新壤无氨凝胶的制备与胶凝特性研究

采用光电分析法研究了环保型无氨凝胶防灭火材料，比较了三种促凝剂与水玻璃生成无氨凝胶的胶凝特性，并研究了具有较好胶凝特性的促凝剂C与水玻璃在不同浓度、不同温度下的成胶特性及其失水性和热稳定性。结果表明：促凝剂C对水玻璃的促凝效果较好，生成的凝胶强度高、失水率低；当水玻璃浓度为7％、促凝剂C浓度为1．8％-3．0％时，对成胶过程有利；由浓度为7％的水玻璃与浓度为2．5％-3．0％的促凝剂C生成的凝胶失水速率最小；温度大于80℃时，凝胶失水速率随温度升高快速增大；凝胶在不同阶段的失水速率满足不同的动力学特征，初期主要受表面控制，中期为扩散控制。水玻璃成胶特性与促凝剂中阳离子的化学价有关，高价阳离子更有助于凝胶的生成。     

一种改性防灭火复合胶体材料的制备

选用黄土为骨料、水玻璃为基料和NaHCO3为促凝剂,制得了新型复合胶体防灭火材料。通过研究基料、促凝剂、骨料的含量与成胶时间之间的关系,确定了复合胶体的最佳配方,最终实现复合胶体成胶时间0～30min可控。结果表明,复合胶体的最佳配方是黄土与水质量比为1∶3～1∶5,促凝剂用量小于3%,水玻璃用量为7%;该复合材料能够起到降温、阻燃、隔氧的作用,具有较好的防灭火效果,同时成本较低。     

石灰石粉对碱激发胶凝体系流变性能的影响

为解决碱胶凝材料反应过快而导致其流变性和工作性能差的问题,采用流变学原理研究了不同掺量下的石灰石粉(0%、5%、10%、15%、20%)对固体水玻璃和液体水玻璃激发矿渣—粉煤灰胶凝材料流变特性的影响。研究结果表明,新拌胶凝材料浆体内部的屈服应力和塑性黏度是影响碱胶凝材料流变性和工作性能的关键因素;反应生成的凝胶造成浆料内部颗粒团聚以及颗粒间作用力和摩擦力增大,从而导致屈服应力和塑性黏度增大,可以通过添加惰性矿物来改变浆料的屈服应力和塑性黏度;固体和液体水玻璃激发矿渣—粉煤灰胶凝材料符合Bingham模型,加入石灰石粉并未改变其流变模型;石灰石粉对固体水玻璃和液体水玻璃激发矿渣—粉煤灰胶凝体系的屈服应力和塑性粘度影响稍有不同,在液体水玻璃激发浆料体系中的塑性粘度以石灰石粉掺量20%为最小,而在固体水玻璃体系中掺入石灰石粉可使浆料的塑性粘度降低15%～30%。     

无氨复合凝胶的制备及其胶凝特性

 为了提高凝胶的防灭火性能及热稳定性,用光电分析法研究了新型无氨复合凝胶的胶凝特性。采用光电法测出无氨复合凝胶的成胶时间,分析温度对复合凝胶成胶时间影响,并在同环境下对比了普通凝胶和复合凝胶的热稳定性。结果表明,复合凝胶的成胶时间随环境温度的升高而缩短,且环境温度对成胶时间的影响程度与复合胶凝剂的质量分数有关,影响程度为：6%的胶凝剂＞8%的胶凝剂＞10%的胶凝剂。Na₂SiO₃·nH₂O溶液中添加含有多种Lewis酸的复合胶凝剂后,中和了硅酸胶团的电荷,破坏硅酸胶团的融合膜,促使胶粒发生沉聚而转变为有弹性的凝胶,并且复合胶凝剂的粒度为破碎多面体,进而增加了比表面积,增加了吸水量,提高了热稳定性。     

碱-偏高岭土胶凝材料的凝结硬化性能研究

对碱 偏高岭土胶凝材料的凝结硬化性能进行了研究.研究方法是将碱激发剂∶偏高岭土∶砂=0.7∶1∶1(质量比)混合并成型为3cm×3cm×3cm的试块,在规定的条件下养护到规定的时间,根据试块的抗压强度来评价凝结硬化性能.试验结果表明:碱 偏高岭土胶凝材料的胶砂强度随碱的浓度增加而加快;随养护温度升高和养护时间延长而加快;与水玻璃的模数有关.当水玻璃模数为0.75～1时,胶砂强度发展速率迅速;当水玻璃模数≥2时,砂浆在80℃养护24h不能脱模;当水玻璃模数为0.5时,砂浆拌合时发生闪凝.由此可以推断:当水玻璃模数为0.75～1时,水玻璃中SiO2初始状态有利于反应产物的形成以及(或者)偏高岭土在该水玻璃的碱浓度中的溶解度可能与反应物的形成速度相匹配.     

