硅铝原料预处理对地聚合物早期水化反应行为的影响

采用低活性高硅尾矿预处理后作为硅铝原料(基质)与铝校正料偏高岭土复合,在碱硅酸盐溶液激发作用下制备地聚合物.通过ESEM和ATR-FTIR表征地聚合物净浆的早期水化反应机理,并对地聚合物砂浆试样后期的抗压强度及微观形貌进一步分析.结果表明:通过碱熔融与机械研磨复合的方式对尾矿进行预处理,可以有效促进地聚合物体系的早期水化反应进程,有利于铝硅酸盐凝胶相的形成,进而改善地聚合物后期的微结构及强度性能.本研究说明有可能通过改变硅铝原料性质的方式对地聚合物早期水化反应行为进行控制,从而调整地聚合物的后期性能(如强度性能、施工性能等),使其满足特定的工程应用需求.     

“直接加水”一体化方式合成地聚合物研究现状及展望

地聚合物是通过硅铝质材料在一定激发作用下形成的具有硅氧四面体和铝氧四面体交替键合网络结构的无机胶凝材料。目前其合成方式主要包括两种：一种是将活性硅铝原料与激发剂溶液拌合后固化形成（将该合成方式记为GS-1）;另一种是向固体反应前驱物中直接添加水拌合后固化形成（将该合成方式记为GS-2）。本文首先对GS-2合成方式的研究现状进行综述,再将GS-1和GS-2合成方式在反应物组成、反应过程与机理方面进行比较,并对GS-2合成方式在地聚合物性能改善方面进行了展望。     

粉煤灰基地聚合物反应机理及各组分作用的研究进展

地聚合物指采用天然矿物或固体废弃物及人工硅铝化合物为原料,在高碱性条件下通过矿物缩聚而形成的由硅氧四面体与铝氧四面体组成的三维网状聚合胶凝材料。地聚合物兼有陶瓷、水泥、高分子材料的特点,是近年来国内外新型绿色胶凝材料研究的热点。针对粉煤灰基地聚合物反应机理综述了国内外研究现状;介绍了 Glukhovsky 模型、受碱激发的描述性机理模型、纳米结构模型以及体积分数量化模型;并重点介绍了碱、硅铝组分、钙组分和水在地聚合反应中的作用。     

粉煤灰基地聚合物材料的研究进展

地聚合物(Geopolymer)是硅铝质无机原料通过矿物聚缩而生成的一种以硅铝四面体为单元的无定形三维网状无机聚合物,兼有陶瓷、水泥、高分子材料的特点,近年来,因其可以协同处置大量固体废弃物成为新的研究热点.本文基于地聚合物的研究发展历史,重点介绍了粉煤灰基地聚合物的原材料、激发剂、成型制度、养护制度等制备工艺技术,并...     

地聚合物微观结构研究进展

地聚合物是一种新型的高性能无机聚合物材料,它是由硅氧四面体和铝氧四面体通过氧原子连接构成的一种三维网络结构的聚合物。地聚合物具有优异的性能和节能环保的优势,成为了当前研究的热点。本文从地聚合物的结构和性能特点出发,阐述了地聚合物的反应机理,重点介绍了地聚合物微观结构的研究现状。最后,指出了地聚合物微观结构研究存在的问题。     

低钙煤矸石制备地聚合物的研究

以陕西省榆林市横山地区低钙煤矸石为原料,偏高岭土、生石灰作为矫正材料制备地聚合物,与水泥混合制备建筑材料,探究铝硅比、生石灰掺量以及水泥掺量对于抗压强度的影响。结果表明,铝硅比为0.68、生石灰掺量为4%(占地聚合物),与425号硅酸盐水泥掺量65%时其强度最佳,抗压强度可达46.70 MPa。影响28 d抗压强度的各因素强度为:生石灰掺量>铝硅比>水泥掺量。     

页岩提钒尾渣基地聚合物一体化制备研究

以页岩提钒尾渣为主要原料,采用与碱激发剂混合焙烧的方式提高其反应活性,然后加入偏高岭土校正硅铝比后制备成只需直接加水即可得到地聚合物的粉体胶凝材料,免去碱溶液激发过程,实现尾渣基地聚合物的一体化制备.采用正交实验考察碱激发剂用量、焙烧温度以及焙烧时间对地聚合物强度的影响.探究了偏高岭土掺量以及液固比对地聚合物强度的影响.结果表明,在碱激发剂用量为25％,焙烧温度550℃,焙烧时间1 h的条件下,得到的尾渣活性最高.在偏高岭土掺量为30％,液固比为0.35时制得的地聚合物产品抗压强度最高,达到40.41 MPa.尾渣经过与碱激发剂混合焙烧处理后,低活性石英消失,生成了多种可溶性硅铝酸盐,尾渣反应活性大幅提升.粉体胶凝材料加水后,活化尾渣及偏高岭土中的活性硅铝溶出而后发生聚合反应,形成无定形结构的地聚合物胶凝体,从而使最终产品具有较高的力学强度.     

