EPS-石膏-矿渣保温墙体材料研究

以经过改性废旧EPS(聚苯乙烯)颗粒为保温骨料,以石膏-矿渣胶凝材料为无机粘结材料,制备出具有一定的强度、造价低廉、利废节能且具有良好保温性能的EPS-石膏-矿渣墙体保温材料,并研究了聚苯乙烯颗粒含量与该复合材料各项性能的关系.结果表明,对EPS颗粒进行改性处理,其作用效果明显,能显著改善EPS-石膏-矿渣墙体保温材料的各项性能,提高材料的强度和软化系数;随着EPS颗粒含量的增加,材料的强度迅速降低,密度下降,导热系数随之减小,而软化系数略有提高.     

聚苯乙烯纤维轻质混合土的抗压强度特性

通过室内无侧限抗压强度实验,研究在聚苯乙烯(EPS)轻质混合土中加入改性聚丙烯纤维,对聚苯乙烯轻质混合土强度特性的改良作用.实验材料为淤泥质粉质黏土、球状EPS颗粒、普通硅酸盐水泥、改性聚丙烯纤维,总含水率为60%,水泥掺入量为15%,EPS掺入量分别为1%、2%、3%,聚丙烯纤维掺入量分别为0、0.05%、0.1%、0.2%、0.4%.结果表明:在水泥掺入量一定时,抗压强度随纤维掺入量的增加显著提高,纤维掺入量达0.4%可以明显提高轻质混合土的无侧限抗压强度;在轻质土中加入纤维,能够提高其残余强度,提高其韧性,试样变形15%后还能保持其完整性,破坏时为塑性破坏.     

EPS-磷石膏复合体系的性能优化研究

利用发泡聚苯乙烯(EPS)和磷石膏制备轻质板材具有节能、保温、吸声、调湿等诸多优点.但在成型中,由于EPS密度小且憎水,不易被石膏浆体润湿包裹,出现分层离析,导致和易性不良.为了改善EPS-磷石膏体系中EPS颗粒与磷石膏界面的粘结性能和力学性能,采用三乙醇胺、聚乙烯醇及乙烯-醋酸乙烯酯对EPS进行表面改性并采用三类工艺实现硫铝酸盐水泥对EPS的造壳.通过测试接触角和粘结强度发现,当三乙醇胺:乙烯-醋酸乙烯酯为1:1时,改性效果最好,改性陈化分散工艺对硬化体强度的增强效果最优.试验结果为进一步拓宽磷石膏-EPS复合体系的应用提供了技术参考.     

硅灰对超轻水泥基复合保温材料性能的影响

超轻水泥基复合保温材料(UCIM)是以水泥为胶凝材料,膨胀聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)颗粒、掺合料、泡沫剂、改性剂和水等为主要原料,采用物理发泡工艺制备而成。UCIM由EPS颗粒与泡沫混凝土基体互穿构成,不同品种的掺合料等效替代水泥后,能不同程度影响水泥浆体对EPS颗粒的包裹性,从而影响UCIM结构的均匀性与制品性能。通过设计不同掺量的掺合料,对比硅灰、偏高岭土及矿粉所制备的UCIM的均匀性及强度,结果表明,当采用硅灰时,UCIM未产生分层离析现象且制品强度试验结果较好;通过微孔拍摄及强度、热工性能测试,系统研究了硅灰掺量对UCIM的泡沫混凝土基体的孔结构、强度和导热系数的影响,结果表明,适宜掺量的硅灰能提高UCIM的力学性能,使UCIM的泡沫混凝土基体的平均孔径减小,进而有利于降低UCIM导热系数。     

含渣土的EPS轻质混凝土用于复合夹芯墙板芯材的研究

为提高地铁渣土资源化利用率,将其掺入膨胀聚苯乙烯(EPS)轻质混凝土中,并用此混凝土为芯材制备复合夹芯墙板,研究了浆体的流变性,并探讨了硬化EPS混凝土的抗压强度、导热系数及EPS颗粒在浆体中的面分布。结果表明:随着渣土掺量增加,浆体屈服应力增加,流动度降低;浆体塑性黏度随渣土掺量增加大幅度增加,使得EPS颗粒分布更加均匀;EPS混凝土的干密度、抗压强度与导热系数随渣土掺量增加而逐渐降低。当干渣土与水泥质量比为0.8时,EPS混凝土的干密度为857 kg/m³,抗压强度为4.16 MPa,导热系数为0.231 W·m^-1·K^-1;采用干渣土与水泥质量比为0.8的EPS混凝土制备复合夹芯墙板(硅钙板作面板),墙板粘结性能良好,面密度为81 kg/m²,抗压强度为3.75 MPa,软化系数为0.83,耐火极限大于1 h,其性能满足轻质隔墙条板国家标准要求。     

