钛酸钾晶须改性偏高岭土基多孔地质聚合物的制备与性能

为提高多孔地质聚合物的力学强度和隔热性能,分别以双氧水（H2O2）和十二烷基硫酸钠（SDS）为发泡剂和稳泡剂,采用化学发泡法制备了由钛酸钾晶须改性的偏高岭土基多孔地质聚合物材料,对其进行了微观结构表征及性能测试。结果表明,当发泡剂和稳泡剂质量分数分别为2.0%和1.5%时,孔结构分布均匀,总孔隙率最高可达51.6%,平均孔径为0.87 mm,其抗压强度为3.63 MPa;随着钛酸钾晶须质量分数从0.0%增至10.0%时,其最高抗压强度可达4.11 MPa。在钛酸钾晶须质量分数为20%时,其最低导热系数可达0.048 W/（m?K）,相比于空白样,抗压强度提高了13.22%,导热系数降低了80.80%。钛酸钾晶须的引入可以明显提高多孔地质聚合物的抗压强度和隔热性能。     

矿渣基无机矿物聚合物墙体材料

目的 探究影响矿渣基无机矿物聚合物墙体材料抗压强度和导热系数的主要因素及其变化规律.方法 以矿渣和偏高岭土为主要原材料,加入粉煤灰,发泡剂等辅助原料,在碱性激发剂作用下,常温下制备矿渣基无机矿物聚合物墙体材料,并通过SEM照片进行微观分析.结果 水玻璃模数为1.2时抗压强度最大且导热系数较小;水玻璃掺量与抗压强度和导热系数成正比;增大液固质量比,试件抗压强度增大,导热系数减小.当水玻璃模数1.2,水玻璃掺量(以Na20计)3%,液固质量比为0.5时,无机矿物聚合物墙体材料对应较大的抗压强度和较低的导热系数.粉煤灰以30%取代矿渣和偏高岭土时,试件抗压强度与保温性能均良好.发泡剂可以明显提高试件的保温性能,发泡荆的适宜掺量为0.5%.结论 试件抗压强度均在MU30以上,且导热系数明显低于黏土砖,是一种承重且保温的新型墙体材料.     

养护温度对偏高岭土基地质聚合物凝结硬化性能的影响

研究了不同养护温度(10℃、20℃、30℃、60℃、90℃)对偏高岭土基地质聚合物凝结硬化性能的影响和对反应物的NH4 交换容量的影响.结果表明:在保湿条件下,随养护温度提高,偏高岭土基地质聚合物的凝结时间缩短,抗压强度发展速率减慢;在低于20℃室温并保湿条件下,偏高岭土基地质聚合物24 h不凝结,掺入矿渣粉能促进其凝结;但是,随矿渣粉的增加,反应物的NH4 交换容量下降.     

利用炼铁高炉渣制备胶凝材料的研究

以高炉渣微粉和偏高岭土为主要原料,NaOH和Na2SiO3为复合激发剂,制备了碱激发矿渣胶凝材料,研究了炉渣粒度、碱添加量及养护制度对矿渣胶凝材料性能的影响.结果表明,炉渣粉磨至10 μm,在室温下养护,激发剂含量为12%时,样品的1 d抗压强度为17.66 MPa;当碱激发剂含量达到16%时,样品的1 d抗压强度为27.91 MPa;随着养护时间的延长,胶凝材料的抗压强度有提高的趋势,80 ℃养护可以提高胶凝材料的早期强度,但养护温度不宜过高.     

应力预养护对硫铝酸盐注浆材料强度与微结构的影响

在煤矿千米深井巷道注浆加固示范工程中,注浆结石体抗压强度常高于常压下的抗压强度,针对此问题,采用自制加压装置模拟应力作用对注浆材料浆液进行加压预养护,通过测试试样强度、表观密度、孔隙率、水化产物种类和微观结构,分析应力对材料强度增强的作用机理.结果表明:10 MPa的应力可以显著提高注浆材料结石体的抗折、抗压强度,抗折...     

