碱激发矿渣胶凝材料的反应过程及其改性研究

发布时间：2020-04-07 09:11

【摘要】：在建筑行业快速发展的时代,资源短缺和环境污染已经成为当下亟待解决的问题,探索符合当前形势的新型绿色建筑材料成为了该领域的重要研究方向之一。碱矿渣水泥(AAS)作为一种高钙体系的环保型胶凝材料,从研发的长远应用价值和市场价值来讲,具备较高的包容性、节能性和经济性,符合当下可持续型环保资源的发展理念。但目前AAS的研究并不成熟,这主要集中在两个方面,一、对AAS硬化反应机理还缺少比较全面的基础性研究,其综合应用的可参考性理论知识不足。二、基于AAS的材料特性,如何优化材料的综合性能,使其具有更广泛的应用价值也是当下需要思考和研究的方向。从碱激发材料反应的内部因素考虑,不同配合比和碱性激发环境会使材料的反应速率、产物结构等发生改变,从而造成材料工作性能的差异性变化。基于以上因素,本文首先探究了水胶比和碱含量对AAS的影响,其中包括产物结构、凝结时间、流动性、力学强度等综合发展情况和变化趋势。同时,在研究的过程中,本文首次将新型的无电极电阻率测试法与AAS的研究结合,探究了AAS在硬化发展过程中电阻率的发展规律与硬化反应的特征关系,AAS的硬化反应过程中电阻率随之不断发生变化,这主要与液相离子浓度和孔隙率有关,通过线性拟合,得到了不同水胶比的AAS反应凝结时间与电阻率发展特征点之间的线性关系,以及抗压强度与电阻率之间的线性关系,这对于研究AAS凝结时间的变化规律和力学强度发展趋势提供了创新的研究思路。同时,本研究过程中结合了反应热、pH变化、孔隙发展和产物结构表征等方法,对硬化反应机理进行了综合的分析。胶凝材料的综合应用除了需要了解反应机理,还需要具备良好的工作性能,本文第二部分针对AAS的工作性能进行了改性研究,其中包括三方面:1、AAS自收缩的改善。通过不同掺量的偏高岭土,分析了自收缩的改善情况,表明在掺量为30%时,自收缩相对减小了38.6%,改善效果最佳。2、AAS和易性的改善。通过添加ADVA142、Super1000TK两种类型的减水剂,分析了AAS流动性和黏度的改善情况,实验表明减水剂掺量为1%时,流动度从185.5mm提高到226.5mm,增长了22.1%,改善效果最佳。3、AAS韧性的改善。通过添加短丝纤维、聚丙烯纤维和聚乙烯纤维进行荷载-位移试验测试和SEM微观形貌分析,可发现在添加纤维后,AAS的韧性显著提高,抗折强度从11.5MPa增大到18.5MPa,提高了61.5%,同时压折比从10.975降低到5.986。
【图文】：

矿渣,硅酸盐水泥,粉煤灰,组分

1.1 粉煤灰、矿渣和硅酸盐水泥 CaO-SiO2-Al2O3组分范围三元图[激发材料—矿渣碱激发材料[(Na,K)2O-CaO-Al2O3-SiO2-H2O] 组分中硅），其主要的产物是 C-A-S-H 凝胶[18, 25, 26]，当然不同的生成。最普遍的高钙体系材料是高炉矿渣，这种玻璃体一种副产物，在超过 800℃的高温环境下煅烧氧化铁质与石灰等溶剂结合生成了矿渣，因此，矿渣中化学成些氧化物。其玻璃体结构模型如 1.2 图所示，高钙体系示。

矿渣玻璃体,结构模型,矿渣

图 1.1 粉煤灰、矿渣和硅酸盐水泥 CaO-SiO2-Al2O3组分范围三元图[22-24]系碱激发材料—矿渣系的碱激发材料[(Na,K)2O-CaO-Al2O3-SiO2-H2O] 组分中硅钙含>70%），，其主要的产物是 C-A-S-H 凝胶[18, 25, 26]，当然不同的反应S-H 生成。最普遍的高钙体系材料是高炉矿渣，这种玻璃体工业生的一种副产物，在超过 800℃的高温环境下煅烧氧化铁时，等杂质与石灰等溶剂结合生成了矿渣，因此，矿渣中化学成分主等一些氧化物。其玻璃体结构模型如 1.2 图所示，高钙体系的主1.2所示。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU528

【参考文献】