碱激发垃圾焚烧底灰地聚物的制备及其水化特性研究

本文采用城市垃圾焚烧底灰(BA)、偏高岭土和矿粉作为原料,NaOH和水玻璃作为碱激发剂来制备底灰地聚物,重点研究了不同碱含量、BA掺量对聚合物抗压强度及水化特性的影响。研究表明:当碱含量达7%(质量分数,下同)时,过量的钠与活性钙、活性硅和铝反应,从而形成大量低强度N-A-S-H,使底灰地聚物强度下降;当碱含量固定、BA掺量达到80%时,底灰地聚物的强度大幅度降低。对于底灰而言,其聚合物体系对重金属离子具有显著的固化效果。因此,采用BA制备底灰地聚物对城市固废绿色再生利用和环境保护具有重要意义。

水胶比对碱激发超高性能混凝土的性能影响

根据修正后的Andreasen-Andersen模型,用碱激发矿粉完全替代胶凝材料设计碱激发超高性能混凝土的配合比,并分析了不同水胶比对碱激发超高性能混凝土工作性能、体积稳定性能的影响,再采用扫描电子显微镜对碱激发超高性能混凝土断面进行了形貌分析。结果表明,随着水胶比的降低,碱激发超高性能混凝土试块的无侧限抗压强度逐渐增加;以碱激发矿粉作为胶凝材料制备的超高性能混凝土体积稳定性明显提高;随着养护龄期的增加,碱激发超高性能混凝土的水化产物结构更加致密,具有优异的微观形貌。

普通硅酸盐水泥对负温碱激发矿渣砂浆力学性能的影响

碱激发矿渣(AAS)在0℃下能持续水化,具有应用于冬季施工的潜力。为了进一步提升AAS砂浆作为寒冷修补材料的力学性能,掺入了5%、10%、15%和20%的普通硅酸盐水泥(OPC)作为AAS中粒化高炉矿渣(GGBS)的部分替代物。结果表明:在-10℃条件下,OPC含量为15%时,1 d龄期的抗压强度和抗折强度分别提高了31.3%和25.18%,28 d龄期的抗压强度和抗折强度分别提高了4.5%和7.2%。此外,对样品的水化热、生成产物和微观结构进行了对比分析。结果显示,在AAS中加入OPC可以提高水化热,增加C(-A)-S-H的生成率,优化微观结构。

碱激发地聚物固化海相淤泥质软土抗压强度及固化机制研究

海相淤泥质软土富含各类可溶性盐和有机质,使用水泥进行固化时易出现劣化效应。为了解决传统硅酸盐水泥固化常出现加固失效的工程问题,以NaOH为碱激发剂,使用地聚物-水泥联合固化海相淤泥质软土,研究水泥与地聚物掺量比、碱激发剂含量和养护龄期对固化土无侧限抗压强度的影响,并采用扫描电镜和X射线衍射试验分析碱激发地聚物固化海相淤泥质软土的微观形态和水化产物,进一步揭示其固化机制。研究结果表明:单独加入NaOH对水泥土强度的提升并不明显,水泥土强度并不会随着碱激发剂含量的增加而显著提高。同时不同钙系地聚物的固化效果差异显著:矿渣地聚物固化土早期强度增长迅速,后期强度增长缓慢,其无侧限抗压强度随NaOH含量的增加先增加后降低,随矿渣的掺量增加而提高。粉煤灰地聚物固化土强度增长较慢,NaOH含量越高其无侧限抗压强度越大,且强度随粉煤灰的掺量增加而降低。将1/2的水泥以矿渣替代,固化土28 d强度最高可达6.19 MPa,相较于水泥土提升了107.5%。而使用同样比例的粉煤灰替代,其28 d强度最高仅为3.012 MPa。微观试验分析表明碱激发剂和地聚物的加入,可促进可溶盐水化结晶和有机质碱性环境降解,有效增加有效水化产物,增强颗粒间的凝聚力使得土体结构更加紧密,宏观上表现为固化土强度的提升。研究结果可为解决水泥加固海相淤泥软土所引起的实际技术问题提供理论指导。

