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.     

龄期和养护方式对高强混凝土力学性能的影响

实际混凝土材料的力学性能不仅取决于材料组成,还与环境因素有关.通过考察龄期和养护方式对高强混凝土力学性能影响的研究,试验结果表明:混凝土力学性能随环境条件发生变化,尤其是断裂性能,明显受时间和温湿度的影响;随龄期增长,断裂韧性、断裂能均有不同程度降低,并且高强混凝土随龄期的增长脆性增大的倾向更为明显;同时,自然养护较标准养护显著增大了混凝土的脆性.     

Strength and microstructural characteristics of chemically activated fly ash-cement systems

The use of fly ash as a cement replacement material increases the long-term strength and durability of concrete. Despite these great benefits, the use of fly ash is limited due to the low early strength of fly ash concrete. To eliminate this problem, many studies have been conducted on accelerating the pozzolanic properties of fly ash. The study reported below investigated the strength and microstructural characteristics of fly ash-cement systems containing three kinds of activators—Na₂SO₄, K₂SO₄, and triethanolamine—to accelerate the early strength of fly ash mortars. Through the use of thermal gravity analysis, it was demonstrated that the activators not only decreased or maintained the amount of Ca(OH)₂ products, but also increased the production of ettringite at early ages. X-ray diffraction, scanning electron microcopy, and mercury intrusion porosimetry also confirmed that in the early curing stages of fly ash-cement pastes containing activators, large amounts of ettringite were formed, resulting in a reduction in the pore size ranging from 0.01 to 5 μm. The research results support the supposition that the addition of small amounts of activators is a viable solution for increasing the early-age compressive strength of fly ash concrete.     

碱激发高钙粉煤灰地质聚合物的强度特性

本文研究了高温养护时间、高温养护前的时间延迟、养护温度以及用碱量对高钙粉煤灰地质聚合物抗压强度的影响.结果表明:高温养护时间为3d时,高钙粉煤灰地质聚合物的抗压强度达到最大值;超过3d后强度变化不明显;高温养护前适当的时间延迟在一定程度上有益于强度的发展.随着养护温度的升高,抗压强度近似线性增长;养护温度达到为75℃时,抗压强度达到最大值50.8 MPa;之后随温度的升高强度降低.当NaSiO3/NaOH为1.5时,高钙粉煤灰地质聚合物的强度最高.     

养护制度对高强混凝土强度发展规律的影响

对比研究了标准养护(20℃、相对湿度≥90%)、高温养护(50℃)以及温度匹配养护对高强混凝土的抗压强度发展规律的影响。结果表明:提高养护温度到50℃以上可显著激发水泥–磨细矿渣粉和水泥–粉煤灰–硅灰复合胶凝材料的反应活性,复合胶凝材料混凝土的3 d强度提高1倍以上,并使其后期强度持续增长,但对纯水泥混凝土的后期强度发展有抑制作用;当胶凝材料处于结晶成核与晶体生长或相边界反应阶段时,混凝土强度随之明显增长,当水化反应进入扩散控制阶段时,混凝土强度增长幅度减小,各种混凝土之间的差别也变小;无论何种养护条件,用水泥–粉煤灰–硅灰复合胶凝材料配制的混凝土都具有最高的强度和最好的抗氯离子渗透性能,适合配制高强混凝土。采用标准条件养护的试件进行强度测定,基本能反映实体结构内部混凝土长龄期的状态。     

粉煤灰地质聚合物混凝土的强度特性

本文研究了骨料掺量、砂率、养护温度、高温养护时间对粉煤灰地质聚合物混凝土抗压强度,以及劈拉强度、抗折强度、弹性模量、泊松比等力学性能.结果表明:粉煤灰地质聚合物混凝土的抗压强度随骨料掺量及砂率的增加先增大后减小,存在一个相对最优值;强度随养护温度的升高而增大,100℃时达到最大值,且强度增长在高温养护24 h内基本完成.粉煤灰地质聚合物混凝土早期强度较高,7d以后强度增长较小;劈拉强度随着骨料掺量的增加而提高,抗折强度、弹性模量、泊松比都随骨料掺量的增加先增大后减小,掺量为70％时达到峰值.     

