工业废渣复合胶凝材料改良膨胀土应用研究

利用钢渣、粉煤灰、煤矸石及少量化学物质制备工业废渣复合凝胶材料,用于某高速公路膨胀土进行改良试验。研究表明,工业废渣复合胶凝材料对膨胀土具有良好的固化效果,当工业废渣复合胶凝材料掺量≥4.5%时,胀缩总率<0.7%,CBR>12%,满足路基设计规范的相关要求。并进行了工业废渣复合胶凝材料稳定膨胀土底基层试验路施工,取得了良好的试验效果。

工业废渣复合胶凝材料泡沫轻质土制备及性能

为促进工业废渣资源化循环利用,制备工业废渣复合再生胶凝材料(RC)及相应泡沫轻质土。利用松香树脂类、蛋白类两种发泡剂和表面活性剂经高速剪切混溶制备复合类发泡剂,通过不同发泡剂种类、搅拌转速和搅拌时间下的RC泡沫土流动度、湿密度和抗压强度优选最佳工艺,不同湿密度和龄期下抗压强度对比RC泡沫土和水泥泡沫土力学性能,干缩和冻融循环试验对比RC泡沫土和水泥泡沫土耐久性,借助XRD分析RC泡沫土成分。结果表明,复合类发泡剂融合了松香树脂类发泡剂稳定性好和蛋白类发泡剂发泡倍数高的优势,RC泡沫土制备过程最佳搅拌转速为200 r/min,搅拌时间为2 min。RC和水泥两种泡沫土流动度均满足规范要求,初期抗压强度相当;随着龄期增加,RC泡沫土强度增长幅度高于水泥泡沫土,28 d和56 d龄期时RC泡沫土强度为水泥泡沫土强度的1.21倍和1.35倍。相同条件下RC泡沫土抗干缩和抗冻融性能优于水泥泡沫土。RC水化产物中增加了钙矾石,且水化硅酸钙含量高于水泥水化产物。

工业废渣复合胶凝材料泡沫轻质土疲劳性能

为研究工业废渣复合胶凝材料(RCM)泡沫轻质土耐疲劳性能,通过四点弯曲疲劳试验测试不同应力比和湿密度下RCM泡沫轻质土和水泥泡沫轻质土疲劳寿命,利用Weibull分布理论分析试验结果并建立疲劳方程,通过XRD分析RCM泡沫轻质土强度形成机理。结果表明:2种泡沫轻质土疲劳寿命测试结果均存在较大离散性,但均服从三参数Weibull分布。2种泡沫轻质土疲劳寿命随应力比增加逐渐减小,随湿密度增加逐渐增大。应力比为0.5、0.6、0.7、0.8时,不同湿密度下RCM泡沫轻质土疲劳寿命分别为水泥泡沫土的1.42、1.29、1.18、1.35倍。与水泥泡沫轻质土相比,RCM泡沫轻质土疲劳寿命更优,高应力比下疲劳寿命变化幅度较小,且湿密度增加时疲劳寿命增长较快;XRD分析表明RCM水化产物中新增的钙矾石和较高的水化硅酸钙含量有助于提高RCM泡沫轻质土强度和疲劳寿命。

免煅烧工业废渣复合胶凝材料的探索与开发

以干法脱硫灰、湿法脱硫石膏、氟石膏等工业废渣为主要原料,通过对复合胶凝材料进行高效激发预处理,对不同体系复合胶凝材料配比及性能进行研究,开发出免煅烧复合胶凝材料。其配比为氟石膏50%、干法脱硫灰30%、脱硫石膏20%,外掺化学激发剂K_2SO_41%。通过试验结果可知其7d抗压强度是同龄期脱硫建筑石膏抗压强度的3倍。