外加剂对碱激发胶凝材料干燥收缩性能的影响

为了进一步改善碱激发胶凝材料的收缩特性,探索了单掺有机减缩剂(聚乙二醇和乳胶)、无机膨胀剂(CaO、MgO和石膏)对矿渣粉煤灰复合碱激发(AASF)体系水化产物组成、孔隙结构和收缩特性的影响。结果表明,在所有的外加剂中,聚乙二醇减缩效果最显著,外掺1%(质量分数)聚乙二醇的AASF试样的91 d干燥收缩仅为1 683με,相较于对照组最大降低29.7%,这主要归因于孔隙结构的显著粗化。聚乙二醇和乳胶对AASF的抗压强度有一定的负面影响,主要源于水化反应程度的降低和整体孔隙率的增加。三种无机膨胀剂在AASF体系中发挥出的收缩补偿效果不强,但对抗折强度有显著的增益效果。

复合激发剂调控碱激发材料收缩性能研究

为改善碱激发矿渣-粉煤灰(AASF)胶凝材料的高收缩特性,通过硅酸钠(NS)分别与碳酸钠(SC)、硫酸钠(SS)和磷酸钠(SP)复掺制备复合激发剂,研究复合激发剂对AASF干燥收缩行为的影响。结果表明:复合激发剂对AASF体系的干燥收缩具有显著的抑制作用,其中SC15、SS15和SP5(Na2O质量取代率分别为15%、15%和5%)的90 d干燥收缩相较于NS分别降低39.0%、33.3%、42.4%,SP的综合减缩效果最好。SC使水化产物中生成了碳酸钙,而SS和SP的掺入并未引入新的晶体类水化产物,但SC、SS、SP可以有效减少体系中的自由水含量并提高化学结合水含量。SC、SS和SP的掺入均可以显著降低中孔体积比例和孔隙率,其中SC15、SS15、SP15的中孔体积率相较于NS分别降低30.8%、36.3%、25.0%。复合激发剂的减缩作用主要表现在两方面:一是显著提高化学结合水含量并抑制蒸发失水;二是有效减小中孔体积率以缓解毛细管应力,同时降低整体孔隙率以提高基质微观结构的致密程度。此外,掺入复合激发剂的各组试样也具有良好的工作性能和力学性能,其流动度和28 d抗压强度分别维持在181 mm和60 MPa以上。

硅酸钠改善碱激发材料力学性能与凝结机理分析

为了进一步增强碱激发材料的力学性能,掌握碱激发材料的凝结规律,通过掺入不同种类与掺量硅酸钠进行增硅改性,增强矿渣碱激发材料反应活性,定期观测试件的力学性能并分析凝结规律,同时结合微观分析手段深入剖析硅酸钠的增硅增强机理。结果表明,固态与液态硅酸钠均能够显著提高试件的抗压强度,明显缩短初凝与终凝时间。随固态硅酸钠掺量的提升,试件抗压强度呈先上升后下降趋势,固态硅酸钠在试件内大量结晶是导致抗压强度下降的主要原因。随液态硅酸钠掺量的提升,试件抗压强度呈先显著上升后趋于平稳的趋势,这说明其增强作用具有最大限值,液态硅酸钠的激发效果明显优于固态。

碱激发矿渣粉煤灰地质聚合物力学性能改性及其混凝土性能

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。碱激发矿渣粉煤灰地质聚合物(ASFG)具有早期强度高、耐酸碱等优异性能,但脆性大、韧性差等缺陷影响其推广应用。为改善ASFG的性能且拓宽可应用于ASFG改性的矿物掺合料种类,以偏高岭土、沸石粉、膨润土、硅灰石粉、轻质碳酸钙和硅灰六种矿物掺合料作为改性材料,研究了其对ASFG力学性能的改性效果,并确定了硅灰为较佳改性材料。为深入探索硅灰对ASFG力学性能的改善作用,研究了硅灰掺量对ASFG力学性能的影响,并确定了硅灰的较佳掺量。最后,制备了碱激发矿渣-粉煤灰-硅灰地质聚合物混凝土(ASFSGC),并研究了其工作性、准静态力学性能和抗渗性。结果表明:膨润土、硅灰石粉、轻质碳酸钙、硅灰四种矿物掺合料对ASFG的抗折强度具有明显增强效果。硅灰石粉、硅灰两种矿物掺合料对ASFG的抗压强度具有明显增强效果。对ASFG而言,硅灰是一种优质矿物掺合料。随着硅灰掺量的增大,ASFG的力学性能先增大后减小,硅灰的较佳掺量为4%。ASFSGC具有良好的工作性、优异的抗渗性能,且ASFSGC的延性较普通硅酸盐水泥混凝土提高了14.1%。

