碱激发胶凝材料研究进展

介绍了碱激发胶凝材料的制备技术和碱激发反应机理,总结了碱激发胶凝材料的工作性能、力学性能、耐久和耐高温特性。分析表明:激发剂的掺量和水玻璃模数是影响碱激发胶凝材料凝结时间和流动度的关键参数,凝结时间介于13～183 min之间,终凝时间介于15～215 min之间,流动度介于133～230 mm之间,可通过改变激发剂的掺量和水玻璃模数使凝结时间和流动性满足不同要求;碱激发胶凝材料具有早强、高强的特点,28 d抗压强度可达到60 MPa以上,3 d抗压强度可达到稳定强度的70%以上;碱激发胶凝材料高温下性能较稳定,在600～800℃的高温下抗压强度可达到常温状态下的60%以上;碱激发胶凝材料具有优异的抗冻融性能,其抗冻等级可达到F300以上;碱激发胶凝材料中由于没有极易遭受侵蚀的水化产物存在,故抗酸腐蚀能力强;碱激发胶凝材料由于孔结构致密,具有良好的抗渗性能。并针对碱激发胶凝材料优选配比和应用所需要解决的收缩、泛霜等问题,对未来研究的方向进行了展望。     

碱激发胶凝材料研究进展

介绍了碱激发胶凝材料的制备技术和碱激发反应机理，总结了碱激发胶凝材料的工作性能、力学性能、耐久和耐高温特性。分析表明：激发剂的掺量和水玻璃模数是影响碱激发胶凝材料凝结时间和流动度的关键参数，凝结时间介于13~183min之间，终凝时间介于15~215min之间，流动度介于133~230mm之间，可通过改变激发剂的掺量和水玻璃模数使凝结时间和流动性满足不同要求；碱激发胶凝材料具有早强、高强的特点，28d抗压强度可达到60MPa以上，3d抗压强度可达到稳定强度的70%以上；碱激发胶凝材料高温下性能较稳定，在600~800℃的高温下抗压强度可达到常温状态下的60%以上；碱激发胶凝材料具有优异的抗冻融性能，其抗冻等级可达到F300以上；碱激发胶凝材料中由于没有极易遭受侵蚀的水化产物存在，故抗酸腐蚀能力强；碱激发胶凝材料由于孔结构致密，具有良好的抗渗性能。并针对碱激发胶凝材料优选配比和应用所需要解决的收缩、泛霜等问题，对未来研究的方向进行了展望。     

赤泥制备碱激发胶凝材料的性能

分别以拜耳法赤泥、烧结法赤泥为原料,进行碱激发胶凝材料的制备研究,并对其制备碱激发胶凝材料的可行性进行了评价。研究结果表明,拜耳法赤泥的胶凝活性极低,不适宜用作碱激发胶凝材料的制备原料;烧结法赤泥因含有具有一定胶凝活性的β-硅酸二钙,因此可用作碱激发胶凝材料的制备原料。以烧结法赤泥和矿渣组成二元复合体系,以模数2.40的液体水玻璃为激发剂制备碱激发胶凝材料,在矿渣掺量30%、赤泥掺量70%的条件下,激发剂的最佳掺量为5.0%。所制备碱激发砂浆试样的3d、28d抗压强度可分别达到35.0 MPa、65.0 MPa以上。     

玄武岩石粉-矿渣碱激发胶凝材料的制备研究

制备了掺玄武岩石粉的碱激发矿渣胶凝材料,研究了玄武岩石粉掺量、液固比、碱激发剂的固含量和模数对碱激发矿渣胶凝材料抗压强度的影响。结果表明:随着玄武岩石粉掺量的增加,碱激发矿渣胶凝材料的抗压强度呈下降趋势;碱激发剂的固含量由18.00%增大至35.58%时,所制材料的抗压强度呈提高趋势,但碱激发剂的固含量进一步提高至41.35%时,碱激发矿渣胶凝材料的抗压强度反而较低;碱激发剂的固含量为25.08%～35.58%、模数为1.50～1.00时,可制得强度较理想的玄武岩石粉-矿渣碱激发胶凝材料。     

