碱激发材料硬化反应及其收缩性能的研究
发布时间：2021-09-18 16:36
碱激发矿渣胶凝材料（AAS）作为一种新型绿色环保建筑材料目前还未被广泛的应用主要是因为其在实际运用过程中质量不易得到控制,其中AAS较大的收缩和微裂纹是AAS质量控制需要解决的重点、难点问题。AAS的硬化过程比硅酸盐水泥更复杂,硬化产物的类型、及结构形式随着多种因素的变化而改变,这些因素会导致AAS收缩行为（大小及变化规律）的不同。目前关于AAS收缩性能的研究尚未成熟,主要表现为以下两个方面:一、AAS硬化反应机理还缺少较系统和全面的基础性研究,从而在研究AAS收缩性能中可参考性理论知识不足。二、化学收缩对材料早期自收缩有较大影响,且AAS收缩又与其硬化反应进程及产物存在密切的联系。目前针对AAS单一收缩类型及相关减缩方法研究较多,而基于AAS硬化反应来系统全面的研究AAS化学收缩和自收缩产生原因及两者之间关联性的研究较少。基于上述问题,本文从AAS硬化反应出发系统和全面的研究了水固比、碱含量及矿物掺和料三种因素对AAS硬化反应进程的影响,并在此基础上进一步分析AAS化学收缩和自收缩产生的原因及变化规律。本文创新利用无电极电阻测试方法、热重红外联用测试方法及水化热测试方法来研究三种因素...
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
材料的元素组成范围三元图[14,15]
碱激发材料硬化反应及其收缩性能的研究3图1.1材料的元素组成范围三元图[14,15]图1.2矿渣结构模型图[21]1.2.3碱激发矿渣反应过程原理地聚物的合成开始时要进行一个解聚的过程，在碱性条件下硅铝酸盐中的铝氧键和硅氧键断裂而形成低聚硅铝四面体，地聚物的合成开始进入缩聚过程，即以水为媒介，低聚硅铝酸盐重新组合并排出多余的水，形成新的Si-O-Al网络结构。在此基础上，Davidovits[13]进一步得出了地聚物的最终产物的化学通式，结果如下：--（1-1）其中，M表示阳离子，如Na+，K+；n为缩聚度；Z为硅铝比，值一般取1，2，3；w为化学结合水数目[25]。碱激发矿渣材料的结构形成是一个原始结构的解体和新结构缩聚的过程，与硅酸盐水泥相比，碱矿渣材料固相原始矿物的离子性较低，所以决定于碱金属化合物的高化学能的化学吸附分散过程有重要意义。关于碱激发矿渣的反应机理概括起来如下：
碱激发材料硬化反应及其收缩性能的研究5质相似且比C-S-H更复杂[30]。碱矿渣材料的硬化产物C-A-S-H与水泥水化产物C-S-H相比，其Ca含量相对较低且Ca/(Si+Al)<1.5[31]。C-A-S-H结构通常被描述为类似于硅酸钙水化产物C-S-H(I)，这种产物结构类似于14托勃莫来石[29]，如图1.3所示为其结构示意图。大致结构为两层钙氧八面体夹一层硅氧四面体构成链状，其中碱金属阳离子和水等离子位于层间位置，硅氧四面体可分为配位四面体和桥接四面体。由于C-A-S-H具有低结晶度以及其复杂的化学反应环境，所以C-A-S-H的生成受许多因素的影响，如：激发剂类型及浓度、水固比、矿渣的成分以及养护环境等因素。在AAS硬化中，有次生相与C-A-S-H共存，这些次生相包括水滑石、与AFm相型相似的产物、水榴石系产物以及沸石产物[29]。这就意味着AAS的产物受到多种因素的影响，在这些因素的影响下，AAS产物的次生相可能不同，生成的时间也可能不同。基于这些变量，不同的影响因素和条件是否会影响AAS硬化过程以及生成产物进一步影响AAS的性能这一问题逐渐被大家所研究。图1.314托勃莫来石结构示意图[29]1.3碱激发材料性能的影响因素及局限性1.3.1碱激发材料硬化反应及性能的影响因素1、矿渣的组成矿渣的水硬性主要与矿渣中的络合阴离子有关，阴离子的化学组成对其分子分支化程度影响较大，所以由[SiO4]4-、[AlO4]5-阴离子组成的矿物活性最大[16,32]。这两种阴离子的聚合度是判断矿渣水硬活性的重要标志之一，它又决定于四面体中非桥氧原子的数量，非桥氧原子数量越多，聚合度就越低。所以在硅氧四面体结构中，其桥氧原子越多，