干硬性碱激发钢渣混凝土的力学性能优化试验研究

为了优化干硬性碱激发钢渣混凝土的力学性能,试验通过调整粉煤灰的掺量结合碱激发的掺量优化混凝土凝结时间和流动度,并采用正交试验法分析粉煤灰掺量、水玻璃模数、水玻璃掺量和养护方式4种因素对干硬性碱激发钢渣混凝土抗压强度的影响。结果表明,掺入粉煤灰可延长干硬性碱激发混凝土的凝结时间,减小维勃稠度,优化工作性能;干硬性碱激发钢渣混凝土的抗压强度受多因素综合影响,影响大小的顺序为:水玻璃掺量>水玻璃模数>养护方式>粉煤灰掺量;当采用2.0模数和20%掺量的水玻璃、替换率为25%粉煤灰优化配合比后,再结合浸水养护2 d,接着自然养护,干硬性碱激发钢渣混凝土的抗压强度最高。

碱激发矿渣液相环境中钢筋钝化膜形成及破坏规律

为探寻碱激发矿渣(AAS)液相环境中钢筋钝化膜的形成和破坏机制,本文制备了不同配合比的AAS胶凝材料体系,研究了AAS真实孔溶液pH值在不同激发剂种类、碱当量、水玻璃模数、粉煤灰掺量、养护时间等因素下的经时演变规律,并对模拟孔溶液中钢筋钝化膜的生成时间、组成成分、厚度和钝化膜破坏时的临界氯离子浓度进行了经时追踪检测及分析。结果表明,AAS真实孔溶液的pH值随养护时间的增加而下降,各样品28 d时的pH值均保持在12.8以上。模拟孔溶液中pH值的增加缩短了钢筋钝化膜的形成时间,增加了钝化膜厚度,并提高了其抗氯离子侵蚀能力。AAS真实孔溶液较高的pH值可为钢筋钝化膜的稳定存在提供更有利的液相环境,从而提高钢筋混凝土结构的长期服役性能。

硼砂-硅酸钠碱激发矿渣砂浆干缩和微观特性试验研究

碱激发材料(AAMs)具有高强、低碳等优点,但是其相较于水泥基材料较大的干燥收缩率限制了其应用和推广。该文设计了一种复合激发剂,开展了硼砂-硅酸钠碱激发矿渣(AAS)砂浆的干缩和微观特性试验研究。采用压汞法(MIP)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对样品进行测试和表征,分析了复合激发剂减缩机理。试验结果表明,硼砂-硅酸钠复合激发剂有效降低了AAS砂浆的干缩;XRD结果显示AAS砂浆中存在钠硼解石相(NaCaB_(5)O_(6)(OH)_(6)(H_(2)O)_(5));FTIR分析表明,最优硼砂比例下(20%),AAS砂浆的Si—O—T(T代表Si、Al或B)谱带明显增强,通过MIP分析得到AAS砂浆的中孔(<50nm)数量减少,这有助于缓解收缩应力,降低砂浆的干缩率。该研究结果可以为AAMs的减缩和应用提供参考依据,激发学生在建筑领域的碳减排思维,提升解决关键问题的能力。

