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化学外加剂对粉煤灰湿法细化活化的影响

材料导报 2024年第5期38卷 184-190页

作者：谭洪波孔祥辉贺行洋李懋高苏英蹇守卫杨进武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070 湖北工业大学土木建筑与环境学院武汉430064

将粉煤灰(FA)作为矿物掺合料使用,是降低胶凝材料碳排放的重要手段之一,但其早期活性低是学者们普遍关注的问题。本研究提出在湿磨过程中引入化学功能组分来提升FA细化活化效率的技术思路;通过激光粒度仪(PSD)、pH仪、全谱直读等离子体... 详细信息

将粉煤灰(FA)作为矿物掺合料使用,是降低胶凝材料碳排放的重要手段之一,但其早期活性低是学者们普遍关注的问题。本研究提出在湿磨过程中引入化学功能组分来提升FA细化活化效率的技术思路;通过激光粒度仪(PSD)、pH仪、全谱直读等离子体发射光谱仪(ICP)、XRD、SEM和TG-DTG等测试手段评价了FA的物化性能及活性指数,揭示了液相研磨机械力和化学溶蚀协同作用机理。结果表明:引入TIPA、TEA、NaOH、Na_(2)SO_(4)及电石渣(CS)化学功能组分优化了湿磨的液相环境介质,可显著提升湿磨效率;当FA的中值粒径降低至2μm时,TIPA+CS作用效果最为显著,研磨时间由原来的120 min缩短至40 min,缩短67%。从活性指数的角度来看,1 d龄期时,Na_(2)SO_(4)作用效果最为显著,湿磨FA的活性指数达到60.1%;3 d、7 d、28 d龄期时,TIPA+CS作用效果较好,湿磨FA的活性指数分别可达到81.3%、89.1%、97%。在液相研磨机械力作用过程中,液相环境介质可溶蚀粉煤灰表面,促进表面[AlO_(4)]和[SiO_(4)]的解聚,加速离子溶出,形成钙矾石、C-S-H凝胶等水化产物,显著提升FA的湿磨细化活化效率。

关键词：粉煤灰湿法研磨液相环境掺合料活性指数

碱激发垃圾焚烧底灰地聚物的制备及其水化特性研究

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硅酸盐通报 2024年第1期43卷 287-294页

作者：刘刚李心诚刘金军蹇守卫范璐璐涂亮亮武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070 武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070 深圳市特区建工集团有限公司深圳518000

本文采用城市垃圾焚烧底灰(BA)、偏高岭土和矿粉作为原料,NaOH和水玻璃作为碱激发剂来制备底灰地聚物,重点研究了不同碱含量、BA掺量对聚合物抗压强度及水化特性的影响。研究表明:当碱含量达7%(质量分数,下同)时,过量的钠与活性钙、活... 详细信息

本文采用城市垃圾焚烧底灰(BA)、偏高岭土和矿粉作为原料,NaOH和水玻璃作为碱激发剂来制备底灰地聚物,重点研究了不同碱含量、BA掺量对聚合物抗压强度及水化特性的影响。研究表明:当碱含量达7%(质量分数,下同)时,过量的钠与活性钙、活性硅和铝反应,从而形成大量低强度N-A-S-H,使底灰地聚物强度下降;当碱含量固定、BA掺量达到80%时,底灰地聚物的强度大幅度降低。对于底灰而言,其聚合物体系对重金属离子具有显著的固化效果。因此,采用BA制备底灰地聚物对城市固废绿色再生利用和环境保护具有重要意义。

关键词：碱激发垃圾焚烧底灰地聚物强度重金属固化

不同无机增稠剂对3D打印水泥基材料性能的影响

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硅酸盐通报 2024年第5期43卷 1642-1650页

作者：马逍遥蹇守卫李宝栋黄健翔高欣薛文浩汪才峰武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070

3D打印水泥基材料的工作性能是影响其最终状态的决定性因素,现有技术多采用有机增稠剂调节其工作性能,但存在强度下降、成本较高等问题。本文选用凹凸棒土、硅藻土和钠基膨润土三种无机增稠剂,研究了在不同增稠剂掺量下3D打印水泥基材... 详细信息

