粉煤灰基矿物聚合材料的抗压强度和微观结构

以粉煤灰为硅铝原料,钠水玻璃为激发剂,在80℃下干燥养护6 h制备了矿物聚合材料。研究了钠水玻璃固相组成对试件抗压强度的影响,并通过X射线衍射、扫描电镜、27Al和29Si魔角自旋核磁共振方法分析了最优试件的物相组成、微观形貌和微观结构。结果表明,模数为1.5、Na2O掺量为10%(质量分数)的钠水玻璃激发粉煤灰制得的试件抗压强度约为18 MPa;SEM分析表明凝胶由纳米级颗粒组成,颗粒之间相互连接形成致密的空间网络;XRD和MAS-NMR分析表明矿物聚合材料具有一定的无定形状态,漫射峰对应的衍射角在25°～35°范围内,Al主要以四配位的AlQ4(4Si)结构单元存在,Si主要以Q4(2Al)和Q4(3Al)结构单元存在。     

Fabrication and properties of foam geopolymer using circulating fluidized bed combustion fly ash

In recent years, circulating fluidized bed combustion fly ash (CFA) is used as a raw material for geopolymer synthesis. Hydrogen peroxide was employed as a foaming agent to prepare CFA-based foam geopolymer. The particle distribution, mineral composition, and chemical composition of CFA were examined firstly. Geopolymerization products were characterized by mechanical testing, scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), and X-ray fluorescence (XRF). The CFA-based foam geopolymer was successfully fabricated with different contents of hydrogen peroxide and exhibited uncompleted alkali reaction and reasonable strength with relative low atomic ratios of Si/Al and Si/Na. Type-C CFA in this research could be recycled as an alternative source material for geopolymer production.     

油页岩渣基地质聚合物的研制

以油页岩渣为主要原料,在碱性激发剂的作用下,制备了具有较高强度的地质聚合物砌块.并通过正交试验的方法,探讨了对不同影响因素对砌块抗压强度的影响,确定了制造油页岩渣基地质聚合物的最佳方案.     

CT扫描视域下黏土干湿循环劣化机理

为研究干湿循环对黏土力学特性和微观结构的影响,通过一系列无侧限抗压强度试验和CT扫描测试从宏观和微观角度揭示了干湿循环对黏土的劣化机理。结果表明：随着干湿循环次数的增加,黏土的抗压强度保持指数性下降趋势,在经历4次循环后,抗压强度损失了40%左右,干湿循环达到8次后抗压强度基本达到稳定;CT扫描横剖面显示,在干湿循环过程中,裂隙从试样四周开始发育,并逐渐向内部扩展,裂隙的宽度和长度均持续增加,连续性也有所提高;随着干湿循环次数的增加,试样的逐层面孔隙率均明显增加,且不同层间的交界面孔隙率的增加更为显著,层间的裂隙最先发育,试样表面也有竖向裂隙发育,试样内部连通孔隙的数量增加,闭合孔隙的数量减小;不同次数干湿循环作用下黏土的孔隙率与抗压强度之间保持负指数性关系,当干湿循环次数达到4次后,孔隙率的增加对抗压强度的影响减小。     

硫酸钠激发钢渣粉活性改良水泥土试验研究

钢渣是钢铁冶炼中产生的固体废弃物,其矿物组成以硅酸盐相为主,具有潜在的胶凝性质,利用钢渣和水泥混合改良淤泥质土具有很好的研究意义,不仅可以充分利用现在仍然是废物的钢渣材料,对环境改良做出贡献,同时可以代替部分水泥,节约资源,但钢渣的活性较低导致其早期强度难以发挥。采用Na2SO4作为激发剂,与钢渣粉混合使用以激发其活性,使得早期强度能达到工程要求;进行无侧限抗压强度试验(UCS)及X射线衍射试验(XRD),试验结果表明,在掺加Na2SO4试剂后,钢渣粉－水泥—淤泥土早期强度得到大幅度提升,龄期为7天时,其强度与未掺Na2SO4试剂龄期28天的强度相当,说明Na2SO4的掺入对早期强度有明显的改良作用。通过XRD进行物相检索,结果表明,激发剂的加入促进了钢渣－水泥的水化过程以及Ca(OH)2,CaSO4等水化产物的生成。     

