深井软岩无机有机复合注浆加固材料研发与应用 被引量：8

1

作者 管学茂 李雪峰 +4 位作者 张海波 杨政鹏 李海艳 狄红丰 张莉 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1-11,共11页

千米深井软岩大巷围岩大变形、裂隙闭合和渗透性差等问题突出,要求注浆材料可注性好、凝结速度快、早期强度高,黏结性能强。为此,设计采用“组分优化+超细化+纳米增强+有机改性”协同制备无机注浆材料新方法,研发出硫铝酸钙、石膏、石... 千米深井软岩大巷围岩大变形、裂隙闭合和渗透性差等问题突出,要求注浆材料可注性好、凝结速度快、早期强度高,黏结性能强。为此,设计采用“组分优化+超细化+纳米增强+有机改性”协同制备无机注浆材料新方法,研发出硫铝酸钙、石膏、石灰三元胶凝体系最佳质量比为50∶40∶10的无机注浆材料。超细化后结石体4 h抗压强度提高163.0%,初步实现早强快凝;开发了具有纳米晶核诱导结晶和锂离子促溶协同作用的纳米锂铝类水滑石增强材料,使超细注浆材料2 h强度提高183.7%;合成了煤岩界面具有定向耦合效应的有机调节剂,通过与浆液和煤界面的键合作用形成桥梁,显著提高了浆液结石体与煤岩界面黏结。协同制备的无机有机复合注浆加固材料粒径小(D95<10μm),凝结快(<8 min),早期强度高(2 h强度11.5 MPa),黏结性能强(砂岩黏结强度3.12 MPa)。研究开发出了具有“高早强、高可注、高黏结”性能的深井软岩无机有机复合注浆加固材料。现场应用试验采用高压注浆方式,浆液可注入煤样大裂隙和微裂隙,连通孤立裂隙实现高压劈裂,松散煤体得到压实。煤壁表面裂隙漏浆和锚杆孔漏浆可以实现自封闭。微观观测表明高压注浆下浆液可以增加裂隙开度,注入更加微细的裂隙。最后,提出未来注浆材料的发展方向。 展开更多

关键词 千米深井 软岩大巷 组分优化 超细化 纳米增强 有机调节剂 注浆加固

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可溶性P_(2)O_(5)对超细硫铝酸盐水泥基双液注浆材料早期水化性能的影响及机理 被引量：2

2

作者 张建武 管学茂 +2 位作者 汪潇 金彪 张小婷 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第19期56-61,共6页

为了指导磷石膏在超细硫铝酸盐水泥基双液注浆材料(SCBGM)中的高效应用,研究了可溶性P_(2)O_(5)对大水灰比下SCBGM早期水化性能的影响及作用机理。结果表明,可溶性P_(2)O_(5)的加入不显著影响SCBGM浆体的凝结时间。可溶性P_(2)O_(5)掺量... 为了指导磷石膏在超细硫铝酸盐水泥基双液注浆材料(SCBGM)中的高效应用,研究了可溶性P_(2)O_(5)对大水灰比下SCBGM早期水化性能的影响及作用机理。结果表明,可溶性P_(2)O_(5)的加入不显著影响SCBGM浆体的凝结时间。可溶性P_(2)O_(5)掺量为0%~1.5%时,随着其掺量的增加,SCBGM早期强度逐渐增大。在1.5%最佳掺量下,可溶性P_(2)O_(5)可显著提高早期SCBGM中钙矾石的生成量,还可以显著优化硬化体中钙矾石的分布特征,使其由团簇状转变为显著的搭接交错分布状态,进而充分发挥钙矾石晶体的强度骨架效应。 展开更多

关键词 可溶性P_(2)O_(5) 硫铝酸盐水泥 注浆材料 水化

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聚丙烯酰胺的合成及其改性水泥基材料研究进展 被引量：1

3

作者 刘松辉 张猗峥 +1 位作者 安家宜 管学茂 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第12期4285-4294,共10页