激发剂种类对碱矿渣胶凝材料性能的影响研究

为了研究激发剂种类对碱矿渣胶凝材料性能的影响规律,用高炉矿渣作为胶凝材料,氢氧化钠溶液、水玻璃溶液及碳酸钠溶液作为激发剂,在水胶比为0.3、碱当量为4%的条件下,研究3种激发剂对矿渣胶凝材料激发效果的影响,并采用微观测试手段分析了碱矿渣胶凝材料的微观形貌和水化产物.结果表明:不同的激发剂对胶凝材料的性能产生不同的影响,具体表现为碳酸钠作为激发剂,其凝结时间最长,且远远大于氢氧化钠和水玻璃作为激发剂制备的胶凝材料,但其制备的胶凝材料收缩率最小;水玻璃作为激发剂时,能够获得较高的强度,但其收缩率最大;而氢氧化钠作为激发剂,其制备的胶凝材料早期强度较高,但后期强度发展缓慢.微观分析显示,水玻璃和氢氧化钠作为激发剂时,水化产物主要为C-S-H凝胶和CaCO_3,而碳酸钠作为激发剂时,水化产物主要为CaCO_3.     

碱法造纸废液化学改性法制高温堵剂的研究

碱法造纸废液与苯酚、甲醛反应,生成的改性水溶液在200～300℃的高温条件下能生成凝胶,其胶凝时间为24～8小时,胶凝时间受组分的浓度、胶凝反应温度、溶液的pH值、溶液含盐量等因素的影响,生成的凝胶具有较高的强度,且耐高温,不溶于水,将其用于蒸汽开采稠油中,对不均质地层的高渗透层进行封堵,可提高稠油采收率。     

一种自生泡沫凝胶复合堵剂的室内研究

针对常规泡沫稳定性差,封堵效果有限的缺点,提出了自生泡沫/凝胶复合堵水剂。该体系的生气剂为NH₄Cl和NaNO₂,凝胶为水玻璃,酸催化剂为一种强酸弱碱钠盐,起泡剂为十二烷基苯磺酸钠,确定出了体系的基本配方为3.0%硅酸钠+2.0%胶凝剂QX+2.5%NH₄Cl+2.0%NaNO₂+0.5%ABS。利用高温高压反应釜对体系的产气特性进行了研究,结果表明该体系具有延迟产气的特点,在12h后才开始大量产气,体系的胶凝时间长达16h,胶凝后具有一定的抗压强度,可提高对地层的封堵能力;岩芯流动实验表明,该自生泡沫/凝胶体系可有效地封堵含水岩芯,封堵率为88.1%,对含油岩芯封堵效果较差,因而是一种较好的选择性堵剂。     

低温胶凝琼脂糖衍生物的合成及其性质研究

通过缩水甘油醚的改性,合成了一系列具有不同侧链性质和取代度的低温胶凝琼脂糖衍生物。研究了支链性质和取代度对胶凝温度、凝胶融化温度、最低胶凝浓度的影响。对琼脂糖衍生物的凝胶强度,凝胶透明性及凝胶的亚显微结构与取代度的关系也进行了讨论。实验结果表明,胶凝温度随取代度增大呈线性下降,侧链的亲疏水性质对衍生物的性质具有不同的作用效果,从化学结构角度支持了Rees等有关琼脂糖胶凝机制的双螺旋理论。     

中东孔隙型低渗灰岩储层酸液体系缓速性

酸液的缓速性是影响酸液有效作用距离的关键因素,是优选酸压工作液的重要依据。采用旋转岩盘进行了普通盐酸、胶凝酸和乳化酸与伊朗雅达油田Sarvak储层灰岩岩心的酸岩反应实验,构建了反应动力学方程和变温动力学方程。结果表明,普通盐酸的反应速率明显快于胶凝酸和乳化酸,温度对反应速率影响显著,温度越高,反应速率越快。而相同反应温度下,乳化酸的反应速率常数分别比胶凝酸与普通盐酸小1和2个数量级,同时乳化酸的反应级数最大,现场配液时需要考虑酸液浓度对其反应速率的影响;酸液浓度相同时,乳化酸的反应活化能最大,其次为胶凝酸,普通盐酸的最小。乳化酸与胶凝酸的缓速性相对较好,预测其有效作用距离更大。     

复合改性水玻璃固化黄土冻融特性试验研究

在我国季节温差变化较大的西北地区广泛分布着大量的黄土地层,强烈的冻融作用引起土体结构发生破坏,导致路基和边坡失稳;因此探求在冻融环境下新型岩土加固方式具有重大意义。研究了冻融循环条件下复合改性不同波美度水玻璃固化黄土的无侧限抗压强度、质量损失和微观结构等力学特性的变化。探讨了冻融循环对复合改性水玻璃固化黄土工程特性的影响。试验结果表明:复合改性水玻璃与未改性水玻璃固化黄土样的质量损失、强度损失与冻融循环次数存在一定相对值。冻融循环初期,冻融作用对复合改性水玻璃固化样强度有一定的补强作用;随着冻融循环次数的增多,强度随之减小;多次冻融循环后,试样微结构中部分骨架颗粒或晶体出现断裂,微结构出现损伤或破坏,固化样强度降低,甚至丧失。     

