碱激发高钙粉煤灰发泡地聚合物的制备及机理

为促进高钙粉煤灰高附加值利用,以粉煤灰为主要原料,采用水玻璃碱激发方式,获得具有优异力学性能的地聚合物,进而以过氧化氢为发泡剂,十二烷基磺酸钠(SDS)为稳泡剂,优化发泡工艺,制备多孔发泡地聚合物,并采用Image-Pro Plus图像软件对发泡截面孔径分布进行分析,利用XRD、FTIR和SEM-EDS对发泡地聚合物微观结构进行表征。结果表明：在液固比为0.50、碱当量为10%(质量分数)、水玻璃模数为1.50、H₂O₂掺量为3%(质量分数)、SDS掺量为0.3%(质量分数)和80℃发泡4 h条件下,标准养护制备的试块28 d抗压强度为1.78 MPa,表观密度为631 kg/m³。发泡地聚合物孔径小且分布均匀,密度较低。聚合产物为少量C-S-H凝胶和大量钙铝钠协同反应产生的N(C)-A-S-H凝胶,保证了发泡地聚合物的机械强度。     

偏高岭土地质聚合物的制备及其抗压强度研究

在采用偏高岭土碱激发制备地质聚合物的基础上,优化配合比,为制备出早期强度较高的地质聚合物。以NaOH和水玻璃为复合碱激发剂,研究水玻璃模数、碱当量、液固比以及养护条件对偏高岭土地质聚合物抗压强度的影响。试验结果表明,偏高岭土130g、水玻璃模数1.0、碱当量11%、液固比0.31、标准养护时,制备的偏高岭土地质聚合物3d抗压强度最高,达到53.7MPa。另外,在初始液固比为0.31时,不同模数下的地质聚合物强度都达到最佳。本文为偏高岭土地质聚合物的制备提供了有效的借鉴。     

基于正交及响应曲面设计的自燃煤矸石地质聚合物配体优化

为研究配体对自燃煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合物活性的影响,以3d、28 d地质聚合物胶砂抗折和抗压强度为目标,首先以配体中激发剂品种、激发剂掺量和水玻璃模数为参数,进行的正交试验,根据正交试验结果确定的显著因素与水平范围,再进行二次响应曲面试验,通过对连续试验点进行优化分析,建立激发剂掺量、水玻璃模数与胶砂强度之间的回归方程,获得配体的最佳配合比.试验结果表明,激发剂品种是影响其活性的最显著因素,激发剂掺量及水玻璃模数对活性影响比较显著,建立的回归方程显著性好.以阜新新邱矿自燃煤矸石为主要原料配制的地质聚合物最佳配体配合比是:水玻璃:氢氧化钾为1∶1、激发剂掺量26.6％(占胶凝材料)、水玻璃模数1.0,此时地质聚合物28 d胶砂抗压强度达到65.13 MPa.     

碱激发剂对铸造粉尘-粉煤灰基地质聚合物抗压强度的影响

以粉煤灰和铸造粉尘为主要原料,以KOH、NaOH、Na2SiO3、K2SiO3和水玻璃为碱激发剂,制备地质聚合物.研究了不同激发剂对铸造粉尘-粉煤灰基地质聚合物抗压强度的影响.结果表明:不同浓度的NaOH和KOH溶液的激发效果较差,制备的铸造粉尘-粉煤灰基地质聚合物的抗压强度较低.NaOH和KOH溶液与K2SiO3溶液混配复合激发剂可提高铸造粉尘-粉煤灰基地质聚合物的抗压强度.水玻璃溶液激发效果最好,随着水玻璃溶液模数的增加,铸造粉尘-粉煤灰基地质聚合物的抗压强度逐渐提高;当水玻璃模数为1.2时,铸造粉尘基地质聚合物28 d抗压强度达到最大,为21.4 MPa;继续增大水玻璃模数,铸造粉尘-粉煤灰基地质聚合物28 d抗压强度趋于下降.     