水泥基材料作为建筑和工程领域的重要建筑材料,在长期应用过程中面临着诸多挑战,例如易开裂和易被溶液渗透等问题。为了解决传统水泥基材料高脆性和易开裂的问题,聚丙烯酰胺(PAM)改性技术成为备受关注的解决方案。本文系统地总结了PAM... 水泥基材料作为建筑和工程领域的重要建筑材料,在长期应用过程中面临着诸多挑战,例如易开裂和易被溶液渗透等问题。为了解决传统水泥基材料高脆性和易开裂的问题,聚丙烯酰胺(PAM)改性技术成为备受关注的解决方案。本文系统地总结了PAM改性水泥基材料的研究进展,包括PAM的结构与性质、合成单体与方法及其在水泥基材料中的应用等;探讨了PAM对水泥基材料的影响,包括力学性能、耐久性、渗透性以及对微观结构的调控作用,并总结了PAM改性机理;强调了PAM改性水泥基材料的重要性和潜在价值。然而,目前仍需克服一些挑战,进一步加强研究和探索。为此未来的研究方向应致力于优化PAM改性技术和拓展应用领域等。综上所述,PAM改性水泥基材料具有重要的研究价值和应用前景,值得进一步深入探讨。 展开更多

关键词 聚丙烯酰胺 水泥基材料 力学性能 改性技术 改性机理

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高性能无机-有机复合注浆材料研究 被引量：33

4

作者 管学茂 张海波 +6 位作者 杨政鹏 李海艳 路建军 狄红丰 帅波 徐驰 王国普 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期902-910,共9页

针对千米深井巷道围岩大变形控制难题,提出了支护-改性-卸压“三位一体”协同控制技术,其中要求注浆改性材料具有“高渗透、高强度、高黏结”性能。“高渗透”可以通过减小粒度、增加界面润湿性来实现;“高强度”可以通过优选快速水化矿... 针对千米深井巷道围岩大变形控制难题,提出了支护-改性-卸压“三位一体”协同控制技术,其中要求注浆改性材料具有“高渗透、高强度、高黏结”性能。“高渗透”可以通过减小粒度、增加界面润湿性来实现;“高强度”可以通过优选快速水化矿物,添加纳米增强材料来实现;“高黏结”可以通过添加有机调节剂,增加界面润湿并形成强化学键来实现。本文以超细化的硫铝酸盐水泥熟料、石膏、石灰为主要原料,通过优化配比研发了无机注浆材料,材料粒径D 95<7.0μm,最佳配比为硫铝酸盐水泥熟料、石膏、石灰质量比5∶4∶1;合成了纳米锂铝类水滑石增强材料,具有锂离子增强和纳米晶核诱导结晶双重协同增强作用,当掺量为无机注浆材料质量的2%时,抗压强度提高145%,达到12.3 MPa;采用“一锅法”合成了两亲性有机调节剂,掺量为无机注浆材料质量的3%时,可以将水与煤表面接触角从72.80°减小到19.23°,并在注浆材料与裂隙表面间形成氢键作用,显著改善界面润湿性,增加界面黏接强度。以无机注浆材料、纳米锂铝类水滑石、有机调节剂按95%,2%,3%的质量百分比混合制备了微纳米注浆材料,材料初、终凝时间分别为8.0,13.0 min,2 h抗压强度为10.2 MPa,煤的黏结强度大于煤自身拉伸断裂强度。微纳米注浆材料在口孜东矿进行了超前注浆应用,可以良好注入10μm开度的裂隙,与裂隙表面结合紧密,锚杆拉拔力由注浆加固前的37 kN提高到注浆后的145 kN。 展开更多

关键词 千米深井 微纳米注浆材料 纳米增强 有机调节剂 黏结强度

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微纳米无机注浆材料研发与应用 被引量：20

5

作者 张海波 狄红丰 +6 位作者 刘庆波 侯成岩 郑冬冬 柴虎成 周宏范 刘浪 管学茂 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期949-955,共7页

随着煤矿开采深度的增加,千米深井巷道围岩大变形控制难题急需解决,提出了支护-改性-卸压“三位一体”协同控制技术,其中注浆“改性”环节要求注浆材料具有高渗透性和早强性。以硫铝酸盐水泥熟料、石膏、石灰为主要原料,通过优化配比和... 随着煤矿开采深度的增加,千米深井巷道围岩大变形控制难题急需解决,提出了支护-改性-卸压“三位一体”协同控制技术,其中注浆“改性”环节要求注浆材料具有高渗透性和早强性。以硫铝酸盐水泥熟料、石膏、石灰为主要原料,通过优化配比和超细粉磨方法研发了具有早强、高渗透性的微纳米无机注浆材料,测试了材料粒径、比表面积、抗压强度、泌水率和凝结时间;采用自制的注浆模拟系统测试了微纳米无机注浆材料注浆加固煤体效果;在中煤新集口孜东矿进行了现场应用。材料性能实验结果表明,硫铝酸盐水泥熟料、石膏、石灰三者最优质量比为10∶8∶2,经超细化加工,材料粒径达到6.7μm,比表面积为1200 m 2/kg,达到微纳米级别;水灰比为1.0时,6 h抗压强度达到6.8 MPa,泌水率低至2.8%,初凝时间为10 min。煤体注浆加固模拟实验结果表明,注浆前后煤样强度提高24.4%;现场工程应用结果表明,注浆前后锚杆拉拔力提高了2倍,浆液大量填充煤体裂隙,提高了煤体完整性,扫描电镜观察说明浆液可以通过10μm裂隙,渗透性良好。与传统水泥基注浆材料相比,微纳米无机注浆材料具有更高的渗透性和早期强度;与有机化学注浆材料相比,微纳米无机注浆材料为无机矿物材料,不燃,具有更低的成本和使用安全性。 展开更多

