单组分电炉镍渣基地聚物修补材料制备与性能调控

为利用具有潜在活性的固体废弃物电炉镍渣,制备单组分电炉镍渣基地聚物修补砂浆.基于正交实验和极差分析,通过掺入掺合料并改变碱模数和碱当量等关键影响因素,对地聚物砂浆各项修补性能进行调控,获取满足修补性能的最优配合比,确定各因素对修补性能的影响主次.结果表明,最优配比是矿渣掺量为30%,粉煤灰掺量为30%,碱模数为1.2,碱当量为6.5%,其28 d抗压、抗折强度分别为90.29、9.23 MPa,干燥收缩率为0.56×10-3,14 d拉伸粘结强度为3.64 MPa,满足修补砂浆规范要求.经比较,矿渣掺量对修补砂浆性能调控影响最为显著.

矿渣-粉煤灰地聚物注浆材料配比优化方法研究

地聚物作为绿色环保、价格低廉的注浆材料,要达到良好可注性需兼顾强度和流动性等注浆性能指标。为此,以液固比、水玻璃掺量和水玻璃模数为试验因素开展室内配比优化试验,构建了抗压强度、流动度和终凝时间的多元二阶响应面回归模型,并通过方差分析获得单因素及其交互作用对各注浆性能指标的影响规律。试验因素对注浆性能指标的影响程度依次为液固比、水玻璃掺量、水玻璃模数,液固比和水玻璃掺量交互作用对抗压强度的影响显著,其余两因素交互作用对注浆性能指标的影响均不显著。采用层次分析法并结合专家赋值法获取各注浆性能指标相对权重,构建多目标满意度函数对矿渣-粉煤灰地聚物注浆材料配比进行优化,据此对注浆性能指标综合最佳配比的浆液结石体进行SEM测试。结果表明,体系中仍能观测到少量球形未反应粉煤灰颗粒,矿渣颗粒和水泥颗粒基本反应完全,低聚态凝胶类反应产物重新排列和沉积延伸,相互交叉搭接构成致密且完整的空间网络状结构。

桥梁桩基废弃泥浆制作地聚物胶凝材料试验研究

为处理桥梁桩基废弃泥浆,采用工业固废协同泥浆制作地质聚合物胶凝材料,改良其工程性能。基于正交试验设计原理,参考水泥胶砂试验方法研究了泥浆掺量、水固比、养护龄期对地聚物胶凝材料强度的影响。试验结果表明:掺加泥浆的地聚物胶凝材料28 d抗压强度可达21.65 MPa,抗折强度可达4.11 MPa。在泥浆掺量为30%~50%、水固比为0.35~0.55及养护龄期28 d范围内,地聚物胶凝材料的抗压、抗折强度与泥浆掺量、水固比呈负相关,与养护龄期呈正相关。

不同掺量硅灰的地聚物注浆材料抗冻性研究

当前高速公路路面发生裂缝病害时,大多采用乳化沥青、热拌沥青混合料等进行表面填缝加以维修。本文通过正交实验确定了水平范围内的地聚物注浆材料最优配合比,并通过冻融试验对比不同硅灰掺量下地聚物注浆材料的抗冻性能。试验结果表明,随着硅灰掺量的增加,地聚物注浆材料质量损失率有所提升,但强度损失率先提升后减低,为保证综合路用性能,建议硅灰掺量不超过5%。