碱激发矿渣-钢渣复合胶凝体系的性能研究

以氢氧化钠和水玻璃为激发剂制备矿渣-钢渣复合胶凝材料,研究矿渣掺量、碱当量和水玻璃模数对复合胶凝材料抗压强度的影响,并采用XRD、SEM对硬化试样的显微形貌和水化产物组成进行了分析。结果表明：随矿渣掺量减少,抗压强度降低。随碱当量的增加,抗压强度先提高后降低,碱当量为11%时强度达到最高。随水玻璃模数的增大,抗压强度先提高后降低,当水玻璃模数为1.2时强度达到最高。水化产物主要为CaCO3、C-S-H凝胶、C-A-S-H凝胶、托贝莫来石及RO惰性相。     

碱激发矿渣胶凝材料的试验研究

通过变换碱种类、碱掺量、水玻璃模数,研究了矿渣粉在碱的作用下的强度发展规律,并对这类碱激发材料的性能进行了试验与分析。结果表明,碱掺量增加,凝结时间越短;水胶比越小,凝结时间越短。采用水玻璃比用NaOH的凝结时间短,水玻璃对矿渣的激发效果要优于NaOH的激发效果,模数为1．2的水玻璃当掺量达到8％时强度达到最大值。胶砂强度随NaOH掺量的增加而增加,NaOH掺量达到10％时强度达到最大值。     

碱激发矿粉制备泡沫混凝土及其性能的影响机制研究

以碱激发矿粉为胶凝材料制备泡沫混凝土,分别研究了碱激发剂氢氧化钠、氢氧化钠-水玻璃、氢氧化钠-水玻璃-柠檬酸钠与发泡剂的相容性,及其对泡沫混凝土工作性、力学性能和微观结构的影响,并揭示了其性能影响机制。结果表明:碱激发剂并不影响发泡剂的发泡效果,两者相容性良好;采用氢氧化钠-水玻璃-柠檬酸钠作激发剂,水玻璃模数为1.2、水玻璃掺量为15%、柠檬酸钠掺量为0.5%时,泡沫混凝土流值约为190 mm,抗压强度大于1.5 MPa,凝结时间大于3 h,施工性能良好。XRD和SEM分析表明,矿粉激发后水化产物形成蓬松网格状结构,在掺有水玻璃时,形成的网络结构致密,泡沫单独成孔,多呈球状。     

地聚物胶凝材料制备工艺的研究

研究了地聚物胶凝材料的制备工艺,包括不同产地的高岭土、水玻璃模数、煅烧温度、碱含量等对该胶凝材料性能的影响规律;采用X射线分析了高岭土经热处理后主要的矿物型式。研究的结果是王村高岭土经800~900℃煅烧2h活性最好,制得的胶凝材料28 d抗压强度达到74MPa。水玻璃模数为1.3、碱含量为6%~8%时,胶凝材料各龄期的抗压强度较高、凝结时间正常。     

粉煤灰基地聚合物修补材料的组成设计与性能

以粉煤灰、矿粉两种工业废料为主要原材料,模数为1.2~1.8的水玻璃作为激发剂制备地聚合物。采用五因素四水平的正交试验组成设计方案,测试了水胶比(W)、碱激发剂掺量(S)、矿粉取代率(B)和水玻璃模数(M)在不同水平下试样的流动度、凝结时间、抗压强度和拉伸粘结强度。通过对结果进行极差分析和因素指标分析,得出这种绿色环保型修补材料的组成设计与性能指标之间的关联。综合分析得出,当水胶比为0.28,碱激发剂掺量为0.14,矿粉取代率为0.4,水玻璃模数为1.2时,制备出的地聚合物性能良好,达到绿色环保型建筑修补材料的要求。     