关键词 千米深井 微纳米无机注浆材料 模拟注浆 强度 锚杆拉拔

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基于湿法碳化电石渣的碳酸钙制备及其性能调控研究

6

作者 张赛赛 张欣雨 +3 位作者 沈园园 朱建平 刘松辉 管学茂 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期181-188,共8页

目的为充分利用生产乙炔气体过程中产生的电石渣(carbide slag,CS),解决电石渣堆存污染问题的同时实现CO_(2)的封存,本文开展了湿法碳化方法调控电石渣合成不同晶型碳酸钙的可行性研究。方法首先,在室温条件下,考察不同CO_(2)通气速率... 目的为充分利用生产乙炔气体过程中产生的电石渣(carbide slag,CS),解决电石渣堆存污染问题的同时实现CO_(2)的封存,本文开展了湿法碳化方法调控电石渣合成不同晶型碳酸钙的可行性研究。方法首先,在室温条件下,考察不同CO_(2)通气速率对电石渣湿法碳化过程的影响,合成方解石型碳酸钙;然后在80℃条件下,利用氯化镁作为晶型调控剂,合成文石型碳酸钙;最后,采用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)、扫描电子显微镜(SEM)等手段表征不同条件下电石渣碳化产物的组成和形貌,从晶体结构角度分析电石渣碳化反应的过程及合成不同晶型碳酸钙的机理。结果结果表明,室温条件下,电石渣主要碳化生成方解石,不同通气速率仅影响反应前期,实验得到的最优通气速率为4 L/min。80℃条件下,产物转变为文石型碳酸钙晶须。与文石型碳酸钙结构相比,方解石型碳酸钙结构更稳定,室温下易生成;而文石属亚稳态,需氯化镁调控和高温条件。晶体结构与空间群等的差异是导致方解石和文石在不同反应条件下碳化产生的本质原因。结论室温下电石渣碳化吸收CO_(2)同时生成方解石型碳酸钙;在改变反应温度和使用晶型调控剂的情况下可调控碳化产物为文石型碳酸钙。研究结果对实现电石渣的高附加值资源化利用、减少环境污染和CO_(2)的固化封存有指导作用。 展开更多

关键词 电石渣 湿法碳化 氯化镁 碳酸钙晶须 晶型调控

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煤矸石细骨料改性处理对砂浆性能的影响

7

作者 伊倩 古军 +4 位作者 陈卫杰 向浩 郭正浩 高升 罗树琼 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第6期2193-2200,共8页

为实现煤矸石高效资源化利用,探明煤矸石细骨料改性处理对煤矸石砂浆性能的影响,通过粉煤灰-水泥浆体包裹改性、粉煤灰-水泥浆体包裹协同CO_(2)矿化改性和环氧树脂包裹改性方法对煤矸石细骨料进行改性处理,研究煤矸石细骨料改性处理对... 为实现煤矸石高效资源化利用,探明煤矸石细骨料改性处理对煤矸石砂浆性能的影响,通过粉煤灰-水泥浆体包裹改性、粉煤灰-水泥浆体包裹协同CO_(2)矿化改性和环氧树脂包裹改性方法对煤矸石细骨料进行改性处理,研究煤矸石细骨料改性处理对煤矸石砂浆工作性能、力学性能和微观结构的影响规律,并阐明其作用机理。结果表明,与未改性的煤矸石砂浆相比,改性处理后煤矸石砂浆的吸水率、力学性能、微观结构均得到改善。环氧树脂包裹改性效果最优,煤矸石砂浆的抗压强度和弹性模量分别提升了28.8%、32.4%,吸水率降低了25.3%。这是由于环氧树脂硬化引起骨料的整体强度提升,骨料孔隙率降低,界面过渡区改善,从而提升煤矸石砂浆的力学性能。 展开更多