碱激发低钙粉煤灰改良膨胀土的工程特性及微观机理

为了研究碱激发低钙粉煤灰对弱膨胀土改良的作用效果,通过膨胀性试验、无侧限抗压强度试验、环境扫描电镜试验及X射线衍射分析仪(X-ray diffraction,XRD)物相分析试验研究不同掺量的碱性激发剂NaOH对低钙粉煤灰膨胀土力学性能的影响,对土体微观结构及孔隙形成特征进行分析量化,并基于XRD试验分析土体中矿物成分变化特征,揭示碱激发粉煤灰与土体之间的作用机理。结果表明:碱性激发剂可以提升粉煤灰的活性,加快水化反应,可以加快早期强度发展和提高后期强度;随着碱激发剂的增加,粉煤灰改良膨胀土的无侧限抗压强度先增后降,10%掺量的NaOH为最佳掺量;土体中孔隙类型复杂,碱激发改良土微观发现产生的凝胶可以填充孔隙,且和土体相互黏结,减少孔隙。NaOH作为激发剂,可以有效改善粉煤灰的活性,并提高膨胀土的基本特性。

碱激发矿渣水泥再生骨料疲劳性能研究

通过对再生骨料混凝土进行疲劳试验,并结合混凝土的疲劳损伤模型,从试验、损伤模型两方面对再生骨料混凝土的损伤性能进行探究。通过采取碱激发矿渣水泥做胶凝材料与再生骨料制备再生骨料混合料,用水玻璃作为碱激发剂,探究最佳的碱激发剂含量,并对碱激发再生骨料混合料的疲劳性能进行分析研究,得到了水玻璃激发矿渣再生骨料在不同应力比下不同龄期的疲劳方程。通过试验,发现NaOH、Na2SiO3作为碱激发剂时,分别存在一个最优掺量4%、6%,二者都能够激发矿渣提高再生骨料性能。

碱激发矿渣基泡沫混凝土的制备及其封存CO_(2)可行性研究

随着工业化进程的不断推进,工业固体废弃物的排放量逐年增加,以工业固废为主要原料制备泡沫混凝土并将其用于CO_(2)封存,对实现工业固废的资源化利用和CO_(2)的经济、高效封存具有重要意义。本文以高炉矿渣为原料,选用NaOH为碱激发剂,硬脂酸钠为稳泡剂,十二烷基硫酸钠(C12H25NAO4S,SDS)为发泡剂,制备了高孔隙的泡沫混凝土。探究了不同NaOH用量对矿渣基泡沫混凝土综合性能及封存CO_(2)性能的影响。实验结果表明,随着NaOH用量的增加,泡沫混凝土的干密度逐渐增加,抗压强度先增大后减小。泡沫混凝土的内部孔隙分布不均匀,孔隙率大。SEM结果表明,当NaOH用量过高时泡沫发生破裂连通。XRD结果表明,矿渣基泡沫混凝土水化产物主要是C—S—H凝胶和Ht物相,Ht物相的层状结构使得材料的孔壁不够致密,从而影响材料的力学性能。TGA结果表明,碳化过程中水化产物有效吸收CO_(2)转化成以CaCO3为主的碳酸盐,NaOH用量12%时,CO_(2)的封存量最高为89.74 kg/m^(3)。

不同碱激发剂浓度和砂率配比下混凝土力学性能试验研究

机制砂替代天然砂,碱激发剂、粉煤灰、矿渣替代原水泥胶凝材料,由此制成的新型混凝土材料可以更有利于保护环境破坏,减少生产水泥的二氧化碳排放以及充分利用建筑固废物。试验研究采用何种配合比对于生产出既满足实际施工需求,又符合建筑设计力学性能指标的混凝土是本文的主要目的。不同碱激发剂浓度和不同砂率制成试块,利用流动性、抗压强度和弹性模量试验来探索其力学性能。通过实验数据分析出影响机制砂碱激发剂混凝土的关键因素,探索最佳配合比混凝土。

