聚合物硫铝酸盐水泥基材料的黏结性能

利用聚合物胶粉改性硫铝酸盐水泥的净浆和砂浆,通过测试拉伸黏结强度、抗折黏结强度和抗压强度,研究不同掺量聚合物胶粉对水泥基材料界面结合能力的影响。试验结果表明:在净浆中,当胶粉掺量为m(胶粉)∶m(水泥)=0.03时,28 d的拉伸黏结强度最大为3.26MPa;在砂浆中,当胶粉的掺量为m(胶粉)∶m(水泥)=0.009,水灰质量比在0.42时,14 d抗折黏结强度最大为7.0 MPa。     

苛性碱对碱矿渣水泥砂浆抗压强度和抗折强度的影响

以NaOH和KOH为激发剂,研究苛性碱掺量不同时,碱矿渣水泥砂浆(ASM)3、 7、 28、 90 d的抗压强度和抗折强度.采用压汞仪测试其净浆试件的孔结构;采用场发射扫描电子显微镜观察其砂浆试件的微观形貌.研究表明, ASM的抗压强度和抗折强度随着苛性碱掺量的增大,呈先上升后下降的变化规律.水胶比为0.4时, NaOH的最佳掺量(以Na_2O质量计)为矿渣质量的6%;KOH的最佳掺量(以K_2O质量计)为矿渣质量的4%.当激发剂掺量均为最佳掺量时, KOH作为激发剂的ASM的90 d龄期抗压强度和抗折强度分别比NaOH作为激发剂的ASM的90 d抗压强度和抗折强度高16.48%和12.65%.与采用NaOH作为激发剂的ASM相比,采用KOH作为激发剂的ASM的成本更低,性价比更高.     

基于响应面法的地聚合物预混料制备工艺优化

为有效解决地聚合物预混料制备参数的优化问题,试验通过响应面试验设计构建二次项回归方程并对配合比设计进行优化,结合宏观性能与微观形貌探讨地聚合物预混料机理。研究结果表明,满足28d抗压强度及28d抗折强度最大目标值时的地聚合物预混料最优配合设计比为：矿渣掺量为19.9%,水灰比为0.36,固体激发剂掺量为16%时,最优目标值为28d抗压强度29.2MPa,28d抗折强度7.1MPa,满足施工条件。预测值和试验值误差较小,表明响应面法用于地聚合物实验设计与优化的合理性,可为地聚合物制备参数优化及实际应用提供理论参考。     

地质聚合物管式无机膜的制备与应用

为了改善地质聚合物管式无机膜的力学性能和耐温性能,扩大其在水过滤和气体处理领域中的应用,使用高炉矿渣对钾水玻璃激发的偏高岭土基地质聚合物进行增强,直接发泡法制备了管式膜并对其性能进行了表征。实验结果表明:当发泡剂(过氧化氢)添加量为1.21%时,使用1.4 M的钾水玻璃制备的偏高岭土/矿渣基地质聚合物无机膜材料的抗压强度为14 MPa,抗折强度为2.12 MPa,无机膜材料的比表面积约76.94 m~2/g,孔隙率约70%,水通量为2 689 kg/(m~2·h),该无机膜能截留水溶液中大于1.67μm的颗粒物(PM);热重分析及抗压测试表明,该无机膜能耐800℃以上高温煅烧,对烟气中PM_(2.5)的去除率可大于97%,当烟气温度达到600℃时,PM_(2.5)去除率仍在90%以上,由此说明该管式膜在水处理和气体净化方面具有极大的优异性。     

颜料对聚合物水泥砂浆性能影响的实验研究

向聚合物水泥砂浆中掺入氧化铁颜料制备彩色聚合物水泥砂浆。研究了不同颜料及其掺量的变化对聚合物水泥砂浆力学性能、工作性能和粘结强度的影响;并借助扫描电镜(SEM)表征了彩色聚合物水泥砂浆的微观组织形貌。结果表明:颜料会一定程度降低聚合物砂浆的抗折、抗压强度;且颜料掺量为5%时,对聚合物砂浆的抗折、抗压强度影响显著;随着颜料掺量的逐渐增加,聚合物砂浆的抗折、抗压强度呈现先增加后平缓的趋势;聚合物砂浆的流动度和粘结强度随颜料掺量的增加而减小。SEM测试结果表明颜料一方面会包裹水泥颗粒,阻碍水泥水化,降低彩色聚合物砂浆的抗折、抗压强度;另一方面颜料能有效填充聚合物砂浆空隙,改善密实度,又提高彩色聚合物砂浆的抗折、抗压强度。     

