氢氧化钠-矿渣和改性水玻璃-矿渣胶凝材料的组成与结构及其对碳化和干缩性能的影响

发布时间：2021-05-24 21:05

　　碱矿渣胶凝材料（alkali-activated slag,AAS）以其早强高、抗渗性好且节能环保等优势而获得国内外研究者的广泛关注,然而AAS硬化体抗碳化性能较差且体积稳定性不良,又制约了其应用推广。针对此,本文从组成结构出发,分别研究了改性水玻璃激发矿渣（modified water glass-activated slag,WAS）和氢氧化钠激发矿渣（Na OH-activated slag,NAS）两种碱矿渣胶凝材料在产物组成相似的前提下孔结构对AAS硬化体碳化和干缩性能的影响,以及在孔结构相似的前提下产物组成对AAS硬化体碳化和干缩性能的影响。研究发现,当激发剂不同时,AAS硬化体的反应产物组成和孔结构均有所不同。通过热力学计算与试验确定了AAS硬化体中的主要反应产物:NAS硬化体中的主要反应产物为C-S-H凝胶、类水滑石和水化铝酸钙等;除了上述反应产物,WAS硬化体中还有硅凝胶产物。首次将数字全息显微镜技术用于研究矿渣颗粒在改性水玻璃溶液和氢氧化钠溶液中的溶解动力学和反应过程,并采用XRD和SEM/EDS表征矿渣颗粒在碱性激发剂中的物相演变。同时,对比研究了WAS和NAS硬... 

