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.     

碱激发矿渣水泥水化C-A-S-H凝胶微观结构的研究

通过核磁共振、扫描电镜和纳米压痕技术研究了普通波特兰水泥和碱激发矿渣水泥水化28 d形成的C-S-H和C-A-S-H凝胶的微观结构.结果表明,波特兰水泥水化形成的C-S-H凝胶的结构主要由5链14 nm的托贝莫来石(60％)和2链硅钙石(40％)组成;碱激发矿渣水泥的主要水化产物是C-A-S-H凝胶,随激发剂的性质不同而具有不同的组成和结构:当激发剂为NaOH溶液(Na2 O含量为矿渣质量的4％)时,形成的C-A-S-H凝胶是介于5链14 nm和14链11 nm的托贝莫来石之间的中间结构;当激发剂为水玻璃溶液(Na2 O含量为矿渣质量的4％)时,C-A-S-H凝胶的结构主要由11链14 nm和14链11 nm的托贝莫来石组成,与NaOH作激发剂一样,以水玻璃作激发剂的碱激发矿渣水泥水化的C-A-S-H凝胶不具有超高密度状态.     

二氧化钛改性石墨烯对碱激发矿渣复合材料力学性能及微观结构的影响

为改善石墨烯的疏水性,利用二氧化钛的插层法制备分散性良好的二氧化钛改性石墨烯(TiO_2-RGO),并将其掺入碱激发矿渣基体中制备石墨烯质量分数分别为0,0.01%,0.02%和0.03%的石墨烯增强碱激发复合材料,研究其力学性能和微观结构以及石墨烯的增强增韧机理。结果表明:在石墨烯掺量为0.03%范围内时,碱激发水泥复合材料的弯曲、抗压强度随石墨烯的质量分数的增加而增大。同时,当添加0.03%石墨烯时,碱激发复合材料的弯曲韧性较空白试样提高了80%以上。通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪对复合材料的微观结构进行表征,发现可延展的石墨烯可填充孔隙、增加与基体的接触面积,并通过裂纹偏转和分支以及石墨烯的拉出和锚固作用,有效地提高碱激发复合材料的弯曲韧性、改善脆性破坏特性,但不会改变基体的物相特征。     

碱—矿渣水泥浆体的孔结构和强度

本文研究了使用水玻璃作激发剂的碱矿渣水泥，通过化学分析，测定了水玻璃激发矿渣时化学组成的变化，分析了水玻璃化学组成对碱矿渣水泥浆体抗奢强度和孔结构的影响，结果表明，水玻璃中的氧化纳的二氧化硅对矿渣水化有不同的影响；只有当水玻璃中的氧化纳的二氧化硅在一定范围内才能获得高强度碱矿渣水泥浆体。     

矿渣-粉煤灰混合材料水化产物、微观结构和性能

用X射线衍射仪和扫描电子显微镜等对矿渣、粉煤灰混合材料的水化产物、硬化体微观结构及强度进行了检测和分析,确定了水化产物的组成及微观结构特点,揭示了矿渣粉煤灰材料的水化作用特点及强度特征.结果表明:矿渣在激发剂作用下使玻璃体首先发生表面水解,产生水化反应,进而引发粉煤灰的火山灰作用;混合材料的水化产物组分以水化硅酸钙凝胶为主,硬化体具有与油井水泥相类似的网络状微观结构;随养护时间增长,混合材料后期强度持续增加.     

碱激发偏高岭土-矿渣砂浆的碱骨料反应机理研究

碱激发胶凝材料是一种新型低碳材料,其液相环境的碱度普遍高于水泥基材料,势必导致碱骨料反应引起的体积变形不同于水泥基材料。为探究碱激发胶凝材料的碱骨料反应行为与液相碱度的关系,选取花岗岩为代表性骨料制备碱激发偏高岭土-矿渣砂浆,研究在不同浓度NaOH溶液浸泡下的砂浆变形行为。结合微观分析表明,碱激发胶凝材料的体积收缩能很好地抑制碱骨料反应产生的膨胀,不同浸泡条件下碱激发偏高岭土-矿渣砂浆会呈现不同的变形行为。碱激发偏高岭土-矿渣砂浆的膨胀是由碱骨料反应生成产物以及原类沸石结构的水化硅铝酸钠凝胶向沸石结构转化所造成的。当碱激发胶凝材料的孔溶液氢氧根离子浓度大于0.209 mol/L时,碱骨料反应会发生。     

碱矿渣水泥的结构与性能研究

本文主要研究了激发剂对碱矿渣水泥强度、硬化碱矿渣水泥浆体的孔结构及其水化程度的影响。结果表明：固体硅酸钠是一种性能良好的激发剂，当其掺量为3％时，碱矿渣水泥28天抗压强度达55．6MPa；同时，硬化碱矿渣水泥浆体具有致密的结构，孔隙率仅为17．5％，有利于提高其耐久性；另外，该水泥的早期水化程度较高，后期增长缓慢，有利于长期强度的发展。     

