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。     

偏高岭土对高性能水泥砂浆性能的影响

研究了偏高岭土的火山灰活性,考察了不同偏高岭土掺量对高性能水泥砂浆的流动度、抗折强度、抗压强度和氯离子渗透性的影响.试验结果表明:偏高岭土的火山灰活性高于硅灰;偏高岭土颗粒形貌的不规则性会降低新拌砂浆的流动度;偏高岭土的掺入使砂浆的抗折强度降低,90d养护龄期时偏高岭土掺量为10%的砂浆抗折强度高于偏高岭土掺量为6%,14%的砂浆抗折强度.偏高岭土掺量为10%的砂浆的后期抗压强度最高,90 d养护龄期时可达96.3 MPa;56 d龄期时偏高岭土掺量为0%,6%,10%,14%的砂浆的氯离子渗透性都较低,电通量分别为165,221,191,158 C.     

碱激发污泥灰-偏高岭土胶砂孔结构与强度关系

为了探究不同偏高岭土掺量及不同碱掺量下污泥灰胶砂抗压强度与孔结构之间的关系,以污泥焚烧灰与偏高岭土混合物替代40%水泥,在NaOH与水玻璃激发下制备碱激发污泥灰-偏高岭土胶砂,通过分析胶砂的微观形貌、物相组成、官能团构成、孔结构特征与抗压强度之间的联系,建立了抗压强度与孔隙率和无害孔占比的二元线性关系模型。结果表明：胶砂的密实度与抗压强度均随偏高岭土掺量的增加而提高,随碱掺量的增加先降低后提高;当碱掺量质量分数为5%、偏高岭土掺量质量分数为12%时,胶砂水化产物较多,抗压强度最高,达57.8 MPa;胶砂的孔隙率与无害孔占比受偏高岭土掺量与碱掺量影响较大,与抗压强度线性关系较强;建立的二元线性关系模型与实验数据吻合良好。     

固化重金属离子用地质聚合物基体的制备及其离子相容性

以改性钠水玻璃激发粉煤灰、偏高岭土和硅灰等复合硅、铝固体原料,采用混合正交实验设计方法,确定了固化重金属离子用地质聚合物基体的配方并初步研究了基体与Cu2+、Pb2+的相容性.结果表明:在常温(20℃)养护条件下、n(SiO2)/n(Al2O3)=4.0、水玻璃模数M=1.2时,可以获得制备性能和力学性能良好的地质聚合物基体,相应的固体原材料组成为:粉煤灰和偏高岭土的质量比为13∶7、硅灰掺量为粉煤灰和偏高岭土总量的18.5%;地质聚合物基体与Cu2+和Pb2+均具有较好的相容性;适当掺量的Cu2+和Pb2+在一定程度上能增加地质聚合物的抗压强度,在掺量达到2%时,固化体均具有较好的强度,能达到资源化利用的目的.     

碳纤维改性粉煤灰-偏高岭土地聚合物混凝土的力学性能研究

【目的】地聚合物混凝土由于强度高、耐久性好、低碳环保等优点受到了广泛关注，然而抗裂性差、韧性差等缺陷制约了其应用。【方法】将10组不同体积掺量的碳纤维掺入粉煤灰-偏高岭土地聚合物混凝土中，分析碳纤维体积掺量对地聚合物混凝土轴心抗压强度、弹性模量、抗折强度及折压比的影响。【结论】结果表明，掺入碳纤维可同时对地聚合物混凝土产生增强、增韧的效应；随着碳纤维掺量的增加，地聚合物混凝土轴心抗压强度、弹性模量、抗折强度及折压比均呈先增加后减小的变化趋势，最优碳纤维掺量为0.8%～1.0%;碳纤维对地聚合物混凝土抗折强度的提升效能约优于抗压强度的2倍。为碳纤维改性地聚合物混凝土的工程应用提供进一步的参考。     