碱当量对铜渣基透水混凝土性能的影响

以磨细铜渣为活性材料、水玻璃为激发剂、偏高岭土为掺和料、玄武岩为骨料,研究了铜渣基透水混凝土的性能。调整激发剂的碱当量,按照体积法配制不同碱当量的铜渣基透水混凝土,分别对试样进行单轴抗压强度、透水系数和连续孔隙率测试。当碱当量为4%～10%时,铜渣基透水混凝土的连续孔隙率和透水系数随着碱当量的增加而减小,透水性能满足规范要求;相反,试样的单轴抗压强度随着碱当量的增加而增加,28 d最大抗压强度达到10.01 MPa。     

芒硝工业尾矿制备碱激发偏高岭土胶凝材料

土壤聚合物是一种具有发展潜力的碱激发胶凝材料.尝试利用榆林地区煤系高龄岩和内蒙地区一种价格低廉的芒硝工业尾矿来制备偏高岭土基胶凝材料的可行性.研究结果表明:试验所用废芒工业尾矿与偏高岭土混合所成型的试块不能凝结硬化. 添加5%NaOH可使该材料凝结硬化并具有一定的强度. 采用硅酸钠碱溶液外掺15%废芒硝工业尾矿能够有效消纳固体废弃物制备碱激发偏高岭土基胶凝材料,抗压强度达到42.5水泥强度等级的要求.     

超轻质地质聚合物材料的制备及性能研究

以粉煤灰、偏高岭土为主要原料,通过碱激发剂和发泡剂共同作用制备超轻质地质聚合物,研究不同发泡方式、稳泡剂种类及掺量、养护温度和养护时间对超轻质地质聚合物性能的影响.研究结果表明:相较于物理发泡法,采用化学发泡法制备的超轻质地质聚合物,其泡孔分布更为均匀、大小规则且结构致密;以十二烷基苯磺酸钠稳泡剂制备的轻质地质聚合物材料,其泡孔封闭性较差,内部存在孔隙较多,而使用硬脂酸钙稳泡剂制备的材料其孔结构则多为封闭孔,其泡孔分布也更为均匀,孔径尺寸多在0.3～1.2 mm之间;超轻质地质聚合物的最佳制备工艺为:H202发泡剂和CS稳泡剂掺量为5.5wt％、养护温度和时间分别为60℃、24 h,此时超轻质地质聚合物导热系数为0.055 W/(m·K),干密度为190 kg/cm3,抗压强度为0.95 MPa.     

碱-偏高岭土基胶凝材料的热稳定性研究

将粉煤灰漂珠、G碱-偏高岭土基胶凝材料Geopolymer(普通水泥为对比样)和水按比例混合,成型为3 cm×3 cm×3 cm的试块并养护28 d;将试块在规定的温度和时间内煅烧,并用其剩余抗压强度来判断其热稳定性.试验结果表明: Geopolymer的剩余抗压强度随煅烧温度升高而提高,并从800 ℃到1 000 ℃呈现大幅度提高的趋势,而相应的普通水泥的剩余抗压强度随煅烧温度升高而下降.对Geopolymer和水泥的水化产物进行了差热分析和热失重分析,发现Geopolymer具有优良的热稳定性能,这可能是由Geopolymer特殊的水化产物而引起的.     

水泥粉煤灰-改性水玻璃注浆材料试验研究与应用

为解决传统注浆材料在大体积充填注浆时成本高、固废材料利用低、凝胶时间控制不精确等问题,提出水泥粉煤灰-改性水玻璃注浆材料。通过室内试验分析改性水玻璃配比、改性水玻璃体积分数和粉料比例对浆液初凝时间、终凝时间、流动度及单轴抗压强度的影响规律;通过工程现场试验,研究该注浆材料的可泵性、操作性,利用物理探测方法,对注浆治理效果进行评价。结果表明,水泥粉煤灰-改性水玻璃注浆材料的初凝时间为8~70 s、终凝时间为2~9 min;初凝时间随改性水玻璃体积分数的增加而增长,终凝时间随改性水玻璃体积分数的增加而缩短;凝胶时间与粉料中粉煤灰的质量分数呈正比;浆液流动度与改性水玻璃体积分数及粉料中粉煤灰质量分数成正比;粉煤灰质量分数与浆液结石体抗压强度呈负相关,改性水玻璃体积分数(水泥粉煤灰浆液与改性水玻璃体积之比)为1∶0.6或1∶0.4时,水泥粉煤灰-改性水玻璃注浆材料固结体的7 d抗压强度达到峰值9.35 MPa和6.86 MPa;水泥粉煤灰-改性水玻璃注浆材料可提高固废利用率,且各性能满足注浆需要,在实际应用中可依据工程要求调整配比,为类似的注浆工程提供参考。     

