碱激发煤矸石-高炉矿渣复合材料性能评价
发布时间：2020-12-25 18:07
本文探讨了高炉矿渣含量和激发剂参数对碱激发煤矸石材料流动性、力学性能、干缩率、抗硫酸盐侵蚀性和微观结构的影响。结果表明,矿渣含量是影响碱激发煤矸石材料流动度、抗压强度和干缩率的主要原因,其次是激发剂参数。随着碱溶液浓度增加,其流动度和抗压强度随之提高,但高浓度的碱溶液对反应过程起到了抑制作用,使流动度和抗压强度降低。体系中矿渣含量的增加促进C-S-H凝胶生成,使得煤矸石基碱激发材料更加致密,进而提高了抗压强度和抗硫酸侵蚀能力。由于生成的C-S-H凝胶的塌陷和重组会细化孔结构,增大收缩应力,从而使干燥收缩率增大。
【文章来源】：硅酸盐通报. 2020年09期 北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
制备参数对AACG流动性的影响
图4为在氮气条件下AACG和AACGS20的TG和DTG曲线。由图4(a)、(b)可知,AACG和AACGS20的TG曲线基本一致。从室温升温到1 000 ℃的过程中,当温度从40 ℃上升到550 ℃时,AACG和AACGS20的样品损失分别为5.632%和6.136%。体系中的自由水、吸附水和凝胶热分解水的蒸发是造成质量损失的主要原因。从侧面说明,矿渣的加入使得反应更加充分。DTG结果表明,AACG和AACGS20在100 ℃左右有明显的吸热峰,代表自由水的蒸发。CO 3 2- 的分解温度在800 ℃左右,AACGS20在800 ℃附近有明显的吸热峰,表明碳酸盐被分解。2.3 抗压强度
图5为制备参数对AACG抗压强度的影响曲线。图5(a)显示了激发剂模数为1.2时,碱含量对碱激发煤矸石材料不同龄期抗压强度的影响。由图5(a)可知,当碱含量从5%增加到15%时,各龄期抗压强度呈明显的上升趋势。在碱含量为15%时,3 d、7 d和28 d碱激发煤矸石抗压强度出现最大值,分别为18.1 MPa、28.4 MPa和34.7 MPa。当碱含量继续增加至20%时,各龄期抗压强度呈现下降的趋势。当碱含量为10%、15%和20%时,3 d与28 d抗压强度差值分别为13.3 MPa、16.6 MPa和11.5 MPa。图5(b)显示了碱含量为10%时,模数对碱激发煤矸石材料不同龄期抗压强度的影响。由图5(b)可知,当模数从0.8增加到1.4时,各龄期的抗压强度逐渐增大。当模数为1.4时3 d、7 d和28 d出现抗压强度的最大值,分别为6.5 MPa、16.4 MPa和21.1 MPa。当模数继续增加至1.6时,各龄期的抗压强度呈下降的趋势。模数从0.8到1.6时,3 d和28 d抗压强度差值分别为9 MPa、11.4 MPa、13.3 MPa、14.6 MPa和16.6 MPa。这是因为激发剂参数中碱含量和模数分别低于15%和1.4时,随着碱含量和模数的增加,促进反应进程,利于N-A-S-H凝胶生成,抗压强度也随之提高。但碱含量和模数分别提高到20%和1.6时,碱溶液浓度过高,会导致铝酸盐类凝胶在早期沉淀,抑制了聚合反应,降低抗压强度。因此,模数和碱含量最合理选择应该为1.4和15%。图5(c)显示了当碱含量为10%和模数为1.2时,矿渣含量对碱激发煤矸石材料在不同龄期抗压强度的影响。由图5(c)可知,矿渣含量从0%到20%时,各龄期抗压强度呈增加的趋势。且矿渣不同含量的3 d和28 d的抗压强度差值分别为13.3 MPa、15.7 MPa、17 MPa、21.1 MPa和24.7 MPa。发现随着矿渣含量的增加,抗压强度差值越大。这与卞庆汉等[16]发现碱激发火山灰质材料中抗压强度与3 d和28 d的抗压强度差值随着矿渣增加而增加的结果一致。其原因为矿渣中活性钙含量相对较高。同时,在碱性环境下,溶解的Ca2+和体系中活性Si4+和Al3+结合形成长链状的C-(A)-S-H凝胶,与三维网状结构的硅铝酸盐凝胶镶嵌在一起,使得体积更加密实,从而大大提高碱激发煤矸石材料的抗压强度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矸石堆放对土壤环境PAHs污染的影响[J]. 王新伟,钟宁宁,韩习运. 环境科学学报. 2013(11)
[2]碱激发煤矸石胶凝材料的早期水化过程[J]. 段瑜芳,王培铭. 材料科学与工程学报. 2008(04)