碱激发低碳混凝土的力学性能与提升机理研究

针对水泥在生产利用过程中产生的碳排放问题及固废材料在大掺量条件下替代水泥制备混凝土导致其力学性能下降的问题,利用4%Na_(2)SiO_(3)对玻璃粉(GP)进行碱激发处理,随后替代50%的水泥制备低碳混凝土。结果表明,低碳混凝土的力学性能远低于普通混凝土,而Na_(2)SiO_(3)掺入使低碳混凝土力学性能得到一定程度的提升,在各龄期内抗压强度分别提升了22.6%、27.5%、19.8%和17.2%;劈裂抗拉强度增长了21.3%、20.6%、18.2%和16.3%。Na_(2)SiO_(3)使玻璃粉(GP)中丰富的SiO_(2)在OH-的作用下出现较为明显的解构现象,使其在低碳混凝土内部与Ca、Na、K等元素结合生成了更多的C-S-H凝胶、C-A-S-H凝胶、N-A-S-H凝胶,同时还产生了强度更高的钾A型沸石晶体,使得低碳混凝土的大孔隙含量降低,孔隙结构得到优化,进而导致低碳混凝土力学性能得到大幅提升。研究为降低碳排放及固废在混凝土中大掺量的使用提供了新思路、新见解。

碱激发对粉煤灰混凝土强度及微观结构的影响

为探究常温条件碱激发对粉煤灰混凝土强度及其微观结构的影响,本研究利用1.2模数钠水玻璃激发不同掺量粉煤灰配制混凝土试件,通过抗压强度试验、核磁共振试验和红外光谱试验,结合分形理论研究其宏观力学性能与微观孔隙结构与物质组成的变化规律。研究发现:适量钠水玻璃有助于N-A-S-H凝胶生成,使微观结构更加致密、提高混凝土早期抗压强度。碱当量4%、粉煤灰替代率40%的微观孔隙结构最优,28 d龄期抗压强度达46.45 MPa。基于分形理论建立核磁共振和红外光谱与其分形维数的关系,将碱激发粉煤灰混凝土微观特征量化。进一步,通过灰关联熵分析发现红外光谱分形维数D_(S)和0~0.02μm区间的孔隙是影响抗压强度的主要因素。此外,建立了GM(1,3)混凝土抗压强度预测模型,来反映碱激发粉煤灰混凝土的微观孔结构和化学生成物对其抗压强度的影响,为提高粉煤灰在混凝土中的利用率提供理论支撑。

粉煤灰基碱激发胶凝材料的制备及应用的研究进展

煤炭燃烧会产生大量的粉煤灰,如何实现这种工业固体废物的高附加值、高效利用是亟待解决的问题。制备碱激发胶凝材料是提高粉煤灰附加值的有效途径之一,可实现废弃物的资源化利用。介绍了粉煤灰的种类及性能,综述了粉煤灰基碱激发胶凝材料的制备及其应用,展望了其发展前景。

锂渣物化特性及其碱激发制备人造集料实验

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。伴随着我国锂矿冶炼规模增长,锂渣产量逐年增加,其资源化利用的必要性日趋凸显。为探明锂渣的物化性能及其作为胶凝材料制备人造集料的潜力,首先通过实验表征了宜春市锂云母锂渣和澳大利亚锂辉石锂渣的组成和性能,并分析其对碱激发性能的影响。其次,以氢氧化钠为碱激发剂,采用圆盘冷造粒法制备了两种锂渣人造集料,并测试了其抗压强度。最后,通过玻璃电极法、电感耦合等离子体质谱法、离子色谱法和分光光度法等实验论证了人造集料的环境风险。结果表明:锂云母锂渣的物化性质较锂辉石锂渣更适合用于碱激发制备人造集料,所制得的人造集料强度更高,液体浸出物也不具有环境危害性。

碱激发矿渣混凝土密实性超声无损检测法及其影响因素

研究了碱激发矿渣混凝土水胶比、模数、碱当量及粗骨料含量对其抗压强度、超声波速的影响,并通过分析混凝土配合比参数与密度、弹性模量、孔隙率之间的关系来揭示超声波速的变化机理。结果表明:不同配合比参数的碱激发矿渣混凝土超声波速与弹性模量成正比,与密度、孔隙率成反比,在超声无损检测过程中可将碱激发矿渣混凝土近似作为均质性实体材料进行建模计算,发现其超声波速与抗压强度呈线性关系。基于理论分析与试验结果建立了碱激发矿渣混凝土的密实性计算模型,可以为检测碱激发矿渣混凝土密实性作参考。