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偏高岭土基地质聚合物型氨氮吸附剂制备与表征

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硅酸盐通报 2019年第11期38卷 3625-3630页

作者：傅金祥范冬晗刘子鸥沈阳建筑大学市政与环境工程学院

偏高岭土基地质聚合物(Metakaolin-based geopolymer,MK-GP)作为一种极具潜力的新型绿色材料常被用做建筑功能材料等。为了研究该材料的吸附性能,以响应面法为基础预测了MK-GP氨氮吸附剂的最佳制备条件。以NaOH浓度、水玻璃投加量、偏... 详细信息

偏高岭土基地质聚合物(Metakaolin-based geopolymer,MK-GP)作为一种极具潜力的新型绿色材料常被用做建筑功能材料等。为了研究该材料的吸附性能,以响应面法为基础预测了MK-GP氨氮吸附剂的最佳制备条件。以NaOH浓度、水玻璃投加量、偏高岭土投加量为自变量,以氨氮的平衡吸附量为响应值,结果表明,在NaOH浓度为8.33 mol/L,水玻璃投加量为25.44 g,偏高岭土投加量为88.89 g时,氨氮平衡吸附量有最大值为2.29 mg/g,为城市废水氨氮处理提供了新思路,新材料。

关键词：偏高岭土基地质聚合物氨氮城市生活污水响应面法

偏高岭土基地质聚合物-膨润土缓冲层的屏障性能

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偏高岭土基地质聚合物-膨润土缓冲层的屏障性能

作者：韩孟君三峡大学

学位级别：硕士

膨润土由于具有极高的膨胀性、较低的渗透性和优良的核素吸附等性能,被选作高放废料深层地质处置库的缓冲材料。这些优良性能可有效阻滞核素迁移和地下水入渗,起到防渗以及实现核废料与生物圈永久隔离的屏障作用。然而,核燃料封存在地... 详细信息

膨润土由于具有极高的膨胀性、较低的渗透性和优良的核素吸附等性能,被选作高放废料深层地质处置库的缓冲材料。这些优良性能可有效阻滞核素迁移和地下水入渗,起到防渗以及实现核废料与生物圈永久隔离的屏障作用。然而,核燃料封存在地下处置库之后,还会持续释放衰变热。再加上膨润土导热系数偏低会导致衰变热消散十分缓慢,引起热量聚积,靠近金属处置罐的膨润土缓冲层可能遭受107-140℃温度作用,超出处置库安全运行的温度临界值。除此之外,围岩中的地下水会在高压水头的作用下向缓冲/回填材料内部发生渗透,含盐地下水的持续入渗,也会削弱膨润土的膨胀渗透性能,这都影响着缓冲材料的防渗功能。因此,需优化缓冲层的空间结构,更有效的保证地下处置库安全运行。论文构想了偏高岭土基地质聚合物夹持膨润土缓冲层,从而将缓冲层分为功能不同的三层,充分发挥各层作用,期望提高缓冲层的屏障性能。主要利用偏高岭土基地质聚合物隔绝金属罐释放的高温,以及延缓含盐地下水的侵入。研究高温对地质聚合物强度及导热性能的影响。再设计试验测量地质聚合物的渗透系数,并探究其浸出液对压实膨润土的影响。最后通过COMSOL软件模拟缓冲层空间几何分区,确定最优尺寸并分析其可行性。从多个方面为构建缓冲层空间几何分区给出一个综合而又符合实际的方法。主要结论如下:(1)通过降低配料中碱含量,改变养护条件,改善烘箱升温方式等方式可有效减少地质聚合物高温裂缝的生成,基本维持长期热作用环境下的结构完整,保证力学性能良好。(2)长期热作用会使偏高岭土碱激发反应更加彻底,小部分孔隙会被生成的胶结物质填充,使内部结构更密实。但试样因失去的自由水逐渐增多,失水导致的试样收缩变形也会缓慢增加偏高岭土基地质聚合物的孔隙直径,甚至在聚合物表面产生微小裂缝。但大体上试样力学强度较为稳定,孔隙变化较小,试样可以保证良好强度及结构完整性,有效起到良好的隔热阻盐作用。导热系数也会随热作用时间增长逐渐稳定。(3)根据自主设计的测试地质聚合物渗透系数的方法,得到碱性氧化物配比为n(Si O):n(AlO)=2.4;n(NaO):n(AlO)=0.4的偏高岭土基地质聚合物的渗透系数约为6.8×10 m/s。由数据可知地聚合物渗透系数相比干密度0.9的粉粒膨润土更低,一定程度上可以起到阻隔地下水溶液入侵,减缓膨润土防渗性劣化的的功能。但地质聚合物浸出液会少许削弱压实膨润土的膨胀渗透性能,因此靠近围岩的地质聚合物层不宜过厚。(4)用COMSOL数值模拟软件构建地下处置库模型,可以确定三层缓冲材料的最终宽度分别为Buffer-1=0.28 m;Buffer-2=0.32 m;Buffer-3=0.1 m。此结构可满足地下处置库安全运行的条件,对地下处置库的结构优化提供参考。

