化学发泡轻质地聚合物泡沫混凝土的制备及性能

采用化学发泡方式,以碱激发粉煤灰-偏高岭土基地聚合物为胶凝材料,制备出密度低于400kg/m~3的地聚合物轻质泡沫混凝土。研究了材料组成对地聚合物泡沫混凝土干密度、抗压强度、吸水率及导热系数的影响,并对地聚合物泡沫混凝土的孔结构进行了分析。研究表明:随着水料比增加,地聚合物泡沫混凝土吸水率增大,导热系数降低,平均孔径越小,孔隙率越大;在偏高岭土-粉煤灰激发材料体系中,偏高岭土掺量由40%增加至50%时,地聚合物泡沫混凝土性能没有明显改善;当水玻璃掺量增加时,地聚合物泡沫混凝土干密度和抗压强度增加,吸水率降低。当水料比为0.55、水玻璃掺量50%、偏高岭土掺量40%时,制备的地聚合物泡沫混凝土性能最佳,其干密度、14d抗压强度、吸水率和导热系数分别为366kg/m~3、1.18MPa、30.2%和0.084W/m.K。     

偏高岭土地聚物力学性能研究进展

偏高岭土是高岭土在适当温度下煅烧活化形成的硅铝酸盐,以其为原料制备的地聚物具有快硬早强、强度高、和易性好及耐腐蚀等优点。近年来,相关学者针对偏高岭土地聚物力学性能的影响因素开展了大量力学性能试验及基础理论研究工作,为偏高岭土地聚物的推广应用奠定了基础。综述了偏高岭土地聚物的种类、水化机理,总结了激发剂种类、掺量、水玻璃模数、胶凝材料处理方式、液固比、外掺料及养护方式、养护温度等因素对偏高岭土地聚物力学性能的影响,并对偏高岭土地聚物推广应用中面临的问题及未来的研究方向进行了探讨。     

碱激发地聚合物双液注浆材料试验与应用研究

为解决传统注浆材料抗侵蚀性差、后期体积倒缩等问题,提出新型碱激发地聚合物双液注浆材料。通过室内试验,分析水玻璃体积掺量与粉料比例对浆液初、终凝时间、单轴抗压强度、抗侵蚀性及干缩性的影响规律;通过现场试验,研究该注浆材料的可行性及治理效果。结果表明,碱激发地聚物注浆材料的凝胶时间可控制在几十秒到几十分钟内;特定条件下,当水玻璃体积掺量为20%或矿渣:偏高岭土(质量比)为1∶2时,固结体的抗压强度最高;在酸溶液中,水泥浆固结体的强度损失达50%,该材料固结体的强度损失仅为20%;碱激发地聚物浆液固结体的干缩率随偏高岭土含量的增加而逐渐下降,但当含量超过30%后,对固结体干缩率的影响程度明显减小;碱激发地聚合物双液注浆材料充分利用工业废渣,可依据工程要求调整配比,且其各项性能满足注浆治理的要求。     

偏高岭土-粉煤灰基地聚物轻质混凝土试验及性能研究

以碱激发偏高岭土-粉煤灰为胶凝材料,采用化学发泡法制备了干密度为645.2～827.6 kg/m3、28 d抗压强度为0.89～3.75MPa的地聚物轻质混凝土。试验结果表明：偏高岭土掺量对地聚物轻质混凝土的整体性能有重要影响,抗压强度随偏高岭土掺量的增加而提高;其干密度主要由孔隙率决定,而孔隙情况取决于发泡效果及稳泡技术;与传统的硅酸盐水泥基轻质混凝土相比,同体积下的偏高岭土-粉煤灰基地聚物轻质混凝土导热系数更低,保温隔热效果更好。     