球团矿焙烧后晶格常数的变化规律及对抗压强度的影响

对球团矿配制成分及焙烧温度按正交设计，测定其晶格常数的变化规律，得到了宏观抗压强度与晶格常数变化的依赖关系。     

石灰-粉煤灰改良膨胀土试验

探讨利用粉煤灰、石灰粉煤灰作为添加剂改良合肥膨胀土的可行性与改良效果.试验研究了粉煤灰、石灰粉煤灰掺合物对膨胀土的基本工程性质指标、击实特性、胀缩性以及无侧限抗压强度的影响特征.试验研究结果表明,随着掺灰率的增加,膨胀土的塑性指数、活性指数、自由膨胀率、膨胀量、膨胀力与线缩率呈减小趋势,这说明掺粉煤灰可有效降低膨胀土的胀缩性.经过一定龄期养护后的击实样的膨胀试验结果表明,随着养护龄期的增加,膨胀土的膨胀量与膨胀力都有一定降低.无侧限抗压强度试验结果表明:没有经过养护的土样,粉煤灰对无侧限抗压强度的影响不明显;经过7d龄期养护后,随着掺粉煤灰率的增加,土样的无侧限抗压强度具有一定程度的增长,并且无侧限抗压强度存在一个峰值点.     

改良云南红粘土强度特性研究

摘要：为了研究纤维、纤维水泥对云南红粘土强度的影响,对改良后的红粘土进行了直剪试验和无侧限抗压试验。试验结果表明,往红粘土掺入纤维、纤维水泥后,其强度有了显著的改善。随着纤维含量增加,改良红粘土的抗剪强度先增加后减小,掺入量0.05%~0.15%时有明显改善;无侧限抗压强度随着纤维掺入量的增加而增强。在水泥掺入量一定时,改良红粘土的无侧限抗压强度随着纤维掺入量和龄期的增加而增加。相对于纤维改良红粘土而言,纤维水泥对云南红粘土无侧限抗压强度改善更为明显。     

早强型材料淤泥固化试验研究

分别采用早强型固化材料(S型)和普通硅酸盐水泥(OPC)对疏浚泥进行固化处理,对比分析了两种材料固化土的无侧限抗压强度和水分转化量随龄期变化规律。室内试验结果表明:S型材料处理后固化土1 d的强度能够达到7 d强度的90%,固化土的破坏应变在1%~3%之间;达到相同的强度,S型材料用量低于OPC;固化土的破坏应变高于OPC。同时分别建立起了固化土无侧限抗压强度与结合水变化量和矿物水变化量之间的经验公式。     

富硅钒尾矿热活化及改性制备绿色环保“一体化”地聚合物

本研究的目的是通过热活化和改性的方式,将富硅钒尾矿制备成地聚合物前驱体。在热活化阶段,钒尾矿和氢氧化钠均匀混合后在高温下煅烧。掺入偏高岭土来调节热活化后钒尾矿的硅铝比例,并得到地聚合物前驱体。结合TG-DSC,SEM,XRD以及活化钒尾矿浸出试验结果发现,在热活化过程中,钒尾矿首先被氢氧化钠腐蚀,然后在颗粒表面形成硅酸钠。热活化后的钒尾矿在加水后,钒尾矿颗粒表面的硅酸钠层溶解,释放出硅组分并形成碱性的溶液环境。偏高岭土能够在碱性环境中溶解释放出铝组分,并与先前释放的硅组分发生地质聚合反应。残余未反应的颗粒通过地质聚合过程中产生的凝胶连接,从而紧密的粘结在一起,随后养护硬化成具有优异机械性能的地聚合物产品。本研究能够提高了地聚合物技术在大规模工业现场应用的可行性,能够促进钒尾矿及其他富硅的固体废物的综合利用。     

