α-TCP/TECP双相磷酸钙的胶凝特性研究

主要研究了α-Ca3(PO4)2-Ca4(PO4)2O体系胶凝材料的凝结硬化及强度性质.研究表明,在实验条件下,该体系胶凝材料的凝固时间随粉料中TECP质量分数的增加而缩短.硬化体24h抗压强度与TECP质量分数的关系呈凸型曲线关系.当TECP质量分数为20%时,抗压强度最大为37.6MPa.此外,阐述了硬化体的XRD分析和SEM观察.     

α—TCP／TECP双相磷酸钙的胶凝特性研究

主要研究了α-Ca3(PO4)2-Ca4(PO4)2O体系胶凝材料的凝结硬化及强度性质。研究表明,在实验条件下,该体系胶凝材料的凝固时间随粉料中TECP质量分数的增加而缩短。硬化体24h抗压强度与TECP质量分数的关系呈凸型曲线关系。当TECP质量分数为20％时,抗压强度最大为37.6MPa。此外,阐述了硬化体的XRD分析和SEM观察。     

复合型镁质胶凝材料的水化相及其硬化体显微结构

将菱苦土与苛性白云石按一定比例混合构成复合型镁质胶凝材料,将其与氯化镁水溶液按n（MgO）/n（MgCl2）=5拌和后形成氯氧镁水泥硬化体,研究了该复合型镁质胶凝材料的水化相及其硬化体显微结构。该硬化体的强度随着菱苦土在苛性白云石中含量的增加,其不同养护时间的抗折和抗压强度均随之增加,24 h的最高抗折强度为9.07 MPa,28 d的最高抗压强度为183.50 MPa,说明将复合型镁质胶凝材料与氯化镁溶液拌和后,形成了具有一定强度的水泥石或氯氧镁水泥硬化体。XRD和IR测试结果证明形成的硬化体为5型相结晶体,其显微特征主要是大量的凝胶体形貌而非针（棒）状结晶结构,呈放射状的针（棒）状晶体仅在孔洞中存在。认为凝胶体是复合型镁质胶凝材料硬化体具有很高强度的来源。     

灾后混凝土工程快速修补材料的研究

为了确定磷酸盐胶凝材料(MPB)的最佳配合比,研究调凝组份、磷酸盐/MgO(w(P)/w(M))、灰砂比、掺粉煤灰对MPB胶凝材料凝结时间和强度发展等的影响规律,并分析它与传统水泥混凝土间的兼容性及其硬化机理.结果表明:当调凝组份掺量为10%左右时,可使MPB水泥凝结时间控制在15～30 min内.当w(P):w(M)为1:2时,MPB水泥浆体的强度达到最高值,3 h抗压强度可达到40 MPa以上,1 d时强度超过50 MPa.灰砂比(w(MPB):w(S))为1:1.5时,砂浆强度达到最高值,3 h抗压强度达到50 MPa,抗折强度达到9.1 MPa.在保持流动度不变情况下,掺粉煤灰并不降低MPB胶凝材料强度,并可使其颜色与普通水泥混凝土接近.MPB遇水后生成以MgNH_4PO_4·6H_2O为主的反应产物,它与传统水泥混凝土间具有很好兼容性,因而适合于灾后混凝土工程的快速修复.     

C_6H_(14)O_6(甘露醇)--KCl-NaCl-H_2O四元体系25℃时溶解度的研究

在C_6H_(14)O_6—KCl—H_2O、C_6H_(14)O_6—NaCl—H_2O和KCl—NaCl—H_2O各三元体系25℃时溶解度的基础上,对C_6H_(14)O_6—KCl—NaCl—H_2O四元体系25℃时溶解度进行测定。证明该四元体系在25℃时只出现C_6H_(14)O_6、KCl和NaCl三个结晶区,是一个没有水合物及复盐生成的简单四元体系。     

煤矿井下灾区水凝胶密闭填充材料性能研究

针对目前矿井密闭填充材料在应用中的局限性,采用双溶液混合法制备了新型水凝胶密闭填充材料,研究了该材料胶凝时间影响因素、热稳定性与力学性能等.结果表明：胶凝温度每升高10℃,材料的胶凝时间大约减小1/2-1/3;且与引发剂浓度的-1/2次方成正比,与促凝剂含量呈一次线性关系.材料的失水率随加热时间增长呈线性增大,与加热温度的二次方成正比,与引发剂含量基本没有关系.另外,材料的变形率与单体添加量、交联剂浓度、促凝剂含量有关,弹性模量出现阶段性的变化,且分界点一般出现在纵向形变为50%的点处.     