石煤提钒尾渣制备地聚合物的试验研究

石煤提钒尾渣的主要化学成分为SiO2和Al2O3,主要矿物为石英、钙长石、钠长石、斜长石等硅酸盐、铝硅酸盐矿物,属于硅酸盐类尾矿.在研究石煤提钒尾渣的特性基础上,以石煤提钒尾渣为主要原料,偏高岭土为辅助原料,以NaOH为碱激发剂,制备了石煤提钒尾渣地聚合物.考察了硅铝基质原料的配比,碱激发剂掺量,成型水固比以及成型压力对材料抗压强度的影响.试验结果表明:最佳基质原料配比尾渣/偏高岭土为7∶3,碱激发剂最佳掺量为13％,成型水固比为0.16,成型压力为15 MPa时,试样28 d抗压强度可以达到17.4 MPa.XRD和SEM分析表明:石煤提钒尾渣地聚合物的主要产物为无定型硅铝凝胶,还有少量的类沸石矿物(CaAl2 Si2 O8·4H2O)以及钙沸石CaAl2Si3O10· 3H2O.     

地聚合物的制备及其在性能增强方面的研究进展

地聚合物是一种已被人们普遍接受的极有利于节能减排的新型胶凝材料,它同时具备有机高分子材料、陶瓷材料和水泥材料的优异性能,并且可以通过硅铝质材料与激发剂在低温下作用制备而成,制备过程简单易行,因此成为近年来国际上新型胶凝材料领域的研究热点.本文综述了近年来国内外研究者在地聚合物制备过程中涉及到的硅铝原料的选择、激发剂的选择和成型方式方面的主要研究进展,阐述了增强地聚合物性能的主要方式,并对地聚合物在制备技术和性能增强方面的研究进行了展望.     

基于组分的地聚合物胶凝材料反应机理及其制备参数的研究进展

地聚合物胶凝材料作为一种性能优异的绿色建筑材料,可通过硅铝质氧化物材料与碱激发剂在低温环境下反应进行制备,并被广泛应用于混凝土裂缝修复、装配式墙材、重金属固定等多个领域.地聚合物的合成机理较为复杂,当前从矿物的角度分析地聚合物合成只笼统地揭示了硅铝基的结合情况,不能有效区分不同结构的硅铝质氧化物内在反应机理,具有一定的局限性.以组分为切入点,通过分析粉煤灰、偏高岭土、矿渣、煤矸石等四种最为常见的硅铝质氧化物的反应机理及其在性能增强方面的相关研究,重点论述了硅铝质氧化物结构的差异、缩聚反应的机理、性能优化的最佳参数和外掺料及制备工艺,以期对地聚合物及其硅铝质氧化物的深入探究和应用提供参考.     

Geopolymer foams by gelcasting

Highly porous geopolymers, with homogeneous microstructure, open cells and porosity up to 80 vol%, were fabricated by gel-casting, a process commonly used to produce ceramic foams. Geopolymer foams were prepared by stirring an activated blend of metakaolin and fly ash with a mixture of potassium hydroxide and potassium silicate with Si/K=1.66. The cell size and size distribution of the geopolymer foams could be efficiently adjusted by the control of some parameters such as solid content, surfactant type and content and mixing speed. The influence of each parameter on the porosity and other characteristics of the geopolymer foams were investigated. The foams were evaluated only after heat treatment at 80 °C, which was conducted in order to complete the geopolymerization reactions. The produced components could be heat treated up to 1200 °C in air without melting, if desired.The characteristics (morphology, strength, chemical and thermal resistance) of the geopolymer foams suggest that they could be employed as low cost replacement for highly porous ceramics in applications such as catalysis supports, adsorption and separation, filtration of hot gases and refractory insulation of furnaces. In addition, these components could be considered sustainable, because they reach their final properties after processing at temperatures not exceeding 100 °C and part of the raw materials employed are industrial waste.     

地质聚合物的研究进展与应用

地质聚合物是一种新型绿色胶凝材料,因其特殊的三维网络结构,使其具有多种特性,在众多领域具有广泛的应用发展前景.本文简述了地质聚合物材料的发展历程,介绍了地质聚合物的制备方法、原料、性能以及在国内外的应用情况,概述了制约地质聚合物发展的因素.     