关键词：偏高岭土基地质聚合物膨润土水力性能导热性能孔隙分析

养护温度对偏高岭土基地质聚合物凝结硬化性能的影响

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郑州大学学报（工学版） 2007年第4期28卷 1-3页

作者：郑娟荣刘丽娜郑州大学土木工程学院河南郑州450001

研究了不同养护温度(10℃、20℃、30℃、60℃、90℃)对偏高岭土基地质聚合物凝结硬化性能的影响和对反应物的NH4+交换容量的影响.结果表明:在保湿条件下,随养护温度提高,偏高岭土基地质聚合物的凝结时间缩短,抗压强度发展速率减慢;在低... 详细信息

研究了不同养护温度(10℃、20℃、30℃、60℃、90℃)对偏高岭土基地质聚合物凝结硬化性能的影响和对反应物的NH4+交换容量的影响.结果表明:在保湿条件下,随养护温度提高,偏高岭土基地质聚合物的凝结时间缩短,抗压强度发展速率减慢;在低于20℃室温并保湿条件下,偏高岭土基地质聚合物24 h不凝结,掺入矿渣粉能促进其凝结;但是,随矿渣粉的增加,反应物的NH4+交换容量下降.

关键词：偏高岭土基地质聚合物养护温度凝结硬化矿渣 NH4^+交换容量

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地聚物基充填材料制备及工程特性研究

地聚物基充填材料制备及工程特性研究

作者：田志恒西安理工大学

学位级别：硕士

地质聚合物作为一种新型绿色胶凝材料,具有低碳排放量和低能耗的特点。在促进建筑垃圾资源化利用和改善回填土性能,并同时减少水泥基材料对环境带来的负面影响方面具有巨大的潜力和优势。本文以偏高岭工作为前驱体材料,利用硅酸钠粉末... 详细信息

地质聚合物作为一种新型绿色胶凝材料,具有低碳排放量和低能耗的特点。在促进建筑垃圾资源化利用和改善回填土性能,并同时减少水泥基材料对环境带来的负面影响方面具有巨大的潜力和优势。本文以偏高岭工作为前驱体材料,利用硅酸钠粉末和片状氢氧化钠配置碱激发剂,制备偏高岭土基地质聚合物。探索利用偏高岭土基地质聚合物和工程废土制备预拌流态固化土的可行性。以无侧限抗压强度、流动扩展度和凝结时间作为正交试验的设计指标,探究了水玻璃模数、碱激发剂掺量、偏高岭土掺量和水固比对不同设计指标的影响规律。通过与普通硅酸盐水泥和粉煤灰基地质聚合物作为胶凝材料制备的流态固化土进行对比试验,进一步评估偏高岭土基地质聚合物的固化效果,并借助核磁共振(1H-NMR)和扫描电镜(SEM),对不同流态固化土的微观结构进行表征。试验结果表明:(1)分析不同因素对流态固化土设计指标的影响发现,对于无侧限抗压强度,碱激发剂掺量的影响最大,而水固比的影响最小;对于流动扩展度,水玻璃模数的影响最大,而偏高岭土掺量的影响最小;对于凝结时间碱激发剂掺量的影响最大,而偏高岭土掺量的影响最小。通过设计正交试验结果分析,当水玻璃模数为1.1,碱激发剂掺量为10%,偏高岭土掺量为8%和水固比为0.44时,偏高岭土基地质聚合物制备流态固化土的性能最佳。对所选出的最佳配比进行试验验证,满足了规范对流态固化土工程性能的要求。(2)通过对不同胶凝材料流态固化土的工程特性和耐久性能进行分析,偏高岭土基地质聚合物试验组的抗压强度优于对照组,且增长趋势稳定。地质聚合物与水泥相比在流态固化土流动性能方面具有明显优势,但是凝结时间较长。前者具有更好的抗收缩性和抗渗透性。在长期泡水环境下,偏高岭土基地质聚合物的水稳特性最优;在经历干湿循环后,不同胶凝材料流态固化土的强度均所提升,其中地质聚合物样品的表面完整性最好;在长期硫酸盐浸泡环境下,地质聚合物流态固化土的强度损失率更小,耐腐蚀系数较大并可以保持较完整的结构。(3)通过XRD分析表明,不同胶凝材料水化产生的胶凝物质,会很好的改善流态固化土的性能,其中偏高岭土基地质聚合物和水泥样品产生的胶凝物质对流态固化土的力学性能提升最为明显。核磁孔隙率试验表明,地质聚合物样品具有更为密实的孔隙结构,并且在扫描电镜中得以验证,地质聚合物的微观结构更为致密,能够使土体的粘结更为稳定。热重试验表明,偏高岭土基地质聚合物具有更强烈的反应,从而产生出更多的胶凝物质。