养护条件及龄期对引气混凝土强度和渗透性影响规律研究

本试验主要研究负温(-3℃)和低温(3℃)不同养护条件下,引气混凝土在7 d、14 d、28 d、56 d、84 d和112 d不同龄期内强度增长规律及引气混凝土在28 d、56 d、84 d和112 d不同龄期内渗透性能变化规律。通过与标准养护条件下相应龄期引气混凝土抗压强度及渗透性能对比,得出了不同养护条件下引气混凝土随龄期增长强度损失率及渗透性能增长率。结果证明,试验龄期内引气混凝土强度损失率范围负温和低温下分别是22.40%~41.00%、7.97%~18.26%;渗透性能增长率范围,负温下约为76.52%~114.35%,低温下则在12.34%~47.86%之间波动。同时对该引气混凝土渗透性及强度实验数据进行回归分析,得到不同养护条件下线性相关系数。数据显示,负温(-3℃)养护条件下引气混凝土线性相关系数小于低温(3℃)养护条件下引气混凝土线性相关系数,说明养护温度影响混凝土渗透性与强度的线性相关性。通过掌握渗透性与强度的辩证关系,可为冬季防水工程施工中耐久混凝土配合比设计提供理论支持及参考依据。     

养护工艺对DHRS-FA地质聚合物材料强度的影响

以粉煤灰(FA)、铸造旧砂热法再生粉尘(DHRS)为原料,在水玻璃型碱性激发液的激发作用下研究制备了DHRS-FA地质聚合物材料(铸造旧砂热法再生粉尘-粉煤灰基地质聚合物材料).为了探讨不同的养护工艺对DHRS-FA地质聚合物材料强度的影响,研究了自然养护、湿养养护、高温蒸养(40℃、60℃、80℃)养护对地质聚合物强度的影响.结果表明:试样在高温养护工艺下,其早期抗压强度形成较快,且优于自然养护和湿养养护工艺下试样形成的抗压强度;试样在高温养护工艺下,中期和后期抗压强度趋于自然养护试样的抗压强度;而湿养条件下养护的试样抗压强度最差.     

室温固化高剥离强度、耐中/低温环氧结构胶的研究

制备了一种室温固化,具有韧性的耐中/低温、高剥离强度、高剪切强度的改性环氧结构胶,并对其进行了性能测试,结果表明该环氧结构胶对多种材料具有良好的粘接性能。     

高掺量粉煤灰混凝土强度发展潜力

测定了粉煤灰火山灰的反应率;估算了粉煤灰火山灰反应所需的最小水泥用量[或Ca(OH)2量];研究了高掺量粉煤灰混凝土的长期强度增长趋势。试验结果表明:粉煤灰的火山灰反应程度极其有限,极限火山灰反应率不大于20%;高掺量粉煤灰混凝土不会存在所谓“贫钙”问题;与普通混凝土相比,高掺量粉煤灰混凝土具有更强的后期强度增长趋势。     

粉煤灰及养护龄期对湿拌砂浆性能的影响

以粉煤灰取代部分水泥,研究其掺量及养护龄期对保水率、收缩率、稠度、粘接强度和力学性能的影响,并利用X射线荧光光谱分析仪(XRF)和扫描电子显微镜(SEM)对粉煤灰的物理化学性质进行分析.试验结果表明:掺量在0％ ～ 40％,随着粉煤灰掺量的增加,湿拌砂浆干缩率呈减小趋势,湿拌砂浆保水率呈减小趋势.粉煤灰的掺入量与湿拌砂浆拌合物的稠度正比例关系,随着粉煤灰掺量的增加而增大.湿拌砂浆14d粘接强度随着粉煤灰掺量的增加呈下降趋势.在试验室条件下,掺粉煤灰砂浆试块抗压强度随着养护时间的增长不断增大.因此,在湿拌砂浆中掺入低于30％的粉煤灰时,可以在满足湿拌砂浆力学性能的前提下,抑制收缩变形,提高粘接强度.     