关键词 煤矸石细骨料 粉煤灰-水泥浆体 环氧树脂 CO_(2)矿化 力学性能 砂浆 界面过渡区

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氧化石墨烯对高掺量粉煤灰水泥基材料性能的影响及机理 被引量：7

8

作者 张建武 汪潇 +4 位作者 李志新 徐卓越 金彪 苏嘉俊 管学茂 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期240-243,共4页

研究了氧化石墨烯(GO)对高掺量粉煤灰水泥基材料(粉煤灰掺量50%)性能的影响。结果表明,随着GO掺量的增加,水泥基材料的凝结时间逐渐缩短。掺入1%的GO,其初凝和终凝分别缩短了50min和55min;水泥基材料的抗折强度随着GO掺量增大先增加后减... 研究了氧化石墨烯(GO)对高掺量粉煤灰水泥基材料(粉煤灰掺量50%)性能的影响。结果表明,随着GO掺量的增加,水泥基材料的凝结时间逐渐缩短。掺入1%的GO,其初凝和终凝分别缩短了50min和55min;水泥基材料的抗折强度随着GO掺量增大先增加后减小,当GO掺量为0.6%时,水泥基材料7d和28d抗折强度和抗压强度最佳,相对于空白组分别提高了34%和8.7%,但GO对水泥基材料抗压强度没有显著影响。采用XRD和SEM分析了GO作用机理,发现GO能够促进水泥矿物的早期水化反应,进而加快粉煤灰的早期火山灰反应。此外,GO还可以充当模板调控作用,生成具有花瓣状结构的水化产物。 展开更多

关键词 氧化石墨烯 粉煤灰 水泥基材料 性能 机理

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催化剂种类对低碳MgO-C耐火材料常温性能的影响 被引量：4

9

作者 李亚格 王军凯 +2 位作者 段红娟 梁峰 张海军 《耐火材料》 CAS 北大核心 2022年第3期197-201,共5页

以电熔镁砂、鳞片石墨和Si粉为原料,以掺入硝酸铁、硝酸钴和硝酸镍的酚醛树脂为结合剂,通过原位催化热解酚醛树脂的方法,在氩气气氛下,分别经800、1100和1400℃热处理,制备了低碳MgO-C耐火材料。研究了不同催化剂对低碳MgO-C耐火材料常... 以电熔镁砂、鳞片石墨和Si粉为原料,以掺入硝酸铁、硝酸钴和硝酸镍的酚醛树脂为结合剂,通过原位催化热解酚醛树脂的方法,在氩气气氛下,分别经800、1100和1400℃热处理,制备了低碳MgO-C耐火材料。研究了不同催化剂对低碳MgO-C耐火材料常温性能的影响,结果表明:硝酸铁为最佳的催化剂,硝酸铁的引入促进了碳纳米管(CNTs)和SiC晶须的原位生成,提高了耐火材料的力学性能。含硝酸铁的酚醛树脂加入试样时,经1100℃热处理后其常温抗折强度和常温耐压强度最高。 展开更多

关键词 低碳MgO-C耐火材料 碳纳米管 碳化硅晶须 力学性能

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可再分散乳胶粉改性水泥基薄喷材料研究 被引量：8

10

作者 乔巧 柴虎成 +1 位作者 张笑天 张海波 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2022年第10期3394-3402,共9页

聚合物改性水泥基韧性薄喷材料是煤矿巷道表面封闭材料的发展方向,可再分散乳胶粉具有增加水泥基材料黏结性、改善韧性的特点,但目前关于可再分散乳胶粉改性水泥基薄喷材料的研究较少。本文采用可再分散乳胶粉改性硅酸盐与硫铝酸盐复合... 聚合物改性水泥基韧性薄喷材料是煤矿巷道表面封闭材料的发展方向,可再分散乳胶粉具有增加水泥基材料黏结性、改善韧性的特点,但目前关于可再分散乳胶粉改性水泥基薄喷材料的研究较少。本文采用可再分散乳胶粉改性硅酸盐与硫铝酸盐复合水泥制备薄喷材料,研究了可再分散乳胶粉对浆液黏度、凝结时间以及结石体抗折和抗压强度、单轴压缩应力-应变、单轴拉伸荷载-位移的影响。结果表明,随可再分散乳胶粉掺量增加,浆液黏度快速增加的起始时间延长,凝结时间增加,结石体抗折、抗压强度均先升高后降低,在掺量为2.25%(质量分数)时达到最大值,压缩、拉伸破坏变形率均增加,韧性得到改善。通过微观分析阐释了可再分散乳胶粉对水泥基材料宏观性能的影响机理。 展开更多

