摘要：以自燃煤矸石为原料,粉煤灰和低掺量复合硅酸盐水泥P·C 42.5为辅料,通过电石渣的激发作用制备了自燃煤矸石基地质聚合物低强度注浆材料并对其进行了微观分析。结果表明:在电石渣掺量(9.65%,质量分数)相同时,煤矸石、粉煤灰和水泥质量比设置为5∶3∶2或5∶2∶3时更有利于样品抗压强度发展,较质量比为7∶2∶1和7∶1∶2的样品,其样品体系地质聚合反应程度更高且55 d抗压强度可增加70%~86%;同时,与未添加脱硫石膏样品相比,添加20%(质量分数)脱硫石膏可以大幅提升样品养护全过程的抗压强度,55 d抗压强度可增加21%~50%;相关性、XRD、SEM及FTIR分析表明,样品主要水化产物为钙矾石、水化硅酸钙(C-S-H)凝胶体、水化硅铝酸钙(C-A-S-H)无定形凝胶体等,且样品抗压强度主要来源于地质聚合反应产生的C-A-S-H无定形凝胶体。

摘要：垃圾焚烧灰渣是生活垃圾经高温煅烧后的产物,灰渣的资源化利用已成为当今热点课题之一。采用响应曲面法研究了碱当量、硅钠摩尔比和灰渣掺量对生活垃圾焚烧灰渣-凝灰岩基地质聚合物抗压强度的影响,优化了灰渣-凝灰岩基地质聚合物的制备参数,建立了地质聚合物抗压强度的响应曲面模型。研究结果表明,影响灰渣-凝灰岩基地质聚合物抗压强度的各因素显著程度由大到小依次为:碱当量>灰渣掺量>硅钠摩尔比。灰渣-凝灰岩基地质聚合物的最优制备参数为碱当量9.49%、硅钠摩尔比1.71、灰渣掺量17.85%。最优制备参数下28 d抗压强度预测值为24.18 MPa,试验值为24.77 MPa,试验值与预测值基本一致。研究成果可为垃圾焚烧灰渣-凝灰岩基地质聚合物制备参数及实际应用提供理论参考,并为生活垃圾焚烧灰渣资源化利用提供一条有效可行的途径。

摘要：利用矿粉作为基质材料,设计6组不同碱激发剂掺量的矿粉基地质聚合物混凝土配合比方案,验证碱激发剂掺量和地质聚合物混凝土抗压强度之间的关系,制备具有高强度的地质聚合物混凝土,并进行耐久性能检测。结果表明:在地质聚合物混凝土中掺入不同比例的硅灰可以增加混凝土的致密性,但对混凝土强度的影响较大;经过200次冻融循环后,矿粉基地质聚合物混凝土的质量损失率达到32%~36%,其相对动弹性模量达到66%~76%;在硫酸盐侵蚀条件下,干湿循环90次后,其抗压强度可达到未干湿循环混凝土抗压强度的76%,具有较强的抗硫酸盐性能;地质聚合物混凝土的碳化深度均小于10 mm,但其抗氯离子渗透仅能达到2643~2897 C,抗水渗透性能达到P8级别,当掺入硅灰后,其抗渗性能达到P10级别。

摘要：有色冶炼废渣是铝、铜、铅、锌等有色金属冶炼过程中产出的固体废物,其中除含有大量的Fe、Si、Ca、Al等元素外,还含有部分重金属元素,其无害化、资源化利用对行业可持续发展有重要意义。本文围绕有色冶炼废渣制备高值化建材——地质聚合物胶凝材料的研究方向,简要总结了典型有色冶炼废渣的特点及常规资源化途径、地质聚合物材料的制备方法及应用场景,梳理了部分有色冶炼废渣制备地质聚合物的研究成果,展望了该领域未来的研究方向。

摘要：基于桥联法则理论、经微观力学设计而成的高延性水泥基复合材料(HDCC)以其拉伸荷载下具有的多缝开裂和应变硬化性能而优于普通混凝土,然则其发展仍受制于高制备成本及碳排放。近10年来,绿色经济性地质聚合物/碱激发材料与纤维复合增韧的高延性复合材料(HDGC)得到研究与发展。本文在概述地质聚合物/碱激发材料反应机理及HDCC材料设计理论的基础上,主要综述了HDGC基本性能与微结构的已有最新研究进展。研究表明,制备HDGC具有可行性且制备的HDGC表现出高延性复合材料所具备的力学响应特点,包括压缩、拉伸应变硬化、界面微观力学、弯曲、抗冲击性能等。然而,受材料组成复杂等因素影响,HDGC力学和微结构依赖于地质聚合物/碱激发材料基体化学性质的改变。HDGC同时具有更小的裂缝宽度而利于材料自修复、较大收缩值以及潜在的良好耐久性。此外,基于有限研究,对比了HDGC与HDCC的相似与差异,以期更好地了解地质聚合物/碱激发材料被用作HDCC替代品时应注意的条件。最后进一步对HDGC存在的问题和研究方向做出了总结与展望。