高温碳化养护对干硬性水泥净浆强度及微观性能的影响

碳化养护可在加快水泥制品早期强度发展的同时固定二氧化碳,因此已引起国内外学者的广泛关注,然而,高温对碳化养护进程的影响却未见报道。本文选用5个温度(20 ℃、100 ℃、120 ℃、140 ℃、160 ℃)对干硬性水泥净浆进行碳化养护,探究了抗压强度随碳化温度的变化规律,并结合热重分析、X-射线衍射、红外光谱及扫描电镜等方法对碳化养护后样品的微观性能进行表征。结果表明:抗压强度及碳化程度随温度的升高表现出先增加后趋于平缓的趋势,碳化温度为140 ℃的试件相比碳化温度为20 ℃的试件抗压强度增长近4倍,表明高温碳化是加速养护的有效措施,适当的高温可以蒸发部分自由水,有利于碳化反应进行。此外,高温碳化养护生成了高聚合程度的无定形硅胶和三种不同晶型的碳酸钙(CaCO₃),其中文石和球霰石所占比例相比于常温碳化有所上升。     

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.     

粉煤灰基矿物聚合材料抗压强度与其物相关系研究

本文以粉煤灰、矿渣、铁尾矿为原料制备矿物聚合材料,以7d抗压强度为指标,对主要影响因素进行了四因素三水平正交试验,表明当粉煤灰/矿渣=80％/20％,尾矿掺量=20％,液固比=0.22,NaOH/水玻璃=60％/40％时,所得粉煤灰基矿物聚合材料制品7d抗压强度可达100.67 MPa,并以试验验证之.在此基础上,利用扫描电镜和X射线分析方法,对不同抗压强度的制品进行了微观结构和物相分析,结果表明,制品中非晶相的含量与粉煤灰基矿物聚合材料的抗压强度关系密切,随着制品中菲晶相物质含量增加,制品7d的抗压强度也在逐步增加.该研究为粉煤灰基矿物聚合材料的材料设计提供了基础数据.     

紫外光(UV)固化胶黏剂收缩率与强度的研究

UV胶黏剂的固化收缩率与固化后的残留应力乃至粘接强度有着密切关系。对比UV胶黏剂中不同丙烯酸单体、几种低聚物和阳离子单体的收缩率和相应的粘接强度。讨论了单体和树脂类型对收缩率和粘接强度的影响。介绍了以低收缩丙烯酸酯树脂和阳离子树脂为主体树脂,以低收缩单体为稀释剂、配合填料和适当增强剂制备出混合型UV胶黏剂。该胶黏剂粘接强度和耐久性好,其固化收缩率为3．5％,远低于普通自由基型UV胶黏剂。经湿热老化试验后,粘接强度保持率仍保持在80％。     

戈壁环境下混凝土桥墩养护与强度的试验研究

为了研究戈壁环境下养护方式对混凝土桥墩强度发展的影响规律,首先对试验原材料进行了测试,然后对四种不同养护方式及不同养护天数下混凝土桥墩在不同龄期时的抗压强度和抗拉强度进行了测试和分析,对测试得到的混凝土在不同龄期的强度进行了曲线拟合,并对拟合的计算公式进行了误差性和实用性验证.结果表明:①相同养护天数下,标准养护强度最高,新材料养护、土工布养护、自然养护次之;②在相同养护方式下,14 d为最合理的养护天数;③在相同养护天数下,按照新材料养护、土工布养护、自然养护的顺序拉压比逐渐增大,拉压比越大,抗裂性越好;④通过误差分析及公式实用性验证,拟合公式满足要求,可进行强度计算.     