关键词 可再分散乳胶粉 薄喷材料 硅酸盐水泥 硫铝酸盐水泥 改性

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聚合物改性水泥基材料研究进展 被引量：6

11

作者 周蓉 王继茹 张海波 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期275-279,共5页

利用聚合物对水泥进行改性提高水泥基材料的力学性能,已成为近年的研究热点。聚合物掺入水泥后,能细化水泥基材料的微观结构,改善水泥基材料的凝结时间、流动性、力学性能和耐久性。综述了近年来丁苯乳液、聚氨酯、环氧树脂、羟丙基甲... 利用聚合物对水泥进行改性提高水泥基材料的力学性能,已成为近年的研究热点。聚合物掺入水泥后,能细化水泥基材料的微观结构,改善水泥基材料的凝结时间、流动性、力学性能和耐久性。综述了近年来丁苯乳液、聚氨酯、环氧树脂、羟丙基甲基纤维素醚、聚丙烯酰胺等聚合物在水泥基材料中的研究进展,介绍了聚合物使用过程中存在的问题,指出加强无机-有机原位增韧改性水泥基材料及其耐久性研究,制备性能优异的环境友好型水泥基材料将是未来的研究方向。 展开更多

关键词 聚合物 水泥基材料 力学性能

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应力预养护对硫铝酸盐注浆材料强度与微结构的影响 被引量：1

12

作者 狄红丰 张海波 +4 位作者 侯成岩 郑冬冬 柴虎成 刘浪 管学茂 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第3期163-168,共6页

在煤矿千米深井巷道注浆加固示范工程中,注浆结石体抗压强度常高于常压下的抗压强度,针对此问题,采用自制加压装置模拟应力作用对注浆材料浆液进行加压预养护,通过测试试样强度、表观密度、孔隙率、水化产物种类和微观结构,分析应力对... 在煤矿千米深井巷道注浆加固示范工程中,注浆结石体抗压强度常高于常压下的抗压强度,针对此问题,采用自制加压装置模拟应力作用对注浆材料浆液进行加压预养护,通过测试试样强度、表观密度、孔隙率、水化产物种类和微观结构,分析应力对材料强度增强的作用机理。结果表明:10 MPa的应力可以显著提高注浆材料结石体的抗折、抗压强度,抗折强度最大增加24.3%,抗压强度最大提高21.6%;应力可促进早期钙矾石的生成且不改变水化产物种类,提高结石体密度。分析认为,应力通过促进钙矾石的生成速率,降低结石体孔隙率和最可几孔径的方式提高结石体的强度,即提高结石体的密度,增加钙矾石相互搭接的紧密程度,进而提高注浆材料结石体的抗折、抗压强度。检测结石体密度在某种意义上可以评估注浆加固的加固效果。 展开更多

关键词 硫铝酸盐 注浆材料 应力模拟装置 微结构 强度增强机理

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超轻硫铝酸盐水泥基发泡材料的制备及硬化性能研究 被引量：3

13

作者 王上 刘松辉 +2 位作者 周蓉 张跃宏 张海波 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2021年第3期723-730,740,共9页

针对传统硅酸盐水泥基发泡材料膨胀倍率小、容重与干密度较大、凝结时间长等问题,采用硫铝酸盐水泥熟料、石灰和硬石膏作为胶凝材料,双氧水(H_(2)O_(2))为发泡剂,羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)为稳泡剂制备了超轻硫铝酸盐水泥基发泡材料(U-S... 针对传统硅酸盐水泥基发泡材料膨胀倍率小、容重与干密度较大、凝结时间长等问题,采用硫铝酸盐水泥熟料、石灰和硬石膏作为胶凝材料,双氧水(H_(2)O_(2))为发泡剂,羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)为稳泡剂制备了超轻硫铝酸盐水泥基发泡材料(U-SCFM),系统研究了H_(2)O_(2)用量、HPMC掺量及水胶比对U-SCFM膨胀倍率、干密度及硬化强度等性能的影响规律,并通过超景深显微镜、热分析(TGA)、扫描电子显微镜(SEM)等对U-SCFM硬化体的水化产物及微观结构进行表征。结果表明:当水胶比为0.8,H_(2)O_(2)和HPMC掺量分别为胶凝材料质量的10%和1%时,制备出膨胀倍率为4.2、干密度为265 kg/m 3、7 d抗压强度达到0.98 MPa的U-SCFM材料;HPMC的增稠作用及U-SCFM快速凝结硬化形成钙矾石晶体是U-SCFM硬化体多孔结构形成的主要原因。以上结果为煤矿巷道高冒区的充填提供了一种绿色安全、低成本充填材料。 展开更多