基于响应曲面法的煤矸石地聚物注浆材料配比优化

以机械活化的原状煤矸石、粉煤灰和水泥为主料,水玻璃、氢氧化钠和脱硫石膏为激发剂配体,制备煤矸石地聚物注浆材料(CGGM)。采用响应曲面法中的Box-Behnken设计,研究煤矸石粉掺量、水玻璃模数和掺量对CGGM流动性、凝结时间和抗压强度的影响并揭示强度形成机理,构建回归模型,探究各因素及它们之间交互作用的影响程度,获得综合性能最佳配比。结果表明:三因素对各响应值影响显著部分交互项影响显著,各因素与响应值呈二次多项式模型,各模型回归系数R 2皆大于0.99,模型合理性和拟合性好。煤矸石粉和粉煤灰的微集料效应对前期强度有一定贡献,随着龄期延长,二者在激发剂配体作用下发生了聚合反应,生成C-(N)-S-A-H凝胶等,故CGGM强度形成主要来自C-S-H、AFt和C-(N)-S-A-H。当煤矸石粉掺量40%、水玻璃模数和掺量分别为1.6和12.2%时,CGGM的各项性能基本满足矿井高承压水害治理要求。

利用大宗固废工业化生产地质聚合物材料简述

地质聚合物是绿色新型的铝硅酸盐胶凝材料,资源化综合利用大宗固废生产地质聚合物材料可以显著提升资源环境和经济效益。本文简单介绍了国内部分厂家利用大宗固废工业化生产新型墙材、陶粒、土壤固化剂、水泥混凝土、注浆料、无机聚合涂料及无机地坪等地聚物材料,提出所面临的问题,并对前景进行展望。

沙漠沙地聚合物纤维混凝土参数优化及抗压试验研究

目的确定沙漠沙地聚合物混凝土最佳配合比,为沙漠沙EGC的研究和工程应用提供一定思路。方法进行12组沙漠沙EGC的立方体抗压强度试验和4组沙漠沙EGC柱轴心受压试验,量化了沙漠沙取代率、NaOH溶液浓度、水玻璃模数、PE纤维掺量对沙漠沙EGC抗压强度的影响;进一步分析了轴心受压应力-应变曲线,并提出适用于沙漠沙EGC的本构关系模型。结果EGC最大抗压强度在沙漠沙取代率50%时取得;而全沙漠沙取代率下,NaOH溶液浓度取20%,水玻璃模数取1.1,PE纤维体积掺量取2%,为沙漠沙EGC最优配合比。结论掺入沙漠沙制备EGC方法是可行的;提出的轴心受压本构模型可较好预测沙漠沙EGC单轴受压行为。

基于响应曲面法的磷石膏地聚物注浆材料配比优化

以烘干球磨后的原状磷石膏、粉煤灰、矿渣粉为主要原料,生石灰作为激发剂,制备磷石膏地聚物注浆材料(PGGM)。采用响应曲面法中的Box-Behnken设计,探究磷石膏掺量、生石灰掺量、液固比对PGGM流动度、凝结时间和抗压强度的影响及揭示强度形成机理,构建回归模型,探究各因素及其之间交互作用的影响程度,获得性能最优配比。结果表明:三因素对各响应值影响显著,交互项存在部分显著,各因素与响应值呈二次多项式模型,各模型的回归系数R2皆大于0.99,表明模型合理且拟合性好。当磷石膏掺量为56.08%、生石灰掺量4.43%、液固比0.34时,PGGM各项性能基本满足固化软土的相关要求。

地聚物胶凝材料性能与聚合机理的研究

地聚物胶凝材料作为一种新型水泥,具有早期性能好、体积稳定性好、耐久性好等优良性能,是一种"绿色环保"水泥。本文研究了胶凝材料的性能随水玻璃模数、煅烧温度、碱含量变化的规律,采用X射线、扫描电镜等对该胶凝材料的聚合产物的种类、形貌等进行了分析,探讨了地聚物胶凝材料的聚合机理。

水玻璃对地聚物胶凝材料性能影响的研究

地聚物胶凝材料具有早期性能好、体积稳定性好、耐久性好等优良性能,是一种"绿色环保"的新型胶凝材料,将成为21世纪重要的生态建筑材料。文章研究了水玻璃模数、煅烧温度、碱含量等因素对该胶凝材料性能的影响规律,采用X射线衍射仪分析了高岭土热处理后的主要矿物。结果表明:试验用的王村高岭土经800～900℃煅烧2h活性最好,制得的胶凝材料28d抗压强度达到740MPa;水玻璃模数为1.3、碱含量(质量分数)为6%～8%时,胶凝材料各龄期的抗压强度均较高、凝结时间正常,且具有优越的抗酸、抗硫酸盐及海水侵蚀能力和耐高温性。