一种黄土脱敏加固新材料的试验研究

为了保护陕西延安地区的革命旧址,主要针对窑洞顶板渗水、窑面剥落、水土流失等病害问题,开展黄土脱敏新材料室内试验,研发适用于保护革命旧址的黄土加固新材料。通过对革命旧址的工程病害进行宏观调查,收集整理相关资料,选取典型案例进行详细调查,分析病害发育类型、发育特征、形成条件及成因机制;开展室内试验,分析黄土基本物理力学肚质,重点对黄土水敏性、渗透性和土水特征曲线关系进行研究;针对水土流失和坡面滑塌问题,对黄土固化前后的微观结构、渗透性进行对比分析。     

卫城油田沙四段粘土矿物的研究

卫城油田沙四段碎屑岩储层属于三角洲沉积,通过扫描电镜、X衍射分析表明,储层的粘土矿物主要有绿泥石、伊/蒙混层和伊利石及高岭石。并且粘土矿物随深度的增加呈规律的变化。绿泥石单体主要呈针叶片状,集合体为片状杂乱堆积、花朵状或绒球状,绿泥石以及孔隙充填式存在于颗粒间,减少了孔隙的空间。但同时又抑制了石英的次生加大,对原生孔隙的保存起了积极作用。伊利石粘土矿物单体呈片状、蜂窝状和丝缕状,集合体形态多为碎片状、鳞片状,以孔隙衬垫或孔隙充填物形式存在于颗粒间,导致砂岩中孔隙结构的明显破坏。高岭石单体呈全自形的六角板状晶体,集合体多呈蠕虫状、书本状。     

掺合料改性湖泊淤泥烧结生态驳岸砌块的研究

为了将湖泊淤泥烧结砌块作为护岸材料应用于河道护岸工程,砌块应有较高的抗压强度和优异的耐久性,满足水利工程的服役寿命要求.湖泊淤泥塑性指数高,干燥收缩大,烧结制品强度低,需选择合适的掺合料对淤泥进行改性.本文以湖泊淤泥为主要原材料,页岩、煤矸石、煤渣、砖粉、煤粉等作为掺合料,通过陈化、成型、干燥、焙烧等工艺得到6组烧结样砖,分别测试样砖的干燥收缩、体积密度、抗压强度、吸水率和抗冻融等物理力学性能,结合微观形貌分析发现,分别掺入10%页岩和10%砖粉的砖坯的成型性能较好,烧结后的样砖具有较高的抗压强度和优异的耐久性能.掺入2%煤粉的样砖的各项性能均下降,应限制煤粉在淤泥烧结驳岸砌块中的使用.最后,在生产线上进行淤泥烧结驳岸砌块的中试生产,其性能满足相关的技术标准和实际工程需要,并将驳岸砌块应用在生态河道护岸工程.     

Effects of binder strength and aggregate size on the compressive strength and void ratio of porous concrete

To test the influence of binder strength, porous concretes with 4 binder strengths between 30.0-135.0 MPa and 5 void ratios between 15%-35% were tested. The results indicated that for the same aggregate, the rates of strength reduction due to the increases in void ratio were the same for binders with different strengths. To study the influence of aggregate size, 3 single size aggregates with nominal sizes of 5.0, 13.0 and 20.0 mm (Nos. 7, 6 and 5 according to JIS A 5001) were used to make porous concrete. The strengths of porous concrete are found to be dependent on aggregate size. The rate of strength reduction of porous concrete with small aggregate size is found to be higher than that with larger aggregate size. At the same void ratio, the strength of porous concrete with large aggregate is larger than that with small aggregate. The general equations for porous concrete are related to compressive strength and void ratio for different binder strengths and aggregate sizes.     

南票煤田热变煤中粘土矿物变化特征的研究

本文采用X射线分析方法，研究了南票煤田热变煤中粘土矿物的变化特征，由此得出该处岩石浆侵入时对煤层的影响范围和天然焦的形成温度。     

早期受冻温度对负温混凝土微观结构与强度的影响

为降低负温给混凝土结构带来的内部损伤,采用压汞法测孔、扫描电镜微观形貌观察等实验手段,研究在不同温度早期受冻混凝土的孔径分布和微观结构及其抗压强度随龄期发展变化情况,探讨不同冻结温度下负温混凝土微观结构与宏观力学性能的关系。结果表明:早期养护温度越低,水泥石初始结构越疏松,<20 nm的凝胶孔含量明显降低,混凝土抗压强度较低;转入标准养护后,负温混凝土孔径趋于细化,抗压强度得以迅速增长,-5℃受冻的混凝土,转标准养护28 d后>200 nm孔含量几乎与标准养护28 d混凝土相当,抗压强度亦接近。但-10℃和-15℃受冻的两组混凝土中大孔含量仍略高于标准养护混凝土,抗压强度相对略低。     

