矿渣-粉煤灰地质聚合物制备及力学性能研究

以矿渣、粉煤灰为原料,以硅酸钠和氢氧化钠为激发剂,制备了矿渣-粉煤灰基地质聚合物,测试了不同配合比下矿渣-粉煤灰基地质聚合物的7 d、14 d和28d的抗压强度.结果表明:当水胶比为0.3,氢氧化钠和硅酸钠的质量比为0.63,矿渣与粉煤灰的质量比为2,标准养护条件下,矿渣-粉煤灰基地质聚合物的7 d、14 d和28 d龄期的抗压强度分别达到57.0 MPa、69.0 MPa和84.3 MPa.     

煤矸石的复合活化及制备高强地质聚合材料

以煤矸石为原料,首先以不同温度、不同粉磨时间为间隔取点煅烧及粉磨,分别以30％掺量掺入水泥,以水泥胶砂强度最高确定煤矸石最佳的煅烧湿度和粉磨时间区间.在此基础上,分别以煅烧温度、粉磨时间和激发剂配体掺量作为煤矸石热、机械和化学活化的参数,采用正交设计,以煤矸石、矿渣和粉煤灰为主体材料、水玻璃和氢氧化钾为配体,制备地质聚合材料.研究结果表明,煤矸石经过复合活化,大掺量制备高强地质聚合材料是可行的.SEN表征煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合材料整体结构致密,有大量凝胶,以及表面光滑的粉煤灰和钙铝黄长石颗粒.建立了煤矸石复合活化参数与地质聚合材料强度之间的回归方程.     

基于正交及响应曲面设计的自燃煤矸石地质聚合物配体优化

为研究配体对自燃煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合物活性的影响,以3d、28 d地质聚合物胶砂抗折和抗压强度为目标,首先以配体中激发剂品种、激发剂掺量和水玻璃模数为参数,进行的正交试验,根据正交试验结果确定的显著因素与水平范围,再进行二次响应曲面试验,通过对连续试验点进行优化分析,建立激发剂掺量、水玻璃模数与胶砂强度之间的回归方程,获得配体的最佳配合比.试验结果表明,激发剂品种是影响其活性的最显著因素,激发剂掺量及水玻璃模数对活性影响比较显著,建立的回归方程显著性好.以阜新新邱矿自燃煤矸石为主要原料配制的地质聚合物最佳配体配合比是:水玻璃:氢氧化钾为1∶1、激发剂掺量26.6％(占胶凝材料)、水玻璃模数1.0,此时地质聚合物28 d胶砂抗压强度达到65.13 MPa.     

自燃煤矸石配制混凝土的试验研究

采用正交试验的方法,研究了自燃煤矸石作为活性混合材料制备煤矸石硅酸盐水泥的可行性,并与煤矸砂、煤矸石共同配制了不同强度等级的混凝土.试验结果表明,阜新高德矿自燃煤矸石可以作为活性混合材料制备煤矸石硅酸盐水泥,且能够与煤矸石粗细集料共同制备C15～C40不同强度等级的混凝土.该混凝土无论是7d还是28 d的强度都好于普通硅酸盐水泥配制的天然集料混凝土,且吃渣量高达混凝土总质量的80％以上.采用煤矸石配制混凝土,不仅可实现固体废弃物的资源化,且缓解了当地缺少硬质石材的难题,具有经济、环保和社会三重效益.     

蒸压法制备石英基矿物聚合材料的实验研究

以粉煤灰,高炉矿渣为粉体原料,标准砂为骨料,采用振动成型方法,在蒸压釜中蒸压养护9h(养护温度为192℃),制备了矿物聚合材料.实验结果显示: 制品的饱水抗压强度达72.1MPa;含水率和吸水率分别为4.88%和6.84% ;在20℃下, 制品在浓度为1.0mol/L的硫酸溶液中浸泡24h,其质量损失率为0.78%;在浓度为1.0mol/L的NaOH溶液中浸泡24h,其质量损失率为0.39%.以制品的抗压强度为指标,研究了主要因素(粉煤灰占粉体的比例、硅酸钠占液相的比例、标准砂占固相的比例和粉体与液相的质量比)对制品性能的影响.结果表明:粉煤灰占粉体的比例对矿物聚合材料的抗压强度影响最大;硅酸钠水玻璃在液相中的比例为75%,且标准砂占固相的比例为70%时,可制得力学性能良好的矿物聚合材料.对综合因素分析表明:利用粉煤灰和高炉矿渣,采用蒸压法工艺制备石英基矿物聚合材料,具有生产周期短,工艺所需设备等条件已成熟等优势,在技术上是可行的.     