钢渣微粉-粉煤灰基地质聚合物性能研究及微观结构分析

采用钢渣微粉和粉煤灰为主要原材料制备地质聚合物,以抗压强度为指标优化制备条件,探讨影响地质聚合物强度的因素,利用SEM、XRD和TG-DSC等手段对产物的微观形貌、物相组成和热稳定性进行分析表征。研究表明,地质聚合物的抗压强度随着钢渣微粉掺量和激发剂掺量增加先增加后减小,随温度增加而增加,其中养护温度影响最显著,水玻璃模数影响最小。最佳工艺条件为:水玻璃模数1.0、激发剂掺量20%(质量分数)、钢渣微粉掺量20%(质量分数)、液固比0.3、养护温度60 ℃。其3 d和7 d抗压强度高达40.11 MPa和43.03 MPa,固化Pb²⁺后对其强度影响较小,固化率在99.99%以上。地质聚合物表面致密度高,无明显裂纹,未观察到明显的钢渣颗粒轮廓,晶相结构主要为石英和莫来石,热稳定好。     

碱激发冶炼铅渣-偏高岭土复合胶凝材料的制备及水化机理

为探究水玻璃碱激发条件下冶炼铅渣和偏高岭土基复合胶凝材料的力学性能,采用单因素试验与正交试验,研究冶炼铅渣球磨时间、碱当量、碱激发剂模数和偏高岭土与冶炼铅渣的质量比对复合胶凝材料力学性能的影响。利用XRD、SEM和FTIR对复合胶凝材料的水化机理进行综合分析。结果表明:以上因素对复合胶凝材料28 d抗压强度的影响顺序依次为碱激发剂模数、冶炼铅渣球磨时间、碱当量、偏高岭土与冶炼铅渣的质量比;当冶炼铅渣球磨时间为4 h,碱当量为6%(质量分数),碱激发剂模数为1.4,偏高岭土与冶炼铅渣的质量比为3∶7时,复合胶凝材料28 d抗压强度达56.18 MPa;偏高岭土能够促进冶炼铅渣水化,产生更多凝胶和网状结构的硅铝酸盐类晶体填充基体孔隙,对胶凝体系后期强度发展起到促进作用。     

赤泥/粉煤灰免烧矿物聚合物材料的制备和强度

以赤泥、粉煤灰为主要原料,采用水玻璃作为碱激发剂,制备出一种具有较高早期强度的免烧成矿物聚合物胶凝材料.通过实验初步探讨了碱激发剂对该矿物聚合物强度发展的影响.利用合适配比的赤泥/粉煤灰胶凝材料作为基质原料,用细沙作骨料,制成了一种赤泥/粉煤灰基矿物聚合物免烧材料.当赤泥的加入量在60%~70%范围时,各组试样的3 d抗压强度均在10 MPa以上,符合非承重墙体建筑材料的强度MU10级要求.同时本文还对该矿物聚合物材料中胶凝反应机理进行了初步探讨.     

硅酸钠模数对无机聚合物力学性能与微观结构的影响

用模数m=1.0、1.2、1.4和1.6的4种硅酸钠溶液作激发剂制备偏高岭土基无机聚合物,通过强度测试、红外分析(IR)、X线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)等方法考察激发剂模数对无机聚合物力学性能和微观结构的影响。结果表明:模数在1.0~1.6变化时,激发剂中硅氧四面体呈低聚合态;随养护时间延长,无机聚合物抗压强度和抗折强度提高,m=1.2的无机聚合物28 d抗压强度最高(74.6 MPa),抗折强度为11.2 MPa;4种无机聚合物主体相均呈非晶态,结构上由凝胶体和残留原料颗粒组成,其中,m=1.2时无机聚合物的显微结构最平整。     

