碱激发胶凝材料发展趋势

碱激发胶凝材料是近年来发展的新型胶凝材料,许多固体废弃物均可作为它的原料,这将为充分利用工业固体废弃物开辟一条新的途径。本文主要从国内、国外两方面了介绍了碱激发胶凝材料的发展现状及理论科研成果。阐述了碱激发水泥的存在的问题。     

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.     

用碱矿渣胶凝材料粘贴FRP布加固混凝土结构的剪切性能

为解决环氧类有机胶耐火性差的问题,选择工业副产品粒化高炉矿渣为原料,水玻璃为碱性激活剂,制备了一种用于FRP加固混凝土结构的耐高温无机胶——碱矿渣胶凝材料.通过考察水玻璃模数与用量,以及水用量对胶块抗压强度的影响,优选出碱矿渣胶凝材料的最佳配比为:水玻璃模数Ms=1.0,水玻璃用量为矿渣粉质量的12％,水用量为矿渣粉质量的42％.通过面内剪切试验,研究了FRP布和胶黏剂类型对FRP布与混凝土基材的界面剪切性能的影响,建议了2种CFRP布的有效黏结长度为160和220 mm.试验结果表明:碱矿渣胶凝材料用于粘贴CFRP布加固混凝土结构效果良好,其面内剪切强度与有机胶相当,界面破坏呈现胶层下混凝土大面积剥离的理想破坏模式.     

利用矿渣、硅灰制备低碱胶凝材料

本文利用矿渣、硅灰等矿物掺和料翻备低碱胶凝材料。随着矿渣、硅灰的加入,胶凝材料的强度均下降。在矿渣掺量为80％,硅灰掺量为15％时,所制备的低碱胶凝材料出28d的强度为10．3MPa,pH值低于10,能够用于植被混凝土的研制。     

碱矿渣-粘土复合胶凝材料抗硫酸盐及酸侵蚀性研究

放射性废物固化材料的耐蚀性直接影响废物固化体的安全性。研究了新型放射性废物固化材料———碱矿渣—粘土复合胶凝材料(AASCM)在SO42-离子浓度为202.50 mg.L-1Na2SO4、MgSO4溶液及pH值为3.60的CH3COOH-CH3COONa溶液中的侵蚀性能。结果表明,在Na2SO4溶液浸泡后,硅酸盐水泥(PC)样品的表面生成物为CaSO4.2H2O和三硫型水化硫铝酸钙(AFt),而AASCM、碱矿渣水泥(AASC)的表面生成物仅检测出CaSO4.2H2O相;在MgSO4溶液中浸泡后,其表面生成物除分别产生上述相应生成物之外,还有纤维状产物。AASCM中的富铝组分未导致AFt的形成。AASCM具有较硅酸盐水泥好的抗硫酸盐及酸侵蚀性能,与碱矿渣水泥相当。     

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。     

复合胶凝材料组成与混凝土抗压强度定量关系研究

通过单纯形重心设计方法得出了水泥一磨细矿渣微粉一超细粉煤灰三元复合胶凝材料组成与各龄期混凝土抗压强度的定量数学解析式，其对混凝土强度的预测精度基本可控制在5％的相对误差范围内．不同龄期三元系统的等强线变化揭示了3d和28d时，复合胶凝材料各组分对强度的贡献按水泥、磨细矿渣微粉、超细粉煤灰的顺序降低，180d时则按水泥、超细粉煤灰、磨细矿渣微粉的顺序降低，从而揭示了磨细矿渣微粉与超细粉煤灰复合对混凝土早期和后期强度存在互补效应．     

矿渣—粉煤灰基高性能混凝土专用胶凝材料

通过优化配比组分、粒级设计和使用外加剂,制备出一种高掺量矿渣、粉煤灰且使用水泥熟料较少的矿渣--粉煤灰基高性能混凝土专用胶凝材料.研究了物料粉磨方式、石膏掺量、矿渣与粉煤灰的掺量及比例对复合高性能胶凝材料体系强度的影响,并通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)微观分析手段观察其微观结构和水化产物,阐明了复合胶凝材料活性与级配协同优化效应.复合胶凝材料胶砂水胶比为0.36时具有较好的流动度,胶砂试块养护28d抗压强度可以达到58.9MPa,抗折强度达到14.2MPa,并具有良好的抗硫酸盐侵蚀性能,配制的混凝土具有良好的抗碳化性能.     

