粉煤灰基地质聚合物注浆材料的性能研究及工程应用

采用改性水玻璃对粉煤灰、粒化高炉矿渣等大宗工业固体废弃物进行化学激发,制备了新型低碳、高强、低收缩的粉煤灰基地质聚合物注浆材料。结果表明:随粒化高炉矿渣掺量增加,粉煤灰基地质聚合物注浆材料的抗压强度大幅度提高,干燥收缩显著减小;改性水玻璃中Na2O含量主要控制其对硅铝质原料的激发能力,优选改性水玻璃中Na2O含量为9.0%。而水玻璃模数主要控制早期地质聚合反应过程,优选改性水玻璃模数为1.2。经G-9-12-30型地质聚合物注浆材料加固处理4年后,试验段路面的代表弯沉值降低50.2%,路面强度系数提升106.2%。     

养护温度及时间对粉煤灰基地质聚合物混凝土强度发展的影响

以砂、碎石为骨料,粉煤灰及少量的硅灰为胶凝材料,水玻璃、氢氧化钠为激发剂制备了地质聚合物混凝土,测试了不同养护温度及时间下粉煤灰基地质聚合物混凝土的抗压强度,旨在揭示养护温度及龄期对粉煤灰基地质聚合物混凝土强度发展的影响规律。结果表明:在20~80℃之间,提高养护温度可以提高粉煤灰基地质聚合物混凝土的抗压强度,并呈现线性增长的关系,进一步提高养护温度会导致试样表面微裂纹的产生,进而导致抗压强度有所下降;地质聚合物混凝土的抗压强度随龄期的增加而增大,并趋于稳定,该趋势可用指数函数加以描述;早期的高温养护会加速聚合化反应速度,降低聚合化反应时间,即高温短时养护可达到低温长时养护的效果。     

碱渣-矿渣制备地聚合物材料的研究

以碱渣、矿渣、石灰为原料,分别以NaOH、水玻璃、Na_2CO_3为碱激发剂制备地聚合物材料,综合考察了水灰比、碱激发剂种类、矿渣掺量对碱渣-矿渣地聚合物强度的影响。结果表明:随着水灰比的增大,碱渣-矿渣地聚合物强度不断降低;Na_2CO_3对反应没有激发作用,反应产物无强度;碱渣掺量较大时,水玻璃激发效果优于NaOH,NaOH激发产物早期强度大,而水玻璃激发产物后期强度大。在水灰比为0.50,碱渣与矿渣的比例为3∶7,水玻璃作为激发剂时,制备的地聚合物材料7d强度可达到40MPa以上。     

激发剂对粉煤灰基地聚合物抗压强度的影响

研究不同激发剂对以粉煤灰为原料制备的地聚合物抗压强度的影响．研究结果表明：不同浓度的NaOH和KOH溶液对粉煤灰的激发效果较差,粉煤灰基地聚合物的抗压强度较低．碱溶液和K2SiO3溶液复合可提高激发效果,提高粉煤灰基地聚合物的抗压强度．激发效果最好的是K2SiO3溶液;随着K2SiO3溶液浓度的提高,粉煤灰基地聚合物的抗压强度逐渐提高;当K2SiO3浓度为2mol／L时,粉煤灰基地聚合物28d抗压强度达到最大;继续增大K2SiO3浓度,粉煤灰基地聚合物28d抗压强度反而下降,由此可以推测相应的地聚合反应是一个定量的反应过程．     

SiO_2气凝胶在粉煤灰基地质聚合物中的稳定性

以SiO_2气凝胶(AG)、粉煤灰(CFA)、钠水玻璃和氢氧化钠(NH)为主要原料制备气凝胶-粉煤灰基地质聚合物。通过调节氢氧化钠浓度(0~8 mol/L)和蒸养温度(20~80℃),研究AG在粉煤灰基地质聚合物中的稳定性。结果表明:AG与不同NH浓度的碱激发剂溶液接触角均大于130°,当NH浓度为6 mol/L时,接触角最大为140.2°;且当蒸汽养护温度达到80℃时,AG在地质聚合物中均能稳定存在;当蒸养温度为60℃、NH浓度为6 mol/L时,气凝胶-粉煤灰基地质聚合物的150 d抗压强度达到29.0 MPa,AG可以在地质聚合物中长期稳定存在。     

矿渣-粉煤灰基地质聚合物混凝土的基本性能研究

地质聚合物混凝土是一种新型混凝土类材料.为了研究地质聚合物混凝土的基本性能,以矿渣、粉煤灰为原料,以硅酸钠和氢氧化钠为激发剂,制备了矿渣-粉煤灰基地质聚合物混凝土,测试了不同配合比下矿渣-粉煤灰基地质聚合物混凝土的坍落度以及7、14d和28d的抗压强度,分析了水胶比对和易性与抗压强度的影响,探讨了抗压强度的增长规律.结果表明:制备的矿渣-粉煤灰基地质聚合物混凝土具有较高的抗压强度和良好的和易性,凝结硬化快,强度特性稳定;当水胶比为0.26,砂率为0.40,氢氧化钠和硅酸钠的质量比为0.29,碱溶液的浓度为56%时.矿渣-粉煤灰基地质聚合物混凝土的坍落度为110mm,标准养护条件下7、14d和28d龄期的抗压强度分别达到40.4、50.3MPa和60.20MPa;随着水胶比的增大,和易性不断增强,抗压强度先增加,后减小;随着养护龄期的延长,抗压强度不断增长,但增速降低.     

