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.     

NaOH碱激发煤矸石胶砂试块力学性能及微观结构

碱激发煤矸石胶凝材料是一种新型低碳环保材料,将成为未来硅酸盐水泥体系的潜在替代材料。为探讨NaOH碱性激发后煤矸石的活性,研究0%,2%,4%质量掺量下的NaOH活性激发后煤矸石胶砂试块的力学性能,对鄂尔多斯地区煤矸石的理化性质进行了测试,测定了不同NaOH掺量的煤矸石胶砂试块抗压强度和抗折强度,并采用X-射线衍射分析和扫描电子显微镜对其微观结构进行分析,揭示了宏观力学性能变化规律的微观机理。结果表明相较于未掺入NaOH激发剂的煤矸石胶砂试块,2%NaOH的煤矸石胶砂试块在28 d的抗压强度降低了13%,4%NaOH的煤矸石胶砂试块抗压强度降低了21%,这是由于过高的碱性环境溶解了铝硅酸和硅酸盐而导致煤矸石强度的降低;同时,试块中NaOH浓度的增加会抑制水化产物C-S-H,AFt和CH的形成,且水化产物中会含有较多孔隙,从而降低其力学性能。由此可见,NaOH对于该地区煤矸石激发效果较差。     

原状脱硫石膏基水硬性胶凝材料体系的力学性能

通过系统研究矿渣原状脱硫石膏质量比、水泥、碱性激发剂生石灰粉、水胶比和减水剂对原状脱硫石膏水硬性胶凝材料体系力学性能的影响,确定最佳配合比.分析消化时间、养护制度对胶凝材料体系力学性能的影响,确定最佳制备工艺.试验结果表明,矿渣与原状脱硫石膏的最佳质量比为4∶6,水泥、生石灰、减水剂的最佳掺量分别为8%,7%,0.7%,最佳水胶比为0.26,这些组分均在脱硫石膏与矿渣质量和的基础上按质量比外掺.该原状脱硫石膏水硬性胶凝材料体系的最佳消化时间为18 h,最佳蒸养时长为21 h,最佳蒸养温度为60℃.     

粉煤灰-矿渣地聚合物泡沫混凝土的性能研究

采用粉煤灰、矿渣和碱激发剂等作为原料制备地聚合物泡沫混凝土.考察粉矿比、Na2O添加量对泡沫混凝土抗压强度和导热系数的影响.当粉矿比例增加时,抗压强度减小,导热系数增大;当Na2O添加量从4％开始增加时,抗压强度先增后降,导热系数增大,Na2O添加量为6％时,抗压强度最高.当粉矿比为3:7,Na2O的添加量为6％时,粉煤灰-矿渣地聚合物泡沫混凝土的综合性能最佳.     

高速公路路-桥过渡段台背回填区受力与变形特性

基于室内熟石灰和活性MgO粉末作为高炉粒化矿渣(granulated blast furnace slag, GGBS)的碱性激发剂加固粉土的室内试验,研究了加固粉土时熟石灰和MgO粉末作为高炉粒化矿渣碱性激发剂的最优掺和量。基于现场试验研究了熟石灰激发矿渣加固粉土作为桥梁台背回填材料时的承载性能。结果表明,掺量为15%的MgO粉末和掺量为6%的熟石灰激发矿渣加固粉土可作为桥梁台背回填材料。考虑到经济性和现场加固效果,实际工程中可采用熟石灰掺量为6%激发矿渣加固后的粉土作为桥梁台背回填材料。研究结果可为高速公路路-桥过渡段差异沉降控制控制提供参考。     

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。     

化学法激发长英岩粉胶凝活性的实验研究

长英岩是一种富含硅铝的天然材料,为使其可用作混凝土掺合料,采用碱性药剂作为长英岩粉的活性激发剂,并以活性指数和胶砂试样的力学性能为指标,评价不同激发剂对长英岩粉的激发效果.CaO掺量在14.3％～33.3％范围时,长英岩粉的活性指数和胶砂试样的抗压及抗折强度随其掺量的增加而降低,当CaO掺量为14.3％时,长英岩粉的3 d和28 d活性指数分别达到101.9％和85.2％.激发剂掺量为3％时,Ca(OH)2的激发效果优于NaOH和Na2SiO3.Ca(OH)2与Na2SiO3的复合激发效果较单掺时更显著,按1∶1和2∶1进行复掺的激发剂使长英岩粉的28 d活性指数分别达到91.5％和98.9％,而且对胶砂试样抗折强度的提升作用也较为明显.     

