纳米碳化硅改性水玻璃对再生骨料的强化作用机制研究

为了进一步强化再生骨料、改善再生骨料混凝土的性能,研究了纳米碳化硅改性水玻璃对再生骨料的强化效果,并分析了作用机制。结果表明,纳米碳化硅改性水玻璃对再生骨料的强化作用明显,但会受水玻璃浓度和纳米碳化硅掺量的影响。水玻璃浓度增大,经水玻璃强化处理的再生骨料表观密度和堆积密度先增大后减小,吸水率逐渐降低,含水率逐渐增加,压碎指标先减小后增大;经水玻璃溶液+纳米碳化硅复合强化的再生骨料随着纳米碳化硅加入量的增加,表观密度和堆积密度先增大后减小,吸水率和含水率均先降低后增大,压碎指标先减小后增大。经浓度为30%的水玻璃溶液+0.75%纳米碳化硅浸泡强化的再生骨料,孔隙和裂缝被改性水玻璃填充,再生骨料表面均匀,综合性能较好,拌制的再生混凝土28 d抗压强度较未处理的再生骨料拌制的混凝土提高约45%,较天然骨料拌制的混凝土低约10%。     

甲基硅酸钠对再生建筑石膏强度和耐水性的影响

甲基硅酸钠作为石膏常用的防水剂,对建筑石膏与再生建筑石膏的性能有较大影响。测量了两种石膏的水膏比、凝结时间、强度、吸水率,观察了再生建筑石膏的微观形貌的变化,发现：(1)建筑石膏与再生建筑石膏2 h抗折和抗压强度、绝干抗折和抗压强度、吸水率分别为2.5、4.4、5.0、9.5、31.7%和1.0、1.9、2.3、4.6、62.0%,再生建筑石膏与建筑石膏相比,强度降幅为50%～60%,吸水率增幅为95.6%。(2)掺加甲基硅酸钠后,建筑石膏与再生建筑石膏的2 h抗折和抗压强度、绝干抗折和抗压强度、吸水率分别为2.1、4.0、3.6、7.9、25.7%和0.7、1.2、1.4、2.6、54.5%,再生建筑石膏与建筑石膏相比,强度降幅为60.0%～70.0%,吸水率增幅为112.1%。观察微观形貌,发现甲基硅酸钠可使再生建筑石膏的硬化体晶体间的搭接变差,造成其强度降低、吸水率增加,防水效果变差。     

表面纳米化镁合金的微波诱导渗铝行为

采用真空高温微波炉对表面自身纳米化处理前后的Mg-Gd系稀土变形镁合金试样进行了粉末包覆扩散合金化试验。通过光学显微镜和高分辨透射电镜研究了由表层沿厚度方向不同变形层区的微观结构特点及微观组织细化特征,并通过X射线衍射仪对不同条件下微波处理的合金化层的物相进行了分析。结果表明,塑性变形层的微观组织和结构呈梯度分布,在试样表层形成了尺寸为10~20nm晶界清晰的纳米晶粒;微波诱导显著降低了扩散合金化温度,具有纳米化表层的镁合金在320℃实现了Al元素合金化;高体积分数的晶界和严重的畸变,促进了扩散合金化进程,且在相同试验条件下,纳米化处理的合金化层厚度达到未经纳米化处理的2~3倍。     

硅酸盐水泥提高盐石膏性能及其机理

为提高盐石膏的使用性能,研究了硅酸盐水泥对盐石膏需水量、凝结硬化及其硬化体强度、吸水率的影响,采用红外光谱、差热分析和扫描电镜分析了盐石膏的成分、硅酸盐水泥改善盐石膏性能的机理.结果表明,盐石膏的主要成分为无水CaSO4,硅酸盐水泥的掺入显著提高了盐石膏的强度,降低了它的吸水率,缩短了它的凝结时间,但却会增大它的标稠需水量.机理分析表明,盐石膏-硅酸盐水泥体系主要由二水石膏晶体、细长尖状的钙钒石(AFt)、Ca(OH)2和CaCO3等水化产物组成,AFt、Ca(OH)2和CaCO3相互交织成网状结构,并填充到二水石膏晶体的孔隙中,使它变得密实,增强了石膏网状结构的稳定性,从而提高它的强度.     

玻璃纤维和硅酸钠复合对盐石膏性能的影响

盐石膏的水化强度极低,需通过添加外加剂来改善盐石膏的强度,本文通过在盐石膏中单掺玻璃纤维、硅酸钠及两者复合来改善盐石膏的性能.结果 表明,单掺玻璃纤维提高了盐石膏的强度,在纤维掺量为0.20％时,盐石膏的性能较佳;单掺硅酸钠缩短了盐石膏的凝结时间,提高了它的强度,在硅酸钠掺量为3％时,它的抗折强度和抗压强度较高;两者复合可显著改善盐石膏的强度等综合性能.分析表明,玻璃纤维像微钢筋一样穿插于石膏晶体中间,增加了晶体间的搭接;硅酸钠通过在石膏表面形成致密的硅酸钙层,使其硬化体结构变得致密,从而提高了盐石膏的强度.     