石墨烯/环氧树脂对碱激发砂浆基本力学性能的影响

通过水热还原法将利用Hummers法制备得到的氧化石墨烯制备成石墨烯,通过透射电镜观测石墨烯的形貌;利用占环氧树脂0.05%,0.10%和0.20%质量分数的石墨烯改性制备得到石墨烯/环氧树脂复合材料,并对石墨烯/环氧树脂复合材料的拉伸性能以及拉伸断面进行扫描电镜分析,选择拉伸性能最好的石墨烯/环氧树脂复合材料以3%,6%和9%质量分数的掺量用于矿渣粉煤灰基碱激发材料中,利用抗折抗压性能以及扫描电镜微观结构分析石墨烯/环氧树脂复合材料对矿渣粉煤灰基碱激发砂浆的性能影响。实验发现,石墨烯掺量为0.10%的石墨烯/环氧树脂复合材料的拉伸性能最好,石墨烯/环氧树脂复合材料掺量为3%,6%和9%的矿渣粉煤灰基碱激发砂浆的抗折性能分别提高了13.1%,9.3%和18.6%,而复合材料对砂浆的抗压性能影响不大。     

碱激发矿渣混凝土的补偿收缩性能试验研究

以硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂(EA)作为掺合料,通过改变EA的掺量(0%,2%,4%,6%和8%),采用自制收缩架对自由条件下和半密封约束条件下的碱激发矿渣混凝土的收缩性能进行测试.在此基础上,对EA分别与水,NaOH溶液及水玻璃溶液反应净浆及不同EA掺量碱激发矿渣净浆进行微观分析.收缩性能测试结果显示:两种不同养护制度条件下的试件掺入EA后干缩量均有所降低,且降低程度随EA掺量的增加而增大.当EA掺量达8%时,自由条件养护下的试件补偿收缩量约为3.0×10-4με,而半密封约束条件下的试件补偿收缩量可达4.0×10-4με.表明:该类EA对碱激发矿渣混凝土具有较好的补偿收缩性能,且在半密封约束条件下补偿收缩效果更为显著.微观分析显示:EA分别与水,NaOH溶液及水玻璃溶液反应净浆中均检出钙矾石与氢氧化钙两种水化产物,但在掺EA碱激发矿渣净浆中仅检出氢氧化钙一种水化产物.表明:EA在碱激发矿渣混凝土中起到补偿收缩作用的主要是水化产物氢氧化钙.     

碱激发粉煤灰/矿渣复合体系的性能研究

研究了碱激发剂中SiO2与Na2O含量对碱激发粉煤灰/矿渣复合体系凝结时间和抗压强度的影响,并采用扫描电镜对样品的微观形貌进行表征,研究结果表明:碱激发粉煤灰/矿渣的凝结时间在15～705 min总体而言,激发剂中Na2O含量越高(＞4％),样品的凝结时间越长;SiO2含量越高(＞2％),样品的凝结时间越短.激发剂中SiO2含量为4％,Na2O含量为6％时,样品抗压强度增幅最大.扫描电镜(SEM)结果表明,SiO2含量越高,材料结构越致密;当Na2O含量高于6％时,材料结构变松散.颗粒较细,比表面积较大的粉煤灰碱激发活性高,样品的抗压强度也越高.     

水性环氧树脂改性水泥砂浆力学性能及微观结构

通过对水泥砂浆中掺加水性环氧树脂,制备了水性环氧树脂改性水泥砂浆,研究了不同聚灰比下,水性环氧树脂对水泥砂浆水化和强度的影响.运用XRD、TG/DSC、SEM、FTIR微观测试手段,研究了水性环氧树脂对水泥砂浆水化产物的影响.研究结果表明:水性环氧树脂可形成聚合物膜会延迟水泥水化;水性环氧树脂的加入会降低水泥砂浆的抗压强度;当聚灰比在2％范围以内,水性环氧树脂可以提高水泥砂浆的抗折强度.     

活性掺合料对环氧树脂修补砂浆综合性能的影响

为了探究活性掺合料对环氧树脂修补砂浆的改性效果,为修补工程应用提供依据.研究硅灰和粉煤灰对环氧树脂修补砂浆力学性能、粘结强度、尺寸稳定性和抗冻性的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)和压汞法探究和分析影响机理.结果表明:环氧树脂使砂浆抗压强度降低,掺入硅灰可补偿强度损失,掺粉煤灰砂浆的强度随龄期增加而增加,但其中28 ...     