颜料对聚合物水泥砂浆性能的影响

向聚合物水泥砂浆中掺入氧化铁颜料制备彩色聚合物水泥砂浆,研究了不同颜料及其掺量的变化对聚合物水泥砂浆力学性能、工作性能和粘结强度的影响,并借助扫描电镜(SEM)表征了彩色聚合物水泥砂浆的微观组织形貌。结果表明：颜料会一定程度降低聚合物砂浆的抗折、抗压强度,且颜料掺量为5%时,对聚合物砂浆的抗折、抗压强度影响显著,随着颜料掺量的逐渐增加,聚合物砂浆的抗折、抗压强度呈现先增加后平缓的趋势;聚合物砂浆的流动度和粘结强度随颜料掺量的增加而减小;SEM测试结果表明颜料一方面会包裹水泥颗粒,阻碍水泥水化,降低彩色聚合物砂浆的抗折、抗压强度,但另一方面颜料能有效填充聚合物砂浆空隙,改善密实度,提高聚合物砂浆的抗折、抗压强度。     

焚烧底灰-偏高岭土基的地质聚合物发泡材料的制备与性能

采用双氧水为发泡剂,十二烷基硫酸钠为稳泡剂,制备了焚烧底灰(bottom ash,BA)和偏高岭土(metaraolin,MK)为原料的地质聚合物发泡材料。对BA掺量与焚烧底灰-偏高岭土基地质聚合物的孔隙率、体积密度、抗压抗折强度、扫描电子显微镜(SEM)图像和X射线衍射(XRD)等性能进行了研究。结果表明,这些性能数据具有很大的关联性。30%的BA掺量,体积密度为0. 341 g/cm~3,孔隙率为46%,此掺量下地质聚合物的综合性能较好,抗压强度为2. 3 MPa,抗折强度为0. 63 MPa。     

粉煤灰基地聚合物拉伸性能研究

以粉煤灰为主要原材料,矿粉为添加剂,水玻璃和氢氧化钠为激发剂,制备地聚合物。通过正交试验测试了水胶比(W)、碱激发剂掺量(S)、矿粉取代率(B)和水玻璃模数(M)在不同水平下的地聚合物试样3 d、7 d与28 d的拉伸强度。通过极差分析和因素指标分析,得出各因素对拉伸强度的影响规律。当水胶比为0.3,碱激发剂掺量为0.08,矿粉取代率为0.3,水玻璃模数为1.8,试样的各龄期拉伸强度较优,可得到3 d、7 d和28 d拉伸强度为1.65 MPa、2.25 MPa和3.68 MPa的地聚合物胶凝材料。通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对拉伸性能进行了机理分析。分析结果表明,拉伸强度与无定型凝胶体的含量和产物微观形貌相关。     

焚烧底灰-偏高岭土基地质聚合物发泡材料的制备与性能

采用双氧水为发泡剂,十二烷基硫酸钠为稳泡剂,制备了焚烧底灰(bottom ash,BA)和偏高岭土(metaraolin,MK)为原料的地质聚合物发泡材料。对BA掺量与焚烧底灰-偏高岭土基地质聚合物的孔隙率、体积密度、抗压抗折强度、扫描电子显微镜(SEM)图像和X射线衍射(XRD)等性能进行了研究。结果表明,这些性能数据具有很大的关联性。30%的BA掺量,体积密度为0. 341 g/cm~3,孔隙率为46%,此掺量下地质聚合物的综合性能较好,抗压强度为2. 3 MPa,抗折强度为0. 63 MPa。     

纳米粒子和聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料抗折性能

通过抗折试验和抗折试验后小立方体抗压强度试验,探讨了纳米粒子掺量、聚乙烯醇(PVA)纤维掺量和石英砂粒径对水泥基复合材料抗折性能的影响。结果表明,纳米粒子掺量、PVA纤维体积掺量和石英砂粒径对水泥基复合材料抗折强度和抗折试验后小立方体抗压强度有较大影响。PVA纤维水泥基复合材料的抗折强度和小立方体抗压强度随着纳米Si O_2掺量增加呈先增大后减小的趋势,当纳米Si O_2掺量达到1.5%和1.0%时,抗折强度和抗压强度分别达到最大值;随着纤维体积掺量的增大,掺纳米Si O_2水泥基复合材料抗折强度和小立方体抗压强度逐渐增大,但当PVA纤维体积掺量超过0.6%时,小立方体抗压强度有逐渐降低的趋势;随着石英砂粒径的减小,抗折强度和小立方体抗压强度逐渐降低,采用粒径a石英砂配制的水泥基复合材料具有更高的抗折强度和小立方体抗压强度。     

