增强型和抗分散型水泥浆的制备及性能研究

首先研究了偏高岭土和减水剂对水泥浆强度和悬浮性的影响,制备了增强型水泥浆.当水灰比为0.7时,与普通水泥浆相比,增强型水泥浆固结体的28 d抗压强度提高47.8％,结石率提高6.77％.该水泥浆可用于巷道、煤层底板以及隧道和岩土工程的注浆加固.然后研究了抗分散剂和早强剂对水泥浆扩展度、凝结时间和抗分散性能的影响,制备了抗分散型水泥浆.该水泥浆在水中具有良好的抗分散性能,水中凝结时间为4h左右,7d抗压强度达到35.92 MPa,具有良好的防水堵水效果,可用于矿井、隧道和岩土工程堵水.     

偏高岭土-矿渣地聚合物固井水泥浆体系研究

地聚合物比现有的油井水泥性能优越,是常规固井水泥的替代品,但是目前没有成熟的地聚合物固井水泥浆体系.为了研发出一套成熟的地聚合物固井水泥浆体系,针对地聚合物在配比设计和制备理论不成熟的问题,开展了碱激发剂(氢氧化钠与速溶硅酸钠)和原材料偏高岭土与矿渣的配比对地聚合物抗压强度的影响等方面的研究工作,优选出地聚合物碱激发剂...     

高铁钛高岭土的煅烧及产物微观结构特征

采用正交试验方法研究了煅烧温度、煅烧时间、冷却方式、高岭土品质对偏高岭土火山灰活性的影响,并用功效系数法对其制备工艺参数进行优选。结果表明:影响高铁钛偏高岭土煅烧活性的因素由大到小顺序为煅烧时间、煅烧温度、高岭土品质、冷却方式。综合考虑经济效益、资源化利用及节能减排,最佳制备工艺参数为:煅烧温度850℃,煅烧时间2 h,空气中自然冷却。利用XRD和SEM对偏高岭土的活化机理进行分析,结果表明,偏高岭土可以改善水泥浆体孔结构,提高水泥浆体组织结构的均匀性与致密性。     

镍石膏-钛矿渣复合胶凝材料的试验研究

以未经改性的镍石膏、钛矿渣和P·O42.5水泥为主要原料制备镍石膏-钛矿渣复合胶凝材料,通过物理力学性能及微观性能测试,分别研究了生石灰、矿物掺合料、硫铝酸盐水泥掺量和养护制度对镍石膏-钛矿渣复合胶凝材料物理力学性能的影响。结果表明,以生石灰作为碱性激发剂,掺量在6%时效果最好;加入4%偏高岭土和2%硫铝酸盐水泥后,基体的凝结时间大大缩短,早期强度显著增加,后期强度也有所增长;养护制度对基体3d和7d强度影响较大,28 d强度保持一致。     

偏高岭土对水泥土强度影响的机理研究

通过测试5种不同偏高岭土掺量下水泥土的无侧限抗压强度,发现偏高岭土能够增强水泥土的强度,尤其是偏高岭土掺量为3%时,水泥土强度相比于未掺偏高岭土水泥土的强度显著增长。借助X射线衍射(XRD)测试技术和扫描电镜(SEM)图像分析,研究水泥土的水化产物和微观结构,阐述偏高岭土增强水泥土强度的作用机理,用微观机理解释了水泥土宏观力学特性变化的原因。     

偏高岭土基地聚物合成的固化温度影响机理

考察了不同固化温度下9种偏高岭土基地聚物的力学性能,并通过微量热、红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)等测试技术分析了固化温度影响偏高岭土基地聚物性能的作用机理.结果表明:升高固化温度可以促进硅铝酸盐的溶解和缩聚,从而提高偏高岭土基地聚物的力学性能;但过高的固化温度会使缩聚反应速度过快,从而使硅铝酸盐溶解所产生的缩聚反应前驱物被生成的胶凝体所包裹,无法接触碱激发剂发生缩聚反应,造成地质聚合反应不充分和地聚物力学性能降低.     