利用脱硫石膏制备发泡轻质材料的研究

脱硫石膏为烟气脱硫过程中产生的副产品,其大量堆积会对环境造成污染。利用脱硫石膏制备发泡轻质材料,该材料可用作隔热、隔音材料。研究了石膏发泡剂和缓凝剂对脱硫石膏发泡轻质材料性能的影响,采用石膏发泡剂时,发泡倍数控制在1 100倍左右,脱硫石膏发泡轻质材料的密度可达1 g/cm3左右,脱硫石膏发泡轻质材料的常温耐压强度可达3 MPa左右。优选硼砂作为缓凝剂,硼砂配入量(质量分数,下同)为1%时,可以满足施工要求,并且添加硼砂对常温耐压强度影响小。正交试验表明:对常温耐压强度影响最大因素是石膏发泡剂的配入量。实验得到最优配方组成:石膏发泡剂配入量为0.065%、用水量为55 m L、硼砂配入量为1.3%、脱硫石膏称量100 g,在此条件下脱硫石膏发泡材料的常温耐压强度达到3.5 MPa。     

轻质抹灰磷建筑石膏性能影响机制研究

采用磷建筑石膏(PBG)、柠檬酸钠(SC)、甲基纤维素(MC)及玻化微珠为原料制备轻质抹灰石膏,并系统地分析了外加剂、轻集料对砂浆性能的影响机制。结果表明,柠檬酸钠可增大砂浆的流动性能, 当掺量为0.8%(掺量均为质量分数)时,样品抗压强度达到16.3 MPa。然而,甲基纤维素降低了砂浆的流动性能,当掺量为0.40%时,样品抗压强度仅为11.3 MPa。玻化微珠会降低砂浆密度及流动性,缩短凝结时间,增大了保水率及硬化体拉伸粘结强度。采用95%磷建筑石膏、5.0%玻化微珠并按磷建筑石膏质量外掺1.0%SC、0.20%MC配制的砂浆样品性能可达到GB/T 28627—2012《抹灰石膏》中的轻质抹灰石膏性能的要求。随着SC掺量的增加,轻质抹灰石膏水化产物二水石膏的形貌向长条、针状转变,晶体结晶度降低、搭接程度增大,从而使得抗折强度增大,抗压及拉伸粘结强度减小;随着MC掺量的增加,轻质抹灰石膏水化产物二水石膏的形貌变成厚板状,晶体间搭接程度及结晶度增大,使得硬化强度增大。     

废弃EPS颗粒表面改性及其在地聚物基建筑外墙外保温材料中的应用

以偏高岭土地聚物为基体、废弃聚苯乙烯泡沫(EPS)颗粒为保温轻骨料,研发了一种无机-有机复合建筑外墙外保温材料。以抗压强度、抗折强度为指标,探讨了EPS颗粒的最佳改性条件;然后以抗压强度及和易性等为主要参考指标,确定了该保温材料的最佳配比。结果表明:当复合改性剂乳胶粉乳液(固含量40%)/三乙醇胺的配比为1/1(体积比)、体积分数为3%(相对于EPS颗粒),且EPS颗粒表面偏高岭土包裹量为EPS颗粒质量的4倍时,改性EPS颗粒与地聚物胶凝材料具有良好的亲合性;另外,当3种外加剂(纤维素醚、木质纤维和乳胶粉)的质量分数(相对于偏高岭土)分别为0.5%、0.6%和3%,改性EPS颗粒的体积分数为80%,水灰比为0.66时,该保温材料的各项性能指标基本达到国标JG 158—2004的要求,其干密度、抗压强度、吸水量、软化系数和导热系数分别为314 kg/m3、0.24 MPa、694 g/m2、0.875、0.065 W/(m K),材料难燃性达到B1级。     

改性聚苯乙烯泡沫颗粒保温砂浆复合母料的研制

通过测定表面接触角,筛选出合适的表面处理剂,对聚苯乙烯泡沫(EPS)颗粒进行表面改性,再以其为核包裹无机胶凝材料,制备核壳结构的亲水性EPS颗粒复合母料.研究了聚合物乳胶和偶联剂用量,母料中水泥粉煤灰含量等因素对EPS保温砂浆性能的影响,得出了制备复合母料的优化配方, 应用该复合母料研制出了综合性能优良的EPS保温砂浆.研究发现,亲水性EPS颗粒复合母料与粉煤灰水泥进行共混,有利于EPS颗粒在基体中分散均匀,该二次分散混合工艺制备砂浆的力学性能明显高于与直接混合法,抗折强度和粘合强度能提高15%左右.     

