偏高岭土基地聚合物对水泥固化红黏土的改善机制

为了研究偏高岭土对水泥固化红黏土的改善效果,开展了三种组合(纯水泥、水泥+偏高岭土以及水泥+偏高岭土+水玻璃)的红黏土固化试验。基于固化剂化学组分和固化土的干密度、pH值以及物相成分等,研究了新型复合碱激发体系作用下偏高岭土对水泥固化红黏土的作用机理。研究表明:当水泥、偏高岭土和水玻璃掺入比分别为12%、5%和3%时,红黏土固化效果最佳,相比于纯水泥固化土其强度提高了2.82倍。在n(SiO_(2))/n(Al_(2)O_(3))从2.53增加至4.05过程中,固化土强度发展较快,随后逐渐趋于稳定。由于水泥水化生成的Ca^(2+)能够平衡固化体系中的部分负电荷,在n(Na_(2)O)/n(Al_(2)O_(3))较小的情况下固化土强度得到了显著提升。最后通过固化土微观形貌及主要物相组成发现,新型复合碱激发体系的试样中含有无定形地聚物凝胶且主要物相特征峰峰值有所降低,说明产生了更多的地聚合凝胶产物。

水泥复合偏高岭土稳定粉砂土力学特性试验研究

使用低成本高硅铝矿物掺合料可在提升水泥土工程性能的同时降低水泥用量。通过开展系列抗压强度试验研究了水泥偏高岭土掺比、水/水泥偏高岭土比、凝胶总掺量和养护龄期对水泥复合偏高岭土稳定粉砂土抗压强度的影响规律,归纳了水泥复合偏高岭土稳定粉砂土的强度经验公式。结果表明:将水泥和偏高岭土按质量比5∶1混合用于粉砂土稳定时可获得最佳强度提升,节约1/6水泥消耗,且该掺比关系不因凝胶总掺量变化而改变;水泥复合偏高岭土稳定粉砂土抗压强度随水/水泥偏高岭土比增加近似线性降低,随凝胶总掺量增加线性提升,随龄期发展而提高,其28天强度增加趋势仍未趋缓;总结归纳了四个关于强度影响因素的经验预测公式。该研究成果可为水泥偏高岭土用于复合稳定工程软弱土提供理论参考。

混掺钢纤维对掺偏高岭土UHPC抗弯性能影响研究

本试验通过四点弯曲试验,研究混掺不同类型钢纤维对掺偏高岭土超高性能混凝土(UHPC)抗弯性能的影响。结果表明,钢纤维长度增加会导致UHPC坍落扩展度降低、工作性能变差,混掺钢纤维的长度不宜超过20 mm;初始变形与弹性变形拐点所对应的应力均在7.5 MPa左右,初始变形阶段以基体受力为主,弹性变形阶段后,是基体与钢纤维共同受力;UHPC抗弯强度和峰值扰度均随钢纤维长度增加逐渐增大,而弯曲韧性性能随钢纤维长度增加呈先减小后增大趋势,当纤维长径比为100时,YD组的抗弯性能约为BD组的1.25倍;掺入偏高岭土能够改善混凝土的微观结构,并能为钢纤维提供更多的水化附着物,宏观上则表现为抗弯性能显著提升。

偏高岭土对MAPC基钢结构防火涂料性能的影响

为了研究偏高岭土(MK)对磷酸铵镁水泥(MAPC)基钢结构防火性能的影响,测试了其防火性能、正拉粘结强度以及吸水率,并将其与空白样进行对比。结果表明:MK的加入有助于提升MAPC涂层的防火性能,养护28 d后其防火性能相较于M0提升了61 s;MK的微集料效应,使得MAPC涂层的结构更加致密,从而减小MAPC涂层与钢基材粘结界面的缺陷,提升其粘结性能,使其28 d的正拉粘结强度达到0.169 MPa;MK的加入减少开口孔的生成,减小了MAPC涂层的吸水率;掺入MK的MAPC涂层中有磷酸铝类物质生成,新的水化产物包裹在MKP之间,改善MAPC涂层的微观结构。