Sintering of metakaolin-based Na/Ca-geopolymers and their immobilization of Cs

Metakaolin-based Na/Ca-geopolymers with a designed composition close to feldspar were used as precursors of Cs immobilization form materials. The sintering behaviors of geopolymers and their sintered materials' immobilization of Cs ions were investigated; the results indicated that the major phases of sintered geopolymers are plagioclase feldspars and feldspathoid. With the addition of Cs to the geopolymers, Cs-leucite phase and caesium silicates were formed at 1150°C and 1170°C, respectively. It was found that Cs addition can slightly decrease the sintering temperature of geopolymers and make the grains finer.  In addition, in order to reduce the volatilization of Cs ions during sintering, sintering temperatures of Cs-geopolymer were further decreased to 850°C by introducing B₂O₃. After the geopolymer and Cs-geopolymer were sintered using a low-temperature liquid-phase process, they remained structurally plagioclase feldspars and feldspathoid. Leaching on Product Consistency Test indicates that the leaching concentrations of Cs-geopolymer samples sintered at higher temperatures are lower than those of samples sintered at lower temperatures. Thus, the increased volatilization of Cs ions at the higher temperatures and the formation of Cs-leucite phase and caesium silicates can lead to the decrease of leaching concentrations in leachates. Therefore, low sintering temperatures and the fabrication of Cs crystalline ceramics are the key factors toward improving the immobilization of Cs ions.     

碱矿渣复合水泥固化模拟放射性焚烧灰

用偏高岭土、沸石及聚合物乳胶粉改性的碱矿渣复合水泥进行了模拟放射性焚烧灰固化处置研究。结果表明:模拟放射性焚烧灰包容量为40%时,水泥固化体性能满足国标GB14569.1—93要求。Cs+的第42d浸出率(GB7023—86,25℃)最低为1.32×10-4cm/d,累积浸出分数仅为0.041cm。28d抗压强度最低为45.6MPa,且后期强度增长依然较高。碱矿渣复合水泥凝结迅速,克服了焚烧灰中某些成分对水化造成的不利影响。偏高岭土、沸石之间存在协同效应,显著提高固化体的抗压强度,同时改善对核素离子的固化能力。乳胶粉在固化体内形成三维网状结构,改善固化体韧性及抗冲击性,引入的微小气泡优化孔结构、提高耐久性,但导致抗压强度下降,掺量以5%为宜。     

无机矿粉对碱激发碳酸盐胶凝材料性能的影响

研究了矿渣、粉煤灰和偏高岭土时碱激发碳酸盐胶凝材料的强度、抗渗性能以及凝胶时间的影响，探讨了该材料浆体的流变特性。研究表明：1)矿渣可大幅度提高该材料的强度和抗渗性能，但会显著缩短凝胶时间；偏高岭土有利于强度的提高，但时抗渗性能和凝胶时间的影响不显著；粉煤灰时这些性能的影响均不显著；2)无机矿粉复合后，可使材料28d的抗压强度达43MPa以上，抗渗压力达1.5MPa以上；3)该胶凝材料的浆体为宾汉型流体；4)该胶凝材料中掺加粉煤灰，其浆体的流动性优于掺加矿渣和偏高岭土的浆体流动性。     

高延性偏高岭土-粉煤灰基地聚合物的制备及拉伸性能

在水玻璃和氢氧化钠配制而成的碱激发剂作用下,以粉煤灰为主要原材料,偏高岭土为辅助材料,共同制备了高延性偏高岭土-粉煤灰基地聚合物(MFA-EGC),并研究了其单轴拉伸性能.结果表明:MFA-EGC试件经单轴拉伸后具有良好的多缝开裂特性,裂缝分布均匀,裂缝间距为2～5mm,残余裂缝平均宽度约为25μm;最优配比试件3,7,28d抗拉强度分别为3.2,3.7,3.8MPa,极限拉伸应变可高达6.8%,6.4%,5.2%,初裂强度分别为1.4,1.5,1.9MPa;3种因素对MFA-EGC试件抗拉性能的影响程度依次为养护温度偏高岭土掺量PVA纤维掺量.通过三点弯曲和单裂缝拉伸试验计算出的MFA-EGC应变硬化性能(PSH)指数与由单轴拉伸试验得到的极限拉伸应变变化趋势相吻合,由此很好地解释了这一材料的高延性机理.