摘要：由于传统硅酸盐水泥基建材生产过程排放大量CO_(2),近几年以地质聚合物(地聚物)为代表的新型低碳胶凝材料成为研究热点。作为我国大宗工业固体废弃物,粉煤灰富含硅铝酸盐,通过碱激发制备地聚物可实现粉煤灰大宗消纳。综合论述了粉煤灰的碱激发反应活性评估方法,总结了粉煤灰碱激发反应机理,归纳了粉煤灰类型、激发剂、原料配比和养护制度等关键因素对地聚物形成和性能的影响规律,提出了目前研究存在的问题,并从粉煤灰活性组分评估和碱激发体系元素组成的角度,对未来研究方向进行展望。粉煤灰的反应活性评价方法主要有Rietveld全谱图拟合法、饱和石灰溶液吸收法和酸碱溶出法。粉煤灰碱激发反应过程可分为解构—重构—凝聚—聚合4个阶段,解构过程中溶出的硅铝比(Si/Al物质的量比)对凝胶结构和材料力学性能有重要影响,不同研究获得的最佳Si/Al物质的量比存在较大差异。目前关于原料配比、养护制度和凝胶结构等因素对地聚物性能影响研究获得的变化规律并不一致,为粉煤灰碱激发反应机理和地聚物合成研究带来困难,未来应针对不同类别粉煤灰理化特性,建立碱激发体系各元素配比统一的计算方法,为粉煤灰基地聚物合成时统一设计标准奠定理论基础。

摘要：以炉渣和低钙粉煤灰为主要原料,通过碱激发的方式制备地质聚合物胶凝材料。采用正交试验,研究了炉渣掺量、碱激发剂掺量、水玻璃模数、水固比等因素对炉渣-粉煤灰基地质聚合物抗压强度的影响,并使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)仪进行表征。结果表明,碱激发剂掺量与28 d地质聚合物力学性能有较显著的正相关性;当炉渣掺量为30%,碱激发剂掺量为40%,水玻璃模数为1.4,水固质量比为0.29时,炉渣-粉煤灰基地质聚合物28 d抗压强度最高,为35.4 MPa。SEM、XRD及FTIR分析表明,随着养护龄期增加,炉渣-粉煤灰基地质聚合物中生成了更多硅铝酸盐凝胶物质,炉渣中原有物相氧化钙在反应过程中消失,炉渣参与了反应。

摘要：针对有机污染物和无机金属离子复合地下水污染源的阻截问题,本文提出了一种以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为改性剂的地质聚合物阻截墙材料设计方法,并研究了改性剂掺加量对地质聚合物渗透系数、兼容性能、吸附能力及抗压强度的影响。结果表明:改性地质聚合物在保持良好渗透系数、兼容性能及抗压强度的前提下,对苯酚-六价铬复合地下水污染源表现出较高的吸附能力,可作为一种经济有效的阻截墙材料;当水玻璃掺量为8%(质量分数)、水玻璃模数为1.0、水灰比为0.30、CTAB掺加量为2.0%(质量分数)时,样品渗透系数为4.61×10^(-8)cm/s,抗压强度为6.25 MPa,对苯酚和Cr(VI)的去除率可分别达57.51%和28.18%。此外,随CTAB掺加量增大,改性地质聚合物渗透系数、吸附能力呈上升趋势,抗压强度则呈下降趋势,试块表观均未出现劣化现象。

摘要：为解决地质聚合物注浆材料在高湿环境中凝结硬化速率无法控制的问题,利用碱激发粉煤灰和磷尾矿制备地质聚合物注浆材料,研究其在采空区高湿环境中凝结硬化的主控因素。利用傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectrometer,FTIR)、X射线衍射光谱(X-ray diffraction,XRD)和扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)对地质聚合物的凝结过程、硬化结构特征和反应机理进行分析,得出以下结论:地质聚合物注浆材料的凝结硬化受水固比、粉煤灰添加量、激发剂碱浓度和模数的影响,调节地质聚合物的凝结硬化主要利用凝胶体的生成-分布-固化过程。水固比过高凝胶体会被稀释,过低会难以控制凝结时间;适当提高粉煤灰的添加量会促进地质聚合物的凝结;激发剂碱浓度的提高有助于原料中硅铝和钙质溶解,增加凝胶体的生成量,碱过量会导致地质聚合物泛碱;激发剂模数的增大会使浆液中的气体和水分难以排出,降低地质聚合物中各物质间的相互作用,增加地质聚合物的凝结时间。当水固比为0.5~0.75,粉煤灰和磷尾矿的质量比为1~1.2,HO和NaO的摩尔比为20~25,碱激发剂模数为1.5~2时,制备的地质聚合物可以满足凝结硬化的要求。

