基于组分的地聚合物胶凝材料反应机理及其制备参数的研究进展
发布时间：2021-10-31 10:30
地聚合物胶凝材料作为一种性能优异的绿色建筑材料,可通过硅铝质氧化物材料与碱激发剂在低温环境下反应进行制备,并被广泛应用于混凝土裂缝修复、装配式墙材、重金属固定等多个领域。地聚合物的合成机理较为复杂,当前从矿物的角度分析地聚合物合成只笼统地揭示了硅铝基的结合情况,不能有效区分不同结构的硅铝质氧化物内在反应机理,具有一定的局限性。以组分为切入点,通过分析粉煤灰、偏高岭土、矿渣、煤矸石等四种最为常见的硅铝质氧化物的反应机理及其在性能增强方面的相关研究,重点论述了硅铝质氧化物结构的差异、缩聚反应的机理、性能优化的最佳参数和外掺料及制备工艺,以期对地聚合物及其硅铝质氧化物的深入探究和应用提供参考。
【文章来源】：硅酸盐通报. 2020,39(07)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
地聚合物合成示意图[8-9]
粉煤灰地聚合物可用于制作砂浆[24]、混凝土[25]或固化特定土样[26]。其砂浆的抗压强度受胶凝材料的胶结性能、胶凝材料与骨料的界面结合情况以及集料本身的强度的影响。骨料和地聚合物胶凝材料的界面是一种光滑的强结合面,且力学强度优于砂石骨料[21]。而影响低钙粉煤灰基地聚合物混凝土的物理力学强度的因素更为复杂,其随骨料掺量、砂率、养护时间等变化而变化,在一定程度上的抗压强度随矿灰比与碱激发溶液浓度的升高而增加,随骨料掺量、水胶比、水玻璃模数、养护温度的升高,出现先升高再降低的趋势[27-30],表1给出了低钙粉煤灰地聚合物混凝土的部分推荐制备参数。由于不同地区的原料特性不尽相同,制备得到的粉煤灰地聚合物胶凝材料的性质也有所差异。表1 低钙粉煤灰地聚合物混凝土的推荐制备参数(部分)[27-30]Table 1 Recommended preparation parameters of geopolymer concrete for low calcium fly ash (partial)[27-30] Particle size/μm SiO2/Al2O3 Modulus of water glass Alkali concentration/% Content of alkali activator/% Water/binder ratio Binder/sand ratio Curing temperature/℃ 0.5-300 ≥3.5 1.50-1.66 45-55 7-10 0.33-0.42 0.45-0.5 70-85
偏高岭土的高细度改善了界面过渡区的微观结构,增加了浆体与骨料的粘结,因而其混凝土具有更好的力学性能、孔隙结构和耐酸性[53]。但后者的层级结构易在不同碱激发剂下产生气孔,当水玻璃模数达到1.2时,气孔的分布也相对均匀[54],因而对碱激发剂的选择更值得注意。表2给出部分制备偏高岭土地聚合物混凝土的推荐参数。表2 偏高岭土地聚合物混凝土的推荐制备参数(部分)[55-57]Table 2 Recommended preparation parameters of geopolymer concrete for metakaolin (partial)[55-57] Calcinationtemperature/℃ SiO2/Al2O3 Modulus of water glass Content of alkaliactivator/% Water/cement ratio Curing temperature/℃ Curing time/h 700-800 ≥3.5 1.2-1.6 7-12 0.65 60-65 6
【参考文献】：
期刊论文
[1]地聚合物及其混凝土的胶凝性质概述[J]. 曹向阳,杨建森. 硅酸盐通报. 2019(07)
[2]碱激发矿渣混凝土空心砌块砌体抗压强度试验[J]. 郑文忠,焦贞贞,邹梦娜,王英. 哈尔滨工业大学学报. 2019(06)