石膏-熟料质量比对矿渣充填胶凝材料性能的影响及应用

为研究碱-盐复合激发大掺量矿渣充填胶凝材料的力学特性,设计不同石膏与熟料质量比的充填胶结体强度实验。利用XRD,SEM和TG-DSC等手段,研究净浆试样水化产物种类、微观形貌及质量损失率;基于室内实验研究成果,开展新型充填胶凝材料工业化应用研究。研究结果表明:当复合激发剂掺量为15%、石膏和熟料质量比为1:4,充填体3 d抗压强度最大为1.05 MPa;当复合激发剂掺量为20%、石膏和熟料质量比为3:2,充填体28 d抗压强度最大为8.61 MPa。石膏促使浆体中钙矾石(缩写为AFt)的生成,但掺量过大则影响早期胶凝物质的生成量,后期浆体中水化硅酸钙凝胶(缩写为C-S-H)的钙硅比由1.804降低到1.559,可保证结石体后期钙矾石的持续生成;3 d龄期净浆试样质量损失率从大到小依次为T7,T9和T6,28 d龄期净浆试样质量损失率依次为T9,T7和T6;综合可见,针对大掺量矿渣充填胶凝材料,合理的石膏掺量有助于提高充填体早期强度;但当石膏掺量较大或熟料掺量少时,胶结体早期强度低但有利于后期强度的提高。当熟料质量分数为12%,石膏为3%,矿渣为85%时,充填体3 d抗压强度为2.7 MPa,7 d抗压强度为5.1 MPa,28 d抗压强度达到10.6 MPa,满足金川矿山对充填体强度的要求。     

碱激发剂对碱矿渣砂浆抗压强度的影响

研究了碱激发剂(Na_2SO_4、Na_2SO_4+NaOH、Na_2SO_4+Na_2SiO_3)对碱矿渣砂浆抗压强度的影响.研究表明,与单独采用Na_2SO_4作为激发剂时的碱矿渣砂浆抗压强度相比,采用Na_2SO_4和NaOH作为复合激发剂,碱矿渣砂浆抗压强度略低;采用Na_2SO_4和Na_SiO_3作为复合激发剂,碱矿渣砂浆抗压强度有明显的提高,但Na_2SiO_3掺量不宜超过2.5%.通过试验结果对比得出碱矿渣水泥最佳配方:普通硅酸盐水泥∶Na_2SO_4∶矿渣∶Na_2SiO_3=10%∶5%∶85%∶2.5%,所配制砂浆(最佳碱矿渣水泥∶砂∶水=492∶522∶168)的28d抗压强度达到53.7MPa.     

高强度矿渣胶凝材料改性的研究

研究矿渣的粉磨细度，激发剂的掺量，改性剂的种类与掺量对高强度矿渣胶凝材料的干燥收缩性能及其强度的影响。研究表明，掺加9－10％的Na2SiO2激发剂和10％左右的硅酸盐水泥，控制适当的粉磨细度，可以使高强度矿渣胶凝材料的干燥收缩率降低到与硅酸盐水泥相近的程度，并且强度提高，达到了综合改性的目的。其水化产物都是含有少量Na2O,MgO的铝硅酸钙凝胶。     

咖啡渣矿渣地聚合物固化软土的力学性能研究

为降低造价和碳排放量,通过研究地聚合反应结合有机质废弃物咖啡渣和工业废弃物矿渣制成软土固化剂的可能性,改良地聚合物水泥的性能,并对其效果进行评估。实验以废弃咖啡渣、矿渣为原料,氢氧化钠作为碱性激发剂,制备咖啡渣—矿渣基地聚合物用于软土加固。研究不同咖啡渣掺量、水灰比和养护时间对固化软土的抗压强度和抗劈裂强度等力学性能影响。结果表明:在室温条件下使用30%固化剂掺量时,在矿渣基地聚合物固化剂中将5%矿渣用咖啡渣替代矿渣并采用0.6水灰比时,所得到的固化软土力学性能最优,28天无侧限抗压强度和抗劈裂强度分别为达到1.7 MPa和318.3 kPa。该软土固化剂强度优于水泥,在满足实际工程要求的同时,最大化利用了各类废弃物。     

竹屑/氯氧镁水泥复合材料性能试验研究

利用竹屑制备氯氧镁水泥复合材料,采用正交试验法研究H₂O/MgCl₂摩尔比、竹屑掺量、竹屑粒径、硼酸掺量对材料抗压强度、抗折强度及耐水性的影响,并用方差分析讨论了各因素对其力学性能及耐水性的影响规律。研究结果表明：随着H₂O/MgCl₂摩尔比的增加,材料的抗压和抗折强度呈下降趋势,当H₂O/MgCl₂摩尔比为15时,材料的抗压强度值和抗折强度值较高;随竹屑掺量的增加,材料抗压和抗折强度降低;当竹屑掺量为20%时,材料存在较高的抗压和抗折强度值;随竹屑粒径的增大材料抗压和抗折强度降低,竹屑粒径应以16～12目为宜,此时材料的抗压强度值和抗折强度值较高;随硼酸掺量的增加,材料抗压强度和抗折强度有所降低,耐水性提高。综合分析可得：材料的最优组合为A₁B₁C₁D₂,即当H₂O/MgCl₂摩尔比为15,竹屑掺量为20%,竹屑粒径为16～...     

