腐蚀粉煤灰的方法来研究了水化过程中孔溶液碱度对粉煤灰化学反应活性以及水化反应和水化产物生成的影响。研究结果表明:粉煤灰掺量分别为0、10%、20%的三种水泥水化孔溶液各离子浓度随水化时间的推移,其变化趋势基本是相同的。水化最开始的阶段孔溶液离子浓度主要是由碱性物溶解控制,其变化呈现差异性。AFM观察结果表明,碱性溶液可以侵蚀粉煤灰颗粒表面,改变其微观结构,改变的程度与侵蚀溶液碱离子浓度密切相关。经侵蚀的粉煤灰颗粒表面有纤维状水化产物形成。     

自然养护条件下水泥-粉煤灰复合胶凝材料体系早期水化的研究

在自然变温条件下,采用水化热,XRD,TG-DSC手段研究了水泥-粉煤灰复合胶凝材料体系在水灰比一定的条件,粉煤灰掺量和亚硝酸钠掺量对早期水化的影响规律。研究结果表明:在水化热测试中,温度对胶凝材料的早期放热速率影响较大,粉煤灰掺量和亚硝酸钠掺量对其放热速率影响较小,但三者都会影响胶凝材料早期水化放热量;在XRD分析中,随着粉煤灰的掺量增加,水化产物CH在晶体产物中的比例是逐渐下降的,随着亚硝酸钠的增加,水化产物CH在晶体产物中的比例逐渐增加的;在TG-DSC产物分析中,水化产物CH随着粉煤灰掺量和亚硝酸钠掺量的逐渐增大,水化产物CH的含量是逐渐减少的。这表明:亚硝酸钠一方面促进的胶凝材料的水化,生成较多的CH,另一方面激发了粉煤灰的火山灰效应,消耗了部分的CH,生成了不易形成晶体的水化硅酸钙。     

工艺参数对石墨尾矿透水材料性能影响的研究

以石墨尾矿为主要原料,水泥、石灰、粉煤灰、矿渣粉、脱硫石膏等固废物为胶凝材料制备低温陶瓷透水材料。考察了胶凝材料、水、成型压力、养护条件等对材料性能的影响。利用XRD和SEM对材料进行微观分析,表明材料水化产物呈针状分布在未水化的石墨尾矿周围,水化产物之间及水化产物与石墨尾矿颗粒之间结合较好。     

煤气化渣微粉胶凝体系水化机理研究

通过胶砂强度、水化热及扫描电镜(SEM),对纯水泥、掺粉煤灰、掺煤气化渣微粉三种胶凝体系的水化机理进行研究,结果表明:在同水胶比、同掺量的条件下,掺煤气化渣微粉组胶砂跳桌流动度较小,早期强度高于粉煤灰组,后期强度低于粉煤灰组;掺煤气化渣微粉组的水化热温度与放热速率要高于粉煤灰组;对三种胶凝体系水化产物的微观形貌分析发现纯水泥组与粉煤灰组的水化产物相似,而掺煤气化渣微粉组3 d水化产物生成了大量结晶度较低的纤维状水化硅酸钙凝胶,28 d水化产物由结晶度较低的纤维状水化硅酸钙凝胶转化为结晶度较高的类似于硬硅钙石的针状晶体,使得胶砂强度随之增强。     

不同材料增强处理再生骨料对混凝土抗压强度的影响

研究了水泥浆、偏高岭土地聚物、掺粉煤灰偏高岭土地聚物、水泥浆-偏高岭土地聚物增强处理再生骨料对混凝土抗压强度的影响。结果表明:四种增强材料处理的再生骨料对混凝土抗压强度的影响顺序大小为水泥浆-偏高岭土地聚物>偏高岭土地聚物>水泥浆>掺粉煤灰偏高岭土地聚物。     

聚羧酸减水剂对水泥-高炉矿渣-粉煤灰三元体系性能影响研究

研究了聚羧酸减水剂对水泥-高炉矿渣-粉煤灰三元体系工作性能和水化性能的影响。结果表明,复掺粉煤灰和高炉矿渣的水泥浆体流动度要优于单掺组分,并且粉煤灰与高炉矿渣能够发挥“叠加效应”,促进了复合体系的火山灰反应,生成更多的AFt和C-S-H凝胶等水化产物。减水剂的掺入提高了复合浆体加速期的放热峰,减水剂与矿物掺合料之间具有“协同作用”,能够更好地发挥聚羧酸减水剂的作用效果,提高了复合水泥浆体的流动度,改善了水泥硬化浆体的孔隙结构,提高了硬化砂浆的抗压强度,在加入0.08%聚羧酸减水剂后,纯水泥胶砂、单掺粉煤灰胶砂、单掺高炉矿渣胶砂、复掺粉煤灰与高炉矿渣胶砂28d抗压强度分别提高了46.8%、42.6%、35.3%、35.9%。     

用结合水法评定粉煤灰水化活性程度

研究了预处理工艺对粉煤灰活性的影响,探讨了一级、二级粉煤灰在硅酸盐水泥中的掺量及其性能的关系,通过测定水化产物的结合水量来评定粉煤灰在水泥熟料中的水化反应活性和水化反应程度。     