摘要：地质聚合物作为一种新型铝硅酸盐绿色材料,具有机械性能优异、耐久性高、原料来源广、能源消耗小和生产工艺简单等优点,被广泛应用在建筑材料、耐火材料和固定重金属离子等领域。地质聚合物固定重金属离子的机制可分为物理机制(物理包封和离子交换)和化学机制(化学键合、形成化合物和还原剂耦合)。本文综述了近年来地质聚合物在固定重金属离子领域的研究进展,简要介绍了地质聚合物的制备流程及地质聚合反应过程,重点介绍了地质聚合物固定重金属离子的机制。此外,介绍了添加剂种类和掺量、碱激发剂种类和掺量、硅铝比、养护温度和重金属离子对固定效果的影响。最后,总结了近年来地质聚合物固定重金属离子领域的研究应用进展,分析了存在的问题并对未来研究方向进行了展望。

摘要：综述了近年来基于地质聚合物的特殊结构进行设计及其在固、液、气等环境领域污染物去除中的应用。从地质聚合物的特殊结构出发,分别阐述了地质聚合物的Si/Al比结构设计、官能团与活性位点结构设计、孔隙率结构设计和孔结构设计,探讨了这4个方面结构设计对地质聚合物光催化、吸附、固定等污染物去除能力的影响。指出了地质聚合物结构设计实际应用中出现的问题,并对其经济性和后期处理进行了讨论。最后,对地质聚合物结构设计在去除污染物应用中的前景进行了展望。

摘要：煤矸石的不合理处置会给生态系统带来巨大的压力和威胁,为了解决煤矸石再利用困难和利用率低的问题,提出利用煤矸石生产地质聚合物的高附加值策略。以未煅烧的煤矸石为原材料,采用单因素实验设计法,研究了高炉矿渣掺入量、水玻璃模数、碱激发剂添加量、液固比和初始24 h养护温度等因素对地质聚合物基体抗压强度的影响。结果表明,初始24 h养护温度、碱激发剂添加量和水玻璃模数对煤矸石-高炉矿渣基复合地质聚合物的性能有显著影响。通过X射线衍射分析和扫描电镜分析发现,在碱激发剂的作用下,未煅烧的煤矸石结构被破坏,与高炉矿渣协同生成水化铝硅酸钠(N-A-S-H)、水化铝硅酸钙(C-A-S-H)和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶,从而形成了致密的微观结构。这为煤矸石的大规模资源化利用提供了合理的依据。

摘要：地质聚合物注浆材料是一种新型注浆材料。以煤矸石为原料制备地聚物注浆材料可以有效地解决煤矸石的堆积问题,同时减少不同注浆材料在使用和生产过程中产生的污染,对环境和资源都有重要意义。本文概述了近年来对煤矸石基地质聚合物注浆材料的研究,介绍了煤矸石基地质聚合物注浆材料各原料的选择、制备条件以及性能的增强方式,并对煤矸石基地质聚合物注浆材料目前存在的问题进行了分析。

摘要：煤制气残渣(CSNGS)等固体废弃物已成为环境污染的重要原因,为了减少其对环境的破坏并降低资源的浪费,在地质聚合物可资源化固体废弃物特点的基础上,开展煤制气残渣地质聚合物(CSNGSG)的制备工艺研究。为此,通过正交试验初拟CSNGSG的配合比,并在此基础上展开单因素实验研究;采用抗压强度、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)及扫描电镜(SEM)等方法分析CSNGSG的推荐最佳配合比,并对其强度形成机理进行探究,再通过主成分分析(PCA)模型对CSNGSG强度的影响因素进行评价。结果表明:正交试验及单因素实验发现当水灰比为0.34,水玻璃模数为0.8,激发剂掺量为22%时,CSNGSG具有显著的抗压强度;CSNGSG强度形成机理主要在于残渣中的硅铝物质逐渐溶解,硅酸盐凝胶体逐渐形成,进而CSNGSG的强度逐渐形成;PCA模型表明水玻璃模数对CSNGSG的影响程度更为显著,在进行配合比设计时应着重考虑水玻璃模数的影响。