赤泥掺加量对保温装饰建筑陶瓷性能的影响

利用建筑垃圾、抛光砖废料和黏土为主要原料,通过掺加大量赤泥,制备保温装饰一体化建筑陶瓷材料。研究了赤泥掺加量对保温装饰一体化建筑陶瓷材料的体积密度、孔隙率、抗压强度、导热系数和软化温度的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)对样品物相组成和形貌进行表征。结果表明:当赤泥的掺加量为35%时,制备的样品发泡均匀,气泡大小较一致,体积密度为0.25 kg/m3,孔隙率达到74.58%,抗压强度为9.87 MPa,导热系数为0.059 W/(m·K),软化温度为1170℃,耐燃烧性达到A1级。     

基于正交试验分析影响泡沫玻璃性能的主要因素

材料配比和烧制工艺均会对泡沫玻璃的性能产生较大影响。以碳酸钠掺量、粉煤灰掺量、发泡温度和发泡时间为主要因素,设计4因素3水平的正交试验,研究各因素对泡沫玻璃抗压强度和导热系数的影响。当粉煤灰掺量达到25%时,抗压强度显著提高;碳酸钠掺量和发泡时间分别为3%和30 min时,抗压强度达到最大;发泡温度对抗压强度的影响则不明显。当粉煤灰掺量、碳酸钠掺量、发泡时间和发泡温度分别在20%、3%、20 min和840℃时,导热系数最小。粉煤灰掺量在4个因素中对抗压强度和导热系数两个指标的影响均最显著,在设计泡沫玻璃配合比时,首先要确定合理的粉煤灰掺量。     

填料水泥导热性能实验及对U型地热井取热影响的数值模拟研究

地层与井筒之间的导热性能是以热传导为主的U型地热井技术取得成功应用的关键因素之一。针对U型地热井如何提升固井水泥的导热性能问题,采用室内实验和数值模拟方法研究了导热填料对固井水泥导热性能和取热效果的影响。研究结果表明,石墨相比于实验所用其他填料而言具有更好的提升固井水泥导热性能的潜力;随着石墨掺入比例的增加,固井水泥的导热系数近似线性增加,而抗压强度近似线性下降;高掺入比例的石墨固井水泥能显著提高工作介质在U型井水平段入口处的温度,但由于U型井换热主要发生在较长的水平段上,从长期运行来看过高的掺入比例并不能显著提高取热效果,建议固井材料中石墨掺入比例控制在10%左右。研究结果对U型地热井固井水泥导热填料类型筛选和掺入参数确定具有重要意义。     

大比例掺用铁尾矿制备轻质保温墙体材料

以水泥为胶凝剂、黄石市灵乡铁矿尾矿为主要原料制备轻质保温墙体材料,研究了轻骨料膨胀珍珠岩、铁尾矿及其碱性激发剂掺量和水灰比对试件抗压强度、容重、导热系数的影响。结果表明：试验用碱性激发剂对铁尾矿的活性有显著的激发作用,从而可提高铁尾矿的掺用比例、减少水泥用量;当水泥、铁尾矿、激发剂、膨胀珍珠岩的质量比为1∶2.5∶0.25∶0.63,水灰比为0.8时,试件28 d的抗压强度＞5 MPa、容重＜900 kg/m3、导热系数<0.231 W/（m·k）,满足轻质保温墙体材料的性能要求。     

掺和料对磷石膏复合胶凝材料性能影响研究

研究主要掺和料矿粉及水泥单掺和复掺对磷石膏复合胶凝材料力学性能及耐水性能的影响,并通过扫描电镜(SEM)、压汞法(MIP)探究影响机理。结果表明,水泥掺量为0~20%、矿粉掺量为0~40%时,水泥和矿粉的单掺对磷石膏抗压强度有负面影响,但可有效提升软化系数。水泥及矿粉复掺时,可显著提高磷石膏软化系数,使软化系数达到0.65以上;当水泥掺量为5.58%,矿粉掺量为20.00%时,磷石膏复合胶凝材料抗压强度达到最大值16.50 MPa;水胶比由0.6降低至0.3,可制备抗压强度为32.50 MPa,软化系数为0.87的高强耐水磷石膏复合胶凝材料。由SEM结果可知,水泥及矿粉的水化产物包覆在石膏晶体表面,可显著提升其耐水性;由MIP结果可知,矿粉与水泥复掺可增加小孔(3~50 nm)比例及孔弯曲度,大幅降低平均孔径,改善孔径分布,增加基体致密度,进而提升抗压强度。     