粉煤灰基地质聚合物固化含铬电镀污泥研究

为探索含铬电镀污泥处置和利用的新技术,以粉煤灰基地质聚合物对含铬电镀污泥进行固化,研究了液固比、水玻璃模数、水玻璃用量、污泥添加量和养护时间对固化体的强度和六价铬浸出浓度的影响,并结合XRD和SEM分析,对固化机制进行了探讨。结果表明,选择适当的液固比、水玻璃用量等参数,污泥添加量高达18%时,地质聚合物90 d抗压强度仍在10 MPa以上,Cr(Ⅵ)浸出浓度低于0.1 mg/L。粉煤灰基地质聚合物对污泥中铬的固化作用可归因于其硬化过程中形成的水化硅铝酸钠凝胶及沸石对铬离子的固溶和吸附。     

受激材料对地质聚合物砂浆强度的影响

介绍了一种新型无机胶凝材料——地质聚合物砂浆,以立方体抗压强度为指标,探讨了不同受激材料复掺体系对地质聚合物砂浆强度的影响,结果表明,粉煤灰基地质聚合物砂浆的强度随偏高岭土掺量的增加而降低,而随矿渣掺量的增加而提高,矿渣基地质聚合物砂浆的强度随偏高岭土掺量的增加也呈现降低的趋势。     

粉煤灰基地质聚合物的实验研究及中试

以粉煤灰为主要原料,添加碱激发剂制备粉煤灰基地聚合物,通过正交实验研究了粒径、激发剂掺量、水玻璃模数、浆料液固比对粉煤灰基地聚合物性能的影响。结果表明,当粒径为24.58μm、激发剂掺量为25%、水玻璃模数为1.4、液固比为0.34时,地聚物28 d抗压强度最高,为44.10 MPa。SEM分析表明,地聚合反应中产生大量胶凝物质,有利于地聚合物强度的提高。在此基础上分别掺入砂、锰渣、锅炉渣进行中试实验,结果表明,当粉煤灰与砂的质量比为4∶1、激发剂掺量为23.5%,制备的地聚物抗压强度最高,为50.9 MPa。XRD分析表明,粉煤灰在碱激发剂作用下形成了C-S-H和N-A-S-H产物,是地聚合物强度主要来源。     

地聚合物注浆材料的开发及性能研究

以粉煤灰、矿渣等大宗工业固体废弃物及水泥为主要原料,在改性水玻璃的激发下进行地聚合反应,制备新型低碳、高强、无收缩的地聚合物注浆材料。试验结果表明:随矿渣、水泥掺量的增加,地聚合物注浆材料的凝结时间大幅度缩短、抗压强度大幅度提高;改性水玻璃中的Na_2O主要控制其对粉煤灰及矿渣等的激发能力,而水玻璃模数Ms主要控制早期地聚合反应的过程。经工程应用表明,采用该非开挖式地聚合物注浆材料能有效修复路面的不均匀沉降,经优选的F15C15G70-912型地聚合物注浆处理后,代表弯沉值降低50%,路面强度系数由0.39~0.42提高到0.76~0.80,路面强度评级由次提高到良。     

粉煤灰-矿渣基地聚合物胶砂性能研究

通过正交试验研究了粉煤灰与矿粉质量比(粉矿比)、水玻璃模数、水胶比3个因素对粉煤灰-矿粉基地聚合物胶砂性能的影响规律,并对样品的微观性能进行测试。结果表明:水胶比为最显著影响因素,粉矿比为显著影响因素,水玻璃模数的影响最小,当粉矿比为3∶7,水玻璃模数为1.6,水胶比为0.35时,地聚合物胶砂的28 d抗折和28 d抗压强度最高,分别为7.8、57.2 MPa。     

利用电石渣改性固硫灰制备胶凝材料的研究

基于固硫灰自身的火山灰活性和自硬性,提出用钙质激发剂激发固硫灰活性制备固硫灰基胶凝材料。实验研究表明在激发剂的作用下,掺入偏高岭土后胶凝材料强度提高80%以上。用内掺50%偏高岭土的固硫灰,采用电石渣或熟石灰复合水玻璃作为激发剂制备胶凝材料都在体系的碱含量为30%,水玻璃的模数为2.0,养护温度为60℃时强度达到最大,两种激发剂对强度的影响差异不大,而采用电石渣作为激发剂更节约成本,更具优势。     