石膏基保温砂浆的制备与性能研究

试验研究了普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、矿粉三种胶凝材料以及保温骨料玻化微珠和功能组分对石膏基保温砂浆性能的影响。通过研究表明：掺入硫铝酸盐水泥可以显著提高石膏基保温砂浆的力学性能;当玻化微珠与复合胶凝材料质量比为5:10、纤维素醚为0.2%、引气剂为0.005%时,石膏基保温砂浆的导热系数为0.08 W/(m·K)、强度为1.0 MPa、体积密度为370 kg/m³,同时砂浆的和易性、可批刮性也满足施工要求。     

脱硫建筑石膏墙体灌浆料的研制

利用脱硫建筑石膏为主要原料,通过掺加粉煤灰、激发剂、减水剂、缓凝剂等掺合料进行改性处理,研制了一种墙体灌浆料。试验表明,脱硫建筑石膏墙体灌浆料流动度达到80mm以上,抗压、抗折强度分别达到8．39MPa和3．70MPa,软化系数0．75,初凝和终凝时间分别为50min和57min,是一种理想的石膏墙体灌浆料。     

丁二酸对水热合成α-半水脱硫石膏微晶形貌及力学强度的影响

为提高脱硫石膏利用率和附加值,采用水热合成法在温度为95 ℃的15%（质量分数）氯化钠溶液中制备高强α-半水脱硫石膏材料,研究了丁二酸掺量对α-半水脱硫石膏转晶行为、物相组成、微晶形貌及力学强度的影响。结果表明,随着丁二酸掺量的增加,α-半水脱硫石膏的诱导成核与晶体生长时间均逐渐增大,转晶时间延长。同时,α-半水脱硫石膏的长径比随着丁二酸掺量的增加而降低,这有利于促进α-半水脱硫石膏水化,提高结构密实性,改善材料的力学性能。其中,掺入0.20%（质量分数）丁二酸时α-半水脱硫石膏的长径比降至1∶1左右,其2 h抗折强度和烘干抗压强度分别提高至5.54 MPa、38.47 MPa。     

鞍钢钢渣矿渣制备人工鱼礁混凝土复合胶凝材料

以81.5％的矿渣、5％的钢渣、12.5％的脱硫石膏以及1％的水泥熟料,制备出了28 d抗压强度为56.75 MPa的低碱度胶凝材料,该胶凝材料可用于制备低碱度人工鱼礁混凝土.通过改变钢渣和脱硫石膏的掺量,研究了其掺量变化与试件强度的影响关系.实验结果表明:在该体系中,当钢渣掺量小于5％时,胶砂试块的强度随着钢渣的增加而提高;当钢渣掺量大于5％时,胶砂试块的强度随着钢渣掺量的增加而降低,并在钢渣掺基大于20％时快速下降.脱硫石膏的掺量对胶砂试块的强度影响更为显著;当脱硫石膏掺量达到12.5％时,与不含脱硫石膏的试样相比,抗压强度和抗折强度分别提高了168％和176％.利用XRD和SEM分析净浆的水化过程,结果表明,体系在早期水化主要生成AFt相和C-S-H凝胶,并对强度的增长起了主要作用.     