粉煤灰-矿渣基地质聚合物砂浆性能研究

运用正交试验探讨了Si/Al(A)、水玻璃模数(B)、外加剂(C)3个因素对粉煤灰-矿渣基地质聚合物砂浆扩展度、抗折强度和抗压强度性能的影响规律,最后进行了微观性能测试.结果 表明:砂浆扩展度可以达到175 mm,1d抗折强度和28 d抗折强度分别可以达到5.2 MPa和8.3 MPa,1d抗压强度和28 d抗压强度分别可以达到39.0 MPa和76.6 MPa.当Si/Al为1.49,模数为1,外加剂X添加量为3％时,砂浆扩展度、28 d抗折强度和28 d抗压强度三者性能最优,当Si/Al为1.49,模数为1.4,外加剂X添加量为1％时,砂浆1d抗折强度和1d抗压强度性能最优.     

碱激活粉煤灰-矿渣-煤矸石复合体系胶凝材料强度研究

碱激活粉煤灰-矿渣-煤矸石复合体系胶凝材料较优养护环境为20±1℃、相对湿度90%湿气养护,其在28d养护龄期内强度发展势头较好.碱激活粉煤灰-矿渣-煤矸石复合体系胶凝材料28d、40d强度随煤矸石含量(30%~50%)的增加而增加,随矿渣含量增加而增加,随水玻璃:氢氧化钠值的增加而先增大后降低,随液胶比的增加而降低,随激发剂的增加而先增大后降低.粉煤灰受碱性激发水化硬化较缓慢,在28d龄期对材料的强度增长贡献不大,但在40d龄期对材料强度的提高作用就较为明显了.碱激活粉煤灰-矿渣-煤矸石复合体系胶凝材料较优制备参数为煤矸石:矿渣:粉煤灰为5:4:1,水玻璃:氢氧化钠为5:1,激发剂掺量为20%该配比下,材料在0.40水灰比条件下,28d强度达到17.7MPa,40d强度达到41.55MPa.     

阜新粉煤灰-煤矸石制备加气混凝土砌块研究

介绍了辽宁阜新发电厂产生的粉煤灰及海州矿产生的煤矸石的基本性质.经过对本地区自燃煤矸石进行的大量试验与分析,得出该地区的粉煤灰、自燃煤矸石可以作为配置加气混凝土砌块的搀和料.掺入的细磨煤矸石粉能均匀分布在粉煤灰加气混凝土砌块中,并与水化产物紧密胶结,并起到加气砌块抵抗干收缩的作用,随着细磨煤矸石粉掺量由10％增至30％,粉煤灰加气混凝土砌块的强度有所下降,干燥收缩减小,但碳化性能变化不大.     

粉煤灰-矿渣碱激发体系的早期性能和耐高温研究

地质聚合物是以无机Si-Al质材料与高碱溶液反应制得一种具有优异性能的新型胶凝材料。本文制备了不同模数的水玻璃,研究了水玻璃模数及掺量对粉煤灰-矿渣系统的激发效果,探讨了高温养护对其力学性能的影响。结果表明,满足成型要求的前提下,模数为1.4的水玻璃最佳掺量为25%;高温养护对于系统的强度有较大提高。     

掺合料对自燃煤矸石砂轻混凝土抗渗和抗冻影响

自燃煤矸石粗骨料在表面质构和强度等方面,与天然碎石存在较大差异,特别是多孔、吸水,使其作为粗骨料配制的混凝土耐久性受到工程界质疑.采用正交试验,研究硅灰、粉煤灰等复掺对自燃煤矸石砂轻混凝土抗氯离子渗透和抗冻性能的影响.结果表明:硅灰掺量对自燃煤矸石砂轻混凝土抗氯离子渗透影响非常显著、对抗冻性能影响不明显,粉煤灰掺量对自燃煤矸石砂轻混凝土抗冻性能影响非常显著、对抗氯离子渗透影响不明显;扫描电镜表征,硅灰、粉煤灰以及矿渣复掺的综合效应,使混凝土结构密实、火山灰反应更加充分,Ca(OH)2含量降低,但冻后出现针状钙矾石.     

