粉煤灰基地聚合物高强砂浆组成设计与性能研究

发布时间：2020-08-08 03:07

【摘要】：为解决水泥路面建造费用高,以及水泥混凝土路面修补材料的路面开放交通时间长以及耐久性差等问题,研制了粉煤灰基地聚合物砂浆,但由于以粉煤灰为原材料制备的地聚合物砂浆易于泛碱、强度低、韧性低,这些性质影响其在工程中的应用。本文采用粉煤灰为主要原料,通过正交试验优选粉煤灰基地聚合物砂浆配合比范围,采用离子滴定法测量其表面的碱性离子,分析砂浆泛碱的影响因素,并基于此设计平行试验,验证各技术措施对泛碱的抑制效果;优选聚乙烯醇纤维(PVA纤维)和聚丙烯纤维(PP纤维),研究掺纤维改性粉煤灰基地聚合物砂浆的力学性能以及收缩性能,从而制备粉煤灰基地聚合物高强砂浆,得出结论如下:1、分析了粉煤灰基地聚合物地聚合反应机理及砂浆泛碱原因,泛碱主要原因是粉煤灰基地聚合物砂浆中碱激发剂的利用率较低,未利用的激发剂随着微小孔隙向外逸出析出白色物质形成泛碱。2、不同模数的钠水玻璃均可制备Geoash砂浆材料,模数n=1.2时抑制材料泛碱效果显著。碱性激发剂有最佳掺量范围,每kg粉料最优为1.8mol钠水玻璃。3、矿渣掺量能够显著抑制材料泛碱提高力学性能,在掺加10%矿渣基础上复掺0～3%硅灰时,能够有效抑制泛碱。水胶比越低,材料泛碱越低,0.40水胶比时试件组28d泛碱程度为675.4mg/L。胶砂比为0.45时对抑制泛碱明显。4、相比于其他养护湿度,养护湿度在90%以上时,泛碱抑制效果最佳;蒸汽养护最佳温度为60°C,养护24h,泛碱抑制效果最佳。5、PVA纤维掺量为0.8%长度为6mm时,对粉煤灰基地聚合物砂浆的增韧效果在同种纤维中最佳;PP纤维掺量为1.6%长度为9mm时,其增韧效果在同种纤维中最佳。6、使用SEM观察纤维在砂浆中微观形貌可发现,PVA纤维表面粗糙可与材料相互粘结,结构更加紧密,改性Geoash砂浆抗压强度可达到63.77MPa;PP纤维在材料内部呈规则直线状,未能在砂浆内部中形成笼状结构,相比于PVA纤维改性效果较差。7、本论文制备的粉煤灰基地聚合物高强砂浆抗压强度为63.77MPa,抗折强度为11.67MPa,能够作为水泥混凝土路面材料铺筑高等级高速公路路面以及路面修补材料。
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U414
【图文】：

，逡逑微观形态为硅铝质玻璃球状体，主要化学成分为Ｓｉ０２，邋Ａｈ0３，邋ＦｅＯ，邋Ｆｅ２０３，邋ＣａＯ，邋Ｔｉ０２逡逑等。在过去，因为未有粉煤灰合理的处理渠道，粉煤灰堆积量逐年上升，给当地的生态逡逑环境带来了较大的影响。逡逑本文所使用的粉煤灰（缩写ＦＡ）产至益阳昌源电力运营有限公司，等级为低钙（Ｆ逡逑类）ＩＩ级，经过检验分析，具体信息如下表２．１、２．２所示。逡逑表２．１粉煤灰化学成分分析（％）逡逑试样名逦ＳｉＯ：逦Ａｌ；0３逦Ｆｅ：０３逦ＣａＯ逦ＭｇＯ逦Ｓ０３逦烧失量逡逑ＦＡ－ＩＩ逦５７．５逦３１．３逦０．８３逦２．７逦０．８３逦０．４３逦５．８逡逑表２．２粉煤灰检测结果逡逑检测项目密度比表面积彟需水量比三氯化硫氯离子含量＾逡逑ｇ／ｃｍ３邋ｍ２／ｋｇ逦％逦％逦％逦％逦活性指数逡逑质量要求逦Ｓ１逦＜１０５逦＜３逦＜０．０２逦６２逡逑检测结果逦２．１９逦５００．３５逦０．４５逦９５逦１．５逦０．００７逦６４逡逑

逑图２．２邋Ｆ类ＩＩ级ＦＡ粉体激光粒度分析结果逡逑根据图２．２激光粒度分析可知：ＦＡ的颗粒分布范围：２．７１５？９３．４９５（ａｍ；平均粒径：逡逑１６．４９７｜ｉｍ0逡逑２．１．２矿渣逡逑高炉炼铁过程中，经过一系列的反应生成以硅铝酸盐和硅酸盐为主要成分的熔融逡逑物，经过淬冷形成质地疏松、多孔的粒状物，即为高炉矿渣（Ｓｌａｇ，简写为Ｓ），外观逡逑呈细粒状。本文选用选择Ｓ９５邋（矿粉活性指数２８天＞９５％）作为矿物添加组分，产至博逡逑长新型建材有限公司，经过检验分析，具体结果如下表２．３、２．４所示。逡逑表２．３矿渣主要化学成分（ｗｔ％）逡逑材料逦ＳｉＣｈ逦ＡＩ２Ｏ３逦Ｆｅ２0３逦ＣａＯ逦ＭｇＯ逦ＭｎＯ逡逑Ｓ９５逦３６．５逦１４．３逦３．２逦３３．６逦７．５逦０．８逡逑表２．４矿；查主要技术指标检测结果逡逑＾邋＾邋比表面积密度含水率流动度比三氧化硫氯离子邋烧失量邋活性指数逡逑检验项目逡逑ｍ２／ｋｇ邋ｇ／ｃｍ２邋％逦％逦％逦含量％邋％逦％逡逑质量要求逦２４００逦＞２．８逦＜１逦＞９５逦＜４．０逦＜０．０６逦＜３．０逦７ｄ＞７５逦２８ｄ＞９５逡逑检验结果逦４３０逦２．８４逦０．４２逦１０５逦０．５７逦０．００８逦０．４６逦８５逦１００逡逑观察矿渣的扫描电镜ＳＥＭ照片可发现，Ｓ９５矿渣颗粒微观形貌呈现为无规则菱形逡逑多面体

逡逑图２．４硅灰粉体颗粒粒径频率分布逡逑从图２．４中可发现，娃灰颗粒粒径范围处于１．６１８ｕｍ？３１．７４６ｕｍ之间；平均粒径为逡逑８．５４９ｕｍ。检验分析其成分，可得到其化学组分，如下表２．５所示。逡逑表２．５硅灰化学成分分析（％）逡逑名称逦ＳｉＣｈ逦ＡＩ２Ｏ３逦Ｆｅ＾Ｏｓ逦ＣａＯ＋ＭｇＯ逦Ｋ：０＋Ｎａ２0逦灼烧率逡逑ＳＦ逦９５逦１．２逦１．１逦１．５逦０．２逦１．０逡逑２．１．４钠水玻璃逡逑水玻璃是由碱金属氧化物以及ＳｉＯ：组成，化学式为Ｒ：Ｏ邋ｎＳｉＯ：，邋ｎ表示水玻璃溶液逡逑中二氧化硅与碱金属氧化物摩尔数的比值，该值称作水玻璃模数，代表溶液中碱性强度。逡逑１３逡逑

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本文编号：2784950