工业废渣复合胶凝材料稳定黄泛区粉土试验研究

本文以钢渣粉、电石渣、煤矸石、磷石膏等工业废渣制备的复合凝胶材料,对郑州某公路施工粉土进行改良试验,研究表明,复合胶凝材料具有一定水化活性,但与水泥相比,其水化活性较低;复合胶凝材料对粉土具有良好的固化效果,耐水性良好,泡水强度稳定增长;当复合胶凝材料掺量为3%时,CBR值远高于上路床CBR大于8%的要求,说明复合胶凝材料稳定粉土具有良好的路用性能。

Ca/Si对复合胶凝材料力学性能的影响及复合凝胶材料的水化机理

C-S-H等胶凝产物是胶凝材料力学性能的主要来源,胶凝产物主要由钙、硅和铝元素组成,钙、硅元素的比例直接影响胶凝产物的组成和结构。以脱硫石膏、粉煤灰和高炉矿粉为主要原料,制备三元复合胶凝材料,探究不同Ca/Si(0.9~1.3)对脱硫石膏-粉煤灰-高炉矿粉三元胶凝材料力学性能的影响,而后采用XRD、SEM、EDS、FTIR、TG等微观结构表征,测试分析了不同Ca/Si胶凝材料的水化机理。结果表明,最佳Ca/Si=1.1的条件下,采用SiO_(2)/Na_(2)O=1、水玻璃用量10%、水胶比0.5时,固化28 d后抗压强度达到62.2 MPa,且胶凝材料中As、Pb、Cd、Cr、Ni、Zn的浸出浓度均符合国家Ⅳ类地表水环境质量标准;合适的Ca/Si可充分促进内部钙、硅、铝元素的水化反应,可在一定程度上提高凝结时间,提高流动度,给予足够时间以促进硅酸盐、铝硅酸盐与钙的充分反应,生成足够足量的胶凝产物,提高材料致密度。

工业废渣制备复合胶凝材料特性研究

通过对水泥、矿渣、粉煤灰分别粉磨再复配制成的复合胶凝材料与硅酸盐水泥在水化热、水化性能、抗硫酸盐性能对比研究,证实复合胶凝材料的水化热较低,抗硫酸盐性能好,耐久性好。

工业废渣基新型碳化胶凝材料性能研究

文中采用钢渣、磷渣、磷石膏、废弃砂浆等工业废渣作为原材料,通过加速碳化养护,制备废渣基碳化胶凝材料,并研究其力学性能及吸碳率。结果表明,钢渣和磷渣可制备出具有较高强度的碳化胶凝材料,在特定试验条件下,钢渣基碳化胶凝材料的抗压强度可达到130.1 MPa,且吸碳率达到17.2%。

工业废渣资源化利用制备高性能混凝土胶凝材料研究

工业废渣不仅会占用大量的土地资源,还可能对土壤、水源等造成污染,对生态环境和人类健康构成潜在威胁。而高性能混凝土胶凝材料作为现代建筑领域的重要材料,其生产资源的开采和加工过程不仅消耗大量的能源,还可能导致生态环境破坏。将工业废渣综合利用于高性能混凝土胶凝材料的研发生产中,不仅有助于解决工业废渣的处理问题,减少环境污染,还能降低混凝土胶凝材料生产的成本,提高资源的利用效率。文章将基于工业废渣在高性能混凝土胶凝材料生产中的应用现状分析,深入探讨综合利用工业废渣研发生产高性能混凝土胶凝材料的具体方法,以期推动循环经济发展,助力实现可持续发展目标。

磁性石墨烯气凝胶复合材料的制备及其性能研究

针对石墨烯材料在吸波领域存在介电常数较大、阻抗匹配差等缺点,采用水热法调控石墨烯与Fe_(3)O_(4)的比例,制备一种兼具宽频带、轻质、高吸波性能的磁性石墨烯气凝胶复合材料(Fe_(3)O_(4)/GA)。对复合材料的形貌、结构及吸波性能进行表征和分析,结果表明,该复合材料呈三维多孔结构,Fe_(3)O_(4)纳米颗粒均匀负载在石墨烯表面;复合材料在较宽的频带上均表现出优异的吸波性能,且随着Fe质量的增加复合材料的吸波性能逐渐增强;当FeCl_(3)·6H_(2)O添加质量为0.42 g时,复合材料Fe_(3)O_(4)/GA-0.42的RLmin在15.6 GHz处达到-49.75 dB,厚度为3 mm时的有效吸收频带宽为7.12 GHz,具有良好的吸波性能。