关键词：偏高岭土基地质聚合物流态固化土工程特性耐久性能微观结构

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纤维对偏高岭土基地聚物开裂性能的影响

武汉理工大学学报 2013年第6期35卷 7-12页

作者：李相国段超群马保国黄健赵子强殷海波武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070

研究了不同纤维参数对偏高岭土基地质聚合物开裂性能的影响,采用裂缝宽度和裂缝面积两个性能指标分析研究了纤维种类、纤维复掺、纤维掺量、纤维长径比、纤维截面形状对偏高岭土基地质聚合物开裂性能的影响。研究表明:碳纤维的抗裂性能... 详细信息

研究了不同纤维参数对偏高岭土基地质聚合物开裂性能的影响,采用裂缝宽度和裂缝面积两个性能指标分析研究了纤维种类、纤维复掺、纤维掺量、纤维长径比、纤维截面形状对偏高岭土基地质聚合物开裂性能的影响。研究表明:碳纤维的抗裂性能优于耐碱玻璃纤维、矿物纤维和聚丙烯纤维;耐碱玻璃纤维与矿物纤维的复掺性能优于其他两组复掺;聚丙烯纤维的抗裂性能随掺量的增大而逐渐提升,在掺量大于体积比为0.15%时,抗裂性能增幅较缓;长度为18mm的聚丙烯纤维优于12mm和6mm的纤维;截面形状为三叶形的聚丙烯纤维抗裂性能优于截面形状为三角形和圆形的纤维。

关键词：偏高岭土基地质聚合物纤维参数抗裂性能裂缝宽度裂缝面积

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聚合物对偏高岭土地聚物的改性研究

混凝土 2013年第12期 103-106页

作者：李相国段超群马保国黄健武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室湖北武汉430070

研究了不同掺量的分散乳胶粉和苯丙乳液对偏高岭土地聚物的开裂性能、界面黏结性、压折比的影响。探讨了两种聚合物的最佳掺量。研究表明：分散乳胶粉和苯丙乳液的掺人，提高了偏高岭土地聚物的抗裂性能，加强了其界面黏结性，改善了其... 详细信息

研究了不同掺量的分散乳胶粉和苯丙乳液对偏高岭土地聚物的开裂性能、界面黏结性、压折比的影响。探讨了两种聚合物的最佳掺量。研究表明：分散乳胶粉和苯丙乳液的掺人，提高了偏高岭土地聚物的抗裂性能，加强了其界面黏结性，改善了其柔韧性。当分散乳胶粉和苯丙乳液掺量分别在4％一7％和6％r7％时，偏高岭土地聚物的裂缝宽度和裂缝面积最小，抗裂效果最好。同时在此掺量范围内，偏高岭土地聚物的界面黏结性达到最佳值。分散乳胶粉在掺量为2％时，偏高岭土地聚物取得最佳压折比，随着掺量增加，其压折比呈下降趋势。苯丙乳液掺量为3％时取得最佳折压比，随着掺量增加，其压折比呈先上升再减小的趋势。

关键词：偏高岭土基地质聚合物开裂性能界面黏结性压折比柔韧性

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不同侵蚀环境下地质聚合物耐久性研究

硅酸盐通报 2021年第2期40卷 548-556页

作者：仇秀梅刘亚东严春杰湖北省地质实验测试中心武汉430034 湖北城市建设职业技术学院武汉430205 中国地质大学材料与化学学院武汉430074

地质聚合物作为新兴绿色无机胶凝材料,因独特的三维网络骨架结构而兼具矿物和高分子材料的特性。分别以固体废弃物粉煤灰和偏高岭土为原料,采用碱激发方式制备地质聚合物试块,考察养护28 d后试块在5%HCl、10%NaOH、5%MgCl 2+5%NaCl和5%H... 详细信息

地质聚合物作为新兴绿色无机胶凝材料,因独特的三维网络骨架结构而兼具矿物和高分子材料的特性。分别以固体废弃物粉煤灰和偏高岭土为原料,采用碱激发方式制备地质聚合物试块,考察养护28 d后试块在5%HCl、10%NaOH、5%MgCl 2+5%NaCl和5%H 2SO 4(均为质量分数)溶液中浸泡1~84 d的耐化学侵蚀能力。X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及试块质量、抗压强度测试表明,不同浸泡环境所引起地质聚合物胶凝材料的响应差异较大,粉煤灰基地质聚合物表现出较优异的耐低浓度硫酸、氢氧化钠、盐溶液侵蚀性能,微观结构及外观形貌稳定,试块质量和抗压强度稳定。偏高岭土基地质聚合物在盐溶液中性条件下结构和性能较稳定。在盐酸环境下两种地质聚合物被腐蚀明显,质量损失率大,抗压强度降低显著。对比研究表明,粉煤灰基地质聚合物的耐低浓度酸、碱溶液腐蚀性明显优于偏高岭土基地质聚合物。上述两类地质聚合物可潜在应用于海洋建筑领域。

关键词：粉煤灰基地质聚合物偏高岭土基地质聚合物侵蚀环境浸泡耐久性