吸水性地质聚合物多孔材料的制备与研究

以偏高岭土和水玻璃为主要原料,通过双氧水发泡法制得有一定强度和吸水率的地质聚物基多孔材料。当发泡剂加入量为0.7wt.%时,地聚物基多孔材料的抗压强度达到6.6 MPa,抗折强度2.1 MPa,吸水率为44%,体积密度为0.90g/cm3。掺入水泥熟料后对材料进行改性,当掺量为6.25wt.%时,其抗压强度为12 MPa,抗折强度为3.8 MPa,吸水率为39%,体积密度为1.02 g/cm3。

地聚物发泡相变调湿材料制备及热湿性能

为探索地聚物在发泡过程中掺入多孔相变材料对形成轻质地聚物热湿性能的影响,采用膨胀珍珠岩作为多孔材料,三元低共熔醇酸作为相变材料,利用真空吸附法制得多孔相变材料,通过正交设计,研究了发泡剂、多孔相变材料、养护温度、养护时间等因素对地聚物发泡相变调湿材料物理性能和热湿性能的影响,同时采用功效系数法对其性能进行优选。利用差示扫描量热DSC、扫描电镜SEM对优选材料的相变温度、相变潜热及形貌进行了分析。结果表明,当发泡剂用量1.5%(wt,质量分数,下同),多孔相变材料掺量15%,养护温度80℃,养护时间24h时,所制备的地聚物发泡相变调湿材料热湿性能综合效果最好。

地聚物胶凝材料制备工艺的研究

研究了地聚物胶凝材料的制备工艺，包括不同产地的高岭土、水玻璃模数、煅烧温度、碱含量等对该胶凝材料性能的影响规律；采用X射线分析了高岭土经热处理后主要的矿物型式。研究的结果是王村高岭土经800～900℃煅烧2h活性最好，制得的胶凝材料28d抗压强度达到74MPa。水玻璃模数为1．3、碱含量为6％-8％时，胶凝材料各龄期的抗压强度较高、凝结时间正常。

3D打印地聚物的研究与应用现状

本文综述了3D打印地聚物的研究与应用现状。首先系统介绍了地聚物的定义、特点,以及3D打印技术的基本原理和分类。其后概述了近年来在地聚物3D打印领域的重要进展,包括新型地聚物材料的开发以及关键工艺参数与优化方法的探索。接着详细阐述了3D打印地聚物材料的新拌及硬化性能的研究进展,对比分析了不同研究团队的成果和应用案例,凸显了3D打印地聚物材料在建筑领域的巨大潜力。最后总结了3D地聚物的性能特点和应用可行性,并展望了深入研究与推广应用该技术的未来发展方向。本文旨在为研究人员和工程师提供全面了解3D打印地聚物研究与应用现状的综合参考,并为进一步推动该领域的发展提供启示和指导。

低掺量粉煤灰基地聚物胶凝材料性能试验研究

为了研究粉煤灰基地聚物胶凝材料的组成对其性能的影响,对C类粉煤灰分别掺入少量(质量分数小于17%)偏高岭土和矿渣粉后,进行了两种地聚物胶砂试块的力学性能试验研究,并与相同配比、相同制作养护条件下的普通硅酸盐水泥胶砂试块进行了比较.试验结果表明:纯粉煤灰(C类)地聚物胶凝材料强度低于P.O 42.5水泥;当外掺料质量分数大于17%时,粉煤灰基地聚物胶凝材料强度超过同龄期(14 d)的水泥;掺入矿渣粉的粉煤灰基地聚物抗压强度高于掺入等量偏高岭土的粉煤灰基地聚物.