水玻璃模数对碱激发地聚物泡沫混凝土性能的影响研究

碱激发地聚物泡沫混凝土(Alkali Activated Geopolymer Foam Concrete,AAGFC),是使用磨细矿渣粉、粉煤灰等作为原材料,以水玻璃、氢氧化钠或碳酸钠为激发剂,按一定比例与泡沫混合而制备出的一种新型混凝土材料。与水泥基泡沫混凝土相比,AAGFC可有效减少碳排放,并且力学性能更优异。但目前的研究多集中在碱激发矿渣基材上,而对于使用碱激发地聚物制备的泡沫混凝土研究较少。本文研究了不同水玻璃模数对AAGFC主要性能的影响,结果表明：水玻璃模数对AAGFC的工作性能及力学性能影响较大;水玻璃模数为1.3时,浆体凝结时间最短,AAGFC具有最高的比强度。     

碱激发矿粉制备泡沫混凝土及其性能的影响机制研究

以碱激发矿粉为胶凝材料制备泡沫混凝土,分别研究了碱激发剂氢氧化钠、氢氧化钠-水玻璃、氢氧化钠-水玻璃-柠檬酸钠与发泡剂的相容性,及其对泡沫混凝土工作性、力学性能和微观结构的影响,并揭示了其性能影响机制。结果表明:碱激发剂并不影响发泡剂的发泡效果,两者相容性良好;采用氢氧化钠-水玻璃-柠檬酸钠作激发剂,水玻璃模数为1.2、水玻璃掺量为15%、柠檬酸钠掺量为0.5%时,泡沫混凝土流值约为190 mm,抗压强度大于1.5 MPa,凝结时间大于3 h,施工性能良好。XRD和SEM分析表明,矿粉激发后水化产物形成蓬松网格状结构,在掺有水玻璃时,形成的网络结构致密,泡沫单独成孔,多呈球状。     

粉煤灰基地质聚合物的实验研究及中试

以粉煤灰为主要原料,添加碱激发剂制备粉煤灰基地聚合物,通过正交实验研究了粒径、激发剂掺量、水玻璃模数、浆料液固比对粉煤灰基地聚合物性能的影响。结果表明,当粒径为24.58μm、激发剂掺量为25%、水玻璃模数为1.4、液固比为0.34时,地聚物28 d抗压强度最高,为44.10 MPa。SEM分析表明,地聚合反应中产生大量胶凝物质,有利于地聚合物强度的提高。在此基础上分别掺入砂、锰渣、锅炉渣进行中试实验,结果表明,当粉煤灰与砂的质量比为4∶1、激发剂掺量为23.5%,制备的地聚物抗压强度最高,为50.9 MPa。XRD分析表明,粉煤灰在碱激发剂作用下形成了C-S-H和N-A-S-H产物,是地聚合物强度主要来源。     

地聚合物基泡沫混凝土配合比设计与性能研究

采用固体废弃物(粒化高炉矿渣、粉煤灰)、水玻璃、Na OH、发泡剂、页岩陶粒、水制备地聚合物基泡沫混凝土。试验研究了不同配合比地聚合物基泡沫混凝土的干密度、抗压强度、吸水率及导热系数。研究结果表明:(1)当水胶比在0.43～0.53时,地聚合物基泡沫混凝土的干密度、抗压强度和导热系数呈先增大而后减小趋势,而吸水率则先减小后增大;(2)当发泡剂掺量在0.3%～0.8%时,地聚合物基泡沫混凝土的干密度、抗压强度和导热系数不断减小,而吸水率不断增加;(3)当水玻璃模数在1.40～2.24时,地聚合物基泡沫混凝土的干密度、抗压强度和导热系数不断减小,吸水率不断增加。     

碱激发偏高岭土/矿渣复合胶凝体系反应水平及影响因素分析

考察了碱激发偏高岭土/矿渣复合胶凝体系中各原料和反应产物在不同pH值盐酸溶液中的溶解率,并通过X射线荧光光谱（XRF）、X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）等测试方法分析了偏高岭土及其碱激发硬化浆体的酸溶剩余物.结果表明：偏高岭土在pH=0的盐酸溶液中几乎不溶解,碱激发偏高岭土的酸溶剩余物（盐酸溶液pH=0～2）为偏高岭土,由此得到偏高岭土的地质聚合反应水平（以下简称反应水平）;矿渣在碱激发条件下几乎完全反应,其在多数情况下可提高偏高岭土的反应水平;当矿渣掺量一定时,偏高岭土的反应水平随碱激发剂模数的增大而降低,随液固比的增大而提高,且低矿渣掺量条件下,增大液固比所产生的促进作用更加显著;低碱激发剂质量分数条件下,偏高岭土反应水平随矿渣掺量的增加而提高;高碱激发剂质量分数条件下,偏高岭土的反应水平随矿渣掺量的增加先升后降,且与偏高岭土最高反应水平相对应的矿渣掺量逐渐减小.     