[3]粉煤灰地聚合物砂浆的试验研究[J]. 刘建飞,张营. 粉煤灰综合利用. 2018(02)
[4]化学合成法制备PSS型纯净地质聚合物[J]. 李冰,周勇敏. 材料科学与工程学报. 2018(02)
[5]碱激发赤泥-矿渣地聚合物水泥的研究[J]. 丁铸,洪鑫,朱继翔,田炳瑶,方媛. 电子显微学报. 2018(02)
[6]基于响应面方法的粉煤灰地质聚合物混凝土制备[J]. 孙庆巍,李昊宇,朱海洋. 安全与环境学报. 2018(01)
[7]高延性纤维增强偏高岭土-粉煤灰基地聚合物在不同环境下的自愈合性能[J]. 阚黎黎,段贝贝,闫涛. 复合材料学报. 2018(10)
[8]地质聚合物混凝土的力学性质研究[J]. 念琬珊,黄爱菊,衣丽娇. 建筑技术. 2017(10)
[9]偏高岭土基地聚合物反应机制与微结构研究[J]. 何真,胡骏,王逢睿,李振. 武汉大学学报(工学版). 2017(05)
[10]碱激发矿渣基地质聚合物微观结构与性能研究[J]. 刘泽,周瑜,孔凡龙,孙志明,屈美秀. 硅酸盐通报. 2017(06)
博士论文
[1]矿渣基地质聚合物路面修补材料的研究[D]. 宋鲁侠.中国地质大学 2018
硕士论文
[1]煤矸石基地质聚合物及其多孔材料的制备与性能研究[D]. 宋庆春.南华大学 2019
[2]地质聚合物的制备与性能[D]. 张郁旋.大连交通大学 2018
[3]矿渣—粉煤灰基地聚合物混凝土快速修补水泥路面的材料配合比研究[D]. 郑玮.重庆交通大学 2018
[4]矿渣-偏高岭土基地聚合物凝结时间可控性研究[D]. 陈迎晓.重庆大学 2018
[5]高强度偏高岭土基地质聚合物的制备及性能研究[D]. 李盾兴.太原理工大学 2017
[6]碱矿渣基地质聚合物的制备及其高温性能研究[D]. 祝贺.广西大学 2016
[7]偏高岭土基地聚合物基础力学性能与影响因素研究[D]. 陈士堃.浙江大学 2015
[8]热活化污泥—煤系废物复合地质聚合物的制备及性能研究[D]. 张娟.安徽理工大学 2014
[9]煤矸石—矿渣—粉煤灰地质聚合物复合活化研究[D]. 路其林.辽宁工程技术大学 2014
[10]纤维对地聚合物抗压强度的影响及机理分析[D]. 黄彩菊.浙江工业大学 2011
本文编号：3467968
【文章来源】：硅酸盐通报. 2020,39(07)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
地聚合物合成示意图[8-9]
粉煤灰地聚合物可用于制作砂浆[24]、混凝土[25]或固化特定土样[26]。其砂浆的抗压强度受胶凝材料的胶结性能、胶凝材料与骨料的界面结合情况以及集料本身的强度的影响。骨料和地聚合物胶凝材料的界面是一种光滑的强结合面,且力学强度优于砂石骨料[21]。而影响低钙粉煤灰基地聚合物混凝土的物理力学强度的因素更为复杂,其随骨料掺量、砂率、养护时间等变化而变化,在一定程度上的抗压强度随矿灰比与碱激发溶液浓度的升高而增加,随骨料掺量、水胶比、水玻璃模数、养护温度的升高,出现先升高再降低的趋势[27-30],表1给出了低钙粉煤灰地聚合物混凝土的部分推荐制备参数。由于不同地区的原料特性不尽相同,制备得到的粉煤灰地聚合物胶凝材料的性质也有所差异。表1 低钙粉煤灰地聚合物混凝土的推荐制备参数(部分)[27-30]Table 1 Recommended preparation parameters of geopolymer concrete for low calcium fly ash (partial)[27-30] Particle size/μm SiO2/Al2O3 Modulus of water glass Alkali concentration/% Content of alkali activator/% Water/binder ratio Binder/sand ratio Curing temperature/℃ 0.5-300 ≥3.5 1.50-1.66 45-55 7-10 0.33-0.42 0.45-0.5 70-85