深部开采围岩隔热材料性能试验研究

为避免深部开采面临的热害问题,设计研发成本低廉、绿色环保的围岩隔热材料,改善井下高温高湿环境,推动深部开采高温控制技术的发展。践行固废资源化理念,以广西高峰矿尾矿为主材料设计正交试验,探究尾矿、水泥、发泡剂、玻化微珠掺量对围岩隔热材料力学性能、隔热性能的影响。运用扫描电子显微镜(SEM)和核磁共振技术(NMR)探究围岩隔热材料的孔隙率、孔径分布与其力学性能及隔热性能的内在联系。结果表明,正交试验的最佳配比为A_2B_1C_2D_3,即尾矿∶铝粉∶水泥质量比为60∶1∶18,玻化微珠体积比为5%。材料中存在4种不同孔径的孔隙,总孔隙率达12. 9%,导热系数达0. 273 W/(K·m),抗压强度达0. 80 MPa,基本满足深部开采围岩隔热的需求。     

膨胀珍珠岩/磷酸盐保温板材的制备及性能研究

以磷酸、氢氧化铝和膨胀珍珠岩为主要原料,以氧化镁和氧化锌为固化剂制备膨胀珍珠岩/磷酸盐保温板材。运用单因素研究法探究了胶黏剂基料制备温度和时间、样品的干燥温度和时间对保温材料性能的影响。采用X射线衍射和红外光谱技术研究了磷酸盐的固化机制。结果表明,磷酸盐胶黏剂在水浴85℃加热30 min制备;黏结珍珠岩板材的最优制备条件为140℃干燥2 h,其密度为260 kg/m3、导热系数为0.050W/(m·K)、抗压强度为0.63 MPa。     

矿渣掺量对偏高岭土碱激发过程和产物性能的影响

为改善偏高岭土基地聚物的性能,在偏高跨土中加入不同掺量的矿渣(10%～50%),分析不同矿渣掺量对地聚物碱激发反应放热量、抗压强度和孔径结构的影响结果表明:偏高岭土中加入矿渣后,有利于碱激发反应的充分进行和地聚物抗压强度、致密度的提高随着矿渣掺量的增加,碱激发反应速率提高,总放热量增大,生成地聚物的抗压强度提高,地聚物孔隙率显著减小,且孔径分布逐渐向微孔方向移动.当矿渣掺量为50%时,80℃养护3d和7d抗压强分别达到73.4MPa和74.4MPa,3d龄期试块的孔隙率仅为446%,孔径尺寸小于20nm.     

碱激发矿渣-金尾矿基泡沫混凝土的制备及其特性研究

针对黄金尾矿堆存量大、处置困难、资源化利用率低等问题，为实现矿山尾砂的资源化利用，将黄金尾矿替代传统砂石骨料制备碱激发矿渣泡沫混凝土，并分析水灰比、稳泡剂掺量、泡沫掺量和水玻璃模数对浆体流动性、干密度、导热系数及抗压强度的影响规律。试验结果表明：水灰比从0.3增加至0.5的过程中，浆体流动度不断增加，干密度不断降低，导热系数和抗压强度呈先增加后降低的趋势，当水灰比为0.35时，导热系数和抗压强度达最大值；0.1%～0.4%的稳泡剂掺量对混凝土性能影响不显著；随着泡沫掺量的增加，混凝土结构形成大量连通孔，孔隙率增加，混凝土各性能均呈不断降低趋势；水玻璃模数是改善混凝土性能的关键因素，当水玻璃模数为1.6时，浆体流动度为149 mm,干密度为872 kg/m³,导热系数为0.088 W/(m·K),试样的3 d、7 d、28 d抗压强度分别为10.16, 14.67, 18.82 MPa。     

胶结剂性质对全尾砂胶结充填材料抗压强度的影响

针对胶凝材料性质对全尾砂胶结充填材料抗压强度的影响进行了试验研究,采用压汞测孔仪（Autopore Ⅳ9500）测定了固化体的总孔隙率和孔径分布。试验结果表明：当料浆固体浓度分别为70%、78%和86%并且胶凝材料掺量10%（以总固体质量计）时,掺矿渣水泥比掺水泥的固化体抗压强度分别提高了151%、127%和90%;当料浆固体浓度为86%并且胶凝材料掺量5%、养护龄期分别为7、14和28 d时,掺矿渣水泥比掺水泥的固化体抗压强度分别提高了68%、97%和141%;当料浆固体浓度为86%并且胶凝材料掺量分别为5%、10%、20%、30%和40%时,掺矿渣水泥比掺水泥的28 d固化体抗压强度分别提高了127%、89%、10%、-12%和-21%。结合压汞测孔数据和固化体抗压强度结果,得出结论：在高水胶比材料（即水胶比大于065）中,掺矿渣水泥比掺水泥的固化体中孔径更细（即水化产物更多或更分散）,导致固化体中骨料（包括填料）的黏结面积增加而增加固化体抗压强度;在低水胶比材料中,掺矿渣水泥比掺水泥的固化体中总孔隙率大幅度增加,导致固化体中骨料的黏结强度降低而降低固化体抗压强度。     