电解锰渣-镁渣制备复合矿渣硫铝酸盐水泥熟料的研究

利用化学分析法、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG-DSC)等检测手段对电解锰渣、镁渣的化学组分、矿物组成、物化性能进行分析.根据分析结果,合理设计以锰渣、镁渣为原料制备硫铝酸盐水泥熟料的配比方案,并考察烧结温度对熟料性质的影响.在制备的水泥熟料中掺入一定量的石膏可制备出早强、快硬的硫铝酸盐水泥.在此过程中测定水化放热过程,并分析石膏掺量与水泥抗折和抗压强度的关系,确定最佳的石膏掺量.实验结果表明,电解锰渣、镁渣可以作为有价值的原料制备硫铝酸盐水泥熟料,两种废渣的掺比可分别达到21%,烧结过程的最佳温度为1260 ℃,保温时间为30 min,此时烧结出的试样的矿物相主要为C2S、C4A3S-.当石膏掺量为15%时,放出的水化总热最多,制备出的水泥力学性能最好,28 d的抗折强度为5.1 MPa,抗压强度为31.2 MPa,抗渗等级达到P6,烧制熟料和水化产物将锰渣和镁渣中的重金属有效的固化稳定,不易被浸出.     

脱硫建筑石膏耐水性能研究

以脱硫建筑石膏为主要胶凝材料,研究无机改性剂粉煤灰和水泥、复合激发剂、有机硅防水剂对脱硫建筑石膏耐水性的影响。实验结果表明,单掺粉煤灰和水泥对脱硫建筑石膏体系的耐水性提高幅度不大。复掺粉煤灰、水泥和复合激发剂后,可以获得6 MPa以上的抗折强度,22 MPa以上的抗压强度,0．6以上的抗折软化系数,但抗压软化系数和吸水率与单掺体系相比差别不大。在复掺最优配方的基础上添加有机硅防水剂,在防水剂掺量为0．8％时,其复合脱硫石膏试块的抗折软化系数0．756,抗压软化系数0．791,分别提高了64．3％和108．1％,吸水率仅为3．7％,显著地提高了脱硫石膏的防水性能。     

利用电石渣和碱性氧化物激发矿渣活性的研究

研究比较了生石灰、电石渣、NaOH、NaOH与电石渣共掺对矿渣的激发作用。结果表明：CaO2矿渣=1：9为最佳掺量,28d抗折强度为515MPa,抗压强度为19．15MPa;电石渣：矿渣：1：9为最佳掺量,28d抗折强度为448MPa．抗压强度为1629MPa。电石渣与矿渣的配合比1：9时,用01％NaOH激发矿渣强度较强,但效果不如未用强碱激发时的强度。     

锂辉石浮选尾矿制备建筑装饰陶瓷材料及其性能

以锂辉石浮选尾矿为主要原料,黏土矿物为黏结材料,通过湿法注模成型,常压烧结制备建筑装饰陶瓷材料。通过系统的正交试验研究黏结剂种类、烧结温度和黏结剂含量对陶瓷材料性能的影响。通过排水法测试其体积密度和吸水率,万能测试仪测试其抗折抗压强度,X射线荧光光谱仪（XRF）分析其化学成分,X射线衍射仪（XRD）分析其物相组成,扫描电镜（SEM）观察其微观形貌,差热-热重热分析（TG-DSC）探究其升温过程中质量和能量变化情况。结果表明：最佳黏结剂为高岭土,最适宜投加量为15%;烧结温度约为1200℃时可基本实现陶瓷材料的致密化,此时其抗折强度约为17.51MPa,抗压强度约为49.17MPa,吸水率小于3%（属于陶瓷分类中低吸水率砖）,体积密度大于1.5g/cm³。研究表明,高温下颗粒间传质作用的增强和玻璃相的出现,使颗粒相互黏结并填充了大量空隙,这对其成瓷和强度的提高有重要作用。本文为锂辉石浮选尾矿的综合利用提供了一种新的途径。     

EPS颗粒对超轻水泥基复合保温材料性能的影响

聚苯乙烯泡沫塑料颗粒(EPS颗粒)作为水泥基复合保温材料的超轻骨料,对水泥基复合保温材料力学性能、热工性能影响显著。以水泥为胶凝材料,EPS颗粒、混合材、泡沫剂和改性剂、水等为主要原料,采用物理发泡工艺制备干表观密度不大于120 kg/m³的超轻水泥基复合保温材料(UCIM)。通过设计不同体积掺量的EPS颗粒,分析EPS颗粒掺量对泡沫混凝土基体孔结构、超轻水泥基复合保温材料强度和热工性能的影响规律。结果表明,适宜掺量EPS颗粒可显著提高超轻水泥基复合保温材料抗压强度和抗拉强度,并确保超轻水泥基复合保温材料具有良好的热工性能,即通过EPS颗粒与泡沫混凝土基体的协同作用,协调力学性能和热工性能,制备出高性能超轻水泥基复合保温材料。