[3]碱激发烧煤矸石胶凝材料的硬化机理研究[J]. 张长森,房利梅. 材料科学与工艺. 2004(06)
[4]火山灰质材料取代矿渣制造碱矿渣水泥[J]. 卞庆汉,吴学权,唐明述. 南京工业大学学报(自然科学版). 1993(04)
本文编号：2938140
【文章来源】：硅酸盐通报. 2020年09期 北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
制备参数对AACG流动性的影响
图4为在氮气条件下AACG和AACGS20的TG和DTG曲线。由图4(a)、(b)可知,AACG和AACGS20的TG曲线基本一致。从室温升温到1 000 ℃的过程中,当温度从40 ℃上升到550 ℃时,AACG和AACGS20的样品损失分别为5.632%和6.136%。体系中的自由水、吸附水和凝胶热分解水的蒸发是造成质量损失的主要原因。从侧面说明,矿渣的加入使得反应更加充分。DTG结果表明,AACG和AACGS20在100 ℃左右有明显的吸热峰,代表自由水的蒸发。CO 3 2- 的分解温度在800 ℃左右,AACGS20在800 ℃附近有明显的吸热峰,表明碳酸盐被分解。2.3 抗压强度
图5为制备参数对AACG抗压强度的影响曲线。图5(a)显示了激发剂模数为1.2时,碱含量对碱激发煤矸石材料不同龄期抗压强度的影响。由图5(a)可知,当碱含量从5%增加到15%时,各龄期抗压强度呈明显的上升趋势。在碱含量为15%时,3 d、7 d和28 d碱激发煤矸石抗压强度出现最大值,分别为18.1 MPa、28.4 MPa和34.7 MPa。当碱含量继续增加至20%时,各龄期抗压强度呈现下降的趋势。当碱含量为10%、15%和20%时,3 d与28 d抗压强度差值分别为13.3 MPa、16.6 MPa和11.5 MPa。图5(b)显示了碱含量为10%时,模数对碱激发煤矸石材料不同龄期抗压强度的影响。由图5(b)可知,当模数从0.8增加到1.4时,各龄期的抗压强度逐渐增大。当模数为1.4时3 d、7 d和28 d出现抗压强度的最大值,分别为6.5 MPa、16.4 MPa和21.1 MPa。当模数继续增加至1.6时,各龄期的抗压强度呈下降的趋势。模数从0.8到1.6时,3 d和28 d抗压强度差值分别为9 MPa、11.4 MPa、13.3 MPa、14.6 MPa和16.6 MPa。这是因为激发剂参数中碱含量和模数分别低于15%和1.4时,随着碱含量和模数的增加,促进反应进程,利于N-A-S-H凝胶生成,抗压强度也随之提高。但碱含量和模数分别提高到20%和1.6时,碱溶液浓度过高,会导致铝酸盐类凝胶在早期沉淀,抑制了聚合反应,降低抗压强度。因此,模数和碱含量最合理选择应该为1.4和15%。图5(c)显示了当碱含量为10%和模数为1.2时,矿渣含量对碱激发煤矸石材料在不同龄期抗压强度的影响。由图5(c)可知,矿渣含量从0%到20%时,各龄期抗压强度呈增加的趋势。且矿渣不同含量的3 d和28 d的抗压强度差值分别为13.3 MPa、15.7 MPa、17 MPa、21.1 MPa和24.7 MPa。发现随着矿渣含量的增加,抗压强度差值越大。这与卞庆汉等[16]发现碱激发火山灰质材料中抗压强度与3 d和28 d的抗压强度差值随着矿渣增加而增加的结果一致。其原因为矿渣中活性钙含量相对较高。同时,在碱性环境下,溶解的Ca2+和体系中活性Si4+和Al3+结合形成长链状的C-(A)-S-H凝胶,与三维网状结构的硅铝酸盐凝胶镶嵌在一起,使得体积更加密实,从而大大提高碱激发煤矸石材料的抗压强度。
【参考文献】：
期刊论文
[1]煤矸石堆放对土壤环境PAHs污染的影响[J]. 王新伟,钟宁宁,韩习运. 环境科学学报. 2013(11)
[2]碱激发煤矸石胶凝材料的早期水化过程[J]. 段瑜芳,王培铭. 材料科学与工程学报. 2008(04)
[3]碱激发烧煤矸石胶凝材料的硬化机理研究[J]. 张长森,房利梅. 材料科学与工艺. 2004(06)
[4]火山灰质材料取代矿渣制造碱矿渣水泥[J]. 卞庆汉,吴学权,唐明述. 南京工业大学学报(自然科学版). 1993(04)
本文编号：2938140
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