基于新疆粉煤灰的地质聚合物设计、制备及优化

以新疆粉煤灰为原料,以球磨为机械活化方式,以氢氧化钠和硅酸钠混合液为激发剂,在添加少量水泥熟料的基础上,制备出高强度的粉煤灰基碱激发地质聚合物材料。研究了球磨时间、碱激发剂用量和水玻璃模数对粉煤灰基地质聚合物试块力学性能的影响。结果表明,新疆粉煤灰由于碱金属M_2O含量高的地域特性(5.1%),在球磨时间为60 min,外加碱激发剂用量为5%,水玻璃模数为1.5,添加8%的P.O 42.5R普通硅酸盐水泥后,粉煤灰活性得以有效提高。在常温标准养护条件下,制得的地质聚合物材料28 d和180 d的抗压强度分别达42.6 MPa和49.3 MPa,抗折强度分别达7.6 MPa和9.3 MPa,力学性能可满足工程要求,提高了该粉煤灰的使用率。     

基于新疆粉煤灰的地质聚合物设计、制备及优化

以新疆粉煤灰为原料,以球磨为机械活化方式,以氢氧化钠和硅酸钠混合液为激发剂,在添加少量水泥熟料的基础上,制备出高强度的粉煤灰基碱激发地质聚合物材料。研究了球磨时间、碱激发剂用量和水玻璃模数对粉煤灰基地质聚合物试块力学性能的影响。结果表明,新疆粉煤灰由于碱金属M_2O含量高的地域特性(5.1%),在球磨时间为60 min,外加碱激发剂用量为5%,水玻璃模数为1.5,添加8%的P.O 42.5R普通硅酸盐水泥后,粉煤灰活性得以有效提高。在常温标准养护条件下,制得的地质聚合物材料28 d和180 d的抗压强度分别达42.6 MPa和49.3 MPa,抗折强度分别达7.6 MPa和9.3 MPa,力学性能可满足工程要求,提高了该粉煤灰的使用率。     

活化煤矸石地质聚合物的制备与性能研究

对原状煤矸石进行了定性和定量双重分析,优化了煤矸石活化的煅烧温度,探究了钠铝比(n(Na)/n(Al)=0.52、0.57、0.62)和激发剂模数(M=0.66、0.69、1.32、1.65)对活化煤矸石地质聚合物抗压强度和微观结构的影响。利用XRD、FT-IR和SEM对活化煤矸石地质聚合物的微观结构进行了分析表征。结果表明,高温活化煤矸石有助于激发煤矸石中的活性组分,在煅烧温度为600 ℃时,高岭岩相完全消失,“鼓包峰”面积相对较大,可用于制备活化煤矸石地质聚合物。n(Na)/n(Al)的提高促进了地质聚合反应的进行,抗压强度也随之提高,同时随着激发剂模数的增加,抗压强度也随之增加。当n(Na)/n(Al)为0.62,激发剂模数为1.65时,试样7 d的抗压强度可达到52 MPa。活化煤矸石地质聚合物的聚合产物主要为水化硅铝酸钠(N-A-S-H)凝胶,水化产物致密,性能优良。     

脱硫石油焦灰发泡保温体系的性能研究

以快硬硫铝酸盐水泥、粉煤灰和脱硫石油焦灰为复合胶凝材料,高锰酸钾为激发剂,双氧水为发泡剂,基于化学发泡工艺制备发泡水泥保温材料。研究变量水胶比和发泡剂用量对发泡水泥的抗压强度、干表观密度和气孔孔径的影响,同时研究发泡水泥的干表观密度和抗压强度的相关性。试验结果表明:水胶比相同时,发泡水泥的干表观密度和抗压强度均随发泡剂用量的增加而降低,而气孔孔径增大,但是增加的幅度很小;发泡剂用量相同时,发泡水泥的干表观密度和抗压强度均随水胶比的增加而降低,而气孔孔径增大;发泡水泥的干表观密度与抗压强度具有良好的线性相关性,R2为0.97805。     