3D打印水泥基材料的工作性能是影响其最终状态的决定性因素,现有技术多采用有机增稠剂调节其工作性能,但存在强度下降、成本较高等问题。本文选用凹凸棒土、硅藻土和钠基膨润土三种无机增稠剂,研究了在不同增稠剂掺量下3D打印水泥基材料的工作性能和力学性能。结果表明,3D打印水泥基材料的工作性能会随着无机增稠剂掺量的增加而改善,凹凸棒土和硅藻土最佳掺量为2.5%(质量分数),钠基膨润土最佳掺量为1.0%(质量分数),其中钠基膨润土的改善效果最好。不同无机增稠剂对3D打印水泥基材料的力学性能会产生不同的影响,高掺量(2.5%)的凹凸棒土对3D打印水泥基材料的强度无不利影响,硅藻土能增强3D打印水泥基材料的后期强度,少量钠基膨润土就能显著提高3D打印水泥基材料的整体强度。掺1.0%钠基膨润土的3D打印水泥基材料具有最优的综合性能。

关键词： 3D打印无机增稠剂硫铝酸盐水泥流变性能可堆叠性力学性能

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凹凸棒土对石膏3D打印材料基本性能和可打印性能的影响

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硅酸盐通报 2024年第5期43卷 1748-1755页

作者：汪才峰蹇守卫李宝栋黄健翔高欣马逍遥薛文浩武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070

增稠剂是3D打印材料的关键组分,但常用的增稠剂以有机物为主,会降低石膏的力学性能。为此,本文选取了凹凸棒土与羟丙基甲基纤维素醚作对比,测试了凹凸棒土对石膏3D打印材料工作性能、力学性能以及实际打印性能的影响。结果表明:与羟丙... 详细信息

增稠剂是3D打印材料的关键组分,但常用的增稠剂以有机物为主,会降低石膏的力学性能。为此,本文选取了凹凸棒土与羟丙基甲基纤维素醚作对比,测试了凹凸棒土对石膏3D打印材料工作性能、力学性能以及实际打印性能的影响。结果表明:与羟丙基甲基纤维素醚相似,凹凸棒土降低了石膏3D打印材料的流动度,增加了动态屈服应力;随凹凸棒土掺量增加,材料抗折抗压强度先降低后增加,而羟丙基甲基纤维素醚组抗折、抗压强度则呈下降趋势;在实际打印中,凹凸棒土组体积稳定性和开放时间结果与羟丙基甲基纤维素醚组相似,实际打印强度高于羟丙基甲基纤维素醚组23%以上。羟丙基甲基纤维素醚通过吸水溶胀、分子缠绕来提高浆体的黏度,而凹凸棒土具有丰富的孔结构,在浆体中以氢键和范德瓦耳斯力吸附水分子和增稠石膏颗粒。

关键词：高强石膏 3D打印无机增稠剂凹凸棒土工作性能可打印性

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低硅铁尾矿制备轻质泡沫混凝土试验研究

金属矿山 2024年第4期 269-274页

作者：韩厚胜李育彪潘梦真陈坤张媛顾雲翔薛璐韬蹇守卫武汉理工大学资源与环境工程学院湖北武汉430070 矿物资源加工与环境湖北省重点实验室湖北武汉430070 硅酸盐建筑材料国家重点实验室湖北武汉430070

为解决低硅铁尾矿堆存量大、利用困难等问题,以杨家湾尾矿库内低硅铁尾矿为矿物掺和料,水泥为胶凝材料,Al粉为发泡剂,制备轻质泡沫混凝土,并考察了水泥掺量、水料比、发泡剂Al粉掺量、激发剂CaO掺量等因素对泡沫混凝土性能的影响。结果... 详细信息