膨胀珍珠岩/酚醛树脂轻质复合材料的制备及性能研究

以膨胀珍珠岩和热固性酚醛树脂为原料,盐酸磷酸混合酸为固化剂,制备膨胀珍珠岩/酚醛树脂轻质复合材料。运用单因素研究法探究了固化剂用量、加热成型温度、加热成型时间、主要原料的比例及酚醛树脂预热温度对轻质复合材料性能的影响。结果表明,固化剂用量为酚醛树脂质量的12%,固化温度为120℃,加热时间为2 h,酚醛树脂与膨胀珍珠岩的质量比为3.50时复合材料性能最优。其抗压强度为1.476 MPa,抗折强度为1.148 MPa,导热系数为0.048 W/(m·K),密度为320 kg/m3。     

高触变性尾矿砂充填材料的制备与性能研究

采用凹凸棒石作为改性剂制备高触变性尾矿砂充填材料,研究不同凹凸棒石掺量对充填材料流变性能、抗压强度与孔隙特征的影响。结果表明:随凹凸棒石掺量增加,浆料静态屈服应力增长速率增大,触变性增大,动态屈服应力与稠度系数也随之增加,流动性降低;3 d龄期时,充填材料抗压强度与凹凸棒石掺量间存在正相关关系;7 d与28 d龄期时,掺入1.5%凹凸棒石增大了抗压强度,随掺量增大抗压强度降低;随凹凸棒石掺量增加,平均孔径先降低后增大,孔均匀性逐渐降低。综合考虑充填材料可施工性与硬化后性能,凹凸棒石适宜掺量为水泥质量1.5%。     

减水剂对全尾砂胶结膏体充填材料性能的影响研究

对减水剂对全尾砂胶结膏体充填材料性能的影响进行了研究,采用压汞测孔仪(AutoporeⅣ9500)测定了固化体的总孔隙率和孔径分布。试验结果表明:当料浆坍落度为180mm且水泥掺量分别为3%、5%和7%(以总固体质量计)时,与未掺减水剂相比,掺减水剂能使料浆的固体浓度分别提高4.3%、3.9%和4.1%,能使固化体28d抗压强度分别提高52%、81%和106%。当料浆坍落度为180mm、水泥掺量为5%并且养护龄期为7d、14d和28d时,与未掺减水剂相比,掺减水剂能使固化体抗压强度分别提高46%、90%和81%。结合固化体压汞测孔和抗压强度结果,得出结论:当保持料浆坍落度、水泥掺量和养护龄期相同时,与未掺减水剂相比,掺减水剂能降低固化体的总孔隙率和减小固化体的平均孔径,这可能是减水剂分散了料浆中的水泥和降低了料浆水灰比的复合作用的结果(并且水泥掺量越高或养护龄期越长,复合作用越显著),从而增加了固化体中骨料与骨料之间的黏结程度,因此提高了固化体的抗压强度。     

偏高岭土制备外墙保温材料试验

市场上现有无机保温材料导热系数低、保温性能差,为此,以偏高岭土为主要原料、水玻璃为碱激发剂、双氧水为发泡剂,通过聚合反应制备新型外墙保温材料,考察水玻璃用量、发泡剂用量和养护温度对保温材料密度、抗压强度和导热系数的影响。结果表明：当水玻璃与偏高岭土质量比为1.0、双氧水用量为偏高岭土质量的2%、养护温度为60 ℃时,获得的保温材料导热系数为0.115 W/(m·℃)、密度为356 kg/m3、抗压强度为0.821 MPa。试验结果可以为偏高岭土制备外墙保温材料工艺提供技术支持。     

高分子泡沫材料反应放热控制技术及固化特性研究

采用扫描电镜微结构分析、导热系数测定分析、热电偶温度测定等手段,研究了高分子泡沫材料反应放热的控制技术,以及改性剂对高分子泡沫材料表观芯密度、抗压强度等固化体性能的影响,并分析了改性剂降低反应放热的机理。结果表明,改性剂可以降低混合物反应活性,并与混合物中的组分发生吸热化学反应,2%改性剂S可使高分子泡沫材料最高反应温度降低至112 ℃,导热系数增加到0673 W/(m?K),热量传递和散失速度变快,缓解热量在其内部的积聚,并使其表观芯密度增加,尺寸稳定性提高,抗压强度增大。     

