沥青及聚丙烯纤维增韧粉煤灰-矿渣基地质聚合物的制备

本文采用双掺沥青和聚丙烯纤维对碱激发粉煤灰-矿渣基地质聚合物进行了强化增韧研究。结果表明当沥青及聚丙烯纤维掺量分别为1wt%和0.6wt%时,地质聚合物28 d龄期表现出9.7 MPa的最高抗折强度。XRD物相分析结果表明,双掺沥青和聚丙烯纤维对该地质聚合物的物相结构没有造成影响。SEM结合断裂韧度计算结果发现纤维与地质聚合物基体结合紧密,纤维的拔出长度较长,表明聚丙烯纤维可以提高试件的断裂韧度,达到增韧效果。

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%。

矿渣-粉煤灰基地质聚合物混凝土的基本性能研究

地质聚合物混凝土是一种新型混凝土类材料。为了研究地质聚合物混凝土的基本性能,以矿渣、粉煤灰为原料,以硅酸钠和氢氧化钠为激发剂,制备了矿渣-粉煤灰基地质聚合物混凝土,测试了不同配合比下矿渣-粉煤灰基地质聚合物混凝土的坍落度以及7、14 d和28 d的抗压强度,分析了水胶比对和易性与抗压强度的影响,探讨了抗压强度的增长规律。结果表明:制备的矿渣-粉煤灰基地质聚合物混凝土具有较高的抗压强度和良好的和易性,凝结硬化快,强度特性稳定;当水胶比为0.26,砂率为0.40,氢氧化钠和硅酸钠的质量比为0.29,碱溶液的浓度为56%时,矿渣-粉煤灰基地质聚合物混凝土的坍落度为110 mm,标准养护条件下7、14 d和28 d龄期的抗压强度分别达到40.4、50.3 MPa和60.20 MPa;随着水胶比的增大,和易性不断增强,抗压强度先增加,后减小;随着养护龄期的延长,抗压强度不断增长,但增速降低。

矿渣-粉煤灰基地质聚合物性能与微观结构的研究

本文重点研究了不同矿渣掺量对循环流化床粉煤灰基地质聚合物流变性能和强度的影响,以及矿渣-粉煤灰复合地质聚合的反应机理。矿渣的加入增加了地质聚合物浆体的粘度,且浆体粘度随着矿渣掺量的增加而增大。矿渣的加入明显增加了地质聚合物的强度,其中对早期强度的提高尤为明显,当矿渣掺量为30%时28d强度提高最为明显。X射线衍射,扫描电子显微镜和红外光谱分析证明矿渣的反应产物中有水化硅酸钙(C-S-H)生成,矿渣-粉煤灰基地质聚合物性能的提高来源于C-S-H和水化硅铝酸钠(N-A-S-H)的共同作用。

矿渣-粉煤灰地质聚合物制备及力学性能研究

以矿渣、粉煤灰为原料,以硅酸钠和氢氧化钠为激发剂,制备了矿渣-粉煤灰基地质聚合物,测试了不同配合比下矿渣-粉煤灰基地质聚合物的7 d、14 d和28 d的抗压强度。结果表明:当水胶比为0.3,氢氧化钠和硅酸钠的质量比为0.63,矿渣与粉煤灰的质量比为2,标准养护条件下,矿渣-粉煤灰基地质聚合物的7 d、14 d和28 d龄期的抗压强度分别达到57.0 MPa、69.0 MPa和84.3 MPa。

矿渣-粉煤灰基发泡地质聚合物的微观结构与性能研究

讨论了矿渣掺量对矿渣-粉煤灰基发泡地质聚合物性能的影响。制备了掺加不同含量矿渣(0、10%、30%、50%)的矿渣-粉煤灰基发泡地质聚合物,并通过测试粘度、密度、孔隙率、抗压强度、抗折强度、扫描电镜、XRD等对发泡地质聚合物进行了性能研究,结果表明:30%矿渣掺量,体积密度为433 kg/m3,49%孔隙率下,发泡地质聚合物性能最优,抗压和抗折强度分别为1.66 MPa和0.97 MPa。

