蒙脱土内养护天然水硬性石灰的水化行为及使用性能研究

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作者 张彪 齐南 +6 位作者 管璇 王文科 施佩 何静 马涛 罗宏杰 朱建锋 《重庆大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期162-171,共10页

石窟寺是我国独具特色的文物类型,具有重要的历史、艺术和科学价值。裂隙是造成石窟寺失稳、渗水、风化等病害产生及发育最为直接的因素。常规外养护灌浆加固的同时,难以解决养护后期深部裂隙缺水导致的收缩开裂及强度不足的问题。文中... 石窟寺是我国独具特色的文物类型,具有重要的历史、艺术和科学价值。裂隙是造成石窟寺失稳、渗水、风化等病害产生及发育最为直接的因素。常规外养护灌浆加固的同时,难以解决养护后期深部裂隙缺水导致的收缩开裂及强度不足的问题。文中利用蒙脱土(MMT)对天然水硬性石灰(NHL)进行内养护改性,系统评估固化过程中的水化行为及使用性能。结果表明,MMT掺量为2%时,NHL的内养护效果最好,7 d自收缩仅为空白试样的56.70%,保水性能优异。此外,该试样的28 d抗压强度相比空白试样增加了22.03%。这是由于养护固化全过程中,预储水的MMT在试样内部湿度梯度作用下,不断释放层间吸附水,促进NHL的水化反应,减少自收缩,提高内养护效果。研究结果为石窟寺裂隙的内养护灌浆加固提供了重要的理论与实践基础。 展开更多

关键词 天然水硬性石灰 蒙脱土 内养护 自收缩 灌浆加固

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氧化石墨烯对天然水硬性石灰水化及力学性能的影响

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作者 张彪 刘泓宇 +6 位作者 齐南 王芬 朱建锋 李立 马涛 罗宏杰 施佩 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第7期2640-2648,共9页

石质文物是一类重要的文化遗产,然而裂隙会导致其产生失稳、渗水、风化等病害,因此,开发一种合适的灌浆材料用于石质文物裂隙修复具有重要意义。本文将氧化石墨烯(GO)掺入天然水硬性石灰(NHL2)制备灌浆材料,采用SEM、TG、XRD和FT-IR等... 石质文物是一类重要的文化遗产,然而裂隙会导致其产生失稳、渗水、风化等病害,因此,开发一种合适的灌浆材料用于石质文物裂隙修复具有重要意义。本文将氧化石墨烯(GO)掺入天然水硬性石灰(NHL2)制备灌浆材料,采用SEM、TG、XRD和FT-IR等测试研究了GO掺量对NHL2水化进程及水化产物的影响,通过力学性能测试和模拟灌浆试验评价了该材料用于石质文物灌浆加固的可行性。结果表明:添加GO可加速NHL2的水化进程,促进规整致密的花状聚集态水化产物的形成;当GO掺量为0.05%(质量分数)时,试样的水化产物含量最多,力学性能最好,28 d抗压强度和抗折强度分别达2.83和1.63 MPa,相比空白试样分别提高了19.91%和23.40%。此外,灌浆材料与砂岩之间具有优异的黏结强度,两者界面结合紧密,兼容性良好。本研究为石质文物的裂隙灌浆加固提供了参考。 展开更多

关键词 天然水硬性石灰 氧化石墨烯 水化产物 微观结构 兼容性 灌浆加固

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TEA-DEC复掺对天然水硬性石灰早期硬化过程的影响

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作者 魏小红 柴玉梅 +4 位作者 李允峰 罗宏杰 王雯雯 张彪 秦宇星 《重庆大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期141-151,共11页

天然水硬性石灰(NHL)早期强度低、固化慢的特性影响其在石质文物中的广泛应用,提高NHL早期综合性能是一项具有应用价值的研究。三乙醇胺(TEA)是水泥中常用的早强剂,碳酸二乙酯(DEC)是一种高效稳定的CO_(2)吸收剂,文中将两者复掺改性天... 天然水硬性石灰(NHL)早期强度低、固化慢的特性影响其在石质文物中的广泛应用,提高NHL早期综合性能是一项具有应用价值的研究。三乙醇胺(TEA)是水泥中常用的早强剂,碳酸二乙酯(DEC)是一种高效稳定的CO_(2)吸收剂,文中将两者复掺改性天然水硬石灰浆体,以提高早期硬化反应效率和力学强度。结果表明,复掺改性使TEA与DEC能够发挥出高效的协同作用,促进水化和碳化反应;降低浆体内部的总孔隙率,促使内部更致密、基体结构更稳定;当TEA-DEC复掺参数质量分数为0.3%、0.5%时,综合改性效果最佳,初凝和终凝时间分别缩短了18%和45.5%,力学性能得到明显改善,养护28 d时抗压强度可提高27.3%,相当于欧洲标准中NHL5的强度水平。 展开更多

