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。     

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。     

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。     

辅助胶凝材料对碱矿渣混凝土限制膨胀率的影响

采用混凝土长度测试试验研究了碱矿渣混凝土的限制膨胀率,分析了辅助胶凝材料种类、掺量、碱组分及水灰比对混凝土限制膨胀率的影响。结果表明:膨胀剂掺量在6%~10%内,碱矿渣混凝土的限制膨胀率随掺量提高而增大;水玻璃为激发剂时碱矿渣混凝土的限制膨胀率较激发剂为NaOH时小,且限制膨胀率随模数及碱当量的增大而减小;当水灰比在0.37~0.45的范围内增长时,掺加明矾石膨胀剂A的碱矿渣混凝土限制膨胀率减小,掺加辅助胶凝材料M时限制膨胀率增大。     

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。     

地聚物基泡沫混凝土制备与性能研究

采用矿渣和偏高岭土作为矿物原料,水玻璃和NaOH为碱激发剂,制备地聚物胶凝材料;采用化学发泡的方法,以双氧水和MnO_2为发泡剂和催化剂,制备地聚物基泡沫混凝土。研究不同的矿物组成、碱性激发条件、液固比和发泡剂掺量对地聚物基泡沫混凝土性能的影响。研究表明,当矿渣∶偏高岭土=8∶2、水玻璃模数为1.4、液固比为0.55、双氧水掺量占矿物组成的7%时,制备出的地聚物基泡沫混凝土性能最佳,其28 d抗压强度为2.6 MPa,干密度为470 kg/m~3。     

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。     

碱赤泥矿渣胶凝材料性能的研究

本文用水玻璃激发赤泥和矿渣而得到了高强的无机胶凝材料———碱赤泥矿渣胶凝材料。研究了赤泥掺量、水玻璃品种和掺量以及磷酸钠的掺量对这种胶凝材料强度的影响。通过正交试验确定了其最佳的质量配比。使用XRD分析了碱赤泥矿渣胶凝材料水化过程中的水化产物     

铁尾矿砂与干化污泥制备免压免烧砖的研究

利用铁尾矿砂和城市污泥为原料制备免压免烧砖,以碱性激发剂NaOH和水玻璃激发矿渣微粉替代水泥作为胶凝材料。研究结果表明:免烧砖的强度随矿渣微粉掺量的增加而增大,矿渣微粉掺量为24%～30%与铁尾矿砂掺量为70%～76%或矿渣微粉、铁尾矿砂、污泥的掺量为45:50:5,均可制备出强度满足《非烧结垃圾尾矿砖》(JC/T422-2007)MU25国家建材行业标准的免压免烧砖。     

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。     

碱激发矿渣砂浆的介质传输性能研究

通过盐池浸泡试验研究了非饱和条件下碱激发矿渣砂浆的介质传输机理，分析了不同激发剂和粉煤灰掺量对碱激发矿渣砂浆中水分和氯离子传输性能的影响。结果表明：水玻璃激发矿渣砂浆的毛细吸水系数较小，强度较高；非饱和条件下，碱激发矿渣砂浆的氯离子传输性能显著低于普通水泥砂浆；水玻璃激发矿渣砂浆的表观氯离子扩散系数较NaOH激发矿渣砂浆略高。     

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。     

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。     

汉中地区传统夯土民居生土墙体材料改性试验研究

以汉中地区的素土为原料,采用工业废弃物矿渣微粉和天然农业废弃物麻纤维为改性掺料,按照不同种类、不同比例加入激发剂制备改性土样试块,并对16组试块进行了抗折、抗压试验,通过试验研究了不同种类碱性激发剂改性生土的激发效果。结果表明:激发剂的总添加量在5%较为适宜,Na_2SiO_4前期激发效果较差,后期激发效果增长明显,激发剂的激发效果为:(Na_2SiO_3∶NaOH=1∶1)(Na_2SiO_3∶NaOH=1∶2)NaOHNa_2SO_4Na_2CO_3;添加麻纤维可使得抗折强度得到明显改善,但抗压强度有所降低。该研究结果可为汉中地区传统夯土民居墙体材料的改性提供参考。     