偏高岭土的高细度改善了界面过渡区的微观结构,增加了浆体与骨料的粘结,因而其混凝土具有更好的力学性能、孔隙结构和耐酸性[53]。但后者的层级结构易在不同碱激发剂下产生气孔,当水玻璃模数达到1.2时,气孔的分布也相对均匀[54],因而对碱激发剂的选择更值得注意。表2给出部分制备偏高岭土地聚合物混凝土的推荐参数。表2 偏高岭土地聚合物混凝土的推荐制备参数(部分)[55-57]Table 2 Recommended preparation parameters of geopolymer concrete for metakaolin (partial)[55-57] Calcinationtemperature/℃ SiO2/Al2O3 Modulus of water glass Content of alkaliactivator/% Water/cement ratio Curing temperature/℃ Curing time/h 700-800 ≥3.5 1.2-1.6 7-12 0.65 60-65 6
【参考文献】：
期刊论文
[1]地聚合物及其混凝土的胶凝性质概述[J]. 曹向阳,杨建森. 硅酸盐通报. 2019(07)
[2]碱激发矿渣混凝土空心砌块砌体抗压强度试验[J]. 郑文忠,焦贞贞,邹梦娜,王英. 哈尔滨工业大学学报. 2019(06)
[3]粉煤灰地聚合物砂浆的试验研究[J]. 刘建飞,张营. 粉煤灰综合利用. 2018(02)
[4]化学合成法制备PSS型纯净地质聚合物[J]. 李冰,周勇敏. 材料科学与工程学报. 2018(02)
[5]碱激发赤泥-矿渣地聚合物水泥的研究[J]. 丁铸,洪鑫,朱继翔,田炳瑶,方媛. 电子显微学报. 2018(02)
[6]基于响应面方法的粉煤灰地质聚合物混凝土制备[J]. 孙庆巍,李昊宇,朱海洋. 安全与环境学报. 2018(01)
[7]高延性纤维增强偏高岭土-粉煤灰基地聚合物在不同环境下的自愈合性能[J]. 阚黎黎,段贝贝,闫涛. 复合材料学报. 2018(10)
[8]地质聚合物混凝土的力学性质研究[J]. 念琬珊,黄爱菊,衣丽娇. 建筑技术. 2017(10)
[9]偏高岭土基地聚合物反应机制与微结构研究[J]. 何真,胡骏,王逢睿,李振. 武汉大学学报(工学版). 2017(05)
[10]碱激发矿渣基地质聚合物微观结构与性能研究[J]. 刘泽,周瑜,孔凡龙,孙志明,屈美秀. 硅酸盐通报. 2017(06)
博士论文
[1]矿渣基地质聚合物路面修补材料的研究[D]. 宋鲁侠.中国地质大学 2018
硕士论文
[1]煤矸石基地质聚合物及其多孔材料的制备与性能研究[D]. 宋庆春.南华大学 2019
[2]地质聚合物的制备与性能[D]. 张郁旋.大连交通大学 2018
[3]矿渣—粉煤灰基地聚合物混凝土快速修补水泥路面的材料配合比研究[D]. 郑玮.重庆交通大学 2018
[4]矿渣-偏高岭土基地聚合物凝结时间可控性研究[D]. 陈迎晓.重庆大学 2018
[5]高强度偏高岭土基地质聚合物的制备及性能研究[D]. 李盾兴.太原理工大学 2017
[6]碱矿渣基地质聚合物的制备及其高温性能研究[D]. 祝贺.广西大学 2016
[7]偏高岭土基地聚合物基础力学性能与影响因素研究[D]. 陈士堃.浙江大学 2015
[8]热活化污泥—煤系废物复合地质聚合物的制备及性能研究[D]. 张娟.安徽理工大学 2014
[9]煤矸石—矿渣—粉煤灰地质聚合物复合活化研究[D]. 路其林.辽宁工程技术大学 2014
[10]纤维对地聚合物抗压强度的影响及机理分析[D]. 黄彩菊.浙江工业大学 2011
本文编号：3467968
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