MnO_(2)/碳气凝胶复合电极材料的制备及其电化学性能

采用溶胶-凝胶法,利用可溶性淀粉制备碳气凝胶基体,并通过水热反应将MnO_(2)纳米结构在碳气凝胶(CA)表面原位生长,制得了MnO_(2)/CA复合电极材料,并对该复合材料进行了结构和形貌表征以及电化学性能测试.结果显示,MnO_(2)/CA复合材料相比于纯相的MnO_(2)有着更好的电化学性能.样品M15CA(原料中KMnO 4与CA以15∶1的质量比复合得到的样品)在1 A/g的电流密度下比电容可达202 F/g,电流密度从1 A/g增加至10 A/g时比电容保持率为77.4%,在10 A/g下经过10000次循环后比电容保持率为88.6%.复合材料性能的提升主要归因于CA高的导电性,其与MnO_(2)复合后电极的转移电阻显著降低.另外,CA的三维多孔网络结构有效防止了MnO_(2)的团聚,使得电极材料与电解液更加充分接触、反应活性位点增多.

基于响应面法设计与制备磷石膏矿渣基复合胶凝材料

为了促进磷石膏等固废材料的资源化利用,优化设计和制备了力学强度满足P·O 42.5级水泥规范要求的胶凝材料,基于响应面法对磷石膏-矿渣-石灰-锂渣-钢渣五元体系进行试验设计,分别以3 d、7 d和28 d抗压强度为响应值,探究磷石膏矿渣基复合胶凝材料力学性能的变化规律,建立了磷石膏矿渣基复合胶凝材料力学性能预测模型。结果表明最优配合比为磷石膏33.86%,矿渣39.13%,石灰2.28%,锂渣20.1%,钢渣4.65%,胶凝材料的3 d、7 d和28 d抗压强度分别达到18.8 MPa、32.3 MPa、50.3 MPa,满足P·O 42.5级水泥规范要求,并且实测值与预测值的相对误差绝对值均小于5%,说明基于响应面法优化设计磷石膏矿渣基复合胶凝材料具有可行性。

矿物掺合料对复合胶凝材料浆体静态屈服应力的影响

复合胶凝材料浆体的静态屈服应力可用于表征浆体内部微观结构建立的特性,且对新拌水泥基材料的施工与3D打印过程有很大影响。本文研究了矿物掺合料的种类和掺量对复合胶凝材料浆体静态屈服应力变化规律的影响。研究发现,矿物掺合料的细度增大使颗粒表面的水膜层厚度减小,导致浆体的静态屈服应力增大。复合胶凝材料浆体的静态屈服应力在加水搅拌后的一段时间内缓慢增加,浆体结构建立速率较小。在加水搅拌后大约1.5 h,复合胶凝材料浆体的静态屈服应力迅速增大,表明浆体内部结构的连接程度已接近不可破坏的程度,浆体开始凝结,向固体状态转变。