基于钠基蒙脱石的地聚合物多孔材料的制备及性能

以钠基蒙脱石为成孔介质,偏高岭土、水玻璃为主要原料,制备地聚合物多孔材料,结合压汞(MIP)、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对多孔地聚合物的孔结构、微观形貌进行了表征,探究了水胶比、蒙脱石与水比例对地聚合物多孔材料力学性能的影响,并研究了孔结构,评估了该材料的保温隔热性能。结果表明:水胶比为0.55时,地聚合物28 d抗压强度可达58.2 MPa;水胶比增加,地聚合物抗压强度下降;蒙脱石成孔剂掺量增加或蒙脱石与水比例降低,地聚合物多孔材料抗压强度及干密度降低;当成孔介质体积掺量为60%时,地聚合物多孔材料孔隙率为62.6%,抗压强度为0.3 MPa,导热系数为0.104 W/m·K。     

城市生活垃圾焚烧底灰制备墙体材料的试验研究

采用城市生活垃圾焚烧底灰制备墙体材料,试验研究了焚烧底灰用量对混凝土试块抗折强度和抗压强度的影响,测试了焚烧底灰混凝土试块的导热系数,分析了该试块的热工性能。试验研究表明,随着焚烧底灰用量的增加,混凝土试块的抗折强度和抗压强度均先增大后减小,其强度最大值分别达到9.97 MPa和39.81 MPa,而导热系数则是逐渐减小的,最小仅为0.42 W/(m·K)。试验为城市生活垃圾焚烧底灰制备墙体材料打下了初步基础,也是焚烧底灰资源化利用的途径之一。     

纳米偏高岭土砂浆氯离子渗透性的试验研究

为研究不同水胶比(0.4、0.5、0.6)、养护方式(水养护、饱和Ca(OH)2溶液养护、水与饱和Ca(OH)2溶液交替养护)、矿物掺合料(矿粉、粉煤灰、凹凸棒粘土)对纳米偏高岭土砂浆氯离子渗透性的影响,采用正交试验设计9组纳米偏高岭土砂浆配合比,分析其对纳米偏高岭土砂浆物理性能(电阻率、孔隙率)、力学性能(抗折强度、抗压强度)、氯离子渗透性的影响规律;探讨纳米偏高岭土砂浆氯离子渗透性与其电阻率、孔隙率之间的关系。研究结果表明,水胶比是影响纳米偏高岭土砂浆电阻率、孔隙率的重要因素;矿物掺合料是影响纳米偏高岭土砂浆抗折强度、抗压强度、氯离子扩散系数的重要因素,掺30%粉煤灰、3%凹凸棒粘土时纳米偏高岭土砂浆氯离子扩散系数较掺30%矿粉的分别提高2.74倍、3.43倍;养护龄期为28 d时,纳米偏高岭土砂浆氯离子扩散系数与电阻率、气孔含量分别呈反比、正比关系。     

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。     

液态排渣掺量对地质聚合物性能的影响

通过碱激发方式,以矿粉为原料,掺入不同比例的液态排渣制备地质聚合物,研究液态排渣掺量对地质聚合物强度、物相变化、微观形貌、比表面积的影响,并利用L-S相转化法制备条状地质聚合物吸附材料,研究其对水溶液中重金属离子吸附的影响。结果表明:液态排渣掺量对强度有显著影响,液态排渣掺量(质量分数)为30%时28 d抗折强度最高,达8. 7 MPa,28 d抗压强度较空白样仅损失8. 9%,达60. 3 MPa; XRD,FT-IR及SEM分析结果表明液态排渣掺量影响地质聚合物凝胶结构,液态排渣掺量为30%时凝胶结构为海绵状; BET分析结果表明随着液态排渣掺量的增加,地质聚合物的比表面积呈明显递增趋势,液态排渣掺量为30%时,比表面积约为空白样的2倍,达21. 069 m2/g;液态排渣掺量为30%时,条状地质聚合物具有较高的重金属吸附效率,其中Mn2+,Fe3+,Cu2+的最大吸附率分别高达70. 8%,90. 3%和58. 6%。     

