钛酸钾晶须改性偏高岭土基多孔地质聚合物的制备与性能

为提高多孔地质聚合物的力学强度和隔热性能,分别以双氧水(H2O2)和十二烷基硫酸钠(SDS)为发泡剂和稳泡剂,采用化学发泡法制备了由钛酸钾晶须改性的偏高岭土基多孔地质聚合物材料,对其进行了微观结构表征及性能测试.结果表明,当发泡剂和稳泡剂质量分数分别为2.0％和1.5％时,孔结构分布均匀,总孔隙率最高可达51.6％,平...     

超轻质地质聚合物材料的制备及性能研究

以粉煤灰、偏高岭土为主要原料,通过碱激发剂和发泡剂共同作用制备超轻质地质聚合物,研究不同发泡方式、稳泡剂种类及掺量、养护温度和养护时间对超轻质地质聚合物性能的影响.研究结果表明:相较于物理发泡法,采用化学发泡法制备的超轻质地质聚合物,其泡孔分布更为均匀、大小规则且结构致密;以十二烷基苯磺酸钠稳泡剂制备的轻质地质聚合物材料,其泡孔封闭性较差,内部存在孔隙较多,而使用硬脂酸钙稳泡剂制备的材料其孔结构则多为封闭孔,其泡孔分布也更为均匀,孔径尺寸多在0.3～1.2 mm之间;超轻质地质聚合物的最佳制备工艺为:H202发泡剂和CS稳泡剂掺量为5.5wt％、养护温度和时间分别为60℃、24 h,此时超轻质地质聚合物导热系数为0.055 W/(m·K),干密度为190 kg/cm3,抗压强度为0.95 MPa.     

几种填料对偏高岭土-粉煤灰基地质聚合物的增强改性

为提高地质聚合物（GP）的力学强度,制备了含钛酸钾晶须、磷酸钙（β-TCP）、羟基磷灰石（HAP）和碳纳米管（CNTs）增强填料的偏高岭土-粉煤灰基GP复合材料,对其进行了抗压强度测试,并且采用了扫描电子显微镜（SEM）、X-射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪以及热重分析仪分别表征了其微观形貌、结晶形态、化学组成以及耐热性能。研究结果表明,由钛酸钾晶须、β-TCP、HAP和CNTs增强的GP的最大抗压强度分别可达71.97,65.10,70.98,67.02 MPa。比纯GP的最大抗压强度（56.91 MPa）分别提高了26.46%,14.39%,24.72%,17.76%。SEM表征显示,加入增强填料后,GP试样断面裂缝大大减少,结构也比纯GP更密实,这有利于提高GP的抗压强度。此外,2%质量分数的钛酸钾晶须能使GP的热失重率降低22.7%,有效地提高了GP的耐热性能。     

矿渣基无机矿物聚合物墙体材料

目的 探究影响矿渣基无机矿物聚合物墙体材料抗压强度和导热系数的主要因素及其变化规律.方法 以矿渣和偏高岭土为主要原材料,加入粉煤灰,发泡剂等辅助原料,在碱性激发剂作用下,常温下制备矿渣基无机矿物聚合物墙体材料,并通过SEM照片进行微观分析.结果 水玻璃模数为1.2时抗压强度最大且导热系数较小;水玻璃掺量与抗压强度和导热系数成正比;增大液固质量比,试件抗压强度增大,导热系数减小.当水玻璃模数1.2,水玻璃掺量(以Na20计)3%,液固质量比为0.5时,无机矿物聚合物墙体材料对应较大的抗压强度和较低的导热系数.粉煤灰以30%取代矿渣和偏高岭土时,试件抗压强度与保温性能均良好.发泡剂可以明显提高试件的保温性能,发泡荆的适宜掺量为0.5%.结论 试件抗压强度均在MU30以上,且导热系数明显低于黏土砖,是一种承重且保温的新型墙体材料.     

HGM质量分数和环境温度对水泥基隔热注浆材料性能的影响

为了满足高地温隧道建设中隔热注浆材料需要,采用偏高岭土取代部分水泥配制浆液,并加入空心玻璃微珠（hollow glass microspheres,HGM）提高隔热性能。在模拟的地热环境中,探讨碱激发剂质量分数对水泥-偏高岭土注浆材料抗压强度的影响以及HGM质量分数和环境温度对注浆材料性能的影响。结果表明：激发剂在最佳质量分数1%时可提高抗压强度15.89%,随着HGM质量分数增加,凝结时间会延长,注浆材料抗压强度、抗渗性和导热系数降低;养护温度升高会缩短凝结时间、降低注浆材料导热系数,并使结石体28 d抗压强度和抗渗性先升高后降低;当养护温度超过50℃时,结石体后期抗压强度出现倒缩。SEM和孔隙率分析表明,40℃养护形成的结石体孔隙率最低,HGM被水化产物包裹较好,但界面结合力尚需增强。     

