激发剂对赤泥地聚物砂浆力学性能的影响
发布时间：2021-08-05 02:27
以热活化氧化铝赤泥为主要原料制备赤泥地聚物砂浆,对比研究了激发剂种类和掺量对赤泥地聚物力学性能的影响及其合成机理。结果表明,水玻璃、石灰-碱（质量比为2∶1）、石膏-碱（质量比为2∶1）均能改善氧化铝赤泥的反应活性,促进赤泥地聚物的合成,其中水玻璃（氧化硅与氧化钠物质的量比为1.5）的改性效果最为显著。水玻璃、石灰-碱、石膏-碱的最佳掺量分别为20%、7%、10%。水玻璃掺量为20%时,赤泥地聚物砂浆28 d抗压强度和28 d抗折强度分别为32.1 MPa和6.0 MPa。改变激发剂的种类和掺量,可以调整赤泥地聚物砂浆体系的碱度,改变铝硅酸结构的解聚和地聚物的缩聚过程,从而影响其力学性能。
【文章来源】：无机盐工业. 2020,52(06)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
水玻璃硅钠比对赤泥地聚物力学性能的影响
图2a、b分别为水玻璃掺量（质量分数）对赤泥地聚物抗压强度和抗折强度的影响。由图2可知，在水玻璃掺量小于20%时，赤泥地聚物的力学性能随着水玻璃掺量的增加总体呈现上升趋势。水玻璃掺量低于15%时，赤泥地聚物早期力学性能增幅明显，掺量继续增加增幅降低，而且早期强度略有下降。水玻璃掺量为20%时，赤泥地聚物28 d抗压强度和28 d抗折强度在分别达到32.1 MPa和6.0 MPa。水玻璃掺量超过20%以后，赤泥地聚物各龄期力学性能均有小幅下降。水玻璃中的Na+和OH-在地聚物合成过程中起到解聚铝硅酸矿物的作用，水玻璃中的游离氧化硅能够参与碱硅酸盐溶液和铝硅配合物之间的聚合反应，而溶液中部分未解聚的铝硅酸根可与矿粉中的钙离子反应生成具有水硬性的C—S—H凝胶和水化铝硅酸钙，因此水玻璃能够同时参与解聚和缩聚反应[10]。随着水玻璃掺量增加，体系中碱度和游离氧化硅增加，因此水玻璃掺量为5%～15%时，地聚物力学性能明显增加；当水玻璃掺量为20%时，解聚和聚合反应达到平衡，地聚物强度最高；水玻璃掺量超过20%时，OH-和游离氧化硅过多，聚合反应过快而形成聚合胶凝物，阻碍聚合反应的进行，因而力学性能呈下降趋势。
图3a、b分别为石灰-碱（质量比为2∶1）掺量对赤泥地聚物抗压强度和抗折强度的影响。由图3可知，石灰-碱掺量（质量分数）小于7%时赤泥地聚物力学性能随着石灰-碱掺量的增加而明显提高，石灰-碱掺量为7%时赤泥地聚物28 d抗压强度和28 d抗折强度分别提高至25.0 MPa和4.5 MPa，并且随着龄期的增长抗压强度和抗折强度均有小幅提高；石灰-碱掺量由7%增加到10%时，赤泥地聚物力学性能大幅降低，并且随着龄期的增长出现强度减小的现象；石灰-碱掺量继续增加，力学性能一致降低，但降幅减小。石灰和氢氧化钠共同释放出大量的OH-形成强碱溶液，在强碱作用下赤泥和矿粉中的铝硅酸盐共价结构断裂，形成低聚合度硅铝酸盐，单体重新缩聚生成具有胶凝性的聚合物。石灰和片状氢氧化钠溶解也会放出大量的热，体系中的钙离子与铝硅酸盐矿物中的活性物质反应生成水化硅酸铝和水化硅酸钙并放出热量，因此石灰-碱作为激发剂可以明显提高地聚物的解聚和缩聚速度，赤泥地聚物砂浆的早期强度较高。随着石灰-碱掺量增加，碱度增大，体系中反应活性较强的铝硅酸盐共价结构解聚和缩聚速度加快，由于铝硅酸盐矿物的活性有限，反应残余的大量OH-阻碍地聚物的聚合作用，并且能够与体系中的Ca2+共同析出棒状的Ca(OH)2晶体，导致赤泥地聚物砂浆的力学性能降低。