单组分电炉镍渣基地聚物修补材料制备与性能调控

冶炼镍铁每年生产大量的电炉镍渣,目前对其综合利用率很低,大面积的露天堆放造成的严重环境污染问题日渐突出。电炉镍渣含有大量的玻璃相SiO2和MgO,有一定的火山灰活性,为寻求高效绿色的电炉镍渣利用方式,本文以电炉镍渣为原料,制备单组分地聚物砂浆旨将其应用于修补材料领域。然而,前期工作发现纯电炉镍渣基制备的地聚物修补性能并不理想。本研究基于正交实验和极差分析,通过掺入矿物掺合料,改变碱模数和碱当量等关键影响因素对镍渣基地聚物各项修补性能进行调控,获取满足地聚物修补性能的最优配合比以及各关键影响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0.107mol/100g,其28d的抗压及抗折强度分别为90.29MPa、9.23MPa,粘结强度为6.6MPa,干燥收缩率为560×10^-6,满足修补砂浆规范要求。矿渣掺量对其性能调控影响最为显著。该成果可为单组分镍渣基地聚物制备修补材料的工程应用提供理论依据。     

地聚物基复合材料的制备及弯曲强度的研究

地聚物材料属于脆性材料,为了提高其韧性,以偏高岭土、水玻璃、聚氧化乙烯(PEO)为原料,首先将PEO高分子材料适量插入偏高岭土层片中,再通过碱聚合反应,形成地聚物基复合材料,结果表明,复合材料的弯曲强度有所增加;另外,分散剂、消泡剂的添加有利于复合材料弯曲强度的提高.     

高湿环境中磷尾矿基地质聚合物凝结硬化机理

为解决地质聚合物注浆材料在高湿环境中凝结硬化速率无法控制的问题,利用碱激发粉煤灰和磷尾矿制备地质聚合物注浆材料,研究其在采空区高湿环境中凝结硬化的主控因素。利用傅里叶红外光谱（Fourier transform infrared spectrometer,FTIR）、X射线衍射光谱（X-ray Diffraction,XRD）和扫描电镜 （Scanning electron microscope,SEM）对地质聚合物的凝结过程、硬化结构特征和反应机理进行分析,得出以下结论：地质聚合物注浆材料的凝结硬化受水固比、粉煤灰添加量、激发剂碱浓度和模数的影响,调节地质聚合物的凝结硬化主要利用凝胶体的生成-分布-固化过程。水固比过高凝胶体会被稀释,过低会难以控制凝结时间;适当提高粉煤灰的添加量会促进地质聚合物的凝结;激发剂碱浓度的提高有助于原料中硅铝和钙质溶解,增加凝胶体的生成量,碱过量会导致地质聚合物泛碱;激发剂模数的增大会使浆液中的气体和水分难以排出,降低地质聚合物中各物质间的相互作用,增加地质聚合物的凝结时间。当水固比为0.5~0.75,粉煤灰和磷尾矿的质量比为1~1.2,H2O和Na2O的摩尔比为20~25,碱激发剂模数为1.5~2时,制备的地质聚合物可以满足凝结硬化 的要求。     

Preparation of fly ash and rice husk ash geopolymer

The geopolymer of fly ash (FA) and rice husk ash (RHA) was prepared. The burning temperature of rice husk, the RHA fineness and the ratio of FA to RHA were studied. The density and strength of the geopolymer mortars with RHA/FA mass ratios of 0/100, 20/80, 40/60, and 60/40 were tested. The geopolymers were activated with sodium hydroxide (NaOH), sodium silicate, and heat. It is revealed that the optimum burning temperature of RHA for making FA-RHA geopolymer is 690oC. The as-received FA and the ground RHA with 1%-5% retained on No.325 sieve are suitable source materials for making geopolymer, and the obtained compressive strengths are between 12.5-56.0 MPa and are dependent on the ratio of FA/RHA, the RHA fineness, and the ratio of sodium silicate to NaOH. Relatively high strength FA-RHA geopolymer mortars are obtained using a sodium silicate/NaOH mass ratio of 4.0, delay time before subjecting the samples to heat for 1 h, and heat curing at 60oC for 48 h.     

再生骨料对高钙粉煤灰基地聚物混凝土力学及耐久性能的影响

试验分别采用再生骨料和天然骨料作为粗骨料,制备了碱激发高钙粉煤灰基地聚物再生骨料混凝土和地聚物天然骨料混凝土。测试了其密度、抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、吸水率、渗透孔隙率、氯离子渗透深度及抗硫酸侵蚀等指标,探讨比较了再生骨料与天然骨料高钙粉煤灰基地聚物混凝土物理力学性能和耐久性的差异;并进一步分析了不同NaOH溶液浓度(6 mol·L~(-1)、12 mol·L~(-1)和18 mol·L~(-1))对其相关性能的影响。结果表明:再生骨料可以用作粗骨料制备高钙粉煤灰基地聚物混凝土,其抗压强度在30.64~38.22 MPa之间,略低于天然骨料制备的地聚物混凝土。随着NaOH溶液浓度的增加,粉煤灰基地聚物混凝土的力学性能及耐久性能均显著改善,且当NaOH浓度为12 mol·L~(-1)时,其各项性能综合较优。     