关键词 硫铝酸盐水泥熟料 充填材料 发泡 稳泡 双氧水

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微波活化粉煤灰的微观结构及粉煤灰-水泥浆体的早期性能 被引量：5

14

作者 罗树琼 葛亚丽 +2 位作者 潘崇根 袁盛 杨雷 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期100-105,共6页

微波辐照是激发粉煤灰活性的一种高效低碳的活化方式,高活性粉煤灰有利于早强混凝土的制备。本工作首先研究了微波辐照温度(600℃、700℃、800℃)对粉煤灰物理化学性能的影响,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对其物相组成和... 微波辐照是激发粉煤灰活性的一种高效低碳的活化方式,高活性粉煤灰有利于早强混凝土的制备。本工作首先研究了微波辐照温度(600℃、700℃、800℃)对粉煤灰物理化学性能的影响,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对其物相组成和微观形貌进行表征,然后研究了活性粉煤灰-水泥浆体的早期性能。研究结果表明:微波辐照促使粉煤灰中的石英相和莫来石相向非晶相转化,极大地提高了粉煤灰的活性。当微波辐照温度为800℃时,与未活化粉煤灰相比,活性粉煤灰非晶相含量从49.13%增加到了58.71%,且28 d活性指数高达94.13%,提高了33.06%。与未活化粉煤灰-水泥浆体相比,800℃微波辐照的粉煤灰-水泥浆体的早期力学性能提升非常显著,其中1 d的抗压强度增加了41.36%。因此,微波辐照活化粉煤灰的合适温度为800℃。 展开更多

关键词 微波辐照 粉煤灰 活化 微观结构 水化

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基于交互正交试验的304不锈钢冲蚀磨损性能的影响因素研究 被引量：8

15

作者 李平 赵焰杰 王李波 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期149-153,共5页

设计了带交互作用的L 8(27)多因素/因子正交试验方案,利用自制旋转式冲蚀磨损试验机系统研究了冲击速度(V)、料浆温度(T)和硫酸浓度(C)三个因素及其交互作用因子(V×T,V×C,T×C,V×T×C)对304不锈钢冲蚀磨损性能... 设计了带交互作用的L 8(27)多因素/因子正交试验方案,利用自制旋转式冲蚀磨损试验机系统研究了冲击速度(V)、料浆温度(T)和硫酸浓度(C)三个因素及其交互作用因子(V×T,V×C,T×C,V×T×C)对304不锈钢冲蚀磨损性能的影响,采用极差和方差分析考察了各因素/因子对冲蚀磨损性能的影响程度,并利用SEM观察了冲蚀磨损后试样的表面形貌,分析了冲蚀磨损机理。结果表明:对304不锈钢冲蚀磨损性能的影响程度依次为T>C>T×C>V>V×T×C>V×T>V×C,其中T、C、交互作用T×C、V四项的影响高度显著,三因素之间的交互作用V×T×C也表现出一般显著,其余因素/因子不显著。在多因素影响的正交试验研究时,不应忽略因素间的交互作用。 展开更多

关键词 正交试验 冲蚀磨损 影响因素 交互作用 显著性 304不锈钢

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微波水热合成粉煤灰基托贝莫来石 被引量：1

16

作者 罗树琼 赵明慧 +4 位作者 葛亚丽 常金丹 杨雷 谢玉芬 毛宇翔 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第5期183-189,共7页

