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13～183 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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

碱激发剂对不同掺量粉煤灰UHPC的影响

在UHPC材料中,通过在粉煤灰0%、20%、30%、40%的掺量下掺入不同碱激发剂(氢氧化钙、氢氧化钠、硫酸钠、硫酸钙、碳酸钠、水玻璃)测试砂浆浆体流动性、经时损失和胶砂试件抗压强度、抗折强度。结果表明:在UHPC材料中,随着粉煤灰掺量的增加,流动性改善明显,对抗压抗折强度影响较大;在粉煤灰掺量较小时,碱激发剂效果不明显,随着粉煤灰掺量的增加,碱激发剂的效果逐渐凸显出来;在粉煤灰掺量为30%、40%时,硫酸钙为最为突出的碱激发剂。     

碱激发矿渣固化土压平衡盾构渣土的试验研究

利用碱激发高炉矿渣对土压平衡盾构渣土进行固化,考察了矿渣掺量、液固比、碱激发剂、成型压力、养护温度等因素对固化土力学性能的影响,分析了固化反应的主要产物及固化土的微观结构,研究了固化土的抗酸抗盐侵蚀能力。结果表明：碱激发高炉矿渣对土压平衡盾构渣土具有较好的固化能力,在配比范围内,随着高炉矿渣掺量的增加,固化渣土抗压强度和表观密度增大;固化渣土强度的主要来源是碱激发高炉矿渣生成的C-S-H和C-A-S-H;氢氧化钠和水玻璃的复合激发相对于单一激发固化效果更好,液固比、成型压力和养护温度对于固化渣土的抗压强度有一定影响;硫酸钠对所制备的固化渣土的侵蚀作用较小,而硫酸和盐酸的侵蚀作用相对较大。     

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...     

碱激发剂对碱矿渣混凝土高温后抗压强度的影响研究

研究了激发剂碱浓度和模数对碱矿渣混凝土经高温作用后抗压强度的影响.结果表明,对于水胶比为0.45的碱矿渣混凝土,当水玻璃模数低于1.5时,随着碱浓度的增加,碱矿渣混凝土高温后的残余抗压强度先提高后降低,碱浓度为6％时最高;而当模数为2.0时,碱浓度为8％的残余抗压强度最高.当碱浓度低于6％时,水玻璃模数与碱矿渣混凝土高...     

Evaluation of the effect of sodium silicate addition to mine backfill,GelfillLPart 1

In this paper, the mechanical properties of sodium silicate-fortified backfill, called Gelfill, were investigated by conducting a series of laboratory experiments. Two configurations were tested, i.e. Gelfill and cemented hydraulic fill(CHF). The Gelfill has an alkali activator such as sodium silicate in its materials in addition to primary materials of mine backfill which are tailings, water and binders. Large numbers of samples of Gelfill and CHF with various mixture designs were cast and cured for over 28 d. The mechanical properties of samples were investigated using uniaxial compression test, and the results were compared with those of reference samples made without sodium silicate. The test results indicated that the addition of an appropriate amount of an alkali activator such as sodium silicate can enhance the mechanical(uniaxial compressive strength) and physical(water retention) properties of backfill. The microstructure analysis conducted by mercury intrusion porosimetry(MIP) revealed that the addition of sodium silicate can modify the pore size distribution and total porosity of Gelfill, which can contribute to the better mechanical properties of Gelfill. It was also shown that the time and rate of drainage in the Gelfill specimens are less than those in CHF specimens made without sodium silicate. Finally, the study showed that the addition of sodium silicate can reduce the required setting time of mine backfill, which can contribute to increase mine production in accordance with the mine safety.     

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...     

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。     

电石渣-火山灰质胶凝材料固化盐渍土试验研究

以电石渣、粉煤灰和碱激发剂作为原材料制备一种盐渍土固化剂,采用正交试验方法研究各因素对固化盐渍土击实性能和抗压强度的影响,并探索电石渣-火山灰质胶凝体系固化盐渍土的固化机理和水化产物。结果表明:各因素对固化盐渍土抗压强度的影响顺序为:碱激发剂>胶凝材料掺量>m(电石渣)∶m(粉煤灰);固化盐渍土养护7 d抗压强度和水稳定性满足实际工程中对固化盐渍土强度的需求;在电石渣和碱激发剂双重激发下粉煤灰发生火山灰反应,反应产物以水化硅酸钙凝胶、钙矾石和二水石膏为主。当养护龄期为360 d时,试件内未发现明显的Ca(OH)2存留,说明固化土试件养护360 d时,火山灰反应基本完成。     

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。