纳米SiO2超高强高流态混凝土及改性机理

通过正交试验提出纳米超高强高流态混凝土的胶凝材料配合比设计参数,并研究了纳米SiO₂的掺入对传统掺硅灰、粉煤灰超高强水泥基胶凝材料强度及工作性能的影响。在保证水胶比不变的条件下,开展了混凝土配合比试验,并研究了纳米SiO₂对混凝土抗压强度的影响及其微观机理。结果表明：超高强高流态混凝土中胶凝材料最优比例为：纳米SiO₂：硅灰：粉煤灰：水泥=1：8：20：71;在胶凝材料用量为600~1 000 kg/m³范围内,随着其掺量的增加,混凝土流动度不断增加,抗压强度先增大后减小,当其掺量为800 kg/m³时,抗压强度最大。分析认为,纳米SiO₂、硅灰与粉煤灰形成的三元多尺度堆积体系能优化粉体材料在混凝土中的微集料密实填充效应,纳米SiO₂的二次水化反应也有效改善了硬化水泥石的微观结构,并优化其形态分布,进一步增大其强度。     

转炉钢渣在EDTA-碱溶液中的溶出与应用

为探寻钢渣胶凝活性快速评价方法,开展了转炉钢渣在EDTA-碱溶液中的溶出试验,系统分析了钢渣溶出特性与钢渣胶凝材料胶砂性能之间的关系。结果表明:在一定的溶出时间内,不同来源钢渣在EDTA-碱溶液中的溶出量与钢渣胶凝材料的中后期胶砂抗压强度及其增长量具有较好的线性关系。矿物组成与微观形貌分析表明,EDTA-碱溶液能够有选择性地溶解转炉钢渣中的硅酸盐矿物和铝酸盐矿物。该法可用于钢渣胶凝活性的快速评价。     

UV/H2O2降解三氯生动力学及反应机理

为考察紫外催化过氧化氢工艺降解三氯生的降解效能,利用动力学模型对三氯生的表观降解速率进行模拟.考察氧化剂投加量、三氯生浓度、NOM质量浓度和p H对三氯生降解速率的影响.结果表明,H_2O_2的投加量小于1 mmol/L时,三氯生的降解速率随H_2O_2浓度的增加而增加,而当H_2O_2的投加量大于1 mmol/L时,由于H_2O_2对HO·的捕获作用增强,三氯生的降解速率随H_2O_2投加量的增加而降低.当三氯生的初始浓度增加时,体系中HO·的稳态浓度随之降低,导致三氯生降解的表观速率降低.体系中存在NOM时,三氯生的降解速率显著降低,主要是由于NOM能够与三氯生竞争光子和HO·.三氯生去质子化后更快地被UV/H_2O_2降解,其去质子化形态的摩尔吸光系数变大,而且其与HO·的二级反应速率更快.通过LC/MS-MS检测UV/H_2O_2氧化TCS得到6种产物,推测TCS的降解途径主要是通过脱氯反应和羟基化反应.     

新型PW杂多酸合成及处理甲基橙废液的应用研究

PW杂多酸具有良好的化学特性,被广泛的应用于化工催化合成、氧化等多个领域。采用水热合成法合成出一种具有新奇三维空间结构的PW杂多酸(C_2H_9N_2)_4(C_2H_(10)N_2)[Co_3W_4P_4O_(28)],对其进行结构表征。用H_2O_2对其进行敏化,采用500 W的氙灯照射,催化处理甲基橙模拟废液。对甲基橙溶液的初始浓度,溶液p H及PW杂多酸用量进行优化。实验发现,当甲基橙溶液的浓度为10 mg/L,PW杂多酸用量为2 g/L,pH为1时,甲基橙的降解率达到最大值,为78.32%,具有一定的工业研究价值。     

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.     

硅水溶胶体系的制备及其性能表征

以硅酸乙酯(TEOS)为水解前驱体,制备了有机硅水溶胶体系.测定陈化过程中的溶胶粒径,研究反应物浓度、反应温度和电解质溶液对溶胶的形成过程和性能的影响,利用傅里叶红外光谱(FTIR)表征形成的凝胶结构.结果表明:控制反应物中水的用量和反应温度可以改变溶胶的水解速率和聚集速率,使胶凝化时间发生变化;溶胶体系中加入一定量的电解质溶液,能改变溶胶体系的 pH 值,胶凝时间由6 d缩短到2 h以内.     

活性MgO-粉煤灰软土固化材料强度与机理研究

为了研发绿色可持续软土固化剂,采用无侧限抗压强度、X射线衍射和扫描电镜等系列试验,提出了活性MgO联合工业副产物粉煤灰新型固化材料,研究了活性MgO-粉煤灰浆体宏观强度和微观性质.结果表明:活性MgO-粉煤灰胶凝材料试样抗压强度随活性MgO掺量增加、养护龄期增长和水灰质量比降低而显著提高;活性MgO-粉煤灰胶凝材料破坏应变主要集中在1%~3%,且变形模量与抗压强度之间呈线性关系;Mg(OH)_2和水化硅酸镁(M-S-H)这2种胶结产物是使活性MgO-粉煤灰-H_2O材料体系强度性能显著改良的最主要原因.     