CMK复合微粉对盐渍土物理力学性能的影响

以山西运城南部地区盐渍土为研究对象,采用煤系偏高岭土(coal metakaolin,CMK)、矿粉(mineral powder,MP)及水泥(ordinary portland cement,OPC)作为多元复合改良微粉,针对不同养护龄期下改良盐渍土的无侧限抗压强度试验、渗透试验、固结结构物含量试验及扫描电镜(scanning electron microscope,SEM),探讨不同CMK复合微粉掺量对盐渍土物理力学性能的影响规律及作用机理。研究结果表明:低掺量(质量分数)煤系偏高岭土-矿粉-水泥复合胶凝材料可以显著提高盐渍土的无侧限抗压强度,且随龄期延长呈不断提高趋势,其中掺加2%CMK,6%MP,2%OPC时效果最优。固结结构物含量可以作为一项综合指标,反映盐渍土性能,其与无侧限抗压强度和渗透系数可建立良好的线性相关关系。SEM试验表明,盐渍土改良后,其微观结构得到改善,缺陷率降低,更为致密。

熟石灰-偏高岭土改性土应用于土遗址病害修复

【目的】探索适用于修复土遗址病害的改性材料及修复工艺。【方法】在素土(plain soil,P)中添加偏高岭土(metakaolin,MK)和熟石灰(hydrated lime,HL),并基于室内试验研究两者的最优配比及综合工程特性;基于三类夯土墙模型试验研究改性材料的病害修复工艺及修复效果。【结果】1)当偏高岭土与熟石灰质量比为1∶1且两者的总占比为20%时,熟石灰-偏高岭土改性土(HL⁃MK改性土)的孔隙率较素土的大幅降低,其无侧限抗压强度约为素土的4倍,抗渗性能提高100倍,黏结强度是素土的1.2倍,崩解性也显著提高。2)基于夯土墙体掏蚀、表面剥蚀、裂缝三类病害的模型试验,分别提出了砌补、喷涂、注浆的修复工艺。基于上述工艺,墙体修复后的剥蚀率、裂缝扩展速率、温度梯度及湿度梯度显著降低。【结论】本文提出的HL⁃MK改性土最优配比及相应修复工艺可适用于土遗址病害的修复,能够为半干旱地区的土遗址病害修复提供科学依据。

煤系偏高岭土稳定土用于路面基层的试验研究

从煤矸石分类处理、多元化利用的思路出发,研究由富含高岭石的煤矸石煅烧制成的煤系偏高岭土代替部分水泥对路面基层稳定土结合料力学性能的影响。通过击实试验研究发现掺入偏高岭土可有效改善水泥稳定土的水敏性;通过无侧限抗压强度试验发现采用煤系偏高岭土替代部分水泥可提高水泥稳定土的早期强度,但由于稳定土中水泥掺量较少,使得稳定土孔溶液碱性不足,煤系偏高岭土火山灰效应不能充分发挥,最终导致煤系偏高岭土水泥稳定土后期强度发挥不足。研究成果可为煤矸石用于路面基层结合料的设计提供理论参考。

偏高岭土对水泥土强度影响的试验研究

通过对7 d、14 d、28 d龄期下5种不同偏高岭土掺量的水泥土试块进行无侧限抗压强度测试,分析了山西煤系偏高岭土对水泥砂土抗压强度的影响规律,并借助水泥活性矿物掺料增强效应统计模型分析了水泥土强度增强效应因子变化规律。结果表明:在一定掺量范围内,偏高岭土可部分替代水泥,以减少环境污染,提高水泥土强度;当胶结材料总量为15%时,3%的偏高岭土掺量最有利于水泥土强度提高;偏高岭土对水泥土早期强度的提高更明显,对后期强度影响较弱。

偏高岭土水泥土的研究现状综述

偏高岭土是优质活性掺合料,是高岭土在适当温度下脱水形成的无水硅酸铝。其在混凝土强度与耐久性提升方面发挥了积极的作用,取得了较大的研究进展,但在水泥土中应用研究方面略显不足。本文综述了偏高岭土在不良地基处理与工业废料固化处理方面的研究现状,并对偏高岭土水泥土力学性能、耐久性能、微观结构、固化机理四个方面的相关研究成果进行介绍,指出目前研究存在的问题和未来的发展方向,为推动该新型材料在水泥土中的研究和应用具有重要的指导意义。