粉煤灰-矿渣基地质聚合物砂浆性能研究

运用正交试验探讨了Si/Al(A)、水玻璃模数(B)、外加剂(C)3个因素对粉煤灰-矿渣基地质聚合物砂浆扩展度、抗折强度和抗压强度性能的影响规律,最后进行了微观性能测试。结果表明:砂浆扩展度可以达到175mm,1d抗折强度和28d抗折强度分别可以达到5.2MPa和8.3MPa,1d抗压强度和28d抗压强度分别可以达到39.0MPa和76.6MPa。当Si/Al为1.49,模数为1,外加剂X添加量为3%时,砂浆扩展度、28d抗折强度和28d抗压强度三者性能最优,当Si/Al为1.49,模数为1.4,外加剂X添加量为1%时,砂浆1d抗折强度和1d抗压强度性能最优。

矿渣-粉煤灰基地质聚合物固化淤泥质黏土的抗压强度试验研究

为解决水泥固化淤泥质黏土早期强度不足及制备水泥时高污染、高能耗及高成本等问题,采用"一步法"制备矿渣-粉煤灰基地质聚合物用以固化淤泥质黏土,研究硅铝原材料之比、固体激发剂与原材料比及水灰比对固化黏土抗压强度的影响规律,并采用电镜扫描和X射线能谱分析等试验方法进行微观分析,揭示其固化机制。试验结果表明:当硅铝原材料为90%矿渣和10%粉煤灰,碱性激发剂占硅铝原材料质量比为0.15,水灰比为0.7时,其14 d的无侧限抗压强度达到1.5 MPa。矿渣-粉煤灰基地质聚合物主要产物有无定型的水化硅酸钙、水化铝酸钙凝胶,是固化黏土抗压强度提升的主要原因。研究结果为地质聚合物在淤泥质黏土加固中应用奠定一定的理论基础。

一种新型石墨烯-粉煤灰基地质聚合物复合材料的制备及光催化应用

二维石墨烯优异的理论电子迁移率,为石墨烯与粉煤灰地质聚合物的复合以及半导体光生电子的传输提供了理论依据。本工作首次报道了石墨烯-粉煤灰基地质聚合物复合光催化材料的制备,并将其应用于光催化染料降解的探索性研究。XRD、FESEM、XPS及FT-IR结果表明:粉煤灰颗粒与碱性激发剂反应,生成Si-O-Si(Al)无定形网络结构的石墨烯-粉煤灰基地质聚合物复合材料,Co^(2+)掺杂的Fe_2O_3以无定形态均匀地分布于石墨烯-粉煤灰基地质聚合物复合材料表面。Co^(2+)-10Fe_2O_3-GAFG复合材料对碱性品蓝染料展现出最高的光催化降解活性,归因于Co^(2+)掺杂提供给Fe_2O_3半导体的施主能级,石墨烯对Fe_2O_3光生电子的快速传输,以及羟基自由基(·OH)对染料分子氧化降解的协同作用。该光催化降解反应符合二级反应动力学。

矿渣-粉煤灰基地质聚合物固化软土的劈裂抗拉强度及预测模型研究

针对软土抗拉强度不足的问题,采用“一步法”(只加水)制备的地质聚合物代替水泥用于固化软土。具体研究固化剂中矿渣和粉煤灰质量比(即先驱剂,SL/FA)、固体氢氧化钠与先驱剂质量比(NH)和水灰比(水:先驱剂+碱性激发剂,WBC)对矿渣-粉煤灰基地质聚合物固化软土的劈裂抗拉强度的影响,并获取最优配比。基于Box-Behnken设计模型,以SL/FA、NH、WBC三因素为自变量,固化软土劈裂抗拉强度为目标量,单因素和交互因素对试样劈裂抗拉强度的影响进行响应面分析。继而建立其预测模型,并进行显著性检验。研究表明:(1)当先驱剂为90%矿渣和10%粉煤灰,碱性激发剂占先驱剂0.15,水灰比为0.6时,其14D劈裂抗拉强度为0.39MPa;(2)单因素影响下,WBC对矿渣-粉煤灰基地质聚合物固化软土劈裂抗拉强度的影响最大,SL/FA次之,NH最小;(3)交互影响作用下,SL/FA与NH对固化软土劈裂抗拉强度的影响最为显著,SL/FA与WBC次之,NH与WBC最小。研究结果可为地质聚合物在软土加固中的应用及设计模型的建立奠定一定的理论基础。