造纸白泥烧结页岩多孔砖的抗压性能及弹性模量研究

造纸白泥烧结页岩多孔砖是作为解决造纸厂碱回收过程产生大量的白泥而研发的一种新型墙体材料,因该砖在材料性能方面与普通砖存在差异,作为填充墙使用时其抗压强度计算没有相应公式。为了验证砌体规范抗压强度计算公式,本文通过取强度等级为MU5、MU7.5的砂浆,分别制作6组砌体进行其砌筑砌体的抗压性能试验,通过研究其破坏过程,得出其砌体抗压强度,并验证了此砖砌体可以用《砌体结构设计规范》中的计算公式计算其抗压强度。同时研究了造纸白泥烧结页岩多孔砖砌体的变形性能,通过分析,绘制出其应力-应变曲线,得出其弹性模量。     

击实水泥土强度随养护龄期增长的微观机理

通过室内夯实水泥土桩无侧限抗压强度实验和微观结构观测,研究了击实水泥土强度随养护龄期增长的微观机理.实验结果表明:随养护龄期的增长,击实水泥土块的无侧限抗压强度增加,渐趋于一个稳定值;60d龄期强度即可作为击实水泥土的设计强度.水泥土强度随龄期增长实质上反映了水泥水化凝胶体与拌和土料中的活性物质之间的离子交换和团粒化作用,以及硬凝反应程度由弱变强,在微观结构上表现为水泥土块中水化物结晶体由絮状、纤维状结构逐渐变为菊花状结构,最终形成网格状结构;粒间孔隙由大变小,分散状的土颗粒发生团粒化,随着水化作用的持续进行,相邻团粒被网格状水化物晶体联接形成水泥土结石体,从而导致水泥土强度的提高.     

南京盾构渣土工程特性及其微观结构

城市地铁建设将产生大量的盾构渣土,为探讨泥态废弃物的充分处理和资源化利用,本文以南京地铁盾构渣土为研究对象,进行无侧限抗压强度,侧限压缩和抗剪强度等室内试验得到其基本物理力学特性,分析其力学性质随风干天数增加的变化规律,并观测风干至恒重试样的微观结构形貌特点。结果表明：该区域盾构渣土成分主要以石英、方解石等为主,具有流塑性、天然含水率高和级配良好等基本物性特征,随着风干天数的增加,无侧限抗压强度不断增大,强度增量系数降低,压缩曲线的整体斜率增大,极限压应变前的压密阶段和屈服阶段的范围减小;压缩曲线在低压阶段能产生较大的压缩变形而高压阶段压缩变形有限,压缩性类别由高压缩性向中等压缩性转变;抗剪强度持续增大,内摩擦角增长幅度缓慢,而粘聚力增长幅度较急剧。微观结构表明试样具有大量的团聚体主要以边-面、面-面的形式接触,接触较为松散,外包颗粒,结构易发生错位移动,符合本文所测中高压缩性和低剪切强度特征。此研究成果能够为我国盾构渣土的再利用提供可靠的基础研究。     

木质素对红黏土物理力学特性的影响

为了研究木质素对于红黏土特性的影响,对不同掺量下的木质素改性土进行界限含水率试验、pH实验,探究pH和改性土稠度界限的关系.对不同掺量,不同养护龄期下的改性土进行无侧限抗压强度试验,得到其不同掺量下的抗压强度、不同龄期下的抗压强度及其应力-应变曲线关系.试验结果表明:界限含水率、pH随着掺量的增加而增大,并且和掺量之间存在相应的曲线关系.无侧限抗压强度则随着掺量和龄期的增加而增大,当养护28 d,掺入量为8％时,相对于素土抗压强度提高2.93倍,并且养护龄期下的抗压强度和木质素的掺量存在线性关系,改性红黏土的破坏形态也由脆性破坏向塑性破坏发展.