为了解决传统水热合成粉煤灰基托贝莫来石时间长、能耗高的问题,提出使用微波水热合成粉煤灰基托贝莫来石。以粉煤灰、氢氧化钙为原料,在Ca和Al+Si摩尔比0.83、液固比30 mL/g、合成温度220℃的条件进行微波与传统水热合成试验,并进行XRD... 为了解决传统水热合成粉煤灰基托贝莫来石时间长、能耗高的问题,提出使用微波水热合成粉煤灰基托贝莫来石。以粉煤灰、氢氧化钙为原料,在Ca和Al+Si摩尔比0.83、液固比30 mL/g、合成温度220℃的条件进行微波与传统水热合成试验,并进行XRD,SEM,FTIR,N2吸附测试。结果表明,微波与传统水热合成的主要产物均为铝代托贝莫来石,呈长片状。与传统水热合成产物相比较,微波水热合成产物平均孔径较小、比表面积大,合成时间仅为传统水热合成时间的一半。因此,采用微波水热合成粉煤灰基托贝莫来石更具优势,为微波蒸压技术制备以托贝莫来石为主要水化产物的加气混凝土提供了技术指导和理论参考。 展开更多

关键词 微波 水热合成 粉煤灰 托贝莫来石

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FeNi、NiMnCo及其复合触媒中Ⅰb型金刚石的生长特性 被引量：4

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作者 王蒙召 许安涛 +9 位作者 李尚升 高广进 胡美华 宿太超 黄国锋 李战厂 周振翔 聂媛 陈珈希 周绪彪 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2021年第11期2060-2066,共7页

本文以Ni_(70)Mn_(25)Co_(5)和Fe_(64)Ni_(36)合金及其复合合金作为触媒,采用高温高压温度梯度法在5.6 GPa压力下,对不同温度下沿(100)晶面生长的Ⅰb型金刚石的生长特性进行了研究,研究表明:以Fe_(64)Ni_(36)触媒合成出的金刚石在以(111... 本文以Ni_(70)Mn_(25)Co_(5)和Fe_(64)Ni_(36)合金及其复合合金作为触媒,采用高温高压温度梯度法在5.6 GPa压力下,对不同温度下沿(100)晶面生长的Ⅰb型金刚石的生长特性进行了研究,研究表明:以Fe_(64)Ni_(36)触媒合成出的金刚石在以(111)晶面为主的晶形高温生长范围内出现了一段约50 K范围的裂晶生长区,而以Ni_(70)Mn_(25)Co_(5)触媒合成的金刚石在生长温度范围内,特别是在以(111)晶面为主的晶体生长高温区域内容易出现连晶缺陷;高温下Fe_(64)Ni_(36)触媒过度熔融可能是晶体容易产生裂晶的原因,Ni_(70)Mn_(25)Co_(5)触媒熔体黏性较低可能是容易形成连晶的原因;采用两种触媒复合的方式有效避免了裂晶和连晶的产生;拉曼光谱表征发现连晶的晶体内部质量与单晶的晶体质量相近,裂晶中晶格畸变和杂质较多,晶体内应力较大,复合触媒体系合成的金刚石晶体内应力小,质量好。 展开更多

关键词 Ⅰb型金刚石 高温高压合成 温度梯度法 触媒合金片 裂晶 连晶

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碳酸钙掺杂对Ⅰb型金刚石沿不同晶面生长行为的影响 被引量：3

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作者 陈珈希 张喜云 +9 位作者 李尚升 郭明明 胡美华 宿太超 黄国锋 李战厂 周振翔 聂媛 王蒙召 周绪彪 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2021年第11期2053-2059,2066,共8页

作为天然金刚石生长环境的碳酸盐,研究其掺杂对人造金刚石晶体生长行为的影响具有重要的学术价值。本文运用高温高压下的温度梯度法,将碳酸钙(CaCO_(3))按照不同比例掺杂到金刚石合成腔体内的碳源中,用以研究其掺杂对金刚石分别沿(100)... 作为天然金刚石生长环境的碳酸盐,研究其掺杂对人造金刚石晶体生长行为的影响具有重要的学术价值。本文运用高温高压下的温度梯度法,将碳酸钙(CaCO_(3))按照不同比例掺杂到金刚石合成腔体内的碳源中,用以研究其掺杂对金刚石分别沿(100)或(111)晶面生长行为的影响。利用光学显微成像对掺杂合成金刚石晶体形貌的表征表明:随着碳酸钙掺量的增加,沿(100)面生长的金刚石晶形由塔状变为板状且出现了裂晶、连晶现象,晶体颜色先变浅再变黑,内部出现了包裹体;同样,沿(111)面生长的金刚石晶形由板状逐渐变为塔状且出现了裂晶、孪晶现象,晶体颜色逐渐变黑,内部包裹体增多。用激光拉曼光谱对掺杂金刚石晶体质量的表征表明:随着碳酸钙掺量的增加,沿(100)或(111)面生长的掺杂金刚石的拉曼峰位偏移量均增大,半峰全宽均变大。这说明碳酸钙掺杂使得金刚石晶格畸变增加、内应力变大。本文对碳酸钙掺杂影响沿两不同面生长金刚石的晶形、颜色、内部质量等行为的成因进行了分析,为本课题后续研究奠定了基础。 展开更多