超细水泥注浆材料煤壁注浆加固试验研究

目前工作面煤壁注浆加固主要采用有机注浆材料,成本过高,普通水泥注浆材料在煤体中扩散性差,且与煤体黏接力小.将成本低廉的超细水泥注浆材料应用于煤壁注浆加固,研究了浆体黏度、凝结时间以及结石体强度等性能,并在山西晋煤集团赵庄煤业有限责任公司3305工作面撤架通道煤壁进行了注浆加固试验,结果发现,浆液凝结时间短,结石体强度达到9.6MPa,浆液扩散半径大于3 m,煤体黏接强度达到3.6MPa,证明超细水泥注浆材料可以在煤壁中良好渗透扩散,对控制煤壁片帮具有良好效果.     

钛酸钾晶须改性偏高岭土基多孔地质聚合物的制备与性能

为提高多孔地质聚合物的力学强度和隔热性能,分别以双氧水(H2O2)和十二烷基硫酸钠(SDS)为发泡剂和稳泡剂,采用化学发泡法制备了由钛酸钾晶须改性的偏高岭土基多孔地质聚合物材料,对其进行了微观结构表征及性能测试.结果表明,当发泡剂和稳泡剂质量分数分别为2.0％和1.5％时,孔结构分布均匀,总孔隙率最高可达51.6％,平...     

钢渣-水泥注浆加固全强风化花岗岩试验研究

为研究钢渣-水泥浆液对全强风化花岗岩的注浆效果,采用了不同水灰比、不同钢渣含量的浆液对全风化花岗岩进行注浆试验,测定了浆液凝结时间、浆液扩散半径,结石体单轴抗压强度,渗透系数的变化曲线,初步确定了注浆效果较好的水灰比与钢渣含量范围.后采用PFC离散元软件对实际隧道掌子面进行数值模拟,进一步评价钢渣-水泥对全风化花岗岩的注浆加固效果,分析最优水灰比与钢渣含量.结果表明:浆液扩散半径随着钢渣含量上升而减小,当浆液水灰比≥1时,浆液扩散半径减小幅度不超过6%;钢渣含量与水灰比,共同影响全风化花岗岩结石体的抗压强度,当水灰比1时,钢渣含量上升,结石体抗压强度先上升后减小,当水灰比≥1时,钢渣含量上升,结石体抗压强度不断升高但速率减慢;结石体的渗透系数随着钢渣含量上升,先增大而后减小,且水灰比越小,下降越明显;全风化花岗岩地层隧道超前加固中,采用水灰比1:1,钢渣含量为6%钢渣-水泥浆液进行注浆,掌子面的稳定性可以得到有效保障,研究成果可为类似全风化花岗岩地层的注浆加固工程提供指导.     

钢渣-偏高岭土地聚合物的凝结硬化和粘结性能

研究了钢渣-偏高岭土体系地聚合物的凝结硬化和粘结性能,试验结果表明:钢渣-偏高岭土体系地聚合物的凝结硬化与水玻璃的模数、总含固量及液固比、养护制度等因素有内在联系。当水玻璃的模数为1—1.43,总含固量为41%—44%,液固比为0.65时,钢渣-偏高岭土体系地聚合物标养1 d的抗压强度可达35 MPa以上,60℃蒸养1 d或标养28 d时的抗压强度可达70 MPa以上,粘结强度达2.5 MPa以上,初凝时间在1.5 h内,终凝时间在2.5 h内。     

