粉煤灰—地聚合物水泥基挤压复合材料的制备及其动态性能

利用自行研制的活塞式挤压流变仪研究了掺加PVA短纤维和粉煤灰的地聚合物浆体在挤压过程中的流变学特性,在此基础上通过单轴挤压机成功制备出宽厚比为12.5的短纤维增强地聚合物基复合材料薄板.利用Rdmana冲击试验机系统分析了各种纤维和粉煤灰掺量的地聚合物挤压板在冲击载荷作用下的力学响应行为.结果表明,PVA短纤维的加入改变了粉煤灰基地聚合物材料破坏模式:由脆性破坏变为延性破坏,使纤维的加入明显提高了粉煤灰基地聚合物材料的冲击韧性.对于不掺或掺加少量粉煤灰的地聚合物材料具有较高的冲击强度、刚度和韧性.当太多量的粉煤灰被加入后,粉煤灰基地聚合物复合材料薄板的抗冲击性能显著下降.通过扫描电镜(SEM)、X衍射(XRD)、激光粒度仪(LSA)等微观测试手段探讨了SFRGC的微观结构和冲击破坏机理.     

不同纤维对赤泥-煤系偏高岭土地聚合物力学性能的影响

为推进节能减排和实现固废利用，以赤泥、煤系偏高岭土和碱激发剂为主要原料，制备赤泥-煤系偏高岭土地聚合物(RCG),研究了玻璃纤维、玄武岩纤维、聚丙烯纤维和聚乙烯醇纤维对RCG抗压强度、峰值应变、弹性模量、压缩韧性、吸能能力、抗折强度及微观形貌的影响。讨论了4种纤维对RCG的增韧机理，研究结果表明：掺入纤维会改善RCG力学性能，提高其韧性和延性，其中玄武岩纤维和聚乙烯醇纤维在强度方面增强效果接近，而聚乙烯醇纤维可有效改变RCG的脆性破坏模式，对压缩韧性和吸能能力的提升较大；从微观形貌上看，聚乙烯醇纤维的回潮率高，与基体的粘结效果优于其他纤维，对RCG的物理力学性能改善较好。     

油井水泥石脆性降低的途径及其作用机理

针对国内油田薄油层井、小间隙井和侧钻井固井后射孔及后续增产措施造成的水泥环脆裂(即二次窜流)问题,为了降低水泥石的脆性,正确评价不同材料对水泥石韧性或弹性的影响,对掺有胶乳、橡胶粉和PVA纤维水泥石的抗折强度、抗压强度、抗冲击功和弹性模量等力学性能进行了研究,并对3种材料的作用机理进行了剖析.研究结果表明,与净浆水泥石相比,掺有胶乳和橡胶粉水泥石的弹性模量分别降低了69%～76%和49%～60%,掺有PVA纤维水泥石的抗冲击功和抗折强度分别提高了9%～89%和16%～37%.胶乳、橡胶粉与水泥水化产物的有效铰接和桥联作用显著提高了水泥石的弹性,PVA纤维的有效阻裂作用显著提高了水泥石的韧性.     

玄武岩纤维支护砂浆动态力学性能

为研究玄武岩纤维（basalt fiber, BF）砂浆在复杂地下环境中应用于支护的可行性，做了4种不同掺量（0、0.2%、0.4%、0.6%）的BF砂浆，采用Φ74mm的变截面霍普金森压杆（split Hopkinson pressure bar, SHPB）装置测试动态抗压强度，万能试验机测试静态单轴抗压强度。对比分析动态抗压强度、极限韧性、峰值应变、动态增长因子，研究BF砂浆的动态力学性能。结果表明，水泥砂浆掺加BF具有较好的抗冲击性能，随着BF掺量的增加，砂浆的峰值应力，极限韧性，峰值应变，动态增长因子均有所提升。BF掺量在0.6%时，相同应变率下的峰值应力最大，80s-1应变率下的峰值应变提升19.26%，在65s-1之后极限韧性提升最大，动态增长因子增加最快。BF掺量越多，砂浆冲击后形成的碎块粒度越大，扫描电镜分析与破坏形态均能说明BF可以在砂浆内部形成良好的约束作用。     

低掺量粉煤灰基地聚物胶凝材料性能试验研究

为了研究粉煤灰基地聚物胶凝材料的组成对其性能的影响,对C类粉煤灰分别掺入少量（质量分数小于17%）偏高岭土和矿渣粉后,进行了两种地聚物胶砂试块的力学性能试验研究,并与相同配比、相同制作养护条件下的普通硅酸盐水泥胶砂试块进行了比较.试验结果表明：纯粉煤灰（C类）地聚物胶凝材料强度低于P.O 42.5水泥;当外掺料质量分数大于17%时,粉煤灰基地聚物胶凝材料强度超过同龄期（14 d）的水泥;掺入矿渣粉的粉煤灰基地聚物抗压强度高于掺入等量偏高岭土的粉煤灰基地聚物.     

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。     

油井水泥石脆性降低的途径及其作用机理

针对国内油田薄油层井、小间隙井和侧钻井固井后射孔及后续增产措施造成的水泥环脆裂（即二次窜流）问题，为了降低水泥石的脆性，正确评价不同材料对水泥石韧性或弹性的影响，对掺有胶乳、橡胶粉和PVA纤维水泥石的抗折强度、抗压强度、抗冲击功和弹性模量等力学性能进行了研究，并对3种材料的作用机理进行了剖析。研究结果表明，与净浆水泥石相比，掺有胶乳和橡胶粉水泥石的弹性模量分别降低了69％-76％和49％-60％，掺有PVA纤维水泥石的抗冲击功和抗折强度分别提高了9％-89％和16％-37％。胶乳、橡胶粉与水泥水化产物的有效铰接和桥联作用显著提高了水泥石的弹性，PVA纤维的有效阻裂作用显著提高了水泥石的韧性。     

矿渣掺量对偏高岭土基土聚水泥抗压强度及孔结构的影响

为提高偏高岭土基土聚水泥的力学性能,在偏高岭土中加入不同掺量(质量分数10%～50%)的矿渣,分析其对土聚水泥抗压强度的影响,并利用压汞仪和扫描电镜对80℃蒸养3 d的土聚水泥试样进行孔结构和断面形貌分析.实验结果表明:随着矿渣掺量的增加,土聚水泥的抗压强度显著提高,孔隙率呈线性减小,孔径分布逐步向微孔方向移动.当矿渣掺量为50%时,80℃蒸养3 d和7 d后抗压强度分别达到73.4和74.4 MPa,3 d龄期试块的孔隙率仅为4.46%,孔径尺寸小于20 nm.微观结构分析表明,矿渣的加入使土聚水泥结构更加致密,有利于土聚水泥抗压强度的提高.     

氧化钙含量对无机矿物聚合物混凝土力学性能的影响

以偏高岭土、矿渣与粉煤灰为主要原料,掺入适量低模数水玻璃,选取原材料不同的配合比,制备原材料中不同CaO含量的无机矿物聚合物混凝土,研究CaO含量对无机矿物聚合物混凝土力学性能的影响。结果表明,无机矿物聚合物混凝土3d、7d抗压强度随着CaO含量的增加而增大,但28d抗压强度随其增加而先减小后增大;CaO含量为20%的无机矿物聚合物混凝土试件28d抗压强度为41.10MPa。     

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。