关键词 天然水硬性石灰 三乙醇胺 碳酸二乙酯 水化 碳化

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高延性天然水硬性石灰基材料的力学性能

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作者 王振波 孟凡超 +2 位作者 刘泽 王栋民 齐国栋 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期1143-1151,共9页

以天然水硬性石灰和偏高岭土为复合胶凝材料,掺加聚乙烯醇(PVA)纤维、聚乙烯(PE)纤维或玄武岩(BF)纤维,制备了高延性天然水硬性石灰基材料,并研究了其抗压、轴拉力学性能、裂缝控制能力和纤维增强增韧机理.结果表明:PVA、PE纤维与石英... 以天然水硬性石灰和偏高岭土为复合胶凝材料,掺加聚乙烯醇(PVA)纤维、聚乙烯(PE)纤维或玄武岩(BF)纤维,制备了高延性天然水硬性石灰基材料,并研究了其抗压、轴拉力学性能、裂缝控制能力和纤维增强增韧机理.结果表明:PVA、PE纤维与石英砂或石灰石砂组合均可使水硬性石灰表现出优异的应变硬化和饱和多缝开裂特征,显著提高材料的拉伸强度和极限拉伸应变;PE纤维和石灰石砂组合使材料极限拉伸应变提高至5.604%,PVA纤维和石英砂及石灰石砂组合使材料极限拉伸应变提高至4.000%以上;PVA、PE纤维均可将裂缝宽度控制在100μm以下,材料在获取超高变形能力的同时具备良好的裂缝控制能力. 展开更多

关键词 天然水硬性石灰 纤维 抗压强度 拉伸性能 裂缝控制

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利用工业固废煅烧制备天然水硬性石灰的实验及应用研究 被引量：1

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作者 毛智添 段翔 +3 位作者 郝泽慧 邓弘扬 唐威 何园 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第11期4159-4166,共8页

天然水硬性石灰(NHL)兼具气硬性和水硬性成分,被广泛应用于历史建筑砌体墙墙面的修复。工业固废含有一定的Ca、Si元素,满足制备NHL的矿物元素要求。本研究以石灰石、矿渣、粉煤灰和硅灰为原材料,控制不同的钙硅比参数煅烧制备NHL。利用... 天然水硬性石灰(NHL)兼具气硬性和水硬性成分,被广泛应用于历史建筑砌体墙墙面的修复。工业固废含有一定的Ca、Si元素,满足制备NHL的矿物元素要求。本研究以石灰石、矿渣、粉煤灰和硅灰为原材料,控制不同的钙硅比参数煅烧制备NHL。利用XRD、TG、抗压抗折试验、SEM-EDS、维卡仪等测试了NHL的成分、产物的组成、微观形貌、力学性能、凝结时间等,并开展工程应用。结果表明:工业固废煅烧制备NHL具有可行性,所制得NHL主要由氢氧化钙和硅酸二钙组成,28 d水化碳化产物包括水化硅酸钙、CaCO_(3)和Ca(OH)_(2)。钙硅比为4.6时可以制备出符合欧洲标准的NHL2,对砖石风化表面的修复结果满足可逆性与兼容性要求。本文响应了国家对历史建筑遗迹保护和生态环境保护的号召,有助于创造更好的经济效益与环境效益。 展开更多

关键词 天然水硬性石灰 工业固废 钙硅比 力学性能 凝结时间 微观结构 工程应用

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利用铅锌尾矿制备天然水硬性石灰可行性研究 被引量：11

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作者 沈雪飞 薛群虎 +2 位作者 徐亮 石振武 张会 《硅酸盐通报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1973-1978,共6页