粉煤灰、煤矸石低温焙烧优等保温砖及性能分析

采用粉煤灰和煤矸石为主要原料焙烧实心墙体保温砖。正交实验优化结果为:焙烧温度1050℃,焙烧周期8h,粉煤灰和煤矸石的掺量比是60%∶35%;保温砖抗压强度32.9MPa,为普通黏土砖MU30优等级;导热系数为0.405W/(m·K),低于普通黏土砖的导热系数0.78W/(m·K);此外,保温砖X衍射图谱出现明显的石英、莫来石特征峰。TGA-DTA热机理分析显示:900℃~1200℃的区间,随着温度的升高,坯体吸热开始熔融玻化,产生晶型转变,使力学性能得到提高;保温砖断片SEM扫描可见,经1050℃焙烧后,球体状的实心玻璃珠、珠状皱晶的珍珠岩、絮凝状的铝硅酸盐相,原料颗粒之间的间隙被黏性玻璃质所填充,致使保温砖产生很高的力学强度。保温砖耐酸、碱、冻融及强度实验表明,成品耐久性能及耐候性能优良。     

以磷渣—磷尾矿为主要原料的保温板研制

磷渣和磷尾矿都是工业废弃物,它们的堆放不仅占用土地而且对环境构成潜在危害。通过研究磷渣与生石灰的比,水灰比,磷尾矿掺量,水泥用量等得到制备保温板的最佳配比:膨胀珍珠岩10%、磷尾矿60%、水泥3%、磷渣∶生石灰(质量比)=4∶1、水灰比0.24。按此配方配料,成型后经174.5℃、8h蒸压养护所制得的保温板,其容重为1.49g/cm3、抗折强度3.56MPa、抗压强度12.5MPa、导热系数0.143W/(m.K),超过了国标规定的指标。     

以铁尾矿为主的多元固废混凝土抗压性能与微观结构研究

为实现铁尾矿、煤矸石等固废再利用,降低混凝土水泥用量,并缓解铁尾矿单独作为混凝土掺合料对抗压性能的不利影响,以铁尾矿-煤矸石-粉煤灰为复合掺合料,考察了复合掺合料掺量和配比对混凝土抗压强度及微观结构的影响。结果表明:(1)复合掺合料的掺入降低了混凝土的抗压强度,掺量为20%时对后期抗压强度影响较小,28 d抗压强度可达42.1 MPa,达到C40混凝土标准;掺量为30%时28 d抗压强度最高可达38.4 MPa。(2)铁尾矿材料活性较低,单独作为掺合料劣化了混凝土抗压性能,但其具有填充效应以及分散作用;粉煤灰和煤矸石都具有一定的火山灰活性,粉煤灰活性较高且具有滚珠效应,对混凝土抗压强度的贡献高于煤矸石;铁尾矿与粉煤灰、煤矸石协同作用缓解了铁尾矿单独作为掺合料对混凝土抗压性能的劣化,最优掺入比例为1∶2∶2。(3)掺量为20%的复合掺合料促进了界面过渡区附近的水泥水化,但劣化了整体孔结构,掺量为30%的复合掺合料优化了混凝土孔结构,明显降低了界面过渡区的孔隙率,但对水泥水化产生了消极影响。研究结果表明,复合掺合料改变了界面过渡区的孔隙率和水化进程,平衡界面过渡区的孔结构和水化进程是提高混...     

粉煤灰基地聚物混凝土抗压强度及吸水率研究

采用L_(16)(4~3)田口方法设计试验,研究了水泥掺量、NaOH溶液浓度、养护温度3个因素对高钙粉煤灰基地聚物混凝土抗压强度及吸水率的影响,并对试验中各因素水平的信噪比及均值进行了分析。结果表明,当水泥掺量为20%,NaOH溶液浓度为14 mol/L,养护温度为70℃时,地聚物混凝土的抗压强度为64.21 MPa,吸水率为3.03%,此时综合性能较优;方差分析结果表明,水泥掺量对地聚物混凝土抗压强度和吸水率的影响最大,其贡献率分别为45.48%和46.42%。     

固井作业中油基钻井液对水泥浆的污染情况研究

固井作业过程中,油基钻井液会对水泥浆造成污染,从而影响固井质量。通过实验研究了油基钻井液对水泥浆流动性、稠化时间、抗压强度和孔隙率等性能的影响,分析了水泥浆被油基钻井液污染的原因和机理。实验结果表明,油基钻井液显著降低了水泥石的抗压强度和粘结强度,增加了水泥石的孔隙率和渗透率,油基钻井液的存在会导致水泥浆的塑性粘度和动切力增加。油基钻井液中的润湿剂与水泥颗粒接触后改变了Zeta电位值,从而使水泥浆颗粒可以被油基钻井液的油相润湿,从而阻碍了水泥水化产物的形成。