化学发泡的污泥陶粒轻混凝土制备与性能表征

以过氧化氢溶液(H2O2质量分数为30%)为化学发泡剂,对以污泥烧胀陶粒(陶粒)为集料的轻混凝土胶结部分进行发泡处理使其进一步变轻,获得化学发泡的陶粒轻混凝土试样,并对试样性能进行系统表征。结果表明:在陶粒轻混凝土的胶结部分加入化学发泡剂,试样的容重可显著降低,当发泡剂质量为胶凝材料的2%(质量分数,下同)和4%时,可获得容重分别为950,600 kg/m3的轻混凝土;胶结部分进行化学发泡后,试样的28 d抗压强度降低,但发泡剂质量为胶凝材料2%试样的抗压强度接近13 MPa;与陶粒轻混凝土相比,加入适量发泡剂可显著降低轻混凝土试样的导热系数,加入量占胶凝材料2%和4%的发泡剂,轻混凝土试样的导热系数分别降低25%和36%。     

泡沫混凝土保温板力学与热工性能实验研究

泡沫混凝土保温板具有良好的耐火性能、保温隔热性能。本文针对掺合料粉煤灰和硅灰的用量,制备压缩和导热系数测试试件,通过系列实验,绘制了该板材的应力应变曲线,得出了压缩和拉伸弹性模量,分析了不同掺合料掺量对导热系数的影响,得出了泡沫混凝土保温板抗压强度和导热系数随时间、配合比、水侵蚀软化等的影响因素,在粉煤灰和硅灰掺量占水泥用量的5%和25%时,抗压强度适中,导热系数满足要求,优选配合比的泡沫混凝土保温板90天龄期抗压强度在0.491MPa～0.641MPa之间,弹性模量在24.55MPa～39.05MPa之间,复现性较好。     

泡沫驱油中起泡剂W-101的筛选与评价

对河间东营油藏泡沫驱油的起泡剂类型、质量分数、抗压、抗温、抗盐、抗油等性能和高低渗双管驱替进行了研究。结果表明,WaringBlender法筛选出的最佳泡沫体系为质量分数0.1%的W-101;当压力为0.1~15MPa时,起泡体积和泡沫半衰期都随着压力的增高而增加,但压力超过5MPa时,压力对W-101起泡剂溶液的起泡能力和稳泡性影响不大;随着温度的升高,W-101起泡剂溶液的起泡能力先增大后减小,稳泡性逐渐减小;当矿化度为2 500~10 000mg/L时,随着矿化度的增加,起泡剂W-101的起泡能力逐渐减小,稳泡性先降低后小幅增大;剂油体积比越大,起泡剂W-101的起泡能力和稳泡性能越差。高低渗双管驱替实验表明,泡沫能有效封堵高渗管,扩大低渗管的波及体积,入口压力从水驱结束时的0.3 MPa升至空气泡沫驱结束时的1.8 MPa,低渗管采收率提高16.89%,高渗管采收率提高9.30%,综合采收率提高12.3%。     

发泡剂及粘结剂用量对铜尾矿轻质材料性能的影响

目的 探索发泡剂和粘结剂的用量对制备材料性能的影响规律,从理论和实际工程中研究铜尾矿的综合利用.方法 测试在不同发泡剂及粘结剂用量下,制备材料的抗压强度、体积密度及导热系数,采用XRD分析制备材料的物相组成,利用扫描电子显微镜SEM分析其形貌.结果 当发泡剂及粘结剂用量分别占铜尾矿质量的4.0％和37.5％时,制备材料的体积密度为0.36 g/cm3,导热系数为0.10 W/(m·K),抗压强度为1.0 MPa.结论 微观分析表明材料的主晶相为α-石英和磷酸盐,α-石英颗粒之间由磷酸盐连接.发泡剂及粘结剂的用量对铜尾矿制备轻质材料的性能有着重要的影响,粘结剂的用量影响制备材料的组成与结构.     