纳米SiO2对橡胶砂浆力学及收缩特性影响的研究

为了提高大掺量橡胶颗粒砂浆的力学强度,推进橡胶砂浆在实际工程中的应用,试验采用外掺纳米SiO_2的方法对橡胶砂浆进行改性,研究不同掺量纳米SiO_2对橡胶砂浆的孔隙率、密度、抗压强度与抗折强度以及试块的干缩和自收缩性能的影响。试验结果表明,纳米SiO_2的加入能够有效降低橡胶砂浆孔隙率,提高其密度及抗压强度与抗折强度,但在纳米SiO_2掺量小于3%时,强度提升幅度随纳米SiO_2掺量增加明显增加,在纳米SiO_2掺量大于3%时,其强度增长幅度变缓。橡胶等体积替代30%砂的条件下,纳米SiO_2最佳掺量为水泥质量的3%;纳米SiO_2在提高橡胶砂浆抗压与抗折强度的同时也加大了试块的收缩,增大了砂浆的开裂风险,故在今后的研究中仍需进一步综合考量。     

聚合物改性水泥混凝土性能研究

混凝土材料在工程中被广泛应用,但其本身的脆性很大程度上限制它的应用领域,高性能聚合物改性混凝土具备较好的抗折、抗压强度以及耐腐蚀性.本研究聚合物改性剂是由AB-EP-4型环氧树脂、AB-HGA型环氧固化剂按照3∶2的质量比例掺配而成,制作聚灰比分别为0%、3%、6%、9%、12%的混凝土试件,分析聚合物改性水泥混凝土的力学性能和耐久性能.通过抗压试验、抗拉试验、抗折试验以及动弹性模量等力学性能试验研究聚合物掺量对普通混凝土力学性能的影响,与普通混凝土相比,聚合物改性水泥混凝土抗压强度没有改善,但其抗拉强度及抗折强度得到增强,弹性模量下降.当聚灰比为6%时,混凝土的力学性能得到较好改善;改性混凝土抗冻等级增加,质量损失降低;当聚合物掺量为9%~12%时,对混凝土的抗冻性能增强效果最优.     

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。     

废弃瓷砖制备烧结透水砖的研究

以废弃瓷砖和回收建筑玻璃为原料,利用面粉为造孔剂和成型粘结剂,通过瓷砖破碎、玻璃粉磨、模压成型及高温烧制等工艺制备出烧结透水砖,并研究瓷砖骨料和玻璃粉料配比与烧制温度对透水砖孔隙率、抗折强度、体积密度、透水系数等性能的影响。结果表明:当玻璃粉含量为20%、烧制温度为1 100℃时,所制得的透水砖综合性能优异,此时其抗折强度为(7.66±1.56)MPa、孔隙率为30%、体积密度为1.44 g/cm~3、透水系数为0.11 cm/s。     

油页岩灰渣用作水泥混合料的胶砂试验

3种油页岩灰渣(油厂灰、电厂灰、粉末灰)用作水泥混合材料可不同程度地改变水泥的性能.以3种油页岩灰渣作为掺料,按10%,20%,30%(质量比)3种比例代替水泥混合料中的部分水泥,通过水泥混合料的胶砂试验确定试块的抗压、抗折强度以及脆性系数.结果表明:用油页岩灰渣作水泥混合材料来提高试块的抗折、抗压强度及抗裂性能是可行的,其中电厂灰灰渣在10%掺量时,其试块抗折、抗压强度总体要优于纯水泥试块;3种油页岩都能够提高试块的抗裂性能,粉末灰灰渣在30%掺量时试块的抗裂性能最好.     

纤维对偏高岭土-矿渣基地聚合物的增韧改性

在偏高岭土-矿渣基地聚合物中加入纤维改善地聚合物的韧性.用不同龄期样品的抗冲击功、抗折强度、样品受压过程分析和受压样品外貌及断口形貌显微分析等表征纤维对地聚合物的增韧效果.结果表明:BF型化纤可显著提高偏高岭土-矿渣基地聚合物的韧性.80℃养护条件下,BF型化纤掺量为0.7%时,样品3d和28 d的抗冲击功较同龄期净浆提高了136.38%和188.62%,抗折强度提高了40.30%和37.33%;样品28 d的极限载荷较净浆提高了30.21%,受压破坏时的形变量增加了18.06%,且样品受压破坏的断裂功明显大于净浆的断裂功,极限载荷与失效载荷比值为1.60(净浆为1.13);BF型化纤穿插于硬化体结构内部,具有桥联搭接作用.     