为解决低硅铁尾矿堆存量大、利用困难等问题,以杨家湾尾矿库内低硅铁尾矿为矿物掺和料,水泥为胶凝材料,Al粉为发泡剂,制备轻质泡沫混凝土,并考察了水泥掺量、水料比、发泡剂Al粉掺量、激发剂CaO掺量等因素对泡沫混凝土性能的影响。结果表明:在铁尾矿掺量55%、Al粉掺量0.14%、CaO掺量5%、聚丙烯纤维掺量0.3%、稳泡剂掺量0.25%、水料比0.55的条件下,经20±1℃恒温恒湿养护28d,可制备出抗压强度1.84MPa、干密度768.61kg/m^(3)、比强度2.394×10^(-3)Nm/kg的轻质泡沫混凝土,综合性能良好,符合JG/T266—2011《泡沫混凝土》之A08干密度等级、C1强度等级要求。机理分析表明:孔隙率的过度提高会破坏制品内部的孔隙结构,对制品强度造成负面影响;铁尾矿的添加有助于混匀料浆,促进Ca(OH)2的生成,为料浆进一步创造碱性环境,促进钙矾石、C—S—H凝胶等水化产物的生成,其与铁尾矿的交织分布会支撑起孔隙结构,改善力学结构,使泡沫混凝土即使在较低密度下仍表现出较好的力学性能。

关键词：低硅铁尾矿泡沫混凝土机理 Al粉比强度

不同生物质炉渣对蒸压加气混凝土浆料性能与力学性能的影响

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硅酸盐通报 2024年第3期43卷 987-994页

作者：薛文浩蹇守卫李宝栋黄健翔谭洪波马逍遥汪才峰武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070

在电厂利用生物质发电过程中,不同焚烧工艺产生的焚烧炉渣的成分和性质不同,这为其资源化利用带来了较大的难题。本研究以生物质炉渣、水泥、石灰为主要原料制备蒸压加气混凝土(AAC),对比研究两种主流燃烧工艺产生的炉渣对AAC制品浆料... 详细信息

在电厂利用生物质发电过程中,不同焚烧工艺产生的焚烧炉渣的成分和性质不同,这为其资源化利用带来了较大的难题。本研究以生物质炉渣、水泥、石灰为主要原料制备蒸压加气混凝土(AAC),对比研究两种主流燃烧工艺产生的炉渣对AAC制品浆料性能和力学性能的影响,并通过XRD和SEM对其水化产物及微观形貌进行过测试分析。结果表明:随着机械炉排炉渣(MGI)掺量的增加,AAC浆料的初始流动度明显下降,流动度损失增大,发气体积下降;AAC试块的比强度先增大后减小,当MGI质量分数为28%时,为兼顾AAC强度和密度的最佳掺量,抗压强度和密度分别为3.6 MPa、593.22 kg/m^(3)。循环流化床炉渣(CFBC)中大量的硬石膏和游离氧化钙会影响浆料的凝结硬化,随着CFBC掺量的增加,AAC浆料初始流动度逐渐增大,发气体积上升,AAC试块的比强度持续减小。此外,AAC中的水化产物——托贝莫来石的形态和堆积密度对制品的力学性能有着显著影响。

关键词：生物质炉渣蒸压加气混凝土托贝莫来石发气速率流动度力学性能

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利用废弃混凝土粉料制备粘结砂浆的研究

武汉理工大学学报 2013年第5期35卷 37-40页

作者：邓洋蹇守卫湖北第二师范学院建筑与材料工程系武汉430205 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070

为解决建筑垃圾成分复杂、粉料造成二次污染的问题,根据废弃混凝土粉料具有一定活性且多孔的特点,研究了废弃混凝土粉料掺量对陶瓷面砖粘结剂工作性和力学性能的影响规律。结果表明:多孔的建筑垃圾细粉料会导致瓷砖粘结剂砂浆的需水量... 详细信息