碱激发剂模数对地质聚合物透水混凝土的性能影响研究

利用高炉矿粉作为透水混凝土的胶凝材料,使用氢氧化钠及水玻璃作为碱激发液来激发高炉矿粉体系,制备了矿粉基地质聚合物透水混凝土.探讨了碱激发剂模数对使用高炉矿粉作为主要胶凝材料的地质聚合物透水混凝土力学性能、透水性能及孔隙率的影响;其中对于透水混凝土性能方面的研究主要涉及一定龄期下的抗压强度、抗折强度、透水速率.研究结果表明,矿粉基地质聚合物透水混凝土的28 d抗压强度随着模数的增大呈现先增大后减小的趋势,同时矿粉基地质聚合物透水混凝土的总孔隙率不断减小,相应的透水系数也在不断减小.其原因是水玻璃对矿粉地聚物体系的解凝作用导致的浆体流动度增加,进而降低了孔隙率.     

拜耳法赤泥对建筑砌块性能的影响分析

研究了拜耳法赤泥对建筑砌块密度、强度及其他性能的影响。以赤泥取代粉煤灰,研究了赤泥对建筑砌块密度及抗压强度的影响。结果显示:随着赤泥用量增加,砌块密度逐渐降低;当赤泥取代60%粉煤灰时,砌块7 d和28 d抗压强度达到最大值,分别为32.1 MPa和37.2 MPa。以赤泥取代60%粉煤灰为基准,掺入生石灰取代赤泥,研究了生石灰对建筑砌块强度的影响。研究表明:当生石灰取代10%~15%赤泥时,建筑砌块7 d和28 d抗压强度最高,分别为34.2 MPa和39.1 MPa。以赤泥取代60%粉煤灰为基准,以生石灰取代15%赤泥,制备建筑砌块,研究了砌块的其他性能。结果表明,该配方制备的砌块符合JC 239—2001《粉煤灰砖》的要求。     

热活化和机械活化对拜耳法赤泥性能影响

为提高赤泥基碱激发胶凝材料的力学性能,分别通过焙烧和机械研磨对赤泥基复合粉体进行活化处理.结果表明,600℃煅烧180 min制备的胶砂试件28 d抗压强度最大,为27.0 MPa,对比未煅烧处理的赤泥粉体混合物,抗压强度提高了15.3％.机械研磨300 s制备的胶砂试件28 d抗压强度最小,为20.2 MPa,比研磨60 s制备的试件抗压强度降低了16.8％.热活化可以提高碱激发材料的强度但需要控制煅烧温度,赤泥本身较细不需要研磨活化处理.     

氢氧化钾-钠水玻璃激发剂对碱激发矿渣胶凝材料性能的影响

采用氢氧化钾调节钠水玻璃模数制备复合碱激发剂,以钠水玻璃模数、碱掺量为变量,分析氢氧化钾对钠水玻璃激发矿渣胶凝材料性能的影响,研究氢氧化钾-钠水玻璃激发矿渣胶凝材料在流动度、凝结时间及抗压强度等方面的变化规律。结果表明,氢氧化钾-钠水玻璃复合激发剂的激发效果优于单一钠水玻璃激发剂。当钠水玻璃模数为1.2、碱掺量为8%(质量分数)时,氢氧化钾-钠水玻璃激发矿渣胶凝材料流动度可达240 mm,7 d、28 d抗压强度可达98.88 MPa和104.59 MPa,比同等条件下的钠水玻璃激发矿渣胶凝材料7 d、28 d抗压强度分别提高了16.7%和22.9%。     

铸造粉尘-粉煤灰基地质聚合物的力学性能和微观结构分析

以粉煤灰为主要原料,以铸造粉尘为掺合料,水玻璃溶液为碱激发剂,制备地质聚合物.研究了养护龄期和水灰比对铸造粉尘-粉煤灰基地质聚合物抗压强度的影响.结果表明,铸造粉尘-粉煤灰基地质聚合物的抗压强度随养护龄期的延长而增大,随水灰比的增大先增大后减小;当水玻璃模数为1.2,水灰比为0.4时,地质聚合物28 d抗压强度达到最大,为21.4 MPa.X衍射分析表明,形成的地质聚合物主要为无定形矿物相;红外光谱分析表明,地质聚合物中有较多的非晶态铝硅酸盐生成;SEM分析显示地质聚合物具有良好的致密结构.     

