硫酸长期腐蚀环境下赤泥-煤系偏高岭土地聚合物耐久性研究

以工业废弃物赤泥和煤系偏高岭土为原料,水玻璃和NaOH的混合溶液为激发剂制备赤泥-煤系偏高岭土地聚合物(RCG)试件。探究试件养护7 d后在pH值为2的硫酸溶液中浸泡3~112 d耐酸腐蚀性能。试件抗压强度、X射线光谱分析(EDS)及扫描电子显微镜(SEM)测试结果表明,赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的聚合反应在酸液中浸泡14 d后基本结束,酸性环境下地聚合物发生解聚并在内部结构中形成裂纹,导致其抗压强度随浸泡时间延长而逐渐降低。酸液中不同浸泡时间下RCG的应力应变曲线上升段差异明显,随浸泡时间延长上升段斜率和峰值应力呈先增大后减小的趋势,浸泡过程中弹性模量与抗压强度具有良好的相关性。以复合幂指数非线性模型为基础,并考虑长期浸泡的因素,建立了模型各参数与酸液浸泡时间D(D≥14 d)的关系,为研究硫酸长期腐蚀下赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的应力应变曲线提供了新方法。

高延性偏高岭土-粉煤灰基地聚合物的制备及拉伸性能

在水玻璃和氢氧化钠配制而成的碱激发剂作用下,以粉煤灰为主要原材料,偏高岭土为辅助材料,共同制备了高延性偏高岭土-粉煤灰基地聚合物(MFA-EGC),并研究了其单轴拉伸性能.结果表明:MFA-EGC试件经单轴拉伸后具有良好的多缝开裂特性,裂缝分布均匀,裂缝间距为2~5mm,残余裂缝平均宽度约为25μm;最优配比试件3,7,28d抗拉强度分别为3.2,3.7,3.8MPa,极限拉伸应变可高达6.8%,6.4%,5.2%,初裂强度分别为1.4,1.5,1.9MPa;3种因素对MFA-EGC试件抗拉性能的影响程度依次为养护温度>偏高岭土掺量>PVA纤维掺量.通过三点弯曲和单裂缝拉伸试验计算出的MFA-EGC应变硬化性能(PSH)指数与由单轴拉伸试验得到的极限拉伸应变变化趋势相吻合,由此很好地解释了这一材料的高延性机理.

赤泥-偏高岭土地聚物的制备及水化机理研究

以不同配比的赤泥、偏高岭土为原料,制备赤泥-偏高岭土地聚物样品,研究不同配比对地聚物性能的影响,探讨赤泥-偏高岭土地聚物的水化机理。结果表明:用回收铁的赤泥制备赤泥-偏高岭土地聚合物是可行的,养护7 d的抗压强度可达到67.1 MPa,吸水率、容积密度分别为1.897 kg/m2和1 073.1 kg/m3,水玻璃模数为1.5;水化机理研究显示,添加赤泥制备的地聚物与空白对照组的水化机理相同,添加赤泥可使地聚合物的水化加快,养护7 d的水化程度比空白对照组的大。

煤系偏高岭土固化赤泥的强度试验研究

通过煤系偏高岭土固化赤泥,实现对赤泥的处理,达到以废治废的目的。通过对7 d、14 d、21 d、28 d、60 d、90 d共6个龄期下,6种不同煤系偏高岭土掺量的煤系偏高岭土固化赤泥复合体(RM-CMK复合体)抗压强度的测试,探究了煤系偏高岭土掺量和龄期对RM-CMK复合体强度的影响。研究表明:RM-CMK复合体的抗压强度随煤系偏高岭土掺量和龄期的增大而提高,基本符合线性关系。采用高斯-马尔科夫线性模型建立RM-CMK复合体抗压强度二元预测模型,建立RM-CMK复合体的抗压强度与龄期、煤系偏高岭土掺量两个因素的相关关系,实测值与预测值误差在5%左右。

钢筋-煤系偏高岭土水泥砂浆抗氯盐-硫酸盐侵蚀性能

用电化学试验、抗折强度测试、压汞试验、X射线衍射等研究了氯盐-硫酸盐侵蚀下煤系偏高岭土(CMK)对水泥砂浆及其内部钢筋耐侵蚀性能的影响.结果表明:CMK水泥砂浆保护层能够降低钢筋的锈蚀程度和锈蚀速率,推迟钢筋发生点蚀破坏的时间,提高钢筋的耐锈蚀性能;CMK的掺入减小了氯盐-硫酸盐侵蚀下水泥砂浆的膨胀率及其抗折强度损失;CMK能够细化水泥砂浆的孔隙结构,抑制水泥净浆在氯盐-硫酸盐侵蚀过程中石膏、钙矾石等侵蚀产物的生成.

煤系高岭土固化拜耳法赤泥的强度机理研究

通过测试不同煤系偏高岭土掺量下,煤系偏高岭土固化拜耳法赤泥形成复合体的抗压强度,发现煤系偏高岭土可有效固化拜耳法赤泥。结合X射线衍射(XRD)、微观扫描电镜(SEM)及煤系偏高岭土水化的化学反应方程式,对复合体的物相组成和微观结构进行分析,阐明了煤系偏高岭土固化拜耳法赤泥的强度机理,利用强度机理解释了随着煤系偏高岭土掺量变化,宏观抗压强度变化的原因。

地聚合物固化淤泥强度增长影响因素及机制分析

针对传统固化剂碳排放及高能耗等问题,提出以煤系偏高岭土(CMK)地聚合物为固化剂稳固淤泥,首先通过无侧限抗压强度试验确定碱激发剂的配合比,并在此基础上研究碱固比、前驱物掺量、NaOH浓度、养护龄期、养护温度和矿渣掺量等因素对固化淤泥力学特性的影响,最后通过扫描电镜试验和X射线衍射试验分析固化淤泥的微观结构。试验结果表明:地聚合物固化淤泥强度随Na2SiO3:NaOH增加而先升后降,合理的碱激发剂的配合比为Na2SiO3:NaOH=75:25;固化淤泥强度随碱固比、前驱物掺量和NaOH浓度提高而增强,而延长养护龄期、提高养护温度和掺入矿渣对固化淤泥强度提升更显著;微观结果表明,地聚合物固化淤泥中没有新矿物生成,随着碱固比、前驱物掺量、NaOH浓度、养护龄期、养护温度和矿渣掺量提高,无定形凝胶产物N-A-S-H和C-(A)-S-H增多,凝胶通过黏结作用增强了土颗粒间凝聚力,并能有效填充土颗粒间隙,使土体结构更密实,是固化淤泥强度提升的主要原因。