低碳复合胶凝材料对水泥和混凝土性能的影响

将粉煤灰和矿粉按不同质量比(m_(粉煤灰)∶m_(矿粉)=7∶3、6∶4、5∶5)制备成了低碳复合辅助性胶凝材料,研究了其等质量替代15%、30%的水泥对胶凝材料需水量比、流动度比和活性指数的影响,优选出了最佳m_(粉煤灰)∶m_(矿粉)。在此基础上,研究了低碳复合辅助性胶凝材料等质量替代0、10%、15%、20%、30%的水泥对胶凝材料标准稠度用水量和凝结时间的影响,以及等质量替代0、10%、20%、30%、40%的水泥对C50混凝土工作性和力学性能的影响。结果表明:在水泥中掺入适量低碳复合辅助性胶凝材料有效改善了胶凝材料体系的工作性,延缓了早期(3 d)水化速度,提高了胶砂7 d、28 d抗压强度,最佳m_(粉煤灰)∶m_(矿粉)为5∶5;随着低碳复合辅助性胶凝材料掺量的增加,胶凝材料的标准稠度用水量变化很小,凝结时间延长;C50混凝土的坍落度随着低碳复合辅助性胶凝材料掺量的增加而增大,7 d和28 d抗压强度先增大后减小,最佳掺量为30%。

典型硫酸盐固废复合胶凝材料制备与微观特性研究

硫酸盐类工业固废造成的环境污染和资源浪费问题引起了国内外学者的广泛关注,当前中国两种典型的硫酸盐类固废(电解锰渣和磷石膏)堆存量巨大,造成严重的环境污染,其无害化与资源化利用刻不容缓。依据电解锰渣、磷石膏两种固体废弃物的特性,利用电解锰渣和磷石膏结合矿渣制备复合胶凝材料,探究了磷石膏和水泥不同掺量对复合胶凝材料硬化体力学性能的影响。通过XRD、SEM和EDS分析了硬化体的物相组成和微观形貌变化特征,同时对硬化体进行毒性浸出测试。结果表明:硬化体各龄期强度随着水泥掺量增加而增大,硬化体各龄期强度随着磷石膏掺量增加而减小。复合胶凝材料较优配合比(质量分数)为电解锰渣为50%、磷石膏为20%、矿渣为30%,水泥外掺12%的硬化体28 d抗压强度为27.1 MPa,硫酸盐固废复合胶凝材料的水化产物主要为水化硅酸钙(C-S-H)凝胶和钙矾石(AFt)。养护至28 d的硬化体浸出液中可溶性Mn^(2+)、NH_(4)^(+)-N、PO_(4)^(3-)和重金属离子浓度稳定后满足GB 8978—1996《污水综合排放标准》的排放要求。

基于矿冶废渣制备充填专用胶凝材料

首先测定了矿冶废渣及原材料的基本化学性质,并根据测试结果研发了复合型强碱性激发剂,用于激发矿冶废渣活性,从而制备出适用于矿山充填专用胶凝材料;通过XRD测试了充填专用胶凝材料硬化体中的水化反应产物,结果表明:支撑充填体强度的主要物质为钙矾石(AFt)和氢氧化钙(CH)、铝胶(AH 8-10)、水化硅酸钙(C-S-H)、水化硅铝酸钙(C-A-S-H)等。一个AFt分子形成会结合和吸附32个H_(2)O分子,表明矿山充填专用胶凝材料更适合含水量较大的尾砂充填料浆。同时采用SEM分析了不同龄期充填硬化体内部结构,揭露了充填硬化体强度增长规律,并分析了各阶段硬化体产生强度的机理;通过强度试验测试了不同条件下两种胶凝材料充填体强度,结果表明充填专用胶凝材料(KS)制备的充填体强度指标高于水泥(SN)制备的充填体强度,强度值相差1倍。

工业废渣复合再生胶凝材料微观特征及稳定土路用性能分析

复合再生胶凝材料是以工业废渣原料经一定工艺制备的新型道路材料,在道路工程中应用具有节省资源、绿色环保等优点。该文对比分析工业废渣复合再生胶凝材料和普通硅酸盐水泥成分,提出工业废渣复合再生胶凝材料的微观特征;同时通过路用性能试验、试验段铺筑及工程质量监测,实体验证复合再生胶凝材料稳定膨胀土和风化砂的工程应用效果。结果表明:工业废渣复合再生胶凝材料的主要矿物组成为硅酸二钙(C2S)和硅酸三钙(C3S),与普通硅酸盐水泥相似;稳定膨胀土和稳定风化砂用于高等级公路路堤、路床的最低掺量分别为4.5%和4.0%,且路用性能优于同等剂量下的水泥稳定材料;稳定膨胀土和风化砂的工程应用效果良好,能够用于高等级公路路基施工。