关键词 Ⅰb型金刚石 掺杂 碳酸钙 温度梯度法 晶体生长 高温高压 晶格畸变

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高温高压下Cu在Ⅱa型金刚石大单晶Ti除氮反应中的作用机理 被引量：4

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作者 郭明明 李尚升 +6 位作者 冯璐 胡美华 宿太超 高广进 王君卓 尤悦 聂媛 《新型炭材料》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期559-566,共8页

研究Cu在高温高压下Ti除氮反应中的作用机理,对合成优质的Ⅱa型金刚石晶体具有重要意义。本研究在FeNi-C体系中添加Ti和Ti/Cu或TiC和TiC/Cu,在5.6 GPa和1543 K的条件下使用温度梯度法制备了金刚石大单晶,并使用光学显微镜和红外光谱仪... 研究Cu在高温高压下Ti除氮反应中的作用机理,对合成优质的Ⅱa型金刚石晶体具有重要意义。本研究在FeNi-C体系中添加Ti和Ti/Cu或TiC和TiC/Cu,在5.6 GPa和1543 K的条件下使用温度梯度法制备了金刚石大单晶,并使用光学显微镜和红外光谱仪对样品进行表征。结果表明,Ti或TiC分别与N反应生成TiN和Ti(C1-x,Nx)。这种情况下,单独添加Ti或TiC除氮效果差,所合成金刚石晶体中会出现大量的包裹体和凹坑。这是由于反应生成的TiN、TiC和Ti(C1-x,Nx)杂质严重影响晶体质量的结果。Ti或TiC分别与Cu共掺杂,可以促进TiC的分解释放Ti,提高除氮效率,并逐渐减少晶体合成中的缺陷和包裹体数量。这说明Cu的添加量应明显小于Ti,这与普通Ti和Cu的添加比例1∶1不同。最终结果表明,当Ti/Cu质量分数为1.70%/1.06%(Ti∶Cu=1∶0.625)时,可以合成出高质量的Ⅱa型金刚石晶体。 展开更多

关键词 高温高压 大单晶 Ⅱa型金刚石 Ti/Cu除氮剂

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以磷化铁为添加剂沿(111)面生长磷掺杂金刚石大单晶 被引量：3

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作者 聂媛 许安涛 +9 位作者 李尚升 胡美华 赵法卿 赵桂平 黄国锋 李战厂 周振翔 王蒙召 陈珈希 周绪彪 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2022年第4期587-593,共7页

掺杂是调控金刚石性能的一种重要手段。本文采用温度梯度法,在5.6 GPa、1312℃的条件下,选用Fe_(3)P作为磷源进行磷掺杂金刚石大单晶的合成。金刚石样品的显微光学照片表明,随着Fe_(3)P添加比例的增加,金刚石晶体的颜色逐渐变深,包裹体... 掺杂是调控金刚石性能的一种重要手段。本文采用温度梯度法,在5.6 GPa、1312℃的条件下,选用Fe_(3)P作为磷源进行磷掺杂金刚石大单晶的合成。金刚石样品的显微光学照片表明,随着Fe_(3)P添加比例的增加,金刚石晶体的颜色逐渐变深,包裹体数量逐渐增加,晶形由板状转变为塔状直至骸晶。金刚石晶形的变化表明Fe_(3)P的添加使生长金刚石的V形区向右偏移,这是Fe_(3)P改变触媒特性的缘故。红外光谱分析表明,Fe_(3)P的添加使金刚石晶体中氮含量上升,这说明磷的进入诱使氮原子更容易进入金刚石晶格中。激光拉曼光谱测试表明,随着Fe_(3)P添加比例的增加,所合成的掺磷金刚石的拉曼峰位变化不大,其半峰全宽(FWHM)值变大,这说明磷的进入使得金刚石晶格畸变增加。XPS测试结果显示,随着Fe_(3)P添加比例的增加,金刚石晶体中磷相对碳的原子百分含量也会增加,这意味着添加Fe_(3)P所合成的金刚石晶体中有磷存在。 展开更多

关键词 Fe_(3)P 掺杂 (111)面 金刚石大单晶 温度梯度法 超硬材料

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