偏高岭土地质聚合物仿瓷材料的试验研究

以偏高岭土为原料,水玻璃为激发剂制备了地质聚合物材料,研究了激发剂的模数、掺量、水土比及养护方式对地质聚合物抗压强度的影响,确定了此类地质聚合物的最佳制备条件为水玻璃模数1.0,碱掺量10%,水土比0.25,自然条件下养护,并探讨了地质聚合物的开裂和气泡问题,从而制备了性能优良的地质聚合物仿瓷材料。     

矿渣粉煤灰基地质聚合物材料的激发特性研究

为探究不同碱性化学试剂对矿渣、粉煤灰的活性激发效果以制备优质的地质聚合物材料,选取NaOH(NH)、KOH(KH)、Na2CO3( NC)、K2CO3(KC)四种常见的固态碱,以单掺、复合掺两种方式得到了10种不同类型的碱激发剂,并在不同碱激发剂的状态下制备了粉煤灰与矿渣的比值(Fly ash-Slag Ratio,FSR)为0.6、碱掺量(Alkali Content,AC)为6.0％、复合碱组分间的比例n=1.3、胶水比(Binder-Water Ratio,BWR)分别为2.8和3.2的两组净浆试件,测试了标准养护3、7、28 d的静态力学性能,并从综合性能、经济性两方面进行对比研究.结果表明:苛性碱与碳酸盐复合类作为碱激发剂在激发效果方面表现出了“超叠加效应”,成功地解决这两类碱在单独作用时的弊端,能充分发挥矿渣、粉煤灰复合胶凝材料的潜在活性,相对地提高了利用率；从激发的综合性能的角度来讲,NH与KC复合碱方案为最优,但结合经济性评价,权衡性能和成本两方面因素,最佳碱激发剂配制方案为NH与NC的复合碱.由此可见,采用NH与NC复合碱组分可制备性能优越、经济的地质聚合物材料.     

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。     

碱激发体系凝结时间和早期抗压强度变化规律

系统研究了以NaOH、水玻璃以及NaOH复掺Na₂CO₃为激发剂，激发矿渣、粉煤灰、矿渣/粉煤灰和矿渣/水泥4种胶凝体系的凝结时间和7 d抗压强度变化规律，获得了凝结时间与掺量变化公式及早期抗压强度预测公式.结果表明：单一NaOH或水玻璃激发矿渣条件下，掺入少量粉煤灰、水泥对改善复掺体系凝结时间的效果不显著，并且均会降低早期抗压强度；采用NaOH/Na₂CO₃复合激发剂后，能够有效延长体系凝结时间，在一定程度上提高体系抗压强度.针对NaOH/Na₂CO₃复掺激发矿渣/水泥体系凝结时间和抗压强度出现“不增却减”的现象，深入讨论了掺NaOH/Na₂CO₃复合激发剂的作用机理.     

无机聚合物混凝土膨胀性能试验研究

对配制无机聚合物混凝土的激发剂最佳模数、水玻璃最佳掺量及矿粉和粉煤灰质量比等指标进行了大量试验工作,获得制备无机聚合物混凝土碱激发剂的合理参数指标,据此制备掺入不同膨胀剂的无机聚合物砂浆及混凝土试件,并对其各自膨胀性能进行测试,试验结果表明:激发剂模数在1.0~2.0范围内,无机聚合物体系初凝和终凝时间随激发剂模数及水玻璃掺量增大而逐渐延缓;调整激发剂模数为1.5,水玻璃掺量20%,矿粉与粉煤灰质量比为7∶3,可顺利制备无机聚合物混凝土;掺入HCSA膨胀剂的砂浆和混凝土均能表现出良好的膨胀性能,偏高岭土对于改善无机聚合物混凝土前期干缩具有较好的效果。