矿渣掺量对粉煤灰基地质聚合物混凝土高温性能的影响

以砂、碎石为骨料,粉煤灰及矿渣为胶凝材料,水玻璃、氢氧化钠为激发剂制备了粉煤灰基地质聚合物混凝土,研究了矿渣掺量对其高温性能的影响。结果表明:不同矿渣掺量试样的质量损失率均随作用温度的升高而增大,300、600、900℃时质量损失率分别约为5%、6%、7%。矿渣掺量由0增大至30%,初始态抗压强度由6.5 MPa提高至55.6 MPa;300℃作用后抗压强度分别提高至17.9、68.4 MPa;600℃作用后,试样表面出现少量裂缝,矿渣掺量小于30%试样的强度较300℃时有所降低,但仍保持在初始态的1.24~2.08倍,而矿渣掺量为30%的试样强度则降低为初始态的77%;900℃作用后,试样表面开裂加剧,强度保持在19 MPa左右。

矿渣-粉煤灰基地质聚合物稳定地基软土的试验研究

为解决水泥固化土早期强度不足、材料成本高、环境污染严重等问题,制备了一种矿渣-粉煤灰基地质聚合物,用于软土地基的加固。因此,主要研究了地质聚合物掺量、碱性激发剂掺量和矿渣与粉煤灰质量比对固化土强度的影响;通过无侧限抗压强度试验、SEM和EDS微观分析,对比分析了水泥固化剂和地质聚合物固化剂稳定珠三角流域软土的力学性能和微观结构。研究结果表明:地质聚合物加固软土的最佳配合比为地质聚合物掺量16%、矿渣与粉煤灰质量比为70∶30、碱性激发剂掺量10%;微观分析证明,在地质聚合物固化土中形成了均匀分布的凝胶状产物,从而使土颗粒紧密结合。该研究成果可为后续软土地基的处治提供参考。

用作水泥土搅拌桩的粉煤灰-矿渣地聚合物性能研究

以矿粉、粉煤灰为原料,以氢氧化钠为激发剂,制备了粉煤灰-矿渣地聚合物,探讨了不同碱浓度对粉煤灰-矿渣地质聚合物的抗压强度的影响;并以此粉煤灰-矿渣地聚合物与不同比例的黄土混合,测试它们在不同碱浓度条件下的抗压性能。结果表明,粉煤灰-矿渣地聚合物可取代水泥,用作高抗压强度的搅拌桩材料。

室温碱激发低钙粉煤灰地质聚合物配比试验研究

为得到室温下粉煤灰与碱激发剂质量比、水玻璃与氢氧化钠溶液质量比和氢氧化钠溶液摩尔浓度对粉煤灰地质聚合物力学性能的影响,以低钙粉煤灰为原料,制备了地质聚合物胶凝材料。采用正交试验方法,分析粉煤灰地质聚合物抗压强度,探讨碱激发剂配比对粉煤灰地质聚合物力学性能的影响,结合SEM、XRD和FTIR对试样进行表征,并对该材料的应力-应变曲线进行了研究。结果表明:粉煤灰地质聚合物的抗压强度随着激发剂掺量的减少而增大,水玻璃在激发剂中的比值与粉煤灰地质聚合物的抗压强度呈现正相关,其中粉煤灰与碱激发剂质量比为1.8,水玻璃与氢氧化钠溶液质量比为2.5且氢氧化钠溶液的浓度为10 mol/L时,120 d龄期的抗压强度可达51.98 MPa。对应力-应变曲线分析得出,在一定程度上,激发剂的掺入量对粉煤灰地质聚合物的破坏应变和弹性模量有较大影响。SEM、XRD和FTIR分析表明随着养护时间增长,胶凝材料体系内结构更致密,生成了更多的硅铝酸盐凝胶。

粉煤灰-矿渣碱激发体系的早期性能和耐高温研究

地质聚合物是以无机Si-Al质材料与高碱溶液反应制得一种具有优异性能的新型胶凝材料。本文制备了不同模数的水玻璃,研究了水玻璃模数及掺量对粉煤灰-矿渣系统的激发效果,探讨了高温养护对其力学性能的影响。结果表明,满足成型要求的前提下,模数为1.4的水玻璃最佳掺量为25%;高温养护对于系统的强度有较大提高。

