焦向科
,
李涛
,
罗仙平
,
严群
,
倪帅男
,
黄子杰
硅酸盐通报
地聚合物是通过硅铝质材料在一定激发作用下形成的具有硅氧四面体和铝氧四面体交替键合网络结构的无机胶凝材料。目前其合成方式主要包括两种：一种是将活性硅铝原料与激发剂溶液拌合后固化形成（将该合成方式记为GS-1）；另一种是向固体反应前驱物中直接添加水拌合后固化形成（将该合成方式记为GS-2）。本文首先对GS-2合成方式的研究现状进行综述，再将GS-1和GS-2合成方式在反应物组成、反应过程与机理方面进行比较，并对GS-2合成方式在地聚合物性能改善方面进行了展望。
关键词:
地聚合物
,
合成方式
,
反应物组成
,
反应过程与机理
焦向科
,
罗仙平
,
李佳
,
陈骞
,
严义云
硅酸盐通报
以富含Si、Al的尾矿作为硅铝原料(基质),以硅灰和钙质掺和料(矿渣和钢渣)作为辅助材料,在低温煅烧条件下制备地聚合物水泥粉料.以向粉料中"直接加水"形成的砂浆试样的7d抗压强度作为考察指标,通过正交实验得出最优的原料配方和烧制温度,并通过SEM、XRD、TG-DSC和FTIR对代表性试样的微观结构进行表征.结果表明:"钙质掺合料与尾矿的质量比例"这一因素对砂浆试样的抗压强度影响最大;以矿渣和钢渣为钙质掺合料在最优方案下制备的砂浆试样的7d抗压强度分别达到12.5 MPa和8.5 MPa,对它们进行蒸压养护可使其抗压强度有所提升;微观结构分析共同验证了由钙质掺合料生成的水化硅酸钙(CSH)未对地聚合物的主体凝胶相产生负面影响,反而有利于改善试样的微结构,提高试样的强度性能.
关键词:
钙质掺和料
,
地聚合物水泥粉料
,
正交实验
,
蒸压养护
焦向科
,
曹志明
,
李涛
,
罗仙平
,
严群
,
陈骞
,
黄子杰
硅酸盐通报
本研究将稀土尾矿预处理后与适量偏高岭土混合作为硅铝原料制备地聚物,在改变碱激发剂类型及MOH(M=Na或K)浓度的情况下,研究地聚物试样抗压强度与泛霜程度的变化规律.结果表明,在四类碱激发剂(包括NaOH型、KOH型、“NaOH+硅胶粉”型、“KOH+硅胶粉”型)中,使用“KOH+硅胶粉”型激发剂时,可制备出抗压强度最高和泛霜程度最低的地聚物试样,并且所制备优选试样的泛霜程度与其抗压强度的线性相关程度最高;比较四类激发剂各自对应优选地聚物试样的凝胶相中Si含量表明,“NaOH+硅胶粉”型、“KOH+硅胶粉”型激发剂对应的试样分别相对NaOH型、KOH型激发剂对应的试样更高,并且这四个试样在宏观上的强度性能表现与其在微观上的形貌特征得到互相验证.
关键词:
稀土尾矿
,
地聚物
,
碱激发剂
,
抗压强度
,
泛霜程度
焦向科
,
张一敏
硅酸盐通报
将某低活性高硅尾矿作为硅铝原料先进行活化预处理,再与铝校正料(铝酸钠)复合,制备矿物聚合材料;提出抑制矿物聚合材料泛霜行为的两种方式,并对抑制效果进行研究,通过SEM、FTIR和XRD对相关机理进行分析.结果表明:对试样在一定温度下进行煅烧预处理后可提高其结构致密化程度,降低试样结构中过剩Na+的迁移速率;对试样进行蒸压养护后可促进矿物聚合反应的进一步进行,形成的更为稳定的三维网络结构可对过剩Na+进行更好地束缚;利用这两种方式都能达到有效抑制矿物聚合材料试样泛霜行为的目的.
关键词:
低活性高硅尾矿
,
矿物聚合材料
,
泛霜
,
煅烧预处理
,
蒸压养护
焦向科
,
罗仙平
,
李佳
,
王金庆
,
严义云
硅酸盐通报
按照"摇床重选→机械球磨→碱熔融"的步骤对钨尾矿进行逐级预处理,将各级预处理所得的钨尾矿分别与铝校正料偏高岭土复合后在碱激发剂作用下制备矿物聚合材料.通过正交实验对原料配方进行优化,研究各因素对抗压强度指标的影响规律,探索制备矿物聚合材料的优化原料配方及主要影响因素,并借助XRD和ESEM-EDS对优选矿物聚合材料试样的微观结构进行表征.结果表明:随着对钨尾矿的逐级预处理,其反应活性逐级增加,经三级预处理之后所得钨尾矿制备的矿物聚合材料试样7d龄期最高抗压强度可达到48.45 MPa;对于以各级预处理所得钨尾矿制备的矿物聚合材料,正交设计中的因素对它们抗压强度指标的影响规律多数不一样,对抗压强度影响程度最大的因素也各不相同;ESEM分析表明优选试样内部形成了对其强度起支撑作用的致密结构,EDS分析表明所选区域凝胶相的Si/Al比例与实验设计的Si/Al比例不一致.