高沸醇木质素环氧树脂改性水泥砂浆的力学性能研究

用高沸醇竹子木质素合成了木质素环氧树脂和木质素环氧树脂亲水衍生物。用红外光谱对产物进行了表征,并研究了不同聚/灰比和养护条件对高沸醇竹子木质素环氧树脂及其亲水衍生物改性水泥砂浆的力学性能的影响。结果表明:随着聚/灰比的增加,试样的抗折强度提高,而抗压强度降低,试样的韧性增强,当聚/灰比大于0.12时,抗折强度明显提高;混合养护条件所得试样的综合性能优于水养护条件。     

碱激发矿渣/粉煤灰净浆/砂浆力学性能研究

开展碱激发材料力学性能的研究有利于促进其在实际工程中的应用。本文研究了矿渣掺量及细骨料掺量对碱激发净浆/砂浆抗压强度、弹性模量及应力-应变曲线的影响。结果表明:矿渣的掺入能够显著提高碱激发净浆/砂浆的抗压强度和弹性模量;细骨料掺量增多会降低抗压强度,但会提高弹性模量。净浆28 d弹性模量在12.83~19.53 GPa,砂浆28 d弹性模量在18.72~23.10 GPa。细骨料掺量为40%(质量分数)时,砂浆峰值应力和峰值应变出现明显下降,弹性模量变大。采用分段式方程对碱激发矿渣/粉煤灰净浆/砂浆的应力-应变曲线进行拟合,拟合曲线与实测曲线吻合良好。拟合结果表明碱激发净浆/砂浆应力-应变下降段曲线随矿渣掺量与龄期增加而变陡,反映材料脆性增强,与上升段曲线规律一致。     

水性环氧树脂改性水泥砂浆的制备与性能

采用自制水性环氧树脂掺入水泥砂浆中,制备了水性环氧树脂改性水泥砂浆,并对砂浆的力学性能进行了测试。探讨了环氧树脂乳液种类、添加量和养护方式对砂浆力学性能的影响,并对砂浆的抗冻性能进行了测试。实验结果表明:最佳环氧树脂乳液种类为EA体系;环氧树脂乳液的最佳添加量为10%;最佳养护方式为先标准养护7d,后自然养护至28d;环氧树脂乳液的添加有效地提高了砂浆的抗冻耐久性。     

聚硅硼氧烷改性环氧树脂的合成和性能研究

采用正硅酸乙酯(ETOS)与硼酸(H3BO3)反应,合成了聚硅硼氧烷(SiOB),再将制备好的聚硅硼氧烷与环氧树脂(EP)进行缩合反应,制备出聚硅硼氧烷改性的环氧树脂,选用低分子聚酰胺650为固化剂进行固化,实验表明工艺可行。通过红外光谱对EP、SiOB及改性后的环氧树脂(SiBP)进行分析和表征,用DSC对改性后的产物进行热力学性能考察,并利用SEM对改性前后的环氧树脂固化物的断截面进行微观检测。研究结果显示,当SiOB加入量为EP的24%～32%(质量分数)时,所制备的环氧树脂涂料具有优异的机械性能、耐热性能及疏水性。     

有机硅改性环氧树脂的制备及其性能研究

以3种有机氯硅烷单体水解制备有机硅单体,有机硅单体改性了环氧树脂,水解条件为温度35～40℃,时间1～1.5 h,用水量n(H2O)∶n(Cl)=(6～7)∶1。通过红外光谱分析表明,有机硅主要是与环氧树脂中羟基发生化学反应。对环氧树脂改性前后的力学性能、耐热性和防潮性进行测试,结果表明,当n(R)/n(Si)为1.5时,拉伸强度可达23.91 MPa,弯曲强度达到29.24 MPa,冲击强度达到10.02 kJ/m2,50%的质量热损失温度431℃,分别比改性前提高了3.86 MPa,9.49 MPa,6.18 kJ/m2,30℃;同时,改性后树脂防潮性能也得到了提高。     

有机硅改性环氧树脂的制备及其性能研究

利用三种乙氧基硅烷单体混合不完全水解合成含乙氧基的有机硅低聚物,使其与环氧树脂反应成功制备出有机硅改性环氧树脂。探讨了不同水解用水量的有机硅对改性树脂固化物冲击强度、弯曲强度和热稳定性的影响。结果表明,当水解用水量为完全水解用水量的0.5倍时,环氧树脂固化物的耐热性和韧性均有明显提高,冲击强度达14.07 kJ/m2,弯曲强度达26.73 MPa,50 %的质量热损失温度达424 ℃;比未改性的纯环氧树脂分别提高了10.23 kJ/m2,6.98 MPa和23 ℃。     

环氧改性有机硅树脂的制备及其性能研究

采用化学方法制备了环氧改性有机硅树脂。通过红外分析表明,环氧树脂与有机硅树脂发生了化学反应。研究发现：环氧改性有机硅树脂的水接触角、瓦均有变化,微观形态仍呈均相结构。研究还发现：随环氧树脂用量增大,改性有机硅树脂微观结构的粗糙度提高,水接触角增大。     

消泡剂对水性环氧树脂改性水泥砂浆的性能影响

针对水性环氧树脂改性水泥砂浆存在含气量高、气孔多且大的问题,研究了消泡剂掺量对水性环氧树脂改性砂浆力学强度的影响并分析了水性环氧树脂改性砂浆孔结构与力学性能的关系.结果表明:磷酸三丁酯与有机硅消泡剂均能改善水性环氧树脂改性水泥砂浆的力学强度,且两种消泡剂具有协同增强作用;分析孔结构数据可知掺入消泡剂不仅能降低水性环氧树脂改性砂浆的孔隙率与孔径,还能优化孔径分布,减少有害孔、多害孔的数量.