泡沫混凝土的抗氯离子渗透性能研究

对泡沫混凝土试件开展抗压强度试验及抗氯离子渗透性能试验,研究发泡剂稀释倍数、泡沫混凝土水灰比、发泡剂含量对泡沫混凝土抗压强度、非稳态氯离子迁移系数和孔隙率的影响,验证泡沫混凝土作为保护层提高普通混凝土抗氯离子渗透性能的可行性。结果表明:当发泡剂稀释倍数为60倍、水灰质量比为0.5、发泡剂质量分数为0.6%时,泡沫混凝土抗氯离子渗透性能最佳,其非稳态氯离子迁移系数为5.81×10~(-12)m~2/s。     

ECC型自保温干混砂浆的制备与性能表征1

在普通干混砂浆中掺加木质素纤维,且用膨胀珍珠岩颗粒等量代替普通细集料砂,获得自保温干混砂浆样品,研究其物理力学性能、热学性能及收缩性能等。结果表明：加入占胶凝材料质量0.3%的木质素纤维,能显著改善自保温砂浆硬化后的力学性能,尤其是抗折强度;用膨胀珍珠岩替代砂,膨胀珍珠岩的体积分数小于15%时,能提高含纤维硬化样品的28 d抗压强度,大于15%时,样品的28 d抗压强度会降低,为15%时,砂浆试样硬化后的28 d抗压强度为38 MPa,抗折强度为6.1 MPa;另外,当样品中膨胀珍珠岩体积分数为20%,含胶凝材料质量0.3%的木质素纤维,其硬化后的导热系数仅为基准砂浆样品的1/3。     

膨胀珍珠岩保温材料的制备与性能

目的研究膨胀珍珠岩保温材料的制备工艺,解决传统珍珠岩保温材料吸水严重等问题．方法以膨胀珍珠岩为主要原料,添加无机-有机胶黏剂,用40mm×40mm×120mm模具在SVC-4500VA压力机上模压成型,在干燥设备内烘干制得试样．测试其导热系数、抗压强度、憎水率等性能,初步探索制作工艺．结果试验表明在胶黏剂掺量为7％～10％,成型压力为0．36MPa时,试样的导热系数为0．058W／（m·K）,抗压强度为0．4MPa,憎水率为98％,防火等级为A级,符合GB／T5464—2010／ISO1182：2002中的规定．结论胶黏剂的掺量是制备试样强度的主要因素,随着胶黏剂掺量的增加,试样的强度和导热系数均逐渐增加;随着胶黏剂中有机组分的增加,试样的憎水率逐渐提高;在一定范围内,试样的导热系数随着成型压力的增加而降低,当超过某一阈值时,随压力的增加而增大．     

梯度多孔镁的制备及压缩性能研究

以镁粉和造孔剂碳酸氢铵为主要原料,采用粉末冶金技术制备梯度多孔镁。研究了造孔剂梯度分布和烧结温度对梯度多孔镁孔隙特性、烧结收缩行为以及压缩性能的影响。研究结果表明,随着梯度结构中间层造孔剂含量的增加,梯度多孔镁样品的平均孔隙度升高,烧结收缩率、抗压强度以及杨氏模量均降低。此外,随着烧结温度的升高,梯度多孔镁样品的平均孔隙度降低,烧结收缩率、抗压强度和杨氏模量均增加。造孔剂分布为质量分数5％15％的多孔镁样品经620＂C烧结2h后,平均孔隙度为27．3％,烧结收缩率为11．7％,抗压强度为24．5MPa,杨氏模量为1．83GPa．     

高导热BNNS/ANF复合绝缘纸的结构设计及性能分析

随着电力设备逐渐向高电压、大容量、高集成化方向发展，对其绝缘材料的导热性能提出了更高的要求。本文借鉴天然珍珠母的仿生结构，以耐高温的1维芳纶纳米纤维（ANF）组成骨架网络，以高导热的2维氮化硼纳米片（BNNS）为功能基元，构筑复合绝缘纸。首先，利用柠檬酸锂充当表面活性剂，将六方氮化硼（h-BN）通过超声与水热反应相结合的方法剥离成BNNS，并对其微观形貌及分散特性进行研究；然后，采用浓碱去质子化法剥离Kevlar 纤维（AF）制得（ANF）；分别以ANF、BNNS为纳米基元，通过真空辅助抽滤技术制备出BNNS/ANF复合绝缘纸，并对其微观形貌结构、导热性能、力学性能、击穿性能进行了分析。结果表明：所剥离制备的薄层BNNS具有高长径比，BNNS与ANF之间均匀堆积形成致密的砖泥结构，这种砖泥结构有助于改善复合绝缘纸的击穿性能和力学性能；当 BNNS 填充质量分数为20%时，BNNS/ANF 复合绝缘纸的标准击穿场强达到313.04 kV/mm，抗拉强度达到216.64 MPa，分别是纯 ANF绝缘纸的166.47%和126.38%；此外，BNNS在ANF网络中定向分布形成连续导热的桥联，显著提高了复合绝缘纸的导热性能，当BNNS填充质量分数为30%时，复合绝缘纸的热导率达到5.31 W/(m·K)，是纯ANF绝缘纸的211.55%。该复合绝缘纸具有高导热性、良好的力学性能以及优异的电绝缘性，能有效解决设备绝缘散热问题，有望在电气设备中推广应用。     

