微纳尺度外掺材料对碱矿渣胶凝材料硬化性能及微观结构的影响

发布时间：2020-04-10 06:42

【摘要】：本文基于碱矿渣胶凝材料(AASC),通过正交实验设计,系统探究了不同激发剂模数、碱掺量和水胶比对AASC力学性能和工作性能的影响;为了改善AASC的力学性能、收缩性能和微观结构等,在纳米尺度上,通过纳米二氧化硅(NS)外掺,并结合多种先进的材料测试手段(如:纳米压痕,SEM-EDS与BSE相结合,MIP与XCT相结合),探究NS对AASC宏观力学性能、微观力学性能、收缩性能、反应产物及微观结构的影响,并且通过改变不同的养护条件,探究不同的养护方式对AASC性能的影响;同时为了改善AASC对环境的影响,并且考虑到对废弃材料的再利用,在微米尺度上,通过废弃膨胀珍珠岩粉(WEP)对矿粉的取代,探究WEP-AASC力学性能、产物和反应热性能、以及对环境和成本所带来的效益分析,从而得出WEP取代矿粉的可行性研究。基于以上研究,最终得出一套关于AASC的改性方案,纳米材料的掺入,对AASC力学性能的改善;微米材料的掺入,对AASC绿色环保和成本性能的改善。基于上述研究目的,本文具体内容和结论包括以下几个方面:(1)通过正交实验设计,在激发剂模数1.0-2.0、碱掺量3%-6%和水胶比0.35-0.45的范围内,探究了三种因素对AASC力学性能和工作性能的影响,并结合流动度、28天抗压和抗折强度,确定了 AASC的最佳配合比为模数1.2、碱掺量4%和水胶比0.40。(2)通过对0-5%掺量的NS进行研究得出,2%的NS掺量可以使得NS-AASC达到最高强度,并且2%NS的掺入,略微抑制了 NS-AASC的收缩;通过对NS-AASC试件在湿养和干养的条件下养护得出,在湿养的条件下,更有利于NS-AASC强度的增长。通过XRD、SEM-EDS和BSE对AASC反应产物的研究得出,2%NS的掺入优化了微观形貌和结构,减少了 AASC裂缝的宽度和数量,使反应产物更加致密;通过纳米压痕测试,2%NS的掺入提高了 AASC的微观力学性能,微观弹性模量和微观硬度分别提升了约2GPa和0.14GPa;C(N-A)-S-H的占比增多,说明NS促进了聚合进程,提高聚合反应速率,并产生更多的C(N-A)-S-H凝胶;通过XCT与MIP相结合的测试技术对NS-AASC孔结构的检测,得出了微米级别和纳米级别所有孔隙率分布区间,同时,结果显示,2%NS的掺入,降低了 AASC的孔隙率,优化了孔结构,降低了有害孔的存在。(3)通过对0-50%取代量的WEP进行研究得出,WEP对矿粉的取代减少了反应总放热量;通过TGA和XRD对WEP-AASC聚合产物方面的研究可得,0-50%WEP的取代使得C-S-H的比例略微下降;通过对WEP-AASC的环境和成本分析可得,WEP取代矿粉后,降低了 CO2的排放量,并且降低了成本。
【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】：TU526

【参考文献】