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。     

不同材料增强处理再生骨料对混凝土抗压强度的影响

研究了水泥浆、偏高岭土地聚物、掺粉煤灰偏高岭土地聚物、水泥浆-偏高岭土地聚物增强处理再生骨料对混凝土抗压强度的影响。结果表明:四种增强材料处理的再生骨料对混凝土抗压强度的影响顺序大小为水泥浆-偏高岭土地聚物>偏高岭土地聚物>水泥浆>掺粉煤灰偏高岭土地聚物。     

Resistance to acid degradation,sorptivity, and setting time of geopolymer mortars

Experimental evaluations were conducted to determine the water sorptivity, setting time, and resistance to a highly acidic environment, of mortar with alkali-activated ground granulated blast furnace slag (GBS) binder and also of combinations of fly ash and GBS binders. Binders were activated using mixtures of NaOH and Na₂SiO₃ solutions. The molarity of NaOH in the mixtures ranged from 10 mol·L⁻¹ to 16 mol·L⁻¹, and the Na₂SiO₃/NaOH ratio was varied from 1.5 to 2.5. Mortar samples were produced using three binder combinations: 1) GBS as the only binder; 2) blended binder with a slag-to-fly ash ratio of 3:1; and 3) mixed binder with 1:1 ratio of slag to fly ash. Mortar samples were mixed and cured at (22 ± 2) °C till the day of the test. The impact of activator solution alkalinity, activator ratio Na₂SiO₃/NaOH, GBS content on the rate of water absorption were evaluated. After 7, 28, and 90 d of immersion in a 10% sulfuric acid solution, the resistance of a geopolymer matrix to degradation was assessed by measuring the change in sample weight. The influence of solution alkalinity and relative fly ash content on setting times was investigated. Alkali-activated mortar with a slag-to-fly ash ratio of 3:1 had the least sorptivity compared to the two other binder combinations, at each curing age, and for mortars made with each of the NaOH alkaline activator concentrations. Mortar sorptivity decreased with age and sodium hydroxide concentrations, suggesting the production of geopolymerization products. No reduction in weight of sample occurred after immersion in the strong acid H₂SO₄ solution for three months, regardless of binder combination. This was due to the synthesis of hydration and geopolymerization products in the presence of curing water, which outweighed the degradation of the geopolymer matrix caused by sulfuric acid.     

Effects of seeding nucleation agent on geopolymerization process of fly-ash geopolymer

Geopolymer, an inorganic aluminosilicate material activated by alkaline medium solution, can perform as an inorganic adhesive. The geopolymer technology has a viability to substitute traditional concrete made of portland cement (PC) because replacing PC with fly ash leads to reduced carbon dioxide emissions from cement productions and reduced materials cost. Although fly ash geopolymer stimulates sustainability, it is slow geopolymerization reaction poses a challenge for construction technology in term of practicality. The development of increasing geopolymerization reaction rate of the geopolymer is needed. ?The purpose of this study is to evaluate seeding nucleation agents (NA) of fly ash geopolymer that can accelerate polymerization reactions such that the geopolymer can be widely used in the construction industry. Results from the present study indicate that the use of NA (i.e., Ca(OH)₂) can be potentially used to increase geopolymerization reaction rate and improve performance characteristics of the fly ash geopolymer product.     

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。     

钢渣掺量对3D打印地聚物工作性能和早期强度影响

将多种固废协同制备地聚物用于3D打印胶凝材料,可以提高3D打印技术的可持续性,为固废处置提供新型资源化利用途径,但是关于3D打印固废地聚物的工作性能和早期强度有待研究.本文以钢渣、粉煤灰、矿渣粉三种工业固废为原料,以偏硅酸钠为激发剂,"一步法"制备可3D打印的多固废地聚物,测试不同原料配比下地聚物的流动度、凝结时间和早...     

地聚物注浆材料性能研究

以P.O52.5水泥为基材,利用工业固体废弃物粉煤灰、矿渣粉、钢渣粉进行改性,采用单因素及多因素正交试验,探究地聚物注浆材料性能及最优配比。结果表明,粉煤灰掺量15%、矿渣粉掺量20%、钢渣粉掺量15%时效果最优,其中对注浆料的流动性和抗压强度的影响排序为粉煤灰>钢渣粉>矿渣粉;XRD和热重分析发现,在最佳配比下,随时间延长能有效促进水化反应,钙矾石含量增多,可显著提升材料的强度和膨胀性。     

发泡剂对粉煤灰泡沫玻璃性能影响研究

以粉煤灰和废玻璃为主要原料,分别以碳酸钠、水玻璃、碳粉为发泡剂制备粉煤灰泡沫玻璃,并对制品的强度、表观密度、孔隙率、吸水率、导热系数进行了测定,研究探讨了发泡剂种类及掺量对粉煤灰泡沫玻璃物理性能的影响.实验结果表明,以碳酸钠为发泡剂时,材料的表观密度最低可达0.264 g/cm3,导热系数的最低可达0.0591 W/（m·K）,其他性能适中,是制备粉煤灰泡沫玻璃较为合适的发泡剂.