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。     

磨细粉煤灰粉磨制度对其水化行为和强度的影响分析

对不同粉磨制度下得到的磨细粉煤灰进行性能表征,并使用磨细粉煤灰制备水泥浆体,进行强度测试和水化产物物相分析。研究结果表明:设有分选系统的立磨制备的磨细粉煤灰粒度更小,而试验室球磨机在粉磨过程中更多球形颗粒被破坏,更易激发出其火山灰活性,增强其在水泥浆体中的水化程度,从而表现出更高的强度。     

Effects of seeding nucleation agent on geopolymerization process of fly-ash geopolymer

Geopolymer, an inorganic aluminosilicate material activated by alkaline medium solution, can perform as an inorganic adhesive. The geopolymer technology has a viability to substitute traditional concrete made of portland cement (PC) because replacing PC with fly ash leads to reduced carbon dioxide emissions from cement productions and reduced materials cost. Although fly ash geopolymer stimulates sustainability, it is slow geopolymerization reaction poses a challenge for construction technology in term of practicality. The development of increasing geopolymerization reaction rate of the geopolymer is needed. ?The purpose of this study is to evaluate seeding nucleation agents (NA) of fly ash geopolymer that can accelerate polymerization reactions such that the geopolymer can be widely used in the construction industry. Results from the present study indicate that the use of NA (i.e., Ca(OH)₂) can be potentially used to increase geopolymerization reaction rate and improve performance characteristics of the fly ash geopolymer product.     

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。     

Mechanische Hochtemperatureigenschaften von flugaschebasierten Geopolymerbetonen

Mechanical properties of fly ash‐based geopolymer concretes at high temperature At present, concretes based on alkali‐activated binders, so‐called geopolymer concretes, are investigated intensively in the building materials industry and by the research community as environmentally friendly alternative to Portland cement‐based concretes. These inorganic binders, which are based on industrial by‐products such as fly ash and ground granulated blast furnace slag, exhibit high resistance against corrosive acids and salts, if properly designed. The mechanical properties of fly ash‐based geopolymer concretes at high temperatures are subject of systematic investigations at the Bundesanstalt für Materialforschung und ‐prüfung (BAM) to create a basis for the structural design of fire exposed concrete members based on alkali‐activated binders. The concrete specimens, produced with quartz aggregates or lightweight aggregates and heated to a maximum temperature of 750 °C, exhibited a decrease of compressive strength up to temperatures of ca. 300 °C, attributed to formation of microcracks caused by dehydration. At higher temperatures the compressive strength of the investigated geopolymer concretes recovered partly, due to sintering processes starting from ca. 500 °C. Because of this beneficial property when compared to conventional concretes, geopolymer concretes can potentially be applied in infrastructure facilities where fire resistance is critical. From the results of the thermomechanical tests stress‐strain relationships are derived that can be used for the structural design of members made from geopolymer concretes.     

利用粉粉灰——石灰——水泥胶凝体系制备高强砌块

粉煤灰－石灰－水泥胶凝体系发挥了水泥和石灰各自特点。采用该体系可制备粉煤灰掺量达60％－70％,抗压强度达35MPa,材料成本低于60元／m^2的粉煤灰实心砌块,消化是一道十分重要的工序,消化预先破坏了粉煤灰颗粒的表面结构和网络结构,使粉煤灰具有较多的活性SiO2和Al2O3。阐述了水化反应时,水泥的晶核作用和它对粉煤灰水化过程的影响.     

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。     

超高强混凝土用低水胶比浆体的水化热研究

采用自行改进的水化热测定系统,研究了粉煤灰、矿渣粉和水胶比对超高强混凝土用低水胶比浆体水化热和水化进程的影响规律.结果表明:掺10%(质量分数,下同)粉煤灰或矿渣粉不影响低水胶比浆体的水化进程;掺30%,50%粉煤灰或矿渣粉均使低水胶比浆体的水化温升和水化放热速率峰值明显降低,并延缓这些峰值出现的时间,且粉煤灰对水化进程的延缓效果优于同等掺量的矿渣粉;提高水胶比只能略微推迟浆体的水化温升和水化放热速率峰值出现的时间,使水化放热速率峰值有所增大,不会改变浆体温升曲线和放热速率曲线的形状.     

蒸养条件下水泥-粉煤灰复合胶凝材料的水化性能研究

通过测定不同龄期净浆的化学结合水量和抗压强度,并结合SEM,研究在蒸养条件下粉煤灰掺量、细度对水泥-粉煤灰复合胶凝材料水化性能的影响。试验结果表明:蒸养条件提高了水泥粉煤灰复合胶凝材料的水化速度,同时也提高了粉煤灰的活性;蒸养条件下,粉煤灰的细度对水泥粉煤灰复合胶凝材料的早期水化没有显著影响,其后期水化速度随粉煤灰细度的增加而增加;粉煤灰掺量的增加,降低了其早期水化速度,掺入适量的粉煤灰其后期水化程度可以超过纯水泥的水化程度;粉煤灰的掺入有利于水泥的水化,且水泥的水化速度随粉煤灰掺量的增加而增加。