半水石膏激发Ⅱ型无水磷石膏的研究

拟用磷石膏制备Ⅱ型无水石膏胶凝材料。为改善无水磷石膏的水化,选用了半水石膏对其进行激发。通过测试半水石膏对凝结时间、强度性能和无水石膏水化的影响,结果表明:半水石膏的快速水化硬化引起溶液中硫酸钙浓度的改变,从而促进无水磷石膏的水化。半水石膏的掺入加速胶凝材料的凝结,提高早期强度;无水磷石膏在激发作用下的水化促进强度的进一步发展,提高后期强度。混合相石膏具有较致密的晶体结构,是一种性能优良的胶凝材料。     

Fe~(2+)催化H_2O_2/Na_2S_2O_8氧化降解水中黄腐酸

利用Fe~(2+)催化H_2O_2或Na_2S_2O_8降解水中的黄腐酸,研究了诸因素(处理剂加量、pH和温度)对黄腐酸降解的影响。黄腐酸溶液颜色和TOC的去除,紫外区光吸收强度的降低都表明H_2O_2/Fe~(2+)体系对黄腐酸具有良好的降解效果;在pH=3.0、H_2O_2为400mg·L~(-1)、H_2O_2与Fe~(2+)物质的量的比为10∶1的条件下,处理100mg·L~(-1)黄腐酸溶液120 min,TOC去除率达到88.4%。Na_2S_2O_8/Fe~(2+)降解结果表明:在pH=3.0、Na_2S_2O_8为2 000mg·L~(-1),Fe~(2+)为5mmol·L~(-1),温度为50℃条件下处理100 mg·L~(-1)黄腐酸水样240min,TOC去除率为55.9%。分析降解效果和试剂成本可知,H_2O_2/Fe~(2+)法降解水中黄腐酸优于Na_2S_2O_8/Fe~(2+)法。     

建筑石膏对碱式硫酸镁水泥性能影响的研究

考察了建筑石膏的不同掺量对碱式硫酸镁水泥抗压强度、抗折强度、软化系数、凝结时间以及浆体流动度的影响.通过对试件硬化微观晶体形貌的观测,分析了建筑石膏对碱式硫酸镁水泥强度及软化系数的影响机理,以及外加剂对其相关性能的影响.结果表明,建筑石膏与碱式硫酸镁水泥混合胶凝材料在适宜的配比下可以制作凝结时间适宜、早期强度高、耐水性良好的新型胶凝材料.     

磷石膏对水泥浆脱水相再水化性能的影响

采用初、终凝时间,抗压强度试验,对不同磷石膏掺量下经550℃热处理得到的水泥浆脱水相的再水化硬化性能进行了研究。采用XRD、SEM等测试手段测定了矿物组成及微观结构。结果表明:磷石膏的加入使得浆体凝结时间延长,显著地改善了其工作性能;同时,随着磷石膏掺量的增加,抗压强度呈上升趋势,并在掺量为8%时达到最大值。微观测试表明:磷石膏-水泥浆脱水相复合胶凝材料体系的主要水化产物是钙矾石、CSH凝胶等,且钙钒石和CSH凝胶相互交织形成密实的网状结构。     

矿用充填胶凝材料激发剂配比智能优化决策

针对矿用充填胶凝材料不同配比的激发剂化学复合作用所引起充填胶结体单轴抗压强度复杂非线性变化问题,提出一种充填胶凝材料激发剂配比智能优化决策方法.首先,开展均匀设计试验获取不同激发剂配比充填胶结体抗压强度数值;其次,采用动态自适应交换变异概率及适应度竞争交换方式的改进遗传树表征激发剂与充填胶结体抗压强度之间的非线性复杂关系,运算至49代时即满足终止法则,收敛速度较快,函数精度高;最后,确定约束条件,建立激发剂配比优化模型,采用遗传算法的全局快速寻优技术,获得满足充填体强度要求的激发剂优化配比.结果表明:采用该智能优化方法研究铁矿新型充填胶凝材料激发剂配比,优化结果显示,满足该矿山充填体强度的胶凝材料优化配比为生石灰2.91%、石膏17.39%、矿渣粉79.7%;在该优化配比周围开展验证试验,试验结果显示为生石灰3%、石膏17%、矿渣粉80%时、充填体7、28d抗压强度均达到最大,与激发剂配比智能优化方法获得的胶凝材料配比相吻合.相比42.5水泥,用该智能优化方法获得的激发剂配比制备全尾砂充填胶凝材料,可降低材料成本22%.     

高强型碱碳酸盐-矿渣胶凝材料的研究

在采用缓凝剂的基础上，研究了水玻璃模数(n)、浓度(CSS)以及矿渣替代碳酸盐矿质量分数(Ms)等对碱碳酸盐一矿渣胶凝材料性能的影响，并对该体系反应产物的微观形貌和胶砂试体的孔分布进行了分析。研究结果表明，当采用适宜的n、Cs和Ms时，材料3d和28d的胶砂体抗压强度可分别达到50MPa和90MPa以上，且随龄期延长而不断增长。     

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.