氮化硅结合碳化硅多孔陶瓷支撑体的制备与表征

以碳化硅、硅粉为主要原料,以氧化铝和氧化钇为烧结助剂,通过添加不同质量分数的淀粉为造孔剂,采用反应烧结方式制备了系列氮化硅结合碳化硅多孔陶瓷支撑体,并对烧成样品的物相、显微结构、孔隙率、抗折强度、孔径分布、纯水通量和耐酸碱性能进行了分析和表征. 结果表明,样品的主晶相为碳化硅和氮化硅,还有少量的焦硅酸钇和塞隆;随着淀粉质量分数的增加,样品的孔隙率随之增大,样品的抗折强度随之减小,同时样品的平均孔径和纯水通量随淀粉质量分数的增加均呈现先增大后减小的趋势;样品有良好的耐酸碱性能,在标准酸性和碱性条件下的质量损失率分别为1.96%~2.04%、3.96%~4.13%;当淀粉的质量分数为3%时,烧成样品的孔隙率为41.8%,抗折强度为18.1 MPa,孔径主要分布在0.7 μm~2.5 μm之间,纯水通量最高,可达9.2 m³/（m2*h）,综合性能较佳.     

Preparation and properties of geopolymer-lightweight aggregate refractory concrete

Geopolymer-lightweight aggregate refractory concrete (GLARC) was prepared with geopolymer and lightweight aggregate. The mechanical property and heat-resistance (950 °C) of GLARC were investigated. The effects of size of aggregate and mass ratio of geopolymer to aggregate on mechanical and thermal properties were also studied. The results show that the highest compressive strength of the heated refractory concrete is 43.3 MPa, and the strength loss is only 42%. The mechanical property and heat-resistance are influenced by the thickness of geopolymer covered with aggregate, which can be expressed as the quantity of geopolymer on per surface area of aggregate. In order to show the relationship between the thickness of geopolymer covered with aggregate and the thermal property of concrete, equal thickness model is presented, which provides a reference for the mix design of GLARC. For the haydite sand with size of 1.18–4.75 mm, the best amount of geopolymer per surface area of aggregate should be in the range of 0.300–0.500 mg/mm².     

多孔介质有效导热系数的实验与模拟

应用实验与数值模拟相结合的方法研究了多孔介质的有效导热系数.将分形理论与孔道网络模型相结合的分形孔道网络模型用于研究多孔介质的有效导热系数,为太阳池储热、地源热泵传热、食品干燥等方面打下了基础.模拟计算结果与实验结果吻合较好,证明了分形孔道网络模型适用于计算多孔介质的有效导热系数.研究了孔喉比、配位数、垂直热流方向喉道比例、喉道长度、孔隙率、固体骨架导热系数(K.)及流体导热系数(Kf)等多方面对多孔介质有效导热系数的影响.结果表明,垂直热流方向喉道会增大多孔介质的热阻,降低多孔介质的有效导热系数.当K8大于Kf时,随着孔喉比的增大以及喉道长度的减小,多孔介质的有效导热系数越大.当平行热流方向喉道数目相等时,多孔介质的有效导热系数随着配位数的减小而增大;当垂直热流方向喉道数目相等时,多孔介质的有效导热系数随着配位数的增大而增大.     

增强型地质聚合物的制备

为了改善地质聚合物的力学性能,采用偏高岭土为原料,液体水玻璃和氢氧化钠作为碱激发剂,三聚磷酸铝为促进剂,制备了增强型地质聚合物. 对增强型地质聚合物进行了X-射线衍射、扫描电子显微镜、热失重分析、抗压强度等表征,研究促进剂对地质聚合物结构和抗压强度的影响. 结果显示促进剂参与了聚合反应,并且进入到地质聚合物的结构中,使地质聚合物的凝胶相向颗粒状转变;而且,促进剂的加入显著提高了地质聚合物的抗压强度. 与未加促进剂的地质聚合物的77 MPa抗压强度相比,当添加0.5%的促进剂,增强型地质聚合物的抗压强度为156 MPa,增加了102.6%.