聚合物水泥混凝土的微观结构的研究进展

聚合物水泥混凝土(PCC)微观结构模型出现后,科研工作者从未间断对此的质疑和补充。介绍了Ohama模型和Beeldens-Ohama-Van Gemert模型的基本原理,评述了其产生的积极作用。Ohama模型的不足在B-O-V模型中得到部分改进,但聚合物颗粒的吸附现象和水溶性聚合物的二次成膜现象的问题尚未解决。重点阐述了PCC微观结构近10年的研究进展,并对今后研究提出了建议。     

微观孔隙结构与聚合物匹配性研究

大庆油田采油五厂在总结其动态变化特征及调整方法时发现,油层发育相似的井聚驱效果、增产措施效果会存在一定的差异,从杏十三区聚驱工业区沉积相带图看,大面积发育河道的层位,孔隙结构存在较大差异,因此针对孔隙结构进行室内入注能力的研究,通过分析聚合物与孔隙结构的匹配关系,结合室内研究成果,确定了微观空隙结构与聚合物的匹配模板.     

K-PSS型地聚合物的制备及其结构特征

用正交设计方法,系统研究了影响双硅铝(potassium type poly-sialate-siloxo,K-PSS)型地聚合物合成的3个关键因素:n(SiO2)/n(Al2O3),n(K2O)/n(Al2O3)和n(H2O)/n(K2O).根据抗压实验结果和红外光谱,从宏观和微观两个角度,定量分析每个因素的影响规律,优选出K-PSS型地聚合物的最佳配合比.用X射线衍射分析和魔角自旋的核磁共振技术对由最佳配合比合成的地聚合物硬化体的结构特征和主要组成元素Si及Al的配位状态进行研究,发现地聚合物在合成过程中[SiO4]对应的1086cm-1红外振动峰向低波数偏移至1033cm-1,6配位Al也转化为4配位,最终无定形产物中Al元素主要以4配位态形式存在,并且与[SiO4]键接成空间三维网状结构,不存在孤立状、组群状的低分子量的结构单元,而Si与Al的键接主要以SiQ4(4Al)和SiQ4(2Al)形式存在.     

碱激发矿渣基地质聚合物微观结构与性能研究

以矿渣为原料制备矿渣基地质聚合物,重点研究了不同SiO2/Al2O3比对矿渣聚合物性能及微观结构的影响.选取4.5,4.8,5.1,5.4四个SiO2/Al2O3比制备矿渣基地质聚合物,通过XRF、XRD、SEM、TEM、FTIR等手段表征发现,SiO2/Al2O3比为5.1时,碱激发矿渣基地质聚合物具有较高强度,在3 d、7 d、28 d时强度高达97.86 MPa、97.54 MPa和114.91 MPa,其主要产物是水化硅铝酸钙(钠)(N,C-A-S-H)和水化硅酸钙(C-S-H)的混合物.     

渣土掺量对粉煤灰地聚合物力学性能的影响

研究了不同渣土掺量对粉煤灰地聚合物力学性能的影响并对试样的微观结构进行分析.研究结果表明:(1)当渣土掺量为0时,粉煤灰地聚物试样的28 d抗压强度可达到43.6 MPa,当渣土掺量为100％时,无法合成地聚合物;(2)粉煤灰地聚合物的抗压强度随着渣土掺量的增加而降低;当渣土掺量低于60％时,水化产物中N-A-S-H凝胶的含量随着渣土掺量的增加而降低,而C-S-H凝胶、钙矾石晶体和石膏晶体的含量随着渣土掺量的增加而增加;当渣土掺量高于60％时,水化产物中的C-S-H凝胶、N-A-S-H凝胶、钙矾石晶体和石膏柱状晶体的含量均随着渣土掺量的增加而降低,且抗压强度随着养护龄期的增加而降低.     

地聚合物胶凝材料的组成设计和结构特征

采用正交设计方法,对影响地聚合物合成的3个关键配比参数:n(SiO2)/n(Al2O3),n(M2O)/n(Al2O3)和n(H2O)/n(M2O)进行了优选和优化.优选出Na地聚合物的最佳配比为:n(SiO2)/n(Al2O3)=4.5,n(Na2O)/n(Al2O3=0.8,n(H2O)/n(Na2O)=5.0.对地聚合物硬化体结构特征、主要组成元素Si,Al的配位状态进行了研究.结果表明:地聚物硬化体中Al元素主要以4配位态形式存在,而Si元素主要以SiQ4(4Al),SiQ4(2Al)形式存在.最后,根据核磁共振谱的测试结果并结合相同化学组成的沸石的空间构型,利用数理统计理论建立了地聚合物的分子结构模型.     