复合外加剂改性盐石膏的研究

盐石膏的主要成分为无水硫酸钙,其活性差、凝结硬化慢、强度低,需要添加活性剂来激发盐石膏的活性。通过复合外加剂对盐石膏加以改性,并通过XRD和SEM对其作用机理做了分析。结果表明,单掺脱硫石膏和建筑石膏均能缩短盐石膏的凝结时间,建筑石膏的效果较好,但掺量不宜过高。复掺建筑石膏和缓凝剂时,两者比例要控制得当,适宜的建筑石膏和缓凝剂掺量分别为50%和0.10%~0.12%（质量分数）。分析可知,大掺量建筑石膏会增加盐石膏硬化体中二水相和针棒状晶体的含量;缓凝剂掺量的增加,会降低盐石膏硬化体中二水相的含量,棱形晶体增多,从而降低了盐石膏的强度。     

粉煤灰对再生建筑石膏性能的影响

实验室模拟再生石膏的生成条件制备出含粉煤灰的再生二水石膏样品,对经煅烧后得到含粉煤灰的再生建筑石膏进行了力学性能实验,并进而研究了粉煤灰对再生建筑石膏性能的影响及其作用机理。结果表明,相比未掺粉煤灰的原生建筑石膏(POP)而言,掺粉煤灰原生建筑石膏(POAP)的需水量降低,56d强度增加;相比未掺粉煤灰的再生建筑石膏(R-P),掺粉煤灰的再生建筑石膏(RAP)的标稠需水量降低,56d强度变化不大,但它的凝结时间却延长,2h强度逐渐降低。相比POP和POAP,R-P与R-AP的力学性能均降低,且R-AP的抗压、抗折强度降幅更大。由于粉煤灰的不完全水化,使得再生建筑石膏中依旧含有部分未水化的粉煤灰,它会在后期继续水化,从而使再生建筑石膏56d强度基本不变。     

粉煤灰-赤泥孔隙陶瓷的坯釉一体化制备工艺研究

采用粉煤灰、赤泥等类粘土质的工业固废制备建筑陶瓷是其生态高值化利用的有效途径.本文研究了陶瓷坯体主要成分粉煤灰和赤泥配比为3:2时优化的烧成温度、保温时间等工艺参数,研究了成孔剂含量对陶瓷体积密度、孔隙率及微观组织结构的影响,研究了与该坯体相适宜的釉料配方及涂布方式对坯釉结合性能的影响,并重点探讨了具有自保温性能的陶瓷坯釉一次干压成型和一次烧成的制备工艺.研究结果表明,较优化的烧成温度为1100℃,保温时间为2h;适宜的成孔剂含量为5％,釉料配方和涂布工艺对坯釉结合性能和釉层质量具有决定性作用,坯釉一次干压成型是解决坯釉适应性和提高结合强度的有效技术途径;陶瓷基体中加入成孔剂并不会对釉质层的质量造成影响,且坯釉一次干压成型和一次烧成的制备工艺可实现以粉煤灰、赤泥为主要原料的陶瓷的一体化生产,具有显著的生态、节能和经济性.     

砖混建筑垃圾再生骨料应用技术指标系统化研究

受制于建筑物拆除方式,缺乏专业分拣装备、人工分拣成本高等综合因素影响,当前建筑垃圾处置模式主要以混合破碎再生为主,导致再生骨料性能波动较大,再生产品质量难以控制.为解决砖混建筑垃圾混合再生骨料推广应用面临的难题,本文在经济适用原则下,以市场主流工业生产线生产的混合再生骨料为研究对象,系统研究了不同级配不同比例下的砖混再生骨料的堆积密度、表观密度、吸水率和压碎值等基本性能指标.结果 表明,随着砖再生骨料占比的增加,混合再生骨料的基本性能呈现出逐渐恶化的总体趋势.与国标中相应技术指标综合对比分析,尽管混合再生骨料达不到Ⅰ类再生粗骨料的要求,但随着砖再生骨料占比的变化仍能满足Ⅱ类、Ⅲ类再生粗骨料的要求.该研究实现了类似于pH试纸测试酸碱度般便捷高效评价混合再生骨料质量的预期目标,为建筑垃圾再生骨料低成本规模化应用奠定了较好的技术基础.     

α石膏、β石膏、铁尾矿砂制备自流平砂浆及其性能研究

以α、β石膏、铁尾矿砂为主要原材料,掺加适量外加剂,设计正交实验,研究α石膏、β石膏、铁尾矿砂、减水剂掺量对砂浆凝结时间、流动度、用水量、收缩率、强度的影响,试配出符合JC/T 1023—2007要求的石膏基自流平砂浆,考虑经济因素,确定砂浆最优配比(g)为:m(α石膏)∶m(β石膏)∶m(铁尾矿砂)∶m(减水剂)∶m(缓凝剂)∶m(保水剂)∶m(可再分散乳胶粉)∶m(消泡剂)=640∶320∶220∶2.12∶4.8∶2.88∶14.4∶0.96。微观分析表明,厚片状和短柱状水化产物数量增加和紧密结构增多使得自流平砂浆强度提高。