本文研究了以陕南铅锌尾矿为主要原料制备天然水硬性石灰的可行性。实验选用可配成与天然水硬性石灰化学组成接近的铅锌尾矿,采用两种方法制备天然水硬性石灰:其一,压块成型后经900℃×3 h、1000℃×3 h煅烧制备;其二,湿法成球... 本文研究了以陕南铅锌尾矿为主要原料制备天然水硬性石灰的可行性。实验选用可配成与天然水硬性石灰化学组成接近的铅锌尾矿,采用两种方法制备天然水硬性石灰:其一,压块成型后经900℃×3 h、1000℃×3 h煅烧制备;其二,湿法成球后经1100℃×5 h煅烧制备,并对利用铅锌尾矿制备的天然水硬性石灰的矿物组成及其抗压强度进行了测试分析。研究结果表明:经900℃×3 h煅烧的天然水硬性石灰没有生成所需的水硬性胶凝材料C2S;经1000℃×3 h和1100℃×5 h煅烧制备的天然水硬性石灰均能生成C2S。压块成型经1000℃×3 h煅烧的天然水硬性石灰中C2S含量比湿法成球经1100℃×5 h煅烧的天然水硬性石灰中C2S含量高,前者抗压强度比后者高。压块成型经1000℃×3 h煅烧方法优于湿法成球经1100℃×5 h煅烧方法,更容易生成所需的水硬性胶凝矿物C2S。煅烧的天然水硬性石灰28 d强度均达到NHL5的要求。以铅锌尾矿为原料,配制煅烧天然水硬性石灰是可行的。 展开更多

关键词 铅锌尾矿 天然水硬性石灰 C2S 石灰消化 抗压强度

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天然水硬性石灰在不同碳化条件下的水化反应 被引量：15

7

作者 徐树强 王乐乐 +1 位作者 马清林 王菊琳 《文物保护与考古科学》 北大核心 2017年第4期1-8,共8页

为了探究不同碳化条件对天然水硬性石灰水化过程的影响,继而认识到养护条件中的碳化作用对天然水硬性石灰早期强度和养护时间的影响,模拟制备了不同碳化条件下的样品,用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、红外光谱(IR)、扫描电子显微镜和X... 为了探究不同碳化条件对天然水硬性石灰水化过程的影响,继而认识到养护条件中的碳化作用对天然水硬性石灰早期强度和养护时间的影响,模拟制备了不同碳化条件下的样品,用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、红外光谱(IR)、扫描电子显微镜和X-射线能谱分析(SEM-EDX)测试和比较养护前后天然水硬性石灰成分、结构、形貌的变化。研究表明,天然水硬性石灰水化生成水化硅酸钙(CSH)、氢氧化钙(Ca(OH)_2)的反应与CSH、Ca(OH)_2的碳化反应同时进行,并且Ca(OH)_2的碳化速率大于水化反应生成Ca(OH)_2的速率。随着养护龄期增加CSH逐渐由细小的针棒状结构生长为粗大的棒状结构,随后又逐渐变短并最终完全碳化为方解石晶型的碳酸钙(CaCO_3)形貌。天然水硬性石灰水化产物的碳化作用能促进其水化反应进程。 展开更多

关键词 天然水硬性石灰 水化反应 碳化反应 热重分析(TG) 红外光谱(IR)

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水泥用石灰岩制备天然水硬性石灰NHL2的工艺优化与性能研究 被引量：7

8

作者 刘泽 王琳琳 +3 位作者 姜启衎 王栋民 王佳璇 刘浪 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2019年第8期2513-2517,共5页

研究了不同煅烧温度条件下,采用水泥用石灰岩制备天然水硬性石灰NHL2。采用X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪、TG-DSC、扫描电子显微镜对石灰岩原料粉体、煅烧中间产物和消化产物进行了表征。此外,粒度分析显示实验室样品的粒度分布与商用... 研究了不同煅烧温度条件下,采用水泥用石灰岩制备天然水硬性石灰NHL2。采用X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪、TG-DSC、扫描电子显微镜对石灰岩原料粉体、煅烧中间产物和消化产物进行了表征。此外,粒度分析显示实验室样品的粒度分布与商用产品NHL2近似;白度仪分析消化样品,表明实验室制备的NHL2(Lab-NHL2)样品比商用产品(Com-NHL2)白度高,样品28 d抗压强度为2.0 MPa,达到欧洲标准BS.EN 459—2015对NHL2的要求。 展开更多

关键词 水泥用石灰石 天然水硬性石灰 煅烧 抗压强度 微观形貌

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煅烧工艺对天然水硬性石灰中硅酸二钙晶相转变的影响 被引量：5

9

作者 薄艾 张大江 +3 位作者 王璜琪 王栋民 王启宝 刘泽 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2022年第4期1336-1342,共7页