K–PSS型地聚合物的制备及其结构特征

用正交设计方法,系统研究了影响双硅铝(potassium type poly-sialate-siloxo,K-PSS)型地聚合物合成的3个关键因素:n(SiO2)/n(Al2O3),n(K2O)/n(Al2O3)和n(H2O)/n(K2O)。根据抗压实验结果和红外光谱,从宏观和微观两个角度,定量分析每个因素的影响规律,优选出K-PSS型地聚合物的最佳配合比。用X射线衍射分析和魔角自旋的核磁共振技术对由最佳配合比合成的地聚合物硬化体的结构特征和主要组成元素Si及Al的配位状态进行研究,发现地聚合物在合成过程中[SiO4]对应的1086cm-1红外振动峰向低波数偏移至1033cm-1,6配位Al也转化为4配位,最终无定形产物中Al元素主要以4配位态形式存在,并且与[SiO4]键接成空间三维网状结构,不存在孤立状、组群状的低分子量的结构单元,而Si与Al的键接主要以SiQ4(4Al)和SiQ4(2Al)形式存在。     

CLDH对矿渣基地聚合物微观结构和性能的影响

地聚合物因其节能减排、性能优异而广受关注。本工作提出了地聚合物相调控的概念，并在矿渣基地聚合物体系中，使用煅烧层状双氢氧化物(CLDHs)，研究其对微观结构和性能的影响。同步辐射高能XRD及PDF计算、TEM等表征结果揭示了CLDH的再水化反应，在微观结构上提高了晶胶比和凝胶的短程有序性。在宏观性能上，掺入CLDH的地聚合物力学性能和保水性得到提高，自收缩和干燥收缩显著降低。掺用CLDH作为改善地聚合物微观结构的一种技术方法，有助于解决地聚合物的性能缺陷问题，为制备高性能地聚合物提供了一个新思路。     

蒸压养护下掺石英粉地聚合物的力学性能及微观结构

本文中以偏高岭土、磨细石英粉为粉体原料,不同模数的水玻璃为碱激发剂,制备地聚合物,并在高温高压蒸汽条件下养护(200 ℃,1.58 MPa).通过单因素实验分析,讨论了水玻璃模数、磨细石英粉掺量、水胶比、碱掺量以及蒸压时间对地聚合物的抗压强度的影响,并采用SEM电镜进行微观分析.研究结果表明:石英粉的掺入提高了地聚合物的抗压强度;采用模数为1.6的水玻璃作为碱激发剂、16％的碱掺量、45％的石英粉的掺量、0.46的水胶比,蒸压养护3h即可得到抗压强度为76.6 MPa的地聚合物;微观结构研究表明,在蒸压养护和一定的碱环境条件下,磨细石英粉表现出一定的活性,其表面有被侵蚀的痕迹,磨细石英粉与地聚合物基体结合紧密,有利于地聚合物抗压强度的提高.     

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。     

磨细粉煤灰对混凝土ITZ微观结构的影响

ITZ是混凝土中的薄弱环节,优化ITZ的内部结构有利于混凝土强度和耐久性的提高。粉煤灰可以与水泥发生二次水化反应,吸收混凝土中的Ca(OH)2和AFt微晶,生成水化硅酸钙和水化铝酸钙,提高ITZ的密实性和粘结强度。对比分析普通Ⅱ级粉煤灰和磨细Ⅱ级粉煤灰对混凝土ITZ的影响。结果表明:磨细粉煤灰的颗粒分布较宽,颗粒表面缺陷较多,化学反应活性高于普通粉煤灰;磨细粉煤灰混凝土微观结构要比普通粉煤灰混凝土致密,28d界面过渡区的晶体含量要低于普通粉煤灰混凝土。     