摘要：软土承载力低,工程特性较差,无法直接作为地基进行工程建设,此外我国工业废渣产量巨大,且利用率较低,为推动高质量发展要求,本文采用粉煤灰作为前驱体,电石渣、硫酸钠作为激发剂,研究软土的固化机理与微观结构发展。结果表明,最优配合比为粉煤灰掺量17.3%(质量分数,下同)、电石渣掺量7.3%、硫酸钠掺量5.0%。最优配合比下固化土7和28 d无侧限抗压强度分别为2474.0和3134.0 kPa,与预测强度相比误差较小,响应面法优化配比具备有效性和科学性。固化土7和28 d水稳系数分别为0.73和0.85,固化土具有较好的抗水侵蚀能力。28 d固化土水化产物主要为水化硅酸钙(C-S-H)和钙矾石(AFt),二者填充、包裹固化土内部孔隙,固化土微观结构逐渐密实,力学性能得到提高。

摘要：地质聚合物作为研究活跃的非金属材料之一,因取材容易、制备工艺简单、力学性能优异等特点,应用领域广泛。它是由硅-铝-氧四面体网络结构聚合而成的,其原子比值(Si/Al)决定了应用领域。对地质聚合物的反应机理进行了分析,致力于研究材料的应用价值,并对应用过程中存在的问题提出了展望。

摘要：以偏高岭土为前驱体材料,以改性水玻璃为碱激发剂,以去离子水为造孔剂,按照设计配比(n(SiO_2)/n(Na_2O)=1.3,n(Na_2O)/n(Al_2O_3)=0.8,n(SiO_2)/n(Al_2O_3)=2.96,n(H_2O)/n(Na_2O)=10~24)混合均匀后制得地质聚合物浆料,将浆料注模后于60℃条件下养护1d后脱模,并于常温下养护7d后得地质聚合物无机膜。利用SEM(扫描电镜)、比表面积与孔隙度测试仪、全自动孔径分析仪、电子万能试验机以及膜装置测试水通量等手段对膜材料进行表征,最终获得用于水处理无机膜的最优H_2O/Na_2O比为19。结果显示,该配比下制备的地质聚合物无机膜具有大的孔体积和比表面积,具有均匀的孔径分布、较高的气孔率和较好的力学强度,能够满足水处理的基本要求。将该地质聚合物无机膜应用于自来水中Ca^(2+)、Mg^(2+)的去除实验,结果表明钙镁离子截留率高,具有很好的实用价值。

摘要：利用再生粗骨料替代天然粗骨料,设计了6组不同再生骨料取代率(0%、50%和100%)的碱激发粉煤灰基地聚物再生混凝土和普通再生混凝土的配比方案。依据国家标准GB/T 50082—2009中抗硫酸盐侵蚀实验方法,结合地聚物特性通过测定各组试件在不同循环次数下的抗压强度、质量和动弹性模量并结合微观结构变化进行对比分析。结果表明:侵蚀过程中RAC与GRC的质量变化率均较小,RAC最大为1.8%,GRC则为0.7%;3种不同RAC的强度发展趋势相同,但抗蚀系数表明RAC50的抗蚀性能最好;3种GRC试样侵蚀前后强度增长趋势相同,但强度值随再生骨料掺量的增大而减小,抗蚀系数显示侵蚀过程加速了GRC试样强度发展;RAC与GRC侵蚀试样的动弹性模量变化差异也反映了各自强度发展的不同机制;微观分析说明影响RAC试样抗硫酸盐性能的关键因素是孔隙结构,而决定GRC性能发展的主要因素是再生骨料自身的结构缺陷。

摘要：3D打印技术的应用有望引领工业革命4.0,颠覆经济并提供设计定制。建筑行业正在迅速赶上这种现代技术,生产混凝土3D打印机,以提供健康的工作环境,实现经济独立和建筑自由。地质聚合物被发现是建筑行业中用于3D打印水泥材料的有效替代品,这可能有助于使其更加环保。本文全面回顾了打印工艺、性能要求和常见的3D打印混凝土技术。利用地质聚合物作为当今新兴环保混凝土化合物的合适混凝土材料,用于现代建筑。文章还强调了用于3D打印的地质聚合物复合材料而必须克服的实际问题或潜在挑战。

摘要：为了优化粉煤灰制备地质聚合物的工艺条件,文中以Ⅱ级低钙粉煤灰为原料制备地质聚合物,通过球磨工艺分析不同球磨条件对粉煤灰活性及地质聚合物抗压强度的影响。结果表明:当球磨时间相同时,球磨频率越高,粉煤灰粒度越细。球磨频率为410 Hz,球磨时间为60 min时,球磨得到粒度为19.601μm,比表面积为0.680 m^(2)/g的粉煤灰颗粒;当球磨频率固定时,在不同球磨时间下,高频率球磨且球磨时间增加到一定值时,球磨后颗粒粒径不再变细;球磨频率为370 Hz,球磨时间为80 min时,粉煤灰粒度达到21.480μm,比表面积为0.657 m^(2)/g;当球磨灰量少于罐球容积的三分之一,磨球高于三分之一时,球磨效果最佳。以本研究获得的粉煤灰为原料制备地质聚合物,7 d固化抗压强度可达31.66 MPa。本研究结果可为有效提高粉煤灰的综合利用率提供理论依据及技术参考。