Method to Stop Geopolymer Reaction

The objective of this study was to develop a method to stop geopolymer reaction at early ages so that the molecular structure can be determined and its link to setting behavior probed. Solvent extraction, using a mixture of alcohol and acetone to remove water, was seen to suspend reaction up to at least 53 h, allowing enough time for nuclear magnetic resonance (NMR) tests to determine structure. However, this method caused precipitation of soluble species present at early ages, confounding interpretation of the spectra and thus making it suitable only for mature geopolymers. A combination of water treatment to extract soluble species and solvent treatment to extract water was seen to stop the geopolymer reaction long enough (> 1 week) for NMR tests in specimens with and without calcium.     

地聚物混凝土收缩研究综述

地聚物是由硅铝酸盐材料通过碱激发反应形成的胶凝材料,具有力学性能好和CO2排放量少等优点,被认为是传统硅酸盐水泥材料的良好替代品.本文回顾了地聚物混凝土收缩的研究进展,综述了碱激发剂种类、模数、掺量,胶凝材料种类、掺量,溶胶比,添加剂,养护条件和元素摩尔比等因素对其收缩规律的影响,介绍了地聚物混凝土的收缩预测模型,指出了目前研究存在的不足.     

Immobilization of Pb in a Geopolymer Matrix

In a geopolymer matrix prepared by mixing a metakaolinite precursor with a solution of potassium hydroxide and silicate, 1 wt% Pb as the nitrate has been immobilized. Under the United States Environmental Protection Agency test protocol the Pb release was less than 5 ppm, the acceptable limit for landfills in the U.S.A. Electron microscopy showed Pb was present in the major amorphous phase and a minor (∼1 vol%) Ca-rich potassium silicate phase. Heating cured samples to several hundred degrees Centigrade was not significantly advantageous for immobilizing Pb.     

地聚物泡沫混凝土的研究与应用

地聚物泡沫混凝土是一种新型轻质多孔材料,具有轻质高强、吸声隔热、吸能抗震、节能利废、耐酸耐腐等优良性能.本文综合介绍了地聚物泡沫混凝土的制备工艺及研究现状,并对其性能和应用现状进行了探讨,最后指出了其应用中常见的问题,展望了未来地聚物泡沫混凝土的应用前景与发展方向.     

水热热压法制备地质聚合物

地质聚合物材料是一种新型的环保型无机复合材料,具有性能优越、价格低廉的特点.本研究采用水热热压技术,以粉煤灰、玻璃粉为主要原料,在200℃、8.5MPa的水热热压条件下制备粉煤灰基地聚合物材料.研究了不同碱激发剂的含量、浓度及玻璃粉添加量对材料抗压强度、收缩率的影响.结果表明,粉煤灰与玻璃粉的质量比为2∶1,添加25％的浓度为5 mol/L NaOH溶液时,固化体试样中有纤维状的地聚物生成,材料的抗压强度最高达到103.34MPa.     

钨尾矿预处理制备矿物聚合材料

按照"摇床重选→机械球磨→碱熔融"的步骤对钨尾矿进行逐级预处理,将各级预处理所得的钨尾矿分别与铝校正料偏高岭土复合后在碱激发剂作用下制备矿物聚合材料.通过正交实验对原料配方进行优化,研究各因素对抗压强度指标的影响规律,探索制备矿物聚合材料的优化原料配方及主要影响因素,并借助XRD和ESEM-EDS对优选矿物聚合材料试样的微观结构进行表征.结果表明:随着对钨尾矿的逐级预处理,其反应活性逐级增加,经三级预处理之后所得钨尾矿制备的矿物聚合材料试样7d龄期最高抗压强度可达到48.45 MPa;对于以各级预处理所得钨尾矿制备的矿物聚合材料,正交设计中的因素对它们抗压强度指标的影响规律多数不一样,对抗压强度影响程度最大的因素也各不相同;ESEM分析表明优选试样内部形成了对其强度起支撑作用的致密结构,EDS分析表明所选区域凝胶相的Si/Al比例与实验设计的Si/Al比例不一致.     

地质聚合物激发剂及其激发原理

激发剂在制备地质聚合物的过程中发挥着重要的作用。首先概述了酸、碱和盐3类激发剂及其激发效果,通过介绍氢氧化钠、氢氧化钾和水玻璃等常用碱激发剂的激发效果,具体分析各类碱激发剂的作用差别。阐述了乙酸、盐酸、硫酸和磷酸等典型的酸激发剂的研究进展,以及硫酸盐、硅酸盐和铝酸盐等作为盐类激发剂的活化能力,在此基础上对3类激发剂的优缺点进行了总结分析。同时通过论述酸、碱和盐3类激发剂的激发原理,进一步表明了3类激发剂都具备激发地聚物原料活性的能力,都能够不同程度地加快地聚体系水化反应进程,显著提高地聚体系的强度。最后,对激发剂在地聚物领域的未来发展作出了展望。