复合碱激发剂对脱硫石膏-矿渣-粉煤灰复合材料性能的影响

通过添加复合碱激发剂,制备原状脱硫石膏-矿渣-粉煤灰复合材料,探讨了复合激发剂添加量对复合材料抗压力学性能,吸水率及软化系数的影响,对样品进行了XRD及扫描电镜照相分析复合材料水化产物及体系硬化机理。结果表明:在复合碱激发剂添加量为6%条件下,能制得抗压强度31.28 MPa,软化系数0.868的高强度石膏产品。体系水化产物主要为钙矾石和C-S-H凝胶体,体系中发生地质聚合反应,所形成的硬性骨架包裹着脱硫石膏生长,因而材料防水性能优良。

温度对地质聚合物胶凝体系激发特性的影响试验研究

为研究不同温度条件对地质聚合物胶凝体系激发反应特性的影响，选取矿渣和粉煤灰作为原材料制备了水胶比为0．31的地聚物胶凝体系，设计了不同温度的碱性反应溶液（10-90℃）和不同的养护温度（10-90℃），以此来分析温度对胶凝体系制备过程中的流变性能的影响和早期（24h）强度的影响。结果表明：矿渣粉煤灰胶凝体系的流变性能和24h抗折、抗压强度与温度密切相关，随温度的升高，其流变性能和24h抗折、抗压强度都是先增大后减小，流变性能的最佳温度在50℃左右，而强度的最佳温度则在60℃左右。

纤维增韧地质聚合物改良膨胀土力学特性试验

针对膨胀土对工程建设的危害,提出一种纤维加筋和化学改良相结合的技术,开展无侧限抗压强度试验,探讨固化剂类型和掺量、碱激发剂的掺入、玄武岩纤维掺量以及养护龄期对改良膨胀土无侧限抗压强度的影响。研究结果表明:双掺矿渣微粉粉煤灰(GGBSFA)的改良效果优于单掺,GGBSFA的最优掺量为20%,并且掺入碱激发剂Na2SiO3的改良效果较好,碱激发GGBSFA改良土的强度比GGBSFA改良土的提高了107%;随着纤维掺量的增加,改良土的强度呈现先增大后减小的趋势,GGBSFA改良土的纤维最优掺筋率为0.6%;改良土的强度随着养护龄期的延长逐渐提高。龄期越长,改良土的脆性越大,韧性越差。

基于粉煤灰-矿渣地聚合物的露天矿筑路材料疲劳性能研究

粉煤灰-矿渣地聚合物材料作为硬化露天矿山运输道路的黏结剂具有强度高、通车速度快的特点,并且可以消耗矿山工业圈内产生的固废,是未来有望规模性应用的矿山环保、高效、经济的筑路材料。为研究粉煤灰-矿渣基地聚合物疲劳强度,设计了粉煤灰与矿渣的质量比与碱激发剂含量2个变量的对照试验,测试了试样动载荷下的疲劳寿命。试验结果表明,疲劳载荷下地聚合物材料的破坏过程分为3个阶段,分别为压密阶段、弹塑性变形阶段和裂纹扩展阶段。疲劳试验的统计分析结果表明粉煤灰-矿渣地聚合物疲劳破坏概率密度函数服从Weibull分布,粉煤灰的加入增强了材料的疲劳强度,而碱激发剂的掺量对材料疲劳寿命的影响不具备统计意义,可认为对疲劳强度没有影响。最后给出了可供参考的粉煤灰-矿渣地聚合物疲劳寿命方程。

碱性激发剂掺量对地质聚合物砂浆力学性能的影响

本文探究的地质聚合物胶凝材料,是以粉煤灰、矿渣为原料,氢氧化钠、水玻璃等碱性溶液为激发剂,制备出具有高强度的碱激发胶凝材料。本文以碱性激发剂的浓度、粉煤灰和矿渣的比例作为实验的参数,研究了其对地质聚合物砂浆抗压性能的影响,发现地质聚合物是具有较高的强度、良好的耐久性能,各原料之间有优秀的化学的反应,与其它组成成分的地质聚合物材料相比,抗压强度有了进一步的增强。