Ca－F－P系水玻璃固化剂的固化作用研究

研制含有硅酸钙盐、氟化物、磷酸盐的复合型水玻璃固化剂．考察室温固化过程中干燥失水率、硬度以及涂层浸水时ＳｉＯ３２－和Ｎａ＋溶出率等性质随固化时间的变化规律．并作矿相和形貌分析．     

水玻璃浓度与浇注砂土强度关系

在我国，水玻璃的应用量远不如国外一些国家。为了加强对水玻璃用途的了解，研究水玻璃对砂土固结的影响规律。在实验室条件下，分组制作模型试块并测得其抗压强度，确定了砂土固结强度与水玻璃浓度的关系，从而为实际工程应用提供些参考。     

激发剂在尾矿固化中的应用研究

以采用工业粉状废物为主要原料配制的无水泥固结剂对细粒铁尾矿膏体进行固化处理,以三乙醇胺、氯化钙、水玻璃为激发剂来提高固结剂的活性,重点研究这3种激发剂在单掺或复掺时对固结体抗压强度的影响。结果表明,激发剂单掺时,水玻璃的激发效果要明显优于三乙醇胺和氯化钙,水玻璃掺量为0.75%时,其激发效果最好,固结体7d抗压强度比不掺激发剂时提高了29%;水玻璃与三乙醇胺复掺时的激发效果最优,当水玻璃掺量为0.75%、三乙醇胺掺量为0.035%时,固结体7d抗压强度达到1.4MPa,比单掺水玻璃时提高了16%。     

水玻璃粘结剂的固化和粉化机理研究

以沙子为骨料,水玻璃作为黏结剂,三氯化铝作为固化剂,制备成大尺寸多孔沙砖,研究水玻璃黏结剂的固化机理和粉化机理。通过采用红外和X射线衍射仪测试在不同环境和不同固化时间黏结剂的结构变化和官能团变化,发现水玻璃凝胶在干燥环境不断脱水,其中的Si—O—Al键含量随时间延长而增加,形成稳定的网状交联结构;在潮湿环境,受到羟基作用使Si—O—Al键断裂而导致黏结剂粉化。     

脱硫石膏粉煤灰地聚合物抗压强度和反应机理

经钠水玻璃激发固体废弃物脱硫石膏和粉煤灰,成功研制了脱硫石膏-粉煤灰地聚合物,研究了该地聚合物的抗压强度,并采用X射线衍射分析(XRD)和扫描电镜(SEM)等测试方法研究了其反应机理.研究表明:经800℃焙烧1h后的脱硫石膏结构松弛、缺陷多、活性大,以10%掺量取代粉煤灰,经钠水玻璃激发形成的地聚合物,在75℃养护8h或在23℃养护至28d,抗压强度均可达37.0 MPa.此反应体系中,碱激发与硫酸盐激发作用共存,地聚合反应与水化反应同时进行,生成了地聚合物凝胶、类沸石以及钙矾石等反应产物.脱硫石膏-粉煤灰地聚合物的成功研制,为实现多种工业废弃物的共处置利用,尤其是含硅铝相的工业废弃物和含硫酸钙的工业废弃物的共处置打下了理论基础.     

微波加热硬化水玻璃砂表面涂层的抗湿性研究

针对微波加热硬化水玻璃砂吸湿性强的特点,以PbO-ZnO系低温玻璃粉作为主要的涂层材料,研究测试了涂层的抗湿性．结果表明：表面涂层后的水玻璃砂样抗吸湿性明显高于普通水玻璃砂样,4h存放强度提高了2．33倍,4h吸水率降低了45．9％．通过SEM和XRD等测试方法,对表面涂层砂样和普通砂样的物相和成分进行了分析：SEM分析表明,表面涂层砂样的表层有涂层材料渗入形成防湿层,防湿层内砂粒表面的粘结桥有许多细小颗粒状物质分布．表面xRD扫描表明：涂层表面出现了3种新的物相,即Al2TiO3,NaAlO2和PbTiO3,它们是表面涂层提高砂样抗湿性的主要原因．     

超细粉末材料改性水玻璃粘结剂

从几种可能的超细材料里面筛选出一种最合适的超细材料,就这种材料对水玻璃粘结剂的具体性能影响展开研究.结果表明:用经过特殊处理后的超细粉末材料改性水玻璃粘结剂,具有常温强度高、残留强度低等优点;超细粉末材料改性的水玻璃粘结剂采用酯硬化工艺,可使水玻璃粘结剂的加入量低于3.0%,在水玻璃砂常温强度有所提高的前提下,其溃散性显著改善.较佳的超细粉末材料改性水玻璃粘结剂的测试结果为(与不改性水玻璃相比):常温24h强度提高了30.7%,残留强度下降了40.1%.