碱激发矿渣微结构优化及性能研究
[Abstract]:Alkali activated slag cementitious material is a new kind of cementing material, which is composed of grinding water quenched blast furnace slag and alkaline activator. Compared with ordinary Portland cement, alkali-activated slag cementitious material has low hydration heat, rapid development of mechanical properties, good durability and so on, so it has become one of the cementitious materials instead of Portland cement. However, alkali-activated slag cementitious material has many problems, such as large drying shrinkage and fast carbonization speed, which hinders its popularization and application in engineering. These properties and defects are closely related to the microstructure of the matrix. Therefore, from the point of view of the optimization of microstructure, the modification effect of these materials on alkali-activated (AASP) of slag slurry is studied by selecting nano-materials, pozzolanic materials and their co-admixtures. The effects of alkali content and modulus on the working and mechanical properties of AASP were studied in this paper. The optimum mix ratio of AASP was determined. The optimum ratio of AASP was as follows: alkali content 4.0, modulus 1.2, water-binder ratio 0.4. Firstly, based on the optimum blending ratio, the effects of rutile nano-sized TiO2, anatase nanometer SiO2 on the mechanical properties, drying shrinkage and microstructure of AASP were studied. The results show that the mechanical properties of AASP, especially the flexural strength, can be enhanced by the addition of rutile nano TiO2. The shrinkage rate of nano SiO2 and anatase nano Ti02 was similar and higher than the reference value, while the dry shrinkage of AASP was decreased by the addition of rutile nano Ti02. Therefore, rutile nano TiO2, was selected to investigate the effect of rutile nano TiO2, on the microstructure of AASP. It is found that the incorporation of rutile nanosized T102 can promote the hydration reaction, make the AASP matrix denser at different ages and have no effect on the type of hydration products. The total porosity of AASP decreased to 69.5 in the reference group and the mesoporous content decreased to 59.6with the incorporation of rutile nanometer Ti02. Secondly, based on the optimum blending ratio, the effects of metakaolin, fly ash, silica fume and mineral powder mass on mechanical properties, drying shrinkage and microstructure of AASP were studied. The results show that the mechanical properties of AASP can be obviously improved and the drying shrinkage can be reduced by adding metakaolin to silica fume, fly ash and metakaolin. Therefore, the effect of metakaolin on the microstructure of AASP was studied. It is found that the addition of metakaolin can increase the content of silicate and aluminate gel, AFm and zeolite crystals, and make the matrix of AASP more compact at different ages. The total porosity of AASP decreased to 46.3% of the reference group, and the mesoporous content decreased to 43.1%. Thirdly, based on the results of macroscopical properties modification of AASP by nano-materials and pozzolanic materials, rutile nano-sized Ti02 and metakaolin were selected for blending, and their effects on the properties and microstructure of AASP were studied. The flexural strength and compressive strength of AASP were increased by 78.9% and 26.6% respectively. The addition of co-doped materials can increase the content of silicate gels and aluminosilicate gels, increase the content of zeolites, make the AASP matrix more dense at all ages, reduce the total porosity of AASP to 38.2% of the reference group, and decrease the mesoporous content to 35.5in the reference group. The effects of the two additives on the microstructure improvement and performance optimization are superior to those of rutile TiO2 and metakaolin. To sum up, rutile nano-sized Ti02, metakaolin can be used to optimize the microstructure of AASP, especially to improve the pore structure of the slurry, and thus to improve the macroscopic properties of AASP. Therefore, it is feasible to improve the macro performance of AASP from the point of view of microstructure optimization.
【学位授予单位】:东南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TQ177
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,本文编号:2278655
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