水玻璃固化模拟月壤抗压强度增长机理分析

月球基地建设需要大量建筑材料,其中原位利用月壤能有效减少材料和运输成本。为了研究水玻璃固化模拟月壤抗压强度增长机理,分别进行了不同水玻璃掺量下的模拟月壤单轴抗压强度试验,X射线衍射和SEM(scanning electron microscope)电镜扫描试验,得到了水玻璃固化模拟月壤的单轴抗压强度变化规律,分析了能量变化特征和微观结构。研究结果表明:掺入适量水玻璃能提高模拟月壤的单轴抗压强度;采用掺量为5%的水玻璃,在85℃条件下养护28 d模拟月壤的抗压强度可达到3.23 MPa;此时模拟月壤的总能量和弹性能均达到最大值,随着水玻璃掺量不断增加,耗散能整体上呈现下降趋势。微观结构分析表明:水玻璃的碱激发作用和吸附作用所生成N—A—S—H凝胶、钙矾石(AFt)等水化产物填充在颗粒周围,松散的骨架颗粒通过凝胶胶结成致密的网状结构,从而使模拟月壤的强度得到提高。

不同养护温度下模拟月壤地聚合物力学试验与分析

月球基地建设是月球探索的重要目标,利用原位资源进行月球建设是较好选择,可有效降低月球开发建设的风险和成本。利用模拟月壤为原料制备地聚合物进行月球资源就地利用是较为新颖的一种方法。对不同养护温度和NaOH掺量的模拟月壤进行无侧限抗压强度试验、X射线衍射试验和扫描电镜试验。结果表明:不同条件下模拟月壤地聚合物的应力-应变曲线均表现为应变软化型;高温蒸汽养护可以显著提高材料的抗压强度,但过高的养护温度可能抑制强度的发展,当养护温度60℃且NaOH掺量为4.0%时无侧限抗压强度较大;模拟月壤在碱激发作用下的水化产物为水化硅铝酸盐,适当提高养护温度可较为迅速的生成大量凝胶产物,从而提高抗压强度。

模拟月壤地聚合物抗压性能试验与分析

为研究模拟月壤作为模拟月壤地聚合物原料的可能性,以模拟月壤作为硅铝原料,进行了不同熟石灰掺量下模拟月壤地聚合物的无侧限抗压强度试验与微观试验。结果表明:掺入熟石灰能明显提高模拟月壤地聚合物的抗压强度,[JP2]且在试验范围内较佳掺比为4%;应力-应变曲线类型为应变软化,变形模量与熟石灰掺量多为指数拟合关系;微观试验结果验证了熟石灰能有效改善内部微结构,生成水化产物主要为C-(A)-S-H凝胶和钙矾石(AFt),水化产物较为致密,可提高试样的整体强度。可见熟石灰对模拟月壤地聚合物的抗压性能是有一定积极影响的。