碱激发粉煤灰-矿渣-电石渣基地聚物的制备及强度机理

以粉煤灰、矿渣、电石渣为前驱体,采用氢氧化钠-水玻璃混合激发剂,将两者混合制备地聚物。考察前驱体配比和激发剂参数对粉煤灰-矿渣-电石渣基地聚物抗压强度的影响,通过压汞测试(MIP)和扫描电子显微镜(SEM)等对材料微观结构进行研究。结果表明：地聚物抗压强度随电石渣取代粉煤灰量、液固比和激发剂模数的增加先增大后减小,当电石渣取代矿渣量减少或激发剂浓度增加时,抗压强度不断上升;地聚物的总孔隙率和大孔占比总体与抗压强度呈负相关,强度越高的地聚物微观结构越致密。试验得出的地聚物最优配比为粉煤灰、矿渣、电石渣质量比为32∶15∶3,液固比为0.55,激发剂浓度为30%(质量分数),激发剂模数为1.2,对应的28 d抗压强度为77.83 MPa。     

矿物聚合材料中碱激发剂与钾长石和石英的作用机理研究

矿物聚合材料作为一种新型碱激发绿色材料,可替代普通硅酸盐水泥应用于建筑材料领域.本文以偏高岭土为主要活性原料,水玻璃和氢氧化钠溶液配制碱激发剂,钾长石和石英作为骨料制备了不同碱激发剂模数和不同钾长石含量的矿物聚合材料.在对制备矿物聚合材料的抗压强度、吸水率、物相和形貌等进行分析表征的基础上,分析了碱激发剂和骨料配比对矿物聚合材料性能的影响及其在矿物聚合材料形成过程中的作用机理.研究结果表明,不同的碱激发剂模数和钾长石/石英质量比对矿物聚合材料强度性能均有影响.碱激发剂模数为1.30,钾长石/石英质量比为0.50时矿物聚合材料28 d抗压强度达到54.3 MPa,但不同碱激发剂模数对抗压强度的影响范围为18.75％ ～ 19.97％,而不同的钾长石/石英质量比对抗压强度影响范围为3.02％ ～ 5.07％;钾长石和石英在碱性环境中会部分发生反应,生成的硅铝基质和K+促进矿物聚合反应的发生;不同的碱激发剂模数和钾长石用量对矿物聚合材料吸水率影响均较小.     

室温碱激发低钙粉煤灰地质聚合物配比试验研究

为得到室温下粉煤灰与碱激发剂质量比、水玻璃与氢氧化钠溶液质量比和氢氧化钠溶液摩尔浓度对粉煤灰地质聚合物力学性能的影响,以低钙粉煤灰为原料,制备了地质聚合物胶凝材料。采用正交试验方法,分析粉煤灰地质聚合物抗压强度,探讨碱激发剂配比对粉煤灰地质聚合物力学性能的影响,结合SEM、XRD和FTIR对试样进行表征,并对该材料的应力-应变曲线进行了研究。结果表明:粉煤灰地质聚合物的抗压强度随着激发剂掺量的减少而增大,水玻璃在激发剂中的比值与粉煤灰地质聚合物的抗压强度呈现正相关,其中粉煤灰与碱激发剂质量比为1.8,水玻璃与氢氧化钠溶液质量比为2.5且氢氧化钠溶液的浓度为10 mol/L时,120 d龄期的抗压强度可达51.98 MPa。对应力-应变曲线分析得出,在一定程度上,激发剂的掺入量对粉煤灰地质聚合物的破坏应变和弹性模量有较大影响。SEM、XRD和FTIR分析表明随着养护时间增长,胶凝材料体系内结构更致密,生成了更多的硅铝酸盐凝胶。