高碱蒸养对粉煤灰化学活性的影响

通过模拟高碱蒸养环境,结合抗压强度测定及电子显微镜( SEM)、红外光谱(FTIR),微观分析,研究了粉煤灰经高碱蒸养后的化学活性变化.结果表明:在本试验条件下,经过200℃热养护及湿排模拟均不能有效改变粉煤灰颗粒表面的硅铝网络结构聚合度,说明单纯的蒸养过程不能对粉煤灰的表面结构形成有效解聚.     

地聚物多孔轻质高强材料的制备及孔结构特性

为了解决地聚物多孔材料质轻与高强难以取得一致性的问题,本文采用正交试验,对粉煤灰地聚物多孔材料表观密度和强度进行试验,在此基础上,利用超细矿渣粉的独特性,对双氧水发泡剂及辅助稳泡材料进行了优选,制备出抗压强度达到5.9 MPa、表观密度仅为557 kg/m3的地聚物多孔材料.结果表明:当粉煤灰/矿渣比例为1:1,双氧水掺量为2.0％,硬脂酸钙掺量为1.0％,MnO2掺量为0.3％,制备的矿渣-粉煤灰基地聚物多孔材料可以达到质轻高强的目的.采用XRD、SEM和低场核磁共振技术对多孔材料进行了微观测试,并对其抗压强度、表观密度与孔结构之间关系进行了分析.     

Development of fly ash and iron ore tailing based porous geopolymer for removal of Cu(II) from wastewater

This work aims to verify the feasibility of utilizing iron ore tailing (IOT) in porous geopolymer and intends to broaden the application of porous geopolymer in heavy metal removal aspect. Porous geopolymer was prepared using fly ash as resource material, which was partially replaced by IOT at level of 30%, by weight, with H₂O₂ as foaming agent and removal efficiency, adsorption affecting factors, adsorption isotherms and thermodynamics of Cu²⁺ by the developed porous geopolymer were investigated.The experimental results uncover that the porous amorphous geopolymer was successful synthesized with total porosity of 74.6%. The transformation of fly ash and IOT into foaming geopolymer leads to the formation of porous structure encouraging Cu²⁺ sorption. Batch sorption tests were carried out and geopolymer dosage, Cu²⁺ initial concentration, pH, contact time and temperature were the main concern. Both Langmuir and Freundlich models could explain the adsorption of Cu²⁺ on the porous geopolymer due to the high fitting coefficients. The uptake capacity reaches the highest value of 113.41 mg/g at 40 °C with pH value of 6.0. The thermodynamic parameters ΔHº, ΔSº and ΔGº suggests the spontaneous nature of Cu²⁺ adsorption on porous geopolymer and the endothermic behavior of sorption process.     

预湿水泥浆颗粒内养护材料对混凝土早期自收缩及抗压强度的影响

制备不同粒径和水灰比的水泥浆颗粒作为低水灰比混凝土内养护材料.以最佳内养护水灰比原则,设计了使用三种水灰比分别为0.6、0.7和0.8的同粒径水泥浆颗粒等体积取代砂子的混凝土.研究了不同水灰比水泥浆颗粒对混凝土早期自收缩、抗压强度和内部微结构的影响.结果表明:颗粒吸水率与其水灰比正相关、与其粒径负相关;预湿水泥浆颗粒可显著降低混凝土早期的自收缩,颗粒水灰比越大,自收缩降低效果越明显;但是掺入水泥浆颗粒也会降低混凝土的抗压强度,颗粒水灰比越高抗压强度降低越多,应用中应优化选择预湿颗粒的水灰比;水泥浆颗粒作为高性能混凝土内养护材料,可改善微观界面的孔隙结构,提高界面的密实性,减少混凝土早期的收缩和开裂.