高性能矿渣胶凝材料的试验研究

通过试验，选择出Ｊ２型激发剂掺量为矿渣重量的１０％，ｍｗ／ｍｓ为０．２７５，塑性成型，标养１ｄ＋沸煮６ｈ的工艺条件，较容易地制备出抗压强度高达１２０～１５０ＭＰａ的碱矿渣高性能水泥基材料，其水化产物主要是低Ｃ／Ｓ比的Ｃ－Ｓ－Ｈ凝胶。     

矿渣预处理与碱碳酸盐-矿渣胶凝材料的性能

碱激发碳酸盐矿胶凝材料是在常温下直接制备得到的一种低环境负荷型胶凝材料,其与高炉矿渣复合后可以获得更好的早强、高强和抗渗性能。但是,与高炉矿渣的复合会引起胶凝材料的工作性能如凝胶时间和流动性能等的急剧变差,且难以采用传统的缓凝技术如碱矿渣水泥的缓凝技术等加以解决。研究发现,当对矿渣采用低浓度的硅酸钠溶液进行一定时间的预处理后可以较好地解决上述问题。研究结果表明：矿渣的预处理能够使该胶凝材料的凝胶时间得到较大幅度的延长和流动性能得到较为显著的改善,但会使材料强度有所降低;凝胶时间延长和流动性能改善的幅度随着材料中矿渣质量掺量的提高和硅酸钠浓度的增大而减小。     

无机胶凝沙漠绿化砖制备及其性质的研究

采用模压成型方式制备沙漠绿化砖,分析无机胶凝剂用量、固化剂浓度、固化时间3个因素对绿化砖抗压强度、密度和吸水率的影响,从而确定最佳的工艺参数.正交实验结果表明：制备每块绿化砖的最佳的工艺参数为沙子12 kg,无机胶凝剂1 500 mL,固化剂浓度2.5 mol/L,固化时间45 min.但在实际生产过程中,考虑到节约成本和效率问题,固化剂浓度可以降低到1 mol/L、固化时间缩短为5 min.同时证明,添加一定量的膨润土,可以在保证抗压强度不受影响的情况下有效达到节约成本的目的.     

往复荷载下高强砖组合墙体承载力与变形研究

对一种新型高强度烧结砖组合墙体的承载能力与变形能力进行了研究.针对传统组合墙体砌块材料强度较低且墙体高宽比较小的情况,采用新型高强度的烧结页岩粉煤灰砖做材料,设计了高宽比分别为1.4和2.3的2组试件,研究了高宽比、竖向压应力以及纵向和水平配筋率等因素对墙体抗侧力和延性的影响.7片墙体的低周反复荷载试验结果表明在其他参数相同的条件下,高宽比较大的墙体,其抗侧承载力明显低于高宽比较小的墙体,但是其延性明显要好.对2种墙体在低周反复荷载和单向静力荷载作用下的承载能力与延性进行对比,结果表明在低周反复荷载作用下,配筋率越低的墙体延性越好;相反,在单向静力荷载作用下,提高墙体约束柱的配筋率,在一定范围内可以增加墙体的延性;这种墙体具有较高的抗侧能力和良好的变形能力,具有较高的实用价值.     

微生物注浆固化粉土的微观结构与作用机理

【目的】确定微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术注浆固化吹填粉土的强度效果,明确其微观控制因素与固土作用机理,为微生物固土技术应用于处理吹填粉土提供理论参考。【方法】通过不同注浆轮次微生物注浆固化吹填粉土,采用无侧限抗压试验、X射线衍射分析、扫描电镜分析、压汞分析以及化学分析等方法,比较微生物注浆固化处理吹填粉土的强度、矿物成分、胶结CaCO₃含量、土体微观形貌和土体孔径分布等差异。【结果】 对吹填粉土先后恒压注入A₆₀₀=1.2的巴氏芽孢杆菌和0.1 mol/L的CaCl₂与尿素胶结溶液1～6轮后,其无侧限抗压强度较未处理土分别提高26.8%、33.0%、36.4%、39.6%、59.8%、61.8%,强度随注浆轮次的增加而增加; 微生物固化吹填粉土中的主要胶结物为方解石型CaCO₃,其在土体内部起到胶结土颗粒与填充孔隙两方面作用,微生物注浆固化粉土强度随CaCO₃含量增加而增加并存在敏感阈值,当固化粉土中的CaCO₃含量超过阈值时,固化效果会显著提升,不同粉土的阈值存在差异; 微生物注浆加固改变了吹填粉土的孔隙分布,直径10～300 μm的孔隙显著减少,对10 μm以下细小孔隙影响不大。【结论】采用微生物注浆方式固化吹填粉土是有效的。微生物注浆固化粉土的强度形成受其微观胶结结构与CaCO₃含量影响,吹填粉土的孔隙尺寸能够与巴氏芽孢杆菌的菌体尺寸相容,微生物注浆会显著减少吹填粉土中10 μm以上的孔隙。     