工业废渣复合再生胶凝材料稳定粉砂土路用性能及机理

为促进工业废渣资源化循环利用,制备工业废渣复合再生胶凝材料(RCI)并稳定路基粉砂土,对比RCI稳定土和水泥稳定土不同性能.通过抗压强度和弯拉强度试验分析稳定土力学性能,通过干缩、温缩、冻融循环和疲劳试验评价稳定土耐久性,借助XRD和SEM分析稳定土成分和微观形貌.结果表明:两种稳定土初期抗压强度和弯拉强度相当,随着养护时间增加,RCI稳定土强度显著高于水泥稳定土;RCI稳定土干缩、温缩和抗冻融性能优于水泥稳定土;在0.5和0.6应力强度比下,RCI稳定土的疲劳寿命高于水泥稳定土,在0.7应力强度比下两者疲劳寿命基本相当;RCI水化产物中增加了钙矾石,且水化硅酸钙含量高于水泥水化产物;RCI稳定土微观形貌更加密实均匀,整体性较好;水泥稳定土微观形貌相对松散,含有较多微空隙.

Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合纳米气凝胶材料耐高温性能研究

以正硅酸四乙酯(TEOS)和六水合氯化铝(AlCl_(3)·6H_(2)O)作为混合前驱体,环氧丙烷作为网络诱捕剂,在不添加螯合剂情况下,采用溶胶-凝胶工艺与CO_(2)超临界干燥法制备出了不同摩尔比的Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合气凝胶。对样品分别进行600℃、800℃、1000℃和1200℃热处理,并利用傅里叶红外光谱分析仪、扫描电镜、X射线衍射仪、比表面积分析仪、热重差热分析仪等仪器对Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合气凝胶的微观形貌、结构及热稳定性能进行表征。结果表明:当AlCl_(3)·6H_(2)O∶TEOS=8∶1时,Al_(2)O_(3)-SiO_(2)气凝胶样品在1000℃和1200℃热处理后的导热系数分别为0.0621 W/m·K和0.0803 W/m·K,在1000℃以上热处理后,孔径更加均匀,保留了较好的介孔结构;并且不同的热处理温度延缓了晶型转变,在常温和1200℃条件下,样品比表面积分别为617.14 m^(2)/g和102.9 m^(2)/g,为均匀的介孔结构(孔直径为8~32 nm),孔径低于常温下空气的平均自由程,在1200℃热处理后,样品总失重率为16.3%,具有较好的高温热稳定性。

氮化硼气凝胶@HKUST-1复合材料的制备及气体吸附性能研究

HKUST-1作为一种多孔材料,因其超高的比表面积和孔隙率,在气体捕获和分离方面应用广泛。但是HKUST-1通常以粉末形式存在,在使用过程中通常会出现粉尘、堵塞和力学性能差等问题。为了解决这些问题,以氮化硼(BN)气凝胶作为基体,采用原位生长的方法在其纤维表面生长HKUST-1晶体,制得了块体BN气凝胶@HKUST-1复合材料。通过XRD、FT-IR、SEM和TEM等表征技术对复合材料进行结构和形貌的分析,并对其力学性能、CO_(2)吸附和选择性能进行测试。研究结果表明,通过原位生长的方法成功制备了具有一定的力学性能的块体BN气凝胶@HKUST-1复合材料。其中,3BN气凝胶@HKUST-1复合材料在50%的应变下材料的压缩强度为32 k Pa。同时,在273 K、1 bar的条件下,3BN气凝胶@HKUST-1复合材料表现出最佳的吸附性能,吸附量为73 cm^(3)/g,是纯相BN气凝胶的2.3倍。