地聚物稳定废旧沥青混合料的强度与微观结构研究

发展高早强和低能耗的新型绿色道路建筑材料对我国公路建设与养护具有重要意义。本文采用地聚物稳定100%的废旧沥青混合料,制备了地聚物稳定冷再生混合料(GCRM),研究了矿渣掺量、水玻璃模数、激发剂用量以及地聚物掺量对GCRM劈裂强度的影响及其时变规律,通过扫描电子显微镜和EDS能谱分析了混合料的微观形貌及结构组成。结果表明,GCRM的早期强度发展较快,相较于水泥乳化沥青稳定冷再生混合料提升明显。当矿渣掺量为30%(质量分数)、水玻璃模数为1.0、激发剂用量为50%(质量分数)、地聚物总掺量为8%(质量分数)时,GCRM具有最佳的早期强度,7 d劈裂强度可达1.7 MPa。微观结构分析表明,GCRM破坏界面处裂缝易出现在地聚物反应程度偏低的位置。此外,水化硅铝酸钙(C-A-S-H)层状凝胶结构的形成更有利于混合料力学性能的发展。     

地聚物胶凝材料性能与聚合机理的研究

地聚物胶凝材料作为一种新型水泥,具有早期性能好、体积稳定性好、耐久性好等优良性能,是一种"绿色环保"水泥.本文研究了胶凝材料的性能随水玻璃模数、煅烧温度、碱含量变化的规律,采用X射线、扫描电镜等对该胶凝材料的聚合产物的种类、形貌等进行了分析,探讨了地聚物胶凝材料的聚合机理.     

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。     

夯实水泥粉煤灰土固化机理及微观结构分析

在夯实水泥土桩中掺入一定量的粉煤灰能显著提高其抗压强度,不同的粉煤灰掺量以及养护龄期的变化都会使得夯实水泥粉煤灰土的强度存在较大差异。本文详细阐述了水泥粉煤灰土的固化机理,并通过对不同粉煤灰掺量的夯实水泥粉煤灰土试样进行电镜扫描观测,从微观结构层面解释了造成这种强度差异的主要原因,对实际工程具有一定的指导意义。     

粉煤灰地聚物的力学性能及微观结构研究

研究了在常温、常压养护条件下制备粉煤灰地聚物的工艺,物理力学性能及其水化产物微观结构。结果表明:粉煤灰地聚物在水玻璃模数为1.5,碱固比为0.3,水灰比为0.3时,28d抗压强度为35.9MPa。由FTIR、DTA/TG和超景深显微镜等表征手段推断出:在水化过程中粉煤灰内玻璃体发生了解聚—缩聚反应,即玻璃体被碱溶液溶解解聚后在其边缘发生缩聚反应,生成非结晶相N-A-S-H凝胶,且N-A-S-H凝胶随着时间延长而增加。     

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.     

Effects of Li Substitution on the Microstructure and Thermal Expansion Behavior of Pollucite Derived from Geopolymer

The purpose of this work was to study the role of lithium in cesium‐based geopolymers and the thermal evolution during heat treatment together with thermal expansion behavior of the resulting geopolymer ceramic. A series of lithium‐substituted cesium‐based geopolymers, Cs_(1?x)Li_xGP (where x = 0, 0.1, 0.2, and 0.3), were prepared. All the geopolymer samples were heated at 1300°C for 2 h and thermal evolution on heating was studied by a variety of techniques. Phase composition, microstructure evolution, and thermal expansion behaviors of the ceramics derived from the geopolymers were characterized. All the geopolymer specimens exhibited similar thermal evolutionary trends. With increases in lithium content, overall mass loss increased gradually due to the higher hydration energy of Li⁺ than Cs⁺. Thermal shrinkage of these specimens can be divided into four stages, i.e., structural resilience, dehydration, dehydroxylation, and sintering, according to the dilatometer results. The introduction of Li results in two‐step sintering behavior for the lithium‐substituted cesium‐based geopolymers. The average thermal expansion coefficient (CTE) of Cs_(1?x)Li_xGP ceramics decreased from 4.80 × 10^?6 K^?1 (x = 0) to 3.61 × 10^?6 K^?1 (x = 0.3) with increase in lithium substitution. The reason can be attributed to the presence of spodumene after thermal treatment, which has a relatively low thermal expansion coefficient compared with pollucite. Meanwhile, molten spodumene could serve as a buffer phase between pollucite crystals also conducive to the decline of CTE of this system.     

Effect of GGBS Addition on Reactivity and Microstructure Properties of Ambient Cured Fly Ash Based Geopolymer Concrete

Silicon - Geopolymer concrete is an eco-friendly alternate to conventional concrete that considerably lower green house gases emitting into the atmosphere. Fly ash based geopolymer concrete is...