聚合物对混凝土抗压强度的影响

通过试验,对掺加不同掺量聚乙酸乙烯酯(PVAC)的聚合物改性水泥混凝土的抗压强度进行了研究。试验结果表明,相对于普通混凝土,PVAC聚合物混凝土的抗压强度有较大提高,聚合物乳液存在一个最佳的掺量范围,此数值大致在10％左右。同时,还研究了养护龄期对聚合物混凝土抗压强度的影响。     

高强砖组合墙体抗侧力研究

对3批22片组合墙体在不同试验参数和试验条件下的试验结果进行了比较与分析,并对这种墙体的抗侧承载力进行了讨论;对影响组合墙体抗侧承载力的因素如高宽比、竖向压应力、纵向与水平钢筋的配筋率以及混凝土率等因素进行分析,指出其各自不同的作用机理和对抗侧承载力的贡献程度;对组合墙的正截面和斜截面的受力状况进行分析,给出了不同情况下正截面和斜截面抗侧承载力的计算公式,为该类房屋的设计提供了依据;对国内大量试验研究的数据进行了回归拟合.研究结果表明,组合墙体是一种具有良好变形性能的结构形式.     

岩样单轴抗压强度区间估计分析

基于岩石单轴抗压强度为正态分布随机变量,利用数理统计理论对岩样单轴抗压强度置信区间、置信度等问题进行了系统的分析研究,整理并推导出了岩样单轴抗压强度"区间估计指标"的理论计算公式,并分析了岩样单轴抗压强度样本均值、样本标准差、总体均值置信区间、总体标准差置信区间等与岩样数量之间的关系,最后利用前人试验数据进行了验证应用与分析。结果表明:现有"单值点指标"方法给出的数据"信息不足",导致不同试验条件下得到的各组试验数据之间的横向比较的可靠性得不到保证,而"区间估计指标"可克服其不足,且在岩样数量较小时仍可使用,只是其置信度会较低(置信区间宽度会较大);当岩样数量较小时,样本标准差的波动性比样本均值的波动性约高一个数量级,样本标准差的随机性与离散性更大且达到收敛稳定所需的岩样数量也更大;岩样单轴抗压强度的"区间估计指标"置信区间、置信度等与岩样数量、岩样非均质性、岩样强度分布的随机性等有关。     

水热处理对褐煤性质及型煤抗压强度的影响

针对褐煤资源难以有效利用的现状,采用水热处理法进行褐煤改质成型实验,分析水热处理对褐煤性质及型煤抗压强度的影响。结果表明,经过水热处理后的褐煤,酚羟基和羧基含量明显降低,饱和烷烃有所增加;随着水热处理温度升高,煤中内在水分、挥发分降低,型煤的抗压强度提高。该研究为褐煤的进一步加工利用奠定了基础。     

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.     

Effect of magnesia on the compressive strength of pellets

The compressive strength of MgO-fluxed pellets was investigated before and after they were reduced. The porosity and pore size of green pellets, product pellets, and reduced pellets were analyzed to clarify how MgO affects the strength of the pellets. Experimental results show that when the MgO-bearing flux content in the pellets increases from 0.0wt% to 2.0wt%, the compressive strength of the pellets at ambient temperature decreases, but the compressive strength of the pellets after reduction increases. Therefore, the compressive strength of the pellets after reduction exhibits no certain positive correlation with that before reduction. The porosity and pore size of all the pellets (with different MgO contents) increase when the pellets are reduced. However, the increase in porosity of the MgO-fluxed pellets is relatively smaller than that of the traditional non-MgO-fluxed pellets, and the pore size range of the MgO-fluxed pellets is relatively narrower. The reduction swelling index (RSI) is a key factor for governing the compressive strength of the reduced pellets. An approximately reversed linear relation can be concluded that the lower the RSI, the greater the compressive strength of the reduced pellets is.     

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。