地聚物对塑性混凝土早期强度和细观结构的影响

以偏高岭土作为地聚物，在塑性混凝土制备过程中加入不同掺量的偏高岭土。然后研究了不同偏高岭土掺量下混凝土的早期（3、7 d）抗压强度和劈裂抗拉强度，并采用扫描电子显微镜（SEM）来研究不同偏高岭土掺量下混凝土在3、7 d养护龄期下水化产物的形貌。早期强度结果表明，随着偏高岭土掺量的增加，制备出的塑性混凝土早期的抗压强度和劈裂抗拉强度呈现先升高后降低的趋势，最佳的偏高岭土掺量为水泥总质量的10%。SEM结果表明适量的偏高岭土掺量可以增加早期水化产物之间的密实性，进而导致塑性混凝土早期强度是升高。总的来说，以上结果为地聚物在塑性混凝土中的应用提供一定的试验基础与数据支撑。     

矿渣碱激发及碱-矿渣泡沫混凝土的试验研究

试验研究水玻璃激发剂用量、矿渣种类和养护方式对矿渣碱激发的影响和三种发泡剂的发泡性能。研究表明,水玻璃(模数1.3、浓度48%)用量为矿渣的18wt%时激发效果最好,矿渣越细激发效果越好,矿渣碱激发后宜采用湿养护;不同发泡剂具有显著不同的发泡性能。以Km-12发泡剂试制了不同干密度(0.4～0.7)g/cm3的碱-矿渣泡沫混凝土,其强度远大于同密度等级的硅酸盐水泥泡沫混凝土。     

无机聚合物混凝土膨胀性能试验研究

对配制无机聚合物混凝土的激发剂最佳模数、水玻璃最佳掺量及矿粉和粉煤灰质量比等指标进行了大量试验工作,获得制备无机聚合物混凝土碱激发剂的合理参数指标,据此制备掺入不同膨胀剂的无机聚合物砂浆及混凝土试件,并对其各自膨胀性能进行测试,试验结果表明:激发剂模数在1.0~2.0范围内,无机聚合物体系初凝和终凝时间随激发剂模数及水玻璃掺量增大而逐渐延缓;调整激发剂模数为1.5,水玻璃掺量20%,矿粉与粉煤灰质量比为7∶3,可顺利制备无机聚合物混凝土;掺入HCSA膨胀剂的砂浆和混凝土均能表现出良好的膨胀性能,偏高岭土对于改善无机聚合物混凝土前期干缩具有较好的效果。     

新型无机外墙保温材料的设计与研究

设计一种以泡沫混凝土层与密实混凝土层相结合组成的新型无机外墙保温材料,研究泡沫混凝土层拌合料配比、发泡剂种类和加入量等对泡沫混凝土层孔结构、强度、泡沫混凝土层与密实混凝土层的结合牢固度等的影响。结果表明,双氧水发泡剂的发泡效果优于松香皂发泡剂;明胶溶液和水性环氧树脂可以起到稳泡、固泡的作用,同时提高泡沫混凝土层性能以及与密实混凝土层结合的牢固程度;泡沫混凝土层拌合料中,m(水泥)∶m(粉煤灰)∶m(玻璃纤维)=70.7∶18.8∶10.5,控制水灰比为0.33,外加双氧水发泡剂、明胶溶液、水性环氧树脂掺量分别为0.100 ml/g水泥、0.167 ml/g水泥、0.033 ml/g水泥时,制得的泡沫混凝土层密度小、孔结构大小均匀、强度高、与密实混凝土层结合牢固。     