【参考文献】：
期刊论文
[1]激发剂组成对碱激发-矿渣水泥砂浆变形及力学性能的影响[J]. 王宇轩,周国安,陈佩圆,王东平. 新型建筑材料. 2017(08)
[2]绿色高性能混凝土与科技创新探析[J]. 逯杰. 山西建筑. 2017(16)
[3]水玻璃对地质聚合物抗压强度及孔结构的影响[J]. 李亚林,王顺风,马雪,李玉香,王进. 非金属矿. 2017(02)
[4]K+/Na+摩尔比对高碱含量水泥基材料早期开裂敏感性的影响[J]. 何真,曹更新,李洋,胡玲玲. 水利学报. 2016(12)
[5]水泥砂浆矿物掺和料的筛选及性能[J]. 谢迁,陈小平,温丽瑗,郎春燕. 硅酸盐通报. 2016(08)
[6]中国水泥工业CO2排放量的定量分析[J]. 龚秀美,刘燚,孙崇文,周聪聪,何鹏涛,沈卫国. 新世纪水泥导报. 2016(03)
[7]尾矿与冶炼废渣协同制备新型充填胶凝材料研究[J]. 薛杉杉,郭利杰. 江西建材. 2015(12)
[8]偏高岭土基地质聚合物的配合比及养护条件对其力学性能及凝结时间的影响研究[J]. 彭晖,李树霖,蔡春声,张雄飞,崔潮. 硅酸盐通报. 2014(11)
[9]偏高岭土和硅灰影响砂浆干燥收缩的对比研究[J]. 曾俊杰,范志宏,王胜年. 武汉理工大学学报. 2014(06)
[10]碱矿渣水泥的收缩与开裂特性及其减缩与增韧[J]. 顾亚敏,方永浩. 硅酸盐学报. 2012(01)
硕士论文
[1]碱激发胶凝材料减缩及施工性能的研究[D]. 丁海清.苏州科技大学 2017
[2]基于电阻率法水泥基材料自收缩研究[D]. 徐智.华中科技大学 2016
[3]碱激发矿渣粉煤灰水泥早期水化及收缩特性研究[D]. 胡张莉.湖南大学 2013
[4]减水剂对碱矿渣水泥性能影响研究[D]. 潘群.重庆大学 2012
[5]偏高岭土对混凝土体积稳定性及显微结构的影响[D]. 付志恒.武汉理工大学 2011
[6]碱激发矿渣胶凝材料的制备及其性能研究[D]. 于霖.郑州大学 2010
[7]不同基质地聚合材料的制备及改性研究[D]. 陈俊静.河北大学 2010
[8]碱—矿渣—偏高岭土复合胶凝材料性能研究[D]. 张俊.重庆大学 2010
[9]碱—矿渣—偏高岭土复合胶凝材料初步研究[D]. 贺孝一.浙江大学 2006
本文编号：3400474
【文章来源】：深圳大学广东省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
材料的元素组成范围三元图[14,15]
碱激发材料硬化反应及其收缩性能的研究3图1.1材料的元素组成范围三元图[14,15]图1.2矿渣结构模型图[21]1.2.3碱激发矿渣反应过程原理地聚物的合成开始时要进行一个解聚的过程，在碱性条件下硅铝酸盐中的铝氧键和硅氧键断裂而形成低聚硅铝四面体，地聚物的合成开始进入缩聚过程，即以水为媒介，低聚硅铝酸盐重新组合并排出多余的水，形成新的Si-O-Al网络结构。在此基础上，Davidovits[13]进一步得出了地聚物的最终产物的化学通式，结果如下：--（1-1）其中，M表示阳离子，如Na+，K+；n为缩聚度；Z为硅铝比，值一般取1，2，3；w为化学结合水数目[25]。碱激发矿渣材料的结构形成是一个原始结构的解体和新结构缩聚的过程，与硅酸盐水泥相比，碱矿渣材料固相原始矿物的离子性较低，所以决定于碱金属化合物的高化学能的化学吸附分散过程有重要意义。关于碱激发矿渣的反应机理概括起来如下：