矿渣碱激发胶凝材料早期性能的响应曲面研究

基于响应曲面通用旋转组合设计法,选择碱激发剂模数、碱激发剂浓度、激固比作为配比变量,制定了矿渣碱激发胶凝材料制备的试验方案.测试了矿渣碱激发胶凝材料的凝结时间、2h抗压强度,观察了试件的表面特性.通过数据处理得到了各配比变量与材料初凝时间、2h抗压强度的响应曲面,分析了各配比变量对材料初凝时间及2h抗压强度的影响规律.结果表明:当碱激发剂模数为1.0~1.4,碱激发剂浓度为25%~30%(质量分数),激固比为0.50(质量比)时,各组分能充分发挥协同作用,使材料具有良好的早期性能,满足抢修工程应用的基本要求.     

矿粉掺量对碱激发凝灰岩胶凝材料性能的影响

将粒化高炉矿渣微粉(GGBS)掺入凝灰岩石粉(tuff)中,通过NaOH溶液和Na_2SiO_3溶液碱激发,制备碱激发凝灰岩胶凝材料。探究了GGBS掺量对碱激发凝灰岩胶凝材料凝结时间和力学性能的影响,并采用X射线衍射(XRD)等分析手段对样品进行微观表征,探究碱激发过程中凝灰岩石粉和GGBS的复合反应机理。结果表明:掺入GGBS可以缩短碱激发凝灰岩胶凝材料浆体的凝结时间;随着GGBS掺量的增大,碱激发凝灰岩胶凝材料的抗压强度呈现出先增大再减小的趋势,在GGBS掺量为20%时,制备的碱激发凝灰岩胶凝材料样品28 d抗压强度最高,达到73.33 MPa。微观分析表明,在碱激发剂作用下凝灰岩/矿粉复合体系发生了地质聚合反应和矿粉水化反应,生成了N-A-S-H凝胶和C-S-H凝胶共存的结构,从而提高了胶凝材料的强度。     

一种高铝煤矸石-矿渣碱激活胶凝材料的研究

采用煅烧高铝煤矸石、矿渣,使用水玻璃进行激发试验。矿渣对早期强度起主要作用,煅烧高铝煤矸石对后期强度贡献较大。胶凝材料的抗压强度随水玻璃模数的减小而增大,随水玻璃掺量的增大而增大,随液胶比的减小而增大。水玻璃模数为1.049,矿渣:煅烧高铝煤矸石为4:6,激发剂掺量为22%,液胶比为0.35时,复合材料28天抗压强度达到了41.7MPa。     

高流动性3D打印水泥基材料制备及性能研究

为了制备性能良好的3D打印胶凝材料,用碱激发剂对粉煤灰/矿渣胶凝材料进行激发得到了满足可打印性和力学性能的基础材料,并分析了影响胶凝材料性能的最主要因素,基于微观试验结果分析了粉煤灰和碱激发剂对胶凝材料性能的影响机理.结果表明:基础材料的合适掺量和组成为:粉煤灰30％、碱胶比0.56％、碱含量5％、激发剂模数1.0;宜...     

激发剂CaO对建筑石膏复合胶凝材料性能的影响研究

研究了激发剂CaO对建筑石膏复合胶凝材料的凝结时间、流动度、强度等性能的影响,并通过无极电阻率测定仪、扫描电镜等测试手段进行了水化进程、颗粒形貌变化的研究。结果表明,建筑石膏复合胶凝材料的凝结时间随着激发剂的加入而延长,流动度则会增大;激发剂对建筑石膏复合胶凝材料体系的3天强度具有减弱作用,对粉煤灰单掺的建筑石膏体系的28天强度具有增强作用,而对粉煤灰-水泥复掺建筑石膏体系28天抗压强度影响不大。     