【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：174 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 碱矿渣胶凝材料
        1.1.1 碱矿渣胶凝材料的重要性
        1.1.2 碱矿渣胶凝材料反应机理
        1.1.3 碱矿渣胶凝材料硬化体组成与结构
    1.2 碱矿渣胶凝材料硬化体组成结构与性能的关系
        1.2.1 与抗压强度的关系
        1.2.2 与抗渗性和抗腐蚀性的关系
        1.2.3 与泛碱现象的关系
        1.2.4 与碳化性能的关系
        1.2.5 与干缩性能的关系
    1.3 改善碱矿渣胶凝材料碳化性能和干缩性能的常用方法
        1.3.1 调控孔结构
        1.3.2 调控反应产物
    1.4 本课题的提出
        1.4.1 研究思路
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 研究目的和意义
第二章 原材料与试验方法
    2.1 原材料
    2.2 试样制备
        2.2.1 用于原位观测试验的试样制备
        2.2.2 反应产物的合成
        2.2.3 用于碳化试验的试样制备
        2.2.4 用于干缩试验的试样制备
        2.2.5 其它试样制备
    2.3 试验方法
        2.3.1 原位观测试验
        2.3.2 合成产物的物理化学性能
        2.3.3 碳化试验
        2.3.4 干缩试验
        2.3.5 其它测试方法
第三章 碱矿渣胶凝材料反应热力学与反应产物
    3.1 AAS热力学计算与反应产物
        3.1.1 热力学基本数据
        3.1.2 AAS反应热力学
        3.1.3 AAS硬化体的产物组成分析
    3.2 AAS主要反应产物的合成及其结构特征
        3.2.1 C-(M)-(A)-S-H凝胶的合成及其结构特征
        3.2.2 类水滑石和水化铝酸钙的合成及其结构特征
        3.2.3 合成产物的密度
    3.3 本章小结
第四章 碱矿渣胶凝材料反应过程及组成结构的调控
    4.1 矿渣单颗粒的反应过程
        4.1.1 矿渣单颗粒的溶解过程
        4.1.2 矿渣单颗粒反应产物的演变及形貌
        4.1.3 矿渣单颗粒在改性水玻璃与氢氧化钠溶液中的反应机制
    4.2 AAS硬化体反应程度、微观结构与抗压强度
        4.2.1 反应程度
        4.2.2 微观结构
        4.2.3 抗压强度
    4.3 AAS硬化体组成与结构调控思路
    4.4 本章小结
第五章 探究碱矿渣胶凝材料硬化体组成结构与性能之间关系的试验设计
    5.1 关于AAS硬化体孔结构与性能之间的关系
        5.1.1 设计具有相似产物组成但具有不同孔结构的NAS硬化体
        5.1.2 设计具有相似产物组成但具有不同孔结构的WAS硬化体
    5.2 关于AAS硬化体产物组成与性能之间的关系
        5.2.1 设计具有相似孔结构但C-S-H凝胶Ca/Si比不同的WAS硬化体
        5.2.2 设计具有相似孔结构但晶体物相含量不同的AAS硬化体
    5.3 本章小结
第六章 碱矿渣胶凝材料硬化体组成结构对碳化性能的影响及其调控方法
    6.1 AAS硬化体组成结构对碳化性能的影响
        6.1.1 AAS硬化体孔结构对碳化性能的影响
        6.1.2 AAS硬化体产物组成对碳化性能的影响
    6.2 合成反应产物的抗碳化性能与AAS硬化体的抗碳化性能
        6.2.1 Ca/Si比对C-S-H碳化性能的影响
        6.2.2 Al/Si比对C-A-S-H碳化性能的影响
        6.2.3 Mg/Si比对C-M-S-H碳化性能的影响
        6.2.4 类水滑石与水化铝酸钙的碳化性能
        6.2.5 合成产物碳化性能对AAS硬化体碳化性能的影响
    6.3 AAS碳化性能调控方法
    6.4 本章小结
第七章 碱矿渣胶凝材料硬化体组成结构对干缩性能的影响及其调控方法
    7.1 AAS硬化体组成结构对干缩性能的影响
        7.1.1 AAS硬化体孔结构对干缩性能的影响
        7.1.2 AAS硬化体产物组成对干缩性能的影响
    7.2 合成反应产物的干缩性能与AAS硬化体的干缩性能
        7.2.1 Ca/Si比对C-S-H干缩性能的影响
        7.2.2 Al/Si比对C-A-S-H干缩性能的影响
        7.2.3 Mg/Si比对C-M-S-H干缩性能的影响
        7.2.4 类水滑石与水化铝酸钙的干缩性能
        7.2.5 合成产物干缩性能对AAS硬化体干缩性能的影响
    7.3 AAS干缩性能调控方法
    7.4 本章小结
第八章 结论与展望
    8.1 结论
    8.2 创新点
    8.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间取得的研究成果
致谢
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]活性氧化镁对碱矿渣混凝土抗碳化性能影响研究[J]. 单继雄,陈伟,田亚坡,韩鹏飞,邹涛.  武汉理工大学学报. 2015(01)
[2]Magnesia Modification of Alkali-Activated Slag Fly Ash Cement[J]. 沈卫国.  Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2011(01)
[3]水玻璃-矿渣水泥砂浆的抗碳化性能[J]. 何娟,杨长辉,吕春飞.  硅酸盐通报. 2010(03)
[4]碱矿渣水泥砂浆抗碳化性能研究[J]. 杨长辉,吕春飞,陈科,叶建雄.  混凝土. 2009(08)
[5]碱胶凝材料形成的物理化学基础（Ⅱ）[J]. 杨南如.  硅酸盐学报. 1996(04)

博士论文
[1]碱激发碳酸盐矿胶凝-灌浆材料的研究[D]. 殷素红.华南理工大学 2004
[2]水泥-混凝土体系环境影响评价及其应用研究[D]. 刘顺妮.武汉理工大学 2003

硕士论文
[1]碱激发矿渣的力学性能以及与微观表征的相关性研究[D]. 白云志.青岛理工大学 2016
[2]碱激发矿渣砂浆碱硅反应与碳化反应的研究[D]. 万暑.湖南大学 2016
[3]碱激发矿渣微结构优化及性能研究[D]. 杨凌艳.东南大学 2015
[4]碱矿渣水泥水化特性研究[D]. 赵爽.重庆大学 2012
[5]碱矿渣水泥砂浆抗碳化性能研究[D]. 吕春飞.重庆大学 2009



本文编号：3204863