碱激发不同活性粉煤灰地质聚合物的研究

对不同粉磨时间的粉煤灰进行活性Al与活性Si的测定,其溶出量随机械粉磨时间的延长而增加.平均颗粒直径为10.36μm的粉煤灰在激发剂作用下合成28d抗压强度为82.16MPa的地质聚合物.采用XRD和SEM分析手段对地质聚合物的结构和形貌进行了表征,XRD和SEM结果表明,地质聚合物的抗压强度与无定形的硅铝酸盐凝胶相的存在及粉煤灰的颗粒级配密切相关.     

S型B4C-SiC/C功能梯度材料的设计和制备

对（ｌ－×）（８０％Ｂ４ＣＣ－２０％ＳｉＣ）／ｘ Ｃ（体积分数）功能梯度材料的 ×＝０． ２, ０．４, ０．６, ０．８的各层 分别在２０００℃,２０ＭＰａ进行了热压,测定了各层的密度,线膨胀系数,弹性模量和抗弯强度等． 按线性成分分布函数的６层和１１层梯度材料热压后都出现了裂纹．采用了不同于幂函数的Ｓ 型成分分布函数设计,热压了１１层（×＝０．２～１．０）的功能梯度材料,其抗弯强度为２１６ＭＰａ,抗热震 性＞５００℃．     

Na/Al对赤泥-煤系偏高岭土地聚合物电化学响应的影响

本文对养护28d龄期不同Na/Al条件下的赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的单轴抗压强度和电化学阻抗响应进行了系列测试和分析。根据地聚合物中离子扩散的特点,建立了基本等效电路模型,利用ZSimDemo3.30d软件拟合与解析等效电路,分析各电路元件参数与Na/Al的关系。结果表明,赤泥-煤系偏高岭土地聚合物的抗压强度随着Na/Al的增大呈先增大后减小的趋势。电化学阻抗谱测试结果显示,Nyquist图均呈现高频区扁平容抗弧和低频区不明显的扩散曲线;等效电路模型为R(Q(RW)),且随着Na/Al的增大,地聚合物体系的总电阻和硅铝酸盐凝胶中的双电层电容均呈先增大后减小的趋势,而电荷转移电阻随着Na/Al的增大呈减小趋势。本研究运用电化学阻抗谱技术对地聚合物的电化学阻抗特征进行分析,揭示了赤泥-煤系偏高岭土地聚合物抗压强度随Na/Al的变化规律,同时也证明了电化学阻抗谱技术运用于地聚合物强度测试的可行性,为地聚合物无损检测技术提供新思路、新手段。     

皮层对皮-芯结构木塑复合材料性能的影响

【目的】研究在两种不同芯层材料的复合体系下,增强材料含量与皮层厚度对共挤出(皮-芯结构)木塑复合材料弯曲与热膨胀性能的影响。【方法】以共挤出技术为加工工艺,选取短玻璃纤维(SGF)为皮层的增强材料,制备共挤出型(皮-芯结构)木塑复合材料(WPC)。分析了在芯层1与芯层2两种复合体系下,不同皮层厚度(1.0、1.2及1.6 mm )和皮层填料含量(0%、10%、20%、30%和40%)对共挤出型皮-芯结构WPC的弯曲性能和热膨胀性能的影响。【结果】当表面为纯的高密度聚乙烯(HDPE)时,在芯层1和芯层2两个复合体系中,皮层越厚则复合材料的热膨胀系数(LTEC)越高,其热膨胀性能越差; 当SGF的加入量恒定时,其LTEC随着皮层厚度的增加而降低。当皮层的弯曲模量比芯层低时,共挤出木塑复合材料的弯曲模量随着皮层厚度的升高逐渐降低; 当芯层的弯曲模量比皮层低时,共挤出木塑复合材料的弯曲模量随皮层厚度的升高而升高。皮层为SGF/HDPE材料时,在芯层1和芯层2两个复合体系中,随着皮层SGF的含量从0%增加到40%时,其弯曲性能显著性提高,LTEC显著降低。当皮层的 LTEC 值比芯层大时,皮层厚度的降低可以降低共挤出木塑复合材料的LTEC; 当皮层的 LTEC 值小于芯层时,共挤出木塑复合材料的 LTEC 随皮层厚度的增加而减少。【结论】通过改性芯层可以提高皮-芯结构木塑复合材料的整体性能,其增强趋势与表层的增强趋势相似。