矿渣-粉煤灰基地聚物砂浆性能研究

采用高炉粒化矿渣和粉煤灰为原料,水玻璃和NaOH为激发剂,制备地聚物砂浆,并研究其工作性能和力学性能。分析了原材料氧化物组成摩尔比n(CaO+MgO)∶n(SiO₂+Al₂O₃)、胶砂比、水玻璃掺量、NaOH掺量对地聚物砂浆凝结时间、流动度、抗折强度和抗压强度的影响。结果表明,随着氧化物摩尔比n(CaO+MgO)∶n(SiO₂+Al₂O₃)的增加,地聚物砂浆的凝结时间缩短,流动度降低,力学性能提高;随着胶砂比增加,地聚物砂浆的流动度和力学性能提升;随着水玻璃掺量增加,地聚物砂浆的凝结时间先缩短后增加,流动度逐渐降低,力学性能逐渐增加,在水玻璃掺量为40%时力学性能最佳;随着NaOH掺量增加,地聚物砂浆凝结时间缩短,流动度和力学性能先增加后降低,在NaOH掺量为8%时流动度和力学性能最佳。     

偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土的制备研究

本文以碱激发偏高岭土为胶凝材料,采用物理发泡的方法,制备了500~1400kg/m3、3d抗压强度为1.5~30.8MPa偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土。首先采用正交试验分析碱含量、水料比,水玻璃模数对偏高岭土基地聚合物抗压强度的影响,优化胶凝材料配合比。再使用石灰调节凝结时间,并主要研究了泡沫剂种类、泡沫体积掺量等对泡沫混凝土性能的影响。其中,密度等级为700kg/m3偏高岭土基地聚合物泡沫混凝土导热系数仅为0.105W/(m·K),抗压强度可达2.44±0.39MPa,与同密度等级的泡沫混凝土相比,具有更好的保温隔热性能。     

稻壳灰/玻璃粉改性偏高岭土地聚物耐高温性能研究

以偏高岭土为基质材料,以玻璃粉、稻壳灰为改性材料,通过水玻璃和NaOH配置Na系碱性激发剂,制备玻璃粉/稻壳灰改性偏高岭土基地聚物,探究其耐高温性能.结果表明,玻璃粉10％的掺量与稻壳灰10％的掺量均可改善耐高温性能,其中玻璃粉效果更优.各个温度煅烧后试样内部的气孔和裂纹与抗压强度和质量损失呈明显的相关性.     

一种多孔地聚物材料的制备及其性能的表征研究

以电解MnO_2(EMD)工业的锰矿渣和高岭土为原料,工业水玻璃为碱激发剂在较低温度下发泡制备锰矿渣地聚物基泡沫材料。单因素实验考察了发泡温度、水玻璃模数、粉体加入量、掺水量等因素对材料的影响。     

偏高岭土与矿渣复掺对混凝土性能改善的研究

通过偏高岭土与矿渣的不同复掺比例研究了偏高岭土与矿渣复掺对混凝土强度和耐久性能的影响.结果表明:往矿渣混凝土中掺入偏高岭土后,混凝土的强度和耐久性能均有所提高,矿渣和偏高岭土在胶凝材料中的掺量越大,混凝土的氯离子导电量越小.矿渣和水泥的优化比例为3:7左右,这样既保证了混凝土的强度,又使得混凝土具有优越的抗氯离子扩散性能.     

偏高岭土混凝土力学性能研究

研究了0、5%、10%和15%四种掺量下单掺偏高岭土和偏高岭土与粉煤灰、矿渣粉按不同比例复掺后混凝土的抗压强度和抗折强度。结果表明,在单掺偏高岭土时,低掺量的偏高岭土有利于混凝土的早期强度,而高掺量的偏高岭土则有利于混凝土的后期强度。在复掺偏高岭土中,偏高岭土和粉煤灰、矿渣粉三种矿物掺合料复掺时具有最好的效果,能够显著增强混凝土的早期和后期强度。     

电解二氧化锰(EMD)工业矿渣的地聚物活性研究

以煅烧法处理电解二氧化锰(EM D)工业矿渣原料,用工业水玻璃对其进行碱激发反应制备地聚物矿物胶凝材料。以抗压强度为性能指标,单因素实验考察了锰矿渣的煅烧温度、水玻璃模数、液固比等条件对锰矿渣的碱激发反应活性的影响。