煤基固废地聚物注浆材料的制备及性能

以煤矸石、粉煤灰等为主体胶凝成分,以脱硫石膏和碱性激发剂等为配体,辅以少量外加剂,制备了煤基固废地聚物注浆材料.采用响应面法开展了25组试验,寻找各指标与各因子间的定量规律及各因子水平的最佳配比.结果表明:通过响应面法建立的回归模型与响应曲面很好地反映了改性剂对浆液性能的影响,且能对复掺改性剂的浆液配比进行优化;在改性剂的复合作用下,以大掺量煤基固废制备的地聚物注浆材料黏度低、流动性好,凝结时间、抗压强度及抗渗性能都满足矿井注浆材料的要求,工程应用效果良好.

城市生活垃圾焚烧飞灰在建筑材料中的资源化利用

填埋处理生活垃圾飞灰造成对土地资源的大量消耗,并且垃圾飞灰中含有的重金属、二噁英及溶解性盐类对环境造成极大的安全隐患,对垃圾飞灰进行资源化利用是目前最有效的手段。综述了国内外对城市生活垃圾焚烧飞灰在建材领域的资源化利用现状,尤其对飞灰作为水泥混凝土、地聚合材料、微晶玻璃及陶粒的应用情况进行探讨。采用飞灰制备地聚合材料时利用率较高,成本及能耗较低,对重金属等有害物质固化效果明显,是最为有利的资源化利用方式之一。

近十年注浆材料的研究进展

研究了国内外注浆材料近十年的发展情况,对水泥类注浆材料、化学类注浆材料及其他注浆材料中主要的注浆材料进行了重点研究。主要研究了超细水泥注浆材料、水泥-水玻璃注浆材料、高聚物-水泥注浆材料、聚氨脂注浆材料、水玻璃注浆材料及环氧树脂注浆材料等。探讨了一些新兴的注浆材料,如微生物注浆材料、地聚物注浆材料。由于国内外对越环保越来越重视,总结注浆材料机理和性能的发展情况,还重点探讨了绿色注浆理念在各类注浆材料中的发展,并结合可持续发展理念对各类注浆材料的未来发展做了预测。

新型复合地聚物胶材制备及其强度影响因素评析

为了克服水泥能耗高、污染大、碳排放当量高的固有缺陷,开发可替代水泥的新型低碳环保胶凝材料已成为业界共识。通过碱性物质激发富含铝硅酸盐的矿物固废先导组分,在常规条件下制备复合地聚物胶凝材料(CGC),具有清洁利废、绿色低碳、高性能的优势,可望成为新一代无机胶凝材料。基于关键氧化物摩尔比和矿物聚合反应机理,优化CGC多种原料的搭配。通过试验研究,评析先导组分、碱激发组分、水固比、养护介质等关键因素对CGC强度的影响。结果表明:常规方法制备的CGC能满足使用要求;矿渣和偏高岭土占比越高,CGC的强度越高;粉煤灰占比越高,CGC的强度越低;CGC的强度与水玻璃和氢氧化钠的用量呈非线性关系;与标准养护相比,海水浸泡养护造成CGC强度降低约7%。

含砷废渣水泥固化/稳定化技术研究进展

含砷废渣作为一种持久性污染物被广泛关注,固化/稳定化技术是治理含砷废渣的一种行之有效的途径。对硅酸盐水泥基胶凝材料固砷效果以及其固化机理等方面的研究进行了综述,水泥水化过程中产生的大量Ca(OH)_2与可溶性砷酸盐反应生成较为稳定的砷酸钙盐,降低砷的浸出浓度,从而实现砷的有效固化,但其存在污染物包容量小、耐久性差等缺点。本课题组提出了利用地聚物水泥(地聚物材料)固化含砷废渣,通过在地聚物材料水化聚合过程中,以同晶取代的方式实现AsO43-与SiO_4^(4-)、AlO_4^(5-)之间的化学键合,并辅以地聚物材料的高强、耐久性好的优良特性,利用地聚物材料固化含砷废渣实现砷的大容量、持久性地安全稳定固封。