关键词:
钨尾矿
,
预处理
,
矿物聚合材料
,
正交实验
焦向科
,
张一敏
硅酸盐通报
为实现尾矿整体资源化利用和水泥工业节能减排的目的,将某低活性高硅尾矿作为硅铝原料(基质)进行活化预处理,再分别与四种不同的铝校正料复合以调整硅铝比例,制备矿物聚合材料,并将它们的热稳定性与普通硅酸盐水泥砂浆试样进行比较.结果表明:在1000℃下煅烧以偏高岭土为铝校正料制备的矿物聚合材料试样,或在800℃下煅烧以铝酸盐水泥为铝校正料制备的矿物聚合材料试样,在宏观上造成它们的抗压强度较未煅烧试样的抗压强度更高;在微观上通过TG-DSC、SEM和FTIR分析共同说明这两种煅烧后的矿物聚合材料试样的结构更加致密,且其中对强度起主要支撑作用的“-SiO4-AlO4-”三维网络结构未受到严重破坏,这造成它们的热稳定性优于普通硅酸盐水泥砂浆试样.本研究证实以所选取的尾矿为硅铝原料(基质)制备热稳定性优良的矿物聚合材料产品具备可行性.
关键词:
低活性高硅尾矿
,
铝校正料
,
矿物聚合材料
,
热稳定性
焦向科
,
余新阳
,
袁程方
,
陈骞
硅酸盐通报
采用低活性高硅尾矿预处理后作为硅铝原料(基质)与铝校正料偏高岭土复合,在碱硅酸盐溶液激发作用下制备地聚合物.通过ESEM和ATR-FTIR表征地聚合物净浆的早期水化反应机理,并对地聚合物砂浆试样后期的抗压强度及微观形貌进一步分析.结果表明:通过碱熔融与机械研磨复合的方式对尾矿进行预处理,可以有效促进地聚合物体系的早期水化反应进程,有利于铝硅酸盐凝胶相的形成,进而改善地聚合物后期的微结构及强度性能.本研究说明有可能通过改变硅铝原料性质的方式对地聚合物早期水化反应行为进行控制,从而调整地聚合物的后期性能(如强度性能、施工性能等),使其满足特定的工程应用需求.
关键词:
低活性高硅尾矿
,
地聚合物
,
早期水化反应
,
后期性能
焦向科
,
罗仙平
,
袁程方
,
陈骞
,
欧阳忠
,
匡敬忠
硅酸盐通报
将富含Si、Ca的白钨尾矿和富含Si、Al的偏高岭土复合作为硅铝原料(基质),在水玻璃激发作用下制备地聚合物砂浆,以调整骨料掺量与级配的方式去优化试样的早期抗压强度;并借助XRD和SEM-EDS对优选试样的微结构进行表征.结果表明:当骨料掺量为50％时,产生高强度砂浆试样的个数最多;当骨料掺量为40％,且细、中、粗骨料在总骨料中分别占10％、60％、30％时,试样的早期抗压强度获得最高值26.7 MPa;在对硅铝原料进行的活化预处理和水玻璃激发以及对砂浆试样进行的蒸压养护之后,硅铝原料中的Si、Al、Ca等元素得以部分溶出,参与形成地聚合物凝胶体,赋予砂浆试样良好的早期强度性能.
关键词:
地聚合物砂浆
,
抗压强度
,
骨料掺量
,
骨料级配
焦向科
,
张一敏
硅酸盐通报
对某低活性高硅型尾矿进行活化,以使其适合作为矿物聚合反应的硅铝原料使用.通过碱溶浸出试验、SEM和XRD表征手段系统研究湿法加碱煅烧、干法加碱煅烧以及干式机械球磨的方式对尾矿活化的效果,并探索适合于该尾矿的活化方式,揭示相关活化机理;以最合适技术参数下活化的尾矿与四种不同铝校正料复合制备矿物聚合材料试样,分析试样抗压强度与复合硅铝原料在强碱溶液中(Si+ Al)浸出浓度的关系.结果表明,经过三种不同方式活化之后,尾矿活性均有一定程度的提高,其中以湿法加碱煅烧方式对该尾矿活化的效果最好,且采用该方式最适合的技术参数为:煅烧温度为450℃,尾矿/NaOH(质量比)为5/1,煅烧时间为lh;矿物聚合材料的抗压强度与复合硅铝原料的(Si+ Al)浸出浓度具有良好的线性相关性,从而验证通过碱溶浸出试验定量判断硅铝原料在矿物聚合反应中的活性具有很好的可靠性.
关键词:
低活性高硅尾矿
,
活化
,
矿物聚合反应
,
碱溶浸出试验
,
活性
焦向科
,
徐晶
,
严群
,
严义云
,
罗仙平
硅酸盐通报
地聚合物是一种已被人们普遍接受的极有利于节能减排的新型胶凝材料,它同时具备有机高分子材料、陶瓷材料和水泥材料的优异性能,并且可以通过硅铝质材料与激发剂在低温下作用制备而成,制备过程简单易行,因此成为近年来国际上新型胶凝材料领域的研究热点.本文综述了近年来国内外研究者在地聚合物制备过程中涉及到的硅铝原料的选择、激发剂的选择和成型方式方面的主要研究进展,阐述了增强地聚合物性能的主要方式,并对地聚合物在制备技术和性能增强方面的研究进行了展望.
关键词:
地聚合物
,
硅铝原料
,
激发剂
,
成型方式
,
性能增强