基于内养护原理的功能集料制备及在混凝土中的应用

以陶砂为内养护介质吸附激发剂溶液制备功能集料,并与SAP内养护材料吸附激发剂溶液进行对比,固定内养护引入水量,水灰比及激发剂掺量,研究内养护技术对大掺量粉煤灰混凝土抗压强度,干燥收缩,水化热及微观结构的影响。水化热测试及微观形貌测试表明,内养护与激发剂相结合可同时促进水泥及粉煤灰的水化。抗压强度测试及干燥收缩测试表明,混凝土的60 d抗压强度提高16.5%,60 d干燥收缩降低21%,较好地改善了大掺量粉煤灰混凝土早期强度低,养护依赖性大的问题。     

碱激发S-MK复合固化剂固化黏土早期强度试验研究

采用偏高岭土对钢渣进行成分增补,同时使用氢氧化钠激发钢渣-偏高岭土(S-MK)复合固化剂对黏土进行固化处理,并在自然条件下养护7 d,研究S-MK复合固化剂固化黏土早期强度特性和各组分材料的最优配比.结果表明:固化黏土的早期抗压强度随着偏高岭土含量的增加表现为先增加后减小,偏高岭土掺量存在临界值,固化土早期抗压强度增长趋势平缓;固化土早期强度随着NaOH浓度的增加而增加,早期强度增长趋势表现为随浓度先平稳发展而后迅速增长,最后趋于平稳;当NaOH和偏高岭土共同作用时,偏高岭土掺量的临界值,随着NaOH浓度的增大而增大,且当NaOH浓度为7％、偏高岭土掺量10％时,试件达到最大抗压强度.     

不同温度条件下水泥注浆液性能的实验研究

针对不同温度条件下水泥注浆施工,在实验室进行了各温度条件下,水灰比对水泥浆液凝结时间、黏度、结石率和析水率影响的实验研究,并对结石率和析水率进行相关性分析。结果表明,随温度升高,浆液的初凝、终凝时间都缩短,但缩短的幅度越来越低;低水灰比时,随温度升高黏度增大,水灰比达到一定高度时,温度对黏度的影响不明显;随温度升高,结石率增大,析水率降低。而随水灰比的增大,浆液性能向相反的方向发展。相关性分析表明结石率和析水率有高度显著的一元线性关系。     

特种粘土固化浆液性能试验及应用

对特种粘土固化浆液的析水性、稳定性、初始粘度、胶凝时间及浆液结石体的抗压强度、抗渗系数、体积变化性、抗软化性等主要性能进行了试验研究,并在灌浆建帷防渗中推广应用.试验表明特种粘土固化浆液是一种具有多项良好技术性能及经济性,对环境无污染的新一代粘土系注浆材料,能有效地解决注浆防渗工程中产生的诸多问题.     

偏高岭土和硅灰影响砂浆干燥收缩的对比研究

采用偏高岭土、硅灰取代水泥制备砂浆,经不同预养护时间后测试砂浆干燥过程中的收缩和质量损失,对比分析偏高岭土和硅灰对砂浆干缩的影响。结果表明,偏高岭土和硅灰均减小了砂浆90d干缩,偏高岭土改善砂浆抗干缩性更优,延长预养护时间有利于提高偏高岭土和硅灰降低砂浆干缩的效果;在一定掺量范围内,随掺量上升,掺偏高岭土砂浆干缩不断变小,掺硅灰砂浆则先变小后变大;硅灰和偏高岭土砂浆中复掺粉煤灰能进一步改善砂浆抗干缩性,而复掺矿粉则不利于降低砂浆干缩。预养护3d的偏高岭土砂浆和硅灰砂浆质量损失在一定范围内与干缩呈线性关系,粉煤灰和矿粉的加入降低了线性拟合度;预养护14d的砂浆干燥质量损失与干缩线性关系良好。     

纤维体积分数对单向C/C复合材料导热系数的影响

采用无维布叠层的方式获得不同纤维体积分数的单向长炭纤维预制体,以化学气相渗透(CVI)增密技术制备了单向C/C复合材料.讨论了C/C复合材料的导热机理以及纤维体积分数对单向C/C复合材料导热系数的影响.研究表明,材料沿纤维方向的导热系数约为垂直纤维方向的10倍;材料沿纤维方向的导热系数在不同热处理温度下都随纤维体积分数的增加而增加,而材料垂直纤维方向的导热系数在低热处理温度下随纤维体积分数的提高而略增,但在高热处理温度下随纤维体积分数的提高先增加再降低.