天然水硬性石灰(natural hydraulic lime,NHL)是由钙硅质原料煅烧消化所得,主要成分是硅酸二钙(Ca_(2)SiO_(4),C_(2)S)和氢氧化钙(Ca(OH)_(2),CH),与我国古代岩土类建筑物的兼容性较高,是一种优秀的古建筑修复材料。为探究NHL的煅烧工艺... 天然水硬性石灰(natural hydraulic lime,NHL)是由钙硅质原料煅烧消化所得,主要成分是硅酸二钙(Ca_(2)SiO_(4),C_(2)S)和氢氧化钙(Ca(OH)_(2),CH),与我国古代岩土类建筑物的兼容性较高,是一种优秀的古建筑修复材料。为探究NHL的煅烧工艺,本文使用方解石粉和石英粉作为NHL煅烧原料,设置不同冷却方式(急冷≈500℃/min、随炉冷却≈60℃/min)、恒温时间(0~180 min)和煅烧温度(1000~1200℃),通过X射线衍射和游离氧化钙(f-CaO)测试方法评价NHL烧成制度。结果表明:在低于1150℃煅烧C_(2)S时,改变降温速率不会使C_(2)S在降温过程中发生晶相转变;同一温度下,随恒温时间的增加NHL煅烧产物中C_(2)S含量增多,在30~45 min时其含量达到该温度下的最大值,且温度升高能增加该最大值,在恒温过程中C_(2)S先以β-C_(2)S存在,随时间延长,逐渐转变为γ-C_(2)S;煅烧温度1150℃,恒温时间45 min,急速冷却的煅烧制度可用于制备NHL。 展开更多

关键词 天然水硬性石灰 矿相组成 煅烧工艺 硅酸二钙 降温过程 晶型转变

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泥灰岩制备天然水硬性石灰工艺优化及性能 被引量：7

10

作者 王琳琳 刘泽 +2 位作者 王栋民 姜启衎 张川 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2019年第3期853-857,共5页

以泥灰岩为原料,研究煅烧温度、保温时间、消化用水量对制备天然水硬性石灰的影响。采用X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪、TG-DSC对泥灰岩粉体、煅烧中间产物和消化样品进行了表征。实验室制备的天然水硬性石灰主要有C_2S与Ca(OH)_2组成... 以泥灰岩为原料,研究煅烧温度、保温时间、消化用水量对制备天然水硬性石灰的影响。采用X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪、TG-DSC对泥灰岩粉体、煅烧中间产物和消化样品进行了表征。实验室制备的天然水硬性石灰主要有C_2S与Ca(OH)_2组成。此外,利用激光粒度分析仪分析粒度、白度仪分析样品白度,与商用NHL2近似,通过对产品进行抗压和抗折强度测试,其达到欧洲标准BS.EN 459-2015中NHL2的要求。 展开更多

关键词 泥灰岩 天然水硬性石灰 煅烧 消化 强度

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矿粉/偏高岭土对天然水硬性石灰早期性能的影响 被引量：7

11

作者 许栋 张大江 +2 位作者 王栋民 齐国栋 张帅 《矿业科学学报》 CSCD 2022年第5期632-642,共11页

天然水硬性石灰(NHL)在古建筑修缮工程中的应用效果是水泥和传统气硬性石灰所无法比拟的,但早期性能发展偏慢的特性使其应用受限。本文研究了矿粉/偏高岭土改性NHL早期硬化过程中物理力学性能、水化放热特性、物相组成和转变以及微观结... 天然水硬性石灰(NHL)在古建筑修缮工程中的应用效果是水泥和传统气硬性石灰所无法比拟的,但早期性能发展偏慢的特性使其应用受限。本文研究了矿粉/偏高岭土改性NHL早期硬化过程中物理力学性能、水化放热特性、物相组成和转变以及微观结构演变过程,系统地评估了矿粉/偏高岭土对NHL基材料早期性能发展的影响。结果表明:矿粉可以改善NHL基砂浆的流动性;矿粉/偏高岭土通过火山灰反应生成水化铝酸钙(C_(3)AH_(6))、水化碳铝酸钙(C_(4)AĈH_(11))以及水化硅酸钙(C—S—H),可促进NHL基材料凝结硬化、显著提高其抗压及抗折强度。本研究为推动火山灰质材料复合NHL在古建筑修复工程中的应用提供参考。 展开更多

关键词 天然水硬性石灰 矿粉 偏高岭土 火山灰反应 早期性能

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聚羧酸减水剂对原位吸水树脂改性天然水硬性石灰流变特性的影响 被引量：1

