活化铝土矿选尾矿制备碱激发胶凝材料及其性能变化机制

发布时间：2018-06-18 15:52

  本文选题：碱激发胶凝材料 + 铝土矿选尾矿　； 参考：《中国建筑材料科学研究总院》2015年博士论文

【摘要】：碱激发胶凝材料是一种以硅铝质废弃物为主要原料的低碳、绿色胶凝材料。铝土矿选尾矿是我国氧化铝工业排放的又一固体废弃物。结合碱激发胶凝材料低碳及尾矿富含硅铝组分的特点,本文探讨了以这种尾矿为主要原料制备碱激发胶凝材料的方法,研究了不同条件下其性能变化及变化机制。论文的主要创新性工作及主要结论包括:以800℃煅烧1小时的热活化铝土矿选尾矿为主要原料,在常温下制备得到了28天抗压强度大于50.0 MPa且抗硫酸盐侵蚀性能优异的碱激发胶凝材料。研究了养护条件对该胶凝材料强度发展及产物组成、微观结构的影响。发现60℃水浴、蒸汽养护试样具有高早期强度,但长时间高温养护会导致结晶并引入凝胶/结晶区域的界面弱化区使得后期强度倒缩;常温养护条件下6年龄期内试样的水化产物仍然为硅铝凝胶,其对孔洞的不断填充而获得更致密的结构,从而表现为强度持续增长。研究了低温养护及高温灼烧等极端环境下碱激发胶凝材料的性能变化及变化机制。结果表明:虽然低温养护试样强度发展缓慢,但低温(1℃)哪怕是正-负温交替(-13~17℃)低温养护的胶凝材料其强度仍然能持续增长至60.0 MPa(90天抗压强度);未完全反应的水玻璃及原料团等实验结果证实了低温对反应的延缓作用,但这种缓慢进行的反应使得结构有充裕时间发育,导致低温养护试样反而拥有更致密的微观结构;高温灼烧过程中凝胶会持续脱水,但温度低于800℃时其仍然呈现无定形态,相应地灼烧后试样保留较高强度;但在更高温度(1000℃)下,因凝胶分解、结晶及石英晶型转变引起的体积膨胀,共同导致孔隙率变大及微米级孔显著增多,相应地强度显著降低。研究了不同钙源的促凝增强效果及作用机制。结果表明促凝效果由强到弱的顺序为易溶钙盐(如氯化钙)微溶钙的化合物(如氢氧化钙)氧化钙。发现易溶钙盐快速释放的Ca2+与溶液中的OH-及(聚)硅酸根离子同时作用,沉淀为Ca(OH)2而作为硅铝聚合反应的非均匀成核基体并同时生成低钙的C-S-H凝胶,这促使浆体在低掺量时就快凝;微溶钙的化合物因溶解度低、释放Ca2+速度慢且释放数量有限,其主导促凝因素是Ca2+与溶液中的可溶性硅反应生成凝胶;难溶钙盐(如碳酸钙)的化学作用不明显,仅起微集料作用;氧化钙与水作用而使得液相局部碱性增强,这有利于硅铝组分溶解、聚合,再加上沉淀的Ca(OH)2作为非均匀成核基体,从而促进浆体凝结。
[Abstract]:Alkali-activated cementitious material is a kind of low-carbon green cementitious material which is mainly made of silicon-aluminum waste. Bauxite tailings are another solid waste discharged from alumina industry in China. Combined with the characteristics of low carbon base activated cementitious material and rich in silica-aluminum component in tailings, this paper discusses the preparation method of alkali-activated cementitious material with this tailings as the main raw material, and studies the performance change and mechanism of the cementitious materials under different conditions. The main innovative work and main conclusions of this paper are as follows: the main raw material is the hot activated bauxite tailings calcined at 800 鈩，

本文编号：2036017