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.     

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。     

碱激发钢渣矿渣胶凝材料凝结硬化性能研究

通过对胶凝材料强度、水化热的测定和对水化产物种类及表观形貌的分析,探讨了缓凝剂和钢渣掺量对碱激发钢渣矿渣胶凝材料性能的影响,并对其水化特性进行了研究.结果表明:钢渣掺量为40%、矿渣掺量为60%时,外掺6%水玻璃激发剂和1%的K缓凝剂,所制得的胶凝材料的凝结时间和强度可以达到42.5R普通硅酸盐水泥的技术要求;碱激发钢渣矿渣胶凝材料的放热特性与碱激发矿渣胶凝材料类似,具有放热量小的特点;钢渣与矿渣组合有利于胶凝体系水化进程的发展,两者具有相互促进的作用.     

掺复合碱激发剂的矿渣水泥稳定碎石基层路用性能研究

为了克服矿渣水泥稳定碎石基层早期强度不足的问题,选择氢氧化钠与硅酸钠两种碱性激发剂对矿渣水泥的活性进行激发,根据单掺试验结果掺配出一种复合碱激发剂,并研究了该复合碱激发剂对水稳碎石基层无侧限抗压强度、劈裂强度、抗弯拉强度、抗压回弹模量及干缩性能的影响。试验结果表明,掺入氢氧化钠或硅酸钠均能有效激发矿渣水泥的活性,二者的合理掺量分别为6%与4%,按此合理掺量复配而成的复合碱激发剂具有比单掺更优异的效果;该复合碱激发剂较好地提高了基层试块的无侧限抗压强度、劈裂强度、抗弯拉强度、抗压回弹模量,但对干缩性能产生了不利影响。     

固化淤泥土的力学特性试验研究

淤泥土具有高含水率,高压缩性,强度低等特点,工程建设中容易产生不均匀沉降等危险。为改善淤泥类土的力学性质,实现淤泥资源利用,选取工业矿渣为固化材料,以硅酸钠和氯化钙为激发剂,对淤泥土进行改良。通过开展无侧限抗压试验,分析矿渣、硅酸钠、氯化钙掺量和龄期变化对试样力学性能的影响。结果表明：矿渣在激发剂的作用下能显著提高淤泥土的强度,其强度随矿渣掺量近似呈线性增长的趋势。硅酸钠对矿渣的激发效果明显优于氯化钙,其临界掺量为9%;氯化钙对强度并无明显增长,甚至表现出负面效应。基于试验数据建立固化淤泥土强度预测模型,可以对固化淤泥土的无侧限抗压强度进行准确预测。研究成果为矿渣固化淤泥土的工程应用提供试验基础。     

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。     

煤矸石的热力-化学复合活化研究

采用不同温度下的煅烧和添加化学激发物质的复合活化方法对煤矸石用作高性能水泥辅助性胶凝材料时潜在活性激发效果进行了实验探讨。实验结果表明，原始煤矸石未经任何处理直接用作水泥混合材时基本上不表现出火山灰活性，会导致水泥强度大幅度降低。煤矸石经600～900℃加热处理之后再与水泥混合使用，表现出显著的火山灰活性，水泥强度得到明显改善。用芒硝或水玻璃作为激发荆对煤矸石施加热力-化学复合活化，在适宜的掺量范围内水泥强度，尤其是早期强度，得到进一步改善。采用水玻璃的场合活化效果优于采用芒硝的场合。煤矸石热力一化学复合活化的适应范围为热处理温度600～800℃，水玻璃掺量不超过4％。     

木质素磺酸钙减水剂在碱矿渣水泥系统中的吸附作用研究

本文通过测试木钙表面活性剂的掺量、激发剂品种、掺量等对表面活性剂在矿渣表面的吸附量的影响,结果表明：在碱矿渣水泥系统中,矿渣颗粒对木钙减水剂的吸附量随系统碱浓度（氧化钠当量）升高而降低;水玻璃模数对矿渣颗粒对表面活性剂的吸附量的影响为,当水玻璃模数在1.0到2.0范围内时,水玻璃模数越高,表面活性剂在矿渣颗粒表面的吸附量越小。