12

作者 李允峰 罗宏杰 +1 位作者 张彪 朱建锋 《陕西科技大学学报》 北大核心 2023年第4期76-82,共7页

原位超吸水树脂(SAP)改性天然水硬性石灰(NHL)复合材料(SAP/NHL)是一种新兴的石窟寺裂隙灌浆修复材料,但作为灌浆材料其仍存在流动性差的缺点,难以满足施工要求.高效减水剂的使用不仅可以增加浆体的流动性,还可提高强度和耐久性,其中聚... 原位超吸水树脂(SAP)改性天然水硬性石灰(NHL)复合材料(SAP/NHL)是一种新兴的石窟寺裂隙灌浆修复材料,但作为灌浆材料其仍存在流动性差的缺点,难以满足施工要求.高效减水剂的使用不仅可以增加浆体的流动性,还可提高强度和耐久性,其中聚羧酸减水剂因其优异性能,近年来被广泛使用.以聚羧酸减水剂(PCE)作为外加剂对SAP/NHL进行改性,通过TOC、Zeta电位仪对PCE的吸附进行了测试,通过流动性测试表征了浆体流动性,通过旋转流变仪、超景深显微镜对浆体流变特性和微观结构进行了表征,使用万能试验机对固化浆体抗压强度进行了测试.结果表明,PCE能通过静电斥力和空间位阻的协同作用有效改善浆体流变特性并最终改善流动性(>337 mm).此外PCE在小剂量掺加后会提高固化浆体的抗压强度(28 d强度从4.8 MPa至5.9 MPa),过量添加会降低强度. 展开更多

关键词 聚羧酸减水剂 原位自生 超吸水树脂 天然水硬性石灰 流变特性 抗压强度

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酸环境下石灰-偏高岭土改性遗址土的强度及色差分析 被引量：2

13

作者 李新明 武迪 +2 位作者 张浩扬 尹松 任克彬 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期783-791,共9页

采用X射线衍射、热重分析、扫描电镜观测、色差分析和强度性能测试等方法,研究了酸环境下石灰-偏高岭土(L-MK)及天然水硬性石灰(NHL)改性遗址土强度与色差的变化规律,并探讨了其微观机制.结果表明:随着酸环境下干湿循环次数的增加,L-MK... 采用X射线衍射、热重分析、扫描电镜观测、色差分析和强度性能测试等方法,研究了酸环境下石灰-偏高岭土(L-MK)及天然水硬性石灰(NHL)改性遗址土强度与色差的变化规律,并探讨了其微观机制.结果表明:随着酸环境下干湿循环次数的增加,L-MK改性遗址土强度先增后减,而NHL改性遗址土则单调递减,且经历20次干湿循环后L-MK改性遗址土强度为NHL改性遗址土强度的1.6倍以上;与原样遗址土相比,8%偏高岭土掺量下L-MK改性遗址土色差最小,且小于8%及10%NHL改性遗址土,L-MK与NHL改性遗址土强度变化规律的差异性与水化产物水化硅酸钙(CSH)的稳定性及CaSO_(4)·2H_(2)O等膨胀性物质的生成量有关,采用L-MK替代NHL应用于土遗址修复领域是可行的. 展开更多

关键词 土遗址 石灰-偏高岭土 天然水硬性石灰 酸环境 干湿循环

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原位聚合AMPS吸水树脂改性NHL对砂岩裂隙灌浆性能的影响

14

作者 刘敏琪 柴玉梅 +3 位作者 李允峰 闫宏斌 罗宏杰 朱建锋 《重庆大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期172-180,共9页

天然水硬性石灰(NHL)是在石质文物保护领域极具潜力的灌浆材料,但较低的强度和较高的脆性限制了其应用。采用一步法原位聚合制备了2−丙烯酰胺基−2−甲基丙磺酸(AMPS)吸水树脂,得到AMPS/NHL复合材料;通过XRD、FT-IR、SEM等手段对其进行了... 天然水硬性石灰(NHL)是在石质文物保护领域极具潜力的灌浆材料,但较低的强度和较高的脆性限制了其应用。采用一步法原位聚合制备了2−丙烯酰胺基−2−甲基丙磺酸(AMPS)吸水树脂,得到AMPS/NHL复合材料;通过XRD、FT-IR、SEM等手段对其进行了表征,通过等温量热仪监测AMPS吸水树脂改性前后NHL的水化放热情况;利用万能试验机测试了固化浆体的力学性能(抗压、抗弯以及黏接强度)。结果表明,AMPS在NHL浆体中产生的针网状结构能够在基体中起到穿针引线的作用,加强浆体内部联系,提高黏结效果,从而显著增强浆体的力学性能。3%的AMPS改性浆体在固化28 d后,抗压强度高达5.37 MPa,较改性前提高了60.7%,黏接和抗弯强度分别提高了12.8%和32.5%。 展开更多

关键词 原位聚合 2−丙烯酰胺基−2−甲基丙基磺酸 超吸水树脂 天然水硬性石灰 力学性能

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