地聚合物对水泥固化土强度的影响及其机理分析

采用无侧限抗压强度、电镜扫描(SEM)和压汞(MIP)等试验方法,分析研究了地聚合物—偏高岭土(metakaolin)对水泥土的力学强度的影响规律,探讨了其改善水泥土强度的机理,并根据现场测试验证了实用性和经济性。试验结果表明:地聚合物掺入水泥土后,水泥土的无侧限抗压强度得到了大幅度的提高,然而强度与地聚合物掺量之间并非单一线性增加关系,而是由活性区域和惰性区域组成,转折点对应的MK掺量为3%;微观试验结果表明地聚合物掺入能产生更多的胶结物,使水泥土结构更加致密;基于试验数据给出了地聚合物掺量与水泥土强度增长的评价公式。现场测试结果和工程造价分析均表明了地聚合物具有较大的工程实用性。

偏高岭土对水泥土强度影响的机理研究

通过测试5种不同偏高岭土掺量下水泥土的无侧限抗压强度,发现偏高岭土能够增强水泥土的强度,尤其是偏高岭土掺量为3%时,水泥土强度相比于未掺偏高岭土水泥土的强度显著增长。借助X射线衍射(XRD)测试技术和扫描电镜(SEM)图像分析,研究水泥土的水化产物和微观结构,阐述偏高岭土增强水泥土强度的作用机理,用微观机理解释了水泥土宏观力学特性变化的原因。

偏高岭土对水泥改性海相软土力学性能的影响

针对水泥土搅拌法处理连云港海相软土出现可溶盐对水泥土腐蚀而产生强度劣化问题,研究了掺入偏高岭土的水泥土抗腐蚀性能。试验结果表明:偏高岭土能促进水泥土的水化反应和火山灰反应,显著提高水泥土强度,并得到了水泥土的偏高岭土最佳掺入比。研究成果为水泥海相土力学性能改良理论及海相软土水泥土搅拌法加固设计提供依据。

偏高岭土改善灰土强度的试验研究

灰土被广泛用作建筑物和构筑物的基础,本文通过添加偏高岭土来进一步改善其力学性能,以期为改性灰土的应用提供试验依据.灰土强度受其组成原料如石灰含量、含水率和粘土性质的影响较大,通过控制石灰和偏高岭土含量以及水固比等因素,研究偏高岭土的加入对常规灰土材料抗压强度和软化系数的影响,并通过对含水率变化分析和扫描电镜揭示其内在机理.根据试验结果的对比分析,发现偏高岭土不仅能改善灰土材料的强度,明显缩短其强度形成时间,而且明显的提高灰土试样的软化系数.无论添加偏高岭土与否,试样抗压强度随水固比、石灰含量和偏高岭土含量均存在一个最佳配比.偏高岭土与Ca(OH)_2和水发生化学反应,反应产物致使灰土试样的结构更加致密,从而改善了试样的力学性能.

Na_2SO_4环境下CMK-水泥土强度机理的研究

通过测试5种煤系偏高岭土掺量下,在清水养护和不同质量浓度硫酸钠溶液养护环境中煤系偏高岭土水泥土的无侧限抗压强度,结合X射线衍射(XRD)物相分析技术和扫描电镜(SEM)微观图像,从化学反应、物相组成、微观结构等方面对煤系偏高岭土水泥土强度变化机理进行综合分析。结果表明,当硫酸钠溶液的质量浓度小于18 g/L时,随着硫酸钠溶液质量浓度的增加,生成的水化产物能促进煤系偏高岭土水泥土抗压强度的增加,硫酸钠溶液的质量浓度为18 g/L时达到最大值;当硫酸钠溶液的质量浓度大于18 g/L时,生成的水化产物产生较大的膨胀力,导致煤系偏高岭土水泥土抗压强度降低。