【参考文献】：
期刊论文
[1]碱激发赤泥基胶凝材料的实验研究[J]. 申建立,姬永生,王猛. 滨州学院学报. 2012(03)
本文编号：3322877
【文章来源】：无机盐工业. 2020,52(06)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
水玻璃硅钠比对赤泥地聚物力学性能的影响
图2a、b分别为水玻璃掺量（质量分数）对赤泥地聚物抗压强度和抗折强度的影响。由图2可知，在水玻璃掺量小于20%时，赤泥地聚物的力学性能随着水玻璃掺量的增加总体呈现上升趋势。水玻璃掺量低于15%时，赤泥地聚物早期力学性能增幅明显，掺量继续增加增幅降低，而且早期强度略有下降。水玻璃掺量为20%时，赤泥地聚物28 d抗压强度和28 d抗折强度在分别达到32.1 MPa和6.0 MPa。水玻璃掺量超过20%以后，赤泥地聚物各龄期力学性能均有小幅下降。水玻璃中的Na+和OH-在地聚物合成过程中起到解聚铝硅酸矿物的作用，水玻璃中的游离氧化硅能够参与碱硅酸盐溶液和铝硅配合物之间的聚合反应，而溶液中部分未解聚的铝硅酸根可与矿粉中的钙离子反应生成具有水硬性的C—S—H凝胶和水化铝硅酸钙，因此水玻璃能够同时参与解聚和缩聚反应[10]。随着水玻璃掺量增加，体系中碱度和游离氧化硅增加，因此水玻璃掺量为5%～15%时，地聚物力学性能明显增加；当水玻璃掺量为20%时，解聚和聚合反应达到平衡，地聚物强度最高；水玻璃掺量超过20%时，OH-和游离氧化硅过多，聚合反应过快而形成聚合胶凝物，阻碍聚合反应的进行，因而力学性能呈下降趋势。
图3a、b分别为石灰-碱（质量比为2∶1）掺量对赤泥地聚物抗压强度和抗折强度的影响。由图3可知，石灰-碱掺量（质量分数）小于7%时赤泥地聚物力学性能随着石灰-碱掺量的增加而明显提高，石灰-碱掺量为7%时赤泥地聚物28 d抗压强度和28 d抗折强度分别提高至25.0 MPa和4.5 MPa，并且随着龄期的增长抗压强度和抗折强度均有小幅提高；石灰-碱掺量由7%增加到10%时，赤泥地聚物力学性能大幅降低，并且随着龄期的增长出现强度减小的现象；石灰-碱掺量继续增加，力学性能一致降低，但降幅减小。石灰和氢氧化钠共同释放出大量的OH-形成强碱溶液，在强碱作用下赤泥和矿粉中的铝硅酸盐共价结构断裂，形成低聚合度硅铝酸盐，单体重新缩聚生成具有胶凝性的聚合物。石灰和片状氢氧化钠溶解也会放出大量的热，体系中的钙离子与铝硅酸盐矿物中的活性物质反应生成水化硅酸铝和水化硅酸钙并放出热量，因此石灰-碱作为激发剂可以明显提高地聚物的解聚和缩聚速度，赤泥地聚物砂浆的早期强度较高。随着石灰-碱掺量增加，碱度增大，体系中反应活性较强的铝硅酸盐共价结构解聚和缩聚速度加快，由于铝硅酸盐矿物的活性有限，反应残余的大量OH-阻碍地聚物的聚合作用，并且能够与体系中的Ca2+共同析出棒状的Ca(OH)2晶体，导致赤泥地聚物砂浆的力学性能降低。
【参考文献】：
期刊论文
[1]碱激发赤泥基胶凝材料的实验研究[J]. 申建立,姬永生,王猛. 滨州学院学报. 2012(03)
本文编号：3322877
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