纳米偏高岭土对水泥砂浆断裂性能影响的试验研究

为了探明纳米偏高岭土对水泥基材料断裂性能的影响规律,采用5种纳米偏高岭土质量分数(1%、3%、5%、10%、15%),制备了纳米偏高岭土水泥砂浆切口试验梁,完成了带切口纳米偏高岭土水泥砂浆试件的三点弯曲试验和不同质量分数纳米偏高岭土水泥砂浆抗折、抗压强度试验.得到了不同质量分数纳米偏高岭土水泥砂浆的荷载-位移曲线及抗折、抗压强度,探讨了纳米偏高岭土对水泥砂浆断裂能、承载力、变形性能及抗折、抗压强度的影响规律.研究结果表明:当纳米偏高岭土质量分数小于5%时,砂浆试件断裂能、承载能力、变形性能、抗折与抗压强度随着纳米偏高岭土质量分数增加而逐渐增加,当质量分数为5%时断裂能为普通水泥砂浆的3.34倍;随着纳米偏高岭土质量分数的进一步增加,纳米偏高岭土水泥砂浆试件断裂能不断降低,当质量分数达到15%时,断裂能降为普通水泥砂浆的1.47倍.因此,掺加适量纳米偏高岭土能够在一定程度上提高水泥砂浆抗裂性能.     

影响聚合物砂浆抗裂性的因素分析

在保证砂浆拉伸粘结强度大于0.10MPa的前提下,通过正交试验方法研究聚丙烯纤维、木质纤维和可再分散性乳胶粉3因素、3种水平掺量对聚合物砂浆柔韧性的影响,并分析纤维和聚合物对砂浆的抗裂机理.结果表明,聚丙烯纤维和胶粉保持不变,木质纤维掺量0.35%时压折比降低13.36%;其他因素不变,聚丙烯纤维掺量0.6%时压折比降低15.20%;同理,胶粉掺量3%时压折比降低了27.52%;当取木质纤维、聚丙烯纤维及胶粉的掺量分别为0.35%、0.6%和3%时,压折比则降低52.94%,此时抗折强度达到最高点5.26 MPa,砂浆的柔韧性最佳,抗裂性得到显著加强.     

B_4C陶瓷材料的无压烧结与性能

以碳化硼微粉作为原料,选用SiC和C为烧结助剂,研究了SiC和C对无压烧结B4C材料的体积密度、硬度、抗折强度和断裂韧性等性能的影响.结果表明,最佳烧结温度为1975℃,保温时间是30min.SiC和C的质量分数对材料密度、硬度和抗折强度的影响都是先增大后减小.烧结助剂SiC和C的最佳添加量分别为6%和5%(质量分数)时,得到相应的无压烧结B4C陶瓷材料的最佳力学性能:体积密度为2.45g/cm3,维氏硬度为35GPa,抗折强度为240MPa,断裂韧性为3.0MPa.m1/2     

低掺量下钢纤维混凝土抗拉和抗折性能试验研究

为研究低掺量下钢纤维对混凝土劈裂抗拉强度以及抗折强度的影响,以钢纤维体积掺量、钢纤维类型、混凝土基体强度等级为主要参数,进行了钢纤维混凝土立方体劈裂抗拉标准试验以及小梁抗折标准试验研究.结果表明:钢纤维的掺入对混凝土劈裂抗拉强度以及抗折强度有显著提高,钢纤维体积掺量为0.9%时,劈裂抗拉强度提高37%,抗折强度提高18%;钢纤维的掺入显著改善了混凝土抗拉及抗折破坏形态,试件破坏后整体性较好;波纹型钢纤维和端钩型钢纤维的劈裂抗拉性能及抗折性能要优于螺纹型钢纤维.