偏高岭土及龄期对水泥土强度影响的试验研究

通过对3 d、7 d、14 d、28 d、60 d、90 d龄期下5种偏高岭土掺入比的水泥土强度研究,得到了用粉质粘土制得的水泥土当中强度达到最佳时的偏高岭土掺入比,并结合水泥土和偏高岭土的作用机理,解释了掺入偏高岭土后的水泥土强度随偏高岭土掺入比变化的原因。此外,通过软件Origin 8.6对不同偏高岭土掺入比下水泥土强度随龄期的变化规律进行了统计分析,得到了在同一偏高岭土掺入比下水泥土无侧限抗压强度与龄期的统计公式。

CMK水泥固化土的渗透性能研究

煤系高岭石常被当作矸石废弃,造成严重的环境污染。采用煤系高岭石煅烧形成的煤系偏高岭土部分替代水泥,探索其对水泥土抗渗性能的影响。对5种煤系偏高岭土含量的水泥土进行不同养护龄期的柔性壁渗透试验及部分试样的压汞试验。结果表明,煤系偏高岭土可有效改善水泥土的抗渗性能及孔隙结构,适当的煤系偏高岭土与水泥质量比是提高改善效果的关键。在水泥砂土中最有效的煤系偏高岭土与水泥质量比为1∶4。

偏高岭土对水泥土应力—应变特性影响分析

为了研究山西偏高岭土对水泥土应力-应变曲线的影响,采用无侧限抗压强度试验对不同偏高岭土掺量、不同龄期水泥土的应力-应变特征影响规律进行分析。试验结果表明:随着偏高岭土掺量的增加,水泥土峰值应力先增加后减小,当掺量为3%时,峰值应力达到最大;随着抗压强度的增加,极限应变总体呈减小趋势,变形模量呈线性增加。

偏高岭土复合加固剂改性生土材料的结构及性能研究

从微细观的角度深入认识土体加固时内部的胶结质量和强度问题,提出采用偏高岭土复合加固剂加固生土材料.通过室内力学特性试验、浸水试验、冻融试验检验其适用性,利用XRD和SEM进行了微细观机理分析.结果表明,偏高岭土复合加固剂能明显提升土体的胶结强度.加固后生土材料的强度、耐水性、耐冻融性明显增强.进一步深化了对生土材料固化机理和胶结强度增长机理的认识.

基于NMR的地聚合物水泥土孔隙结构与动态力学特性研究

为研究养护龄期和偏高岭土(MK)掺量对地聚合物水泥土孔隙结构和动态力学特性的影响,借助分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验系统开展了地聚合物水泥土动态单轴冲击压缩试验,并结合核磁共振(NMR)和扫描电镜(SEM)等分析手段研究了地聚合物水泥土的孔径分布和微观形貌变化特征。结果表明:地聚合物水泥土的动态抗压强度随MK掺量的增加呈现先增大后减小的变化趋势,在MK掺量为2%时出现峰值;其动态抗压强度在7~14 d内增长较缓;地聚合物水泥土的T2分布曲线呈双峰型,以主峰所占面积为主,掺2%的MK能够有效改善孔隙分布,促进小孔隙向微孔隙转化;随着孔隙率的增加,地聚合物水泥土的动态抗压强度呈指数下降;MK掺量为2%时,地聚合物水泥土内部孔隙大幅度降低,水化产生的胶凝材料能够起到填充孔隙和连接土颗粒的作用。

偏高岭土对水泥土强度及渗透系数的影响

为了研究偏高岭土的掺入对水泥土强度及渗透系数的影响,采用室内试验研究方法,通过用偏高岭土等量替换水泥制作水泥土试块,对不同偏高岭土掺量的水泥土试块在不同养护龄期下进行无侧限抗压强度试验及渗透试验,探究偏高岭土掺量和龄期对水泥土强度和渗透系数的影响。研究结果表明:一定量偏高岭土的掺入能极大地提高水泥土的强度并且减小水泥土的渗透系数,且在偏高岭土掺量为3%时达到最佳,同时表明了水泥土的渗透系数和强度具有较好的线性相关性。