碱激发材料硬化反应及其收缩性能的研究5质相似且比C-S-H更复杂[30]。碱矿渣材料的硬化产物C-A-S-H与水泥水化产物C-S-H相比，其Ca含量相对较低且Ca/(Si+Al)<1.5[31]。C-A-S-H结构通常被描述为类似于硅酸钙水化产物C-S-H(I)，这种产物结构类似于14托勃莫来石[29]，如图1.3所示为其结构示意图。大致结构为两层钙氧八面体夹一层硅氧四面体构成链状，其中碱金属阳离子和水等离子位于层间位置，硅氧四面体可分为配位四面体和桥接四面体。由于C-A-S-H具有低结晶度以及其复杂的化学反应环境，所以C-A-S-H的生成受许多因素的影响，如：激发剂类型及浓度、水固比、矿渣的成分以及养护环境等因素。在AAS硬化中，有次生相与C-A-S-H共存，这些次生相包括水滑石、与AFm相型相似的产物、水榴石系产物以及沸石产物[29]。这就意味着AAS的产物受到多种因素的影响，在这些因素的影响下，AAS产物的次生相可能不同，生成的时间也可能不同。基于这些变量，不同的影响因素和条件是否会影响AAS硬化过程以及生成产物进一步影响AAS的性能这一问题逐渐被大家所研究。图1.314托勃莫来石结构示意图[29]1.3碱激发材料性能的影响因素及局限性1.3.1碱激发材料硬化反应及性能的影响因素1、矿渣的组成矿渣的水硬性主要与矿渣中的络合阴离子有关，阴离子的化学组成对其分子分支化程度影响较大，所以由[SiO4]4-、[AlO4]5-阴离子组成的矿物活性最大[16,32]。这两种阴离子的聚合度是判断矿渣水硬活性的重要标志之一，它又决定于四面体中非桥氧原子的数量，非桥氧原子数量越多，聚合度就越低。所以在硅氧四面体结构中，其桥氧原子越多，
【参考文献】：
期刊论文
[1]激发剂组成对碱激发-矿渣水泥砂浆变形及力学性能的影响[J]. 王宇轩,周国安,陈佩圆,王东平. 新型建筑材料. 2017(08)
[2]绿色高性能混凝土与科技创新探析[J]. 逯杰. 山西建筑. 2017(16)
[3]水玻璃对地质聚合物抗压强度及孔结构的影响[J]. 李亚林,王顺风,马雪,李玉香,王进. 非金属矿. 2017(02)
[4]K+/Na+摩尔比对高碱含量水泥基材料早期开裂敏感性的影响[J]. 何真,曹更新,李洋,胡玲玲. 水利学报. 2016(12)
[5]水泥砂浆矿物掺和料的筛选及性能[J]. 谢迁,陈小平,温丽瑗,郎春燕. 硅酸盐通报. 2016(08)
[6]中国水泥工业CO2排放量的定量分析[J]. 龚秀美,刘燚,孙崇文,周聪聪,何鹏涛,沈卫国. 新世纪水泥导报. 2016(03)
[7]尾矿与冶炼废渣协同制备新型充填胶凝材料研究[J]. 薛杉杉,郭利杰. 江西建材. 2015(12)
[8]偏高岭土基地质聚合物的配合比及养护条件对其力学性能及凝结时间的影响研究[J]. 彭晖,李树霖,蔡春声,张雄飞,崔潮. 硅酸盐通报. 2014(11)
[9]偏高岭土和硅灰影响砂浆干燥收缩的对比研究[J]. 曾俊杰,范志宏,王胜年. 武汉理工大学学报. 2014(06)
[10]碱矿渣水泥的收缩与开裂特性及其减缩与增韧[J]. 顾亚敏,方永浩. 硅酸盐学报. 2012(01)
硕士论文
[1]碱激发胶凝材料减缩及施工性能的研究[D]. 丁海清.苏州科技大学 2017
[2]基于电阻率法水泥基材料自收缩研究[D]. 徐智.华中科技大学 2016
[3]碱激发矿渣粉煤灰水泥早期水化及收缩特性研究[D]. 胡张莉.湖南大学 2013
[4]减水剂对碱矿渣水泥性能影响研究[D]. 潘群.重庆大学 2012
[5]偏高岭土对混凝土体积稳定性及显微结构的影响[D]. 付志恒.武汉理工大学 2011
[6]碱激发矿渣胶凝材料的制备及其性能研究[D]. 于霖.郑州大学 2010
[7]不同基质地聚合材料的制备及改性研究[D]. 陈俊静.河北大学 2010
[8]碱—矿渣—偏高岭土复合胶凝材料性能研究[D]. 张俊.重庆大学 2010
[9]碱—矿渣—偏高岭土复合胶凝材料初步研究[D]. 贺孝一.浙江大学 2006
本文编号：3400474
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