碱矿渣胶凝材料复合激发剂的研究

通过单用水玻璃作为碱矿渣胶凝材料激发剂和采用“水玻璃—碳酸钾—氢氧化钠”复合激发剂对碱矿渣胶凝材料激发的一系列对比试验研究可知,复合激发剂具有良好激发效果。介绍以磨细水淬高炉矿渣配合该复合激发剂的试验应用后,能使碱矿渣胶凝材料激发时限良好,凝结时间灵活可调,力学性能相应得到提高等。     

水玻璃激发矿渣超细粉制备灌浆材料的研究

通过对水玻璃激发矿渣微粉胶凝材料的粘度、可灌性、凝结时间、早期力学性能等进行研究,结果表明:水玻璃-矿渣胶凝材料作为灌浆用料具备灌浆材料的基本性能要求且具有抗压强度发展快、强度高,凝结时间短和可灌性好的优点.     

CFBC固硫灰地质聚合物强度性能研究

100%以CFBC(Circulating Fluidized Bed Combustion)固硫灰为胶凝材料,采用碱激发方法,选取水玻璃模数、激发剂含碱量、养护温度、养护时间和碱液陈化温度等为变量,系统研究了其对CFBC固硫灰地质聚合物砂浆试块强度性能的影响。结果表明当水玻璃模数为1,养护温度60℃,养护时间3 h,陈化温度为50℃时,砂浆块的抗压强度最高。     

碱种类和掺量对ACM抗压强度的影响

分别用水玻璃(M=2.0)、NaOH和P.O42.5水泥等激发剂激发矿渣粉和粉煤灰等硅铝酸盐材料,制备碱-硅铝酸盐胶凝材料,来研究激发剂种类和掺量对碱-硅铝酸盐材料抗压强度的影响。结果表明在掺量相同的条件下,水玻璃的激活效果最好,水泥的激活效果最差,NaOH介于两者之间。水玻璃最佳用量为硅铝酸盐材料质量的7%;NaOH激发矿渣时的最佳用量为矿渣质量的8%,激发粉煤灰和矿渣的混合物时的最佳用量为硅铝酸盐材料质量的10%;以普通硅酸盐水泥作为碱激发剂,未能反应出明显的规律性。     

激发剂对赤泥-矿渣地质聚合物材料的影响及产物研究

本文利用水玻璃为激发剂,烧结法赤泥和矿渣为原材料制备碱激发胶凝材料,研究水玻璃模数和掺量对赤泥-矿渣地质聚合物的影响。采用热分析(TG)、衍射分析(XRD)和扫描电镜(SEM)分别表征和分析反应产物的物相组成与微观形貌。实验结果表明:地质聚合物随着水玻璃模数增加,胶砂早期强度增加;水玻璃掺量增加地质聚合物强度增加,水玻璃适宜掺量为5.5%;赤泥-矿渣地质聚合物为非晶态无定型物质,反应产物之间相互连接成三维网状结构。     

无机激发剂对碱矿渣-钢渣胶凝材料抗压强度的影响

为研究几种常用无机激发剂对碱矿渣-钢渣胶凝材料抗压强度的影响,试验选取了水玻璃、NaOH、Na_2CO_3、Na_3PO_4、Na_2SO_4这5种激发剂,在改变激发剂种类和配合比的情况下,探讨其对碱激发矿渣-钢渣胶凝材料体系抗压强度的影响。并通过XRD和SEM作进一步表征。结果表明:在激发剂单掺体系中,水玻璃的效果最好,其所作用的强度最高,28 d强度达55.43 MPa;在以水玻璃为主要激发剂的碱激发剂复掺体系中,碱含量为4.5%的水玻璃与碱含量0.5%的Na_2CO_3的复掺效果相对较好,28 d强度为65.06 MPa,与单掺水玻璃相比,强度提高了约17%,引入的CO_3~(2-)有利于胶凝体系形成沸石类和方解石类水化产物。