为解决建筑垃圾成分复杂、粉料造成二次污染的问题,根据废弃混凝土粉料具有一定活性且多孔的特点,研究了废弃混凝土粉料掺量对陶瓷面砖粘结剂工作性和力学性能的影响规律。结果表明:多孔的建筑垃圾细粉料会导致瓷砖粘结剂砂浆的需水量增加、保水能力增强、凝结时间缩短,废弃混凝土微粉的优化掺量区间为外掺10%。采用XRD、SEM等测试技术从微观上揭示建筑垃圾微粉的掺入对力学性能的影响机理是:在低掺量条件下,多孔的建筑垃圾微粉在拌合初期孔洞吸水,形成局部低水胶比区,同时在水化过程中释放水分,促进了粉料周围水泥水化;高掺量时建筑垃圾微粉活性显著低于水泥的活性,降低粘结剂砂浆的总体强度。

关键词：废弃混凝土粉料建筑垃圾粘结剂机理

聚乙二醇–二氧化硅十八烷酸相变壳核结构胶囊的制备

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硅酸盐学报 2010年第4期38卷 711-717页

作者：蹇守卫马保国金磊穆松张琴武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室武汉430070

为解决十八烷酸在固–液相变过程中的体积变化问题,针对十八烷酸的结构特点,以十八烷酸、水玻璃和聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)为原料制备了PEG–SiO2复合壳和SiO2单层壳2种十八烷酸微胶囊,采用参比温度、差热分析、热重分析、X... 详细信息

为解决十八烷酸在固–液相变过程中的体积变化问题,针对十八烷酸的结构特点,以十八烷酸、水玻璃和聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)为原料制备了PEG–SiO2复合壳和SiO2单层壳2种十八烷酸微胶囊,采用参比温度、差热分析、热重分析、X射线衍射、Fourier变换红外光谱,扫描电子显微镜和X射线能谱分析仪分别对2种微胶囊的热性能、形貌和结构进行了比较。结果表明:热循环50次后,PEG–SiO2复合壳结构的相变热稳定性比SiO2单层壳结构微胶囊的更好;PEG–SiO2复合壳和SiO2单层壳十八烷酸微胶囊的相变焓分别为78.40J/g和88.61J/g,PEG–SiO2复合壳微胶囊中PEG与十八烷酸接枝导致十八烷酸的相变焓降低,并出现结晶缺陷;PEG–SiO2复合壳为PEG与SiO2相互交错结构。

关键词：相变储能微胶囊聚乙二醇–二氧化硅十八烷酸相变壳核

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铅锌尾矿制备轻集料及重金属固化机理研究

武汉理工大学学报 2022年第1期44卷 1-6页

作者：蹇守卫徐奥雷宇婷黄健翔武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070

铅锌尾矿的大量堆积引发的资源、环境问题日趋严重,利用制备轻集料的方式对铅锌尾矿进行综合回收利用被认为是一种绿色且经济的资源化处理方式,其中重金属固化机理对于研究轻集料的制备工艺以及技术路线具有极其重要的作用。本试验以铅... 详细信息

铅锌尾矿的大量堆积引发的资源、环境问题日趋严重,利用制备轻集料的方式对铅锌尾矿进行综合回收利用被认为是一种绿色且经济的资源化处理方式,其中重金属固化机理对于研究轻集料的制备工艺以及技术路线具有极其重要的作用。本试验以铅锌尾矿为主要研究对象,辅以粉煤灰和铜渣烧结制备轻集料,研究了1 180~1 220℃温度范围下不同掺量的铅锌尾矿对所制得的轻集料的性能以及重金属固化能力的影响。试验结果表明,53%掺量的铅锌尾矿在1 200℃烧结30min制备得到的轻集料具有最佳的综合性能指标,其密度为1.1g/mm^(3)左右,强度可达到8 MPa以上,同时铅锌尾矿在1 210℃重金属浸出浓度最低。试验结果将为铅锌尾矿的资源化利用开辟新的途径。

关键词：铅锌尾矿轻集料重金属资源化利用