粉煤灰为基制备耐火材料的研究

以粉煤灰为主要原材料,煤矸石和工业氧化铝为辅料,通过控制物料比例制备了不同Al2O3含量在不同烧结温度下的耐火材料.对所制备材料进行结构性能测试,并借助X射线衍射和扫描电镜对材料进行微观分析.实验结果表明:不同的烧结温度及氧化铝含量对耐火制品的致密性、力学性能、耐火度和晶型状态都有影响.制品在1350 ℃、Al2O3的含量为45%时,其性能指标为:体积密度2.47 g/cm3、常温耐压41 MPa、耐火度1450 ℃、晶型状态以莫来石相和刚玉相为主.该制品的力学性能和使用性能较好,可为进一步利用粉煤灰制备高附加值材料奠定基础.     

自燃煤矸石复合活化的正交试验研究

在对辽宁阜新高德矿自燃煤矸石进行了基本性质检测的基础上,采用物理和化学的激活方法,研究了自燃煤矸石胶结料的力学性能.物理研究表明该矸石易磨性较好;对以自燃煤矸石为主要材料的胶结料进行了正交试验研究,分析了矿粉、生石灰、二水石膏及水玻璃掺量对胶结料强度的影响.化学研究表明自燃煤矸石在复合激发剂的共同作用下,高掺量(74%)仍可配制出满足42.5强度等级的水泥.根据正交设计方差分析结果给出了胶结料的最佳配合比,为利用自燃煤矸石开发地聚物水泥提供了有益的技术参考.     

钢渣-粉煤灰基地质聚合物的制备及性能研究

本文以钢渣和粉煤灰为原料,通过碱激发方式制备了地质聚合物胶凝材料.测试了钢渣不同含量下,粉煤灰基地质聚合物的1d、3d、7d、28 d抗压强度,并采用XRD、FTIR、SEM对28 d样品进行表征.抗压强度测试中,当钢渣掺量为30％时强度最高,达到40.33 MPa.红外图谱分析表明反应生成了Si-O-T(Si,Al)三维网状结构的地质聚合物.样品晶相分析中发现了C-S-H相,表明在发生地质聚合反应的同时也发生了水化反应.通过SEM微观形貌图可以看到,钢渣掺量为30％的样品结构致密,孔隙率低,但当钢渣掺量过高时,由于钢渣活性较低,钢渣碱激发效果下降,仍有部分未反应的钢渣颗粒出现.     

自燃煤矸石粗集料对砂轻混凝土性能影响的试验研究

自燃煤矸石粗集料特性对混凝土性能影响是自燃煤矸石砂轻混凝土主要研究内容之一,对实际应用有着重要意义.试验选取代表自燃煤矸石粗集料特性的砂率、颗粒级配和附加用水量为影响因素,选择3因素、5水平的正交设计对自燃煤矸石砂轻混凝土进行试验研究,分析各因素对自燃煤矸石砂轻混凝土拌合物工作性、硬化强度及抗冻和抗氯离子渗透性能的影响.结果表明:当砂率为0.44、自燃煤矸石粗集料颗粒级配范围为(5～10 mm)∶(10～15 mm)∶ (15 ～20 mm) =7∶47∶46以及附加用水量为24h饱和吸水率的78％时,在拌合物获得大流动性同时,强度等级满足C25、抗冻等级满足F50、抗氯离子渗透等级满足Ⅲ级的设计要求.研究结果为轻集料砂轻混凝土的配合比设计提供了基础.     

自燃煤矸石掺合料与高效减水剂相容性研究

自燃煤矸石易粉磨,比表面积较大、吸附水较多、表面能较高,若不与具有表面活性的高效减水剂复掺,很容易形成絮凝结构,降低水泥浆的流动性,不仅不能满足预拌混凝土的泵送要求,也影响硬化混凝土强度.本文首先采用胶砂对比试验,分别将不同粉磨时间的自燃煤矸石粉30％取代水泥,以自燃煤矸石-水泥胶砂强度较高者确定粉磨时间;在此基础上,选择自燃煤矸石粉掺量、减水剂品种和掺量为影响因素,通过正交试验研究自燃煤矸石粉与两类不同减水剂的相容性.结果表明,自燃煤矸石作混凝土掺合料经济粉磨时间为4～6 min,与两类减水剂相容性程度为:聚羧酸系＞奈系.自燃煤矸石粉无论与哪类减水剂双掺,建议自燃煤矸石粉掺量≤15％,而聚羧酸系减水剂掺量≤0.43％,奈系减水剂掺量≤0.8％.