堿礦渣基地質(zhì)聚合物的制備及其高溫性能研究.pdf

1、地質(zhì)聚合物(Geopolymer)是一種由硅氧四面體和鋁氧四面體聚合而成的具有非晶態(tài)或準(zhǔn)晶態(tài)的鋁硅酸鹽無機(jī)聚合物材料。由于地質(zhì)聚合物材料具有強(qiáng)度高、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、污染少、節(jié)能、致密性好、耐高溫和耐腐蝕的性能，因此廣泛應(yīng)用于土木工程材料和快速修補(bǔ)材料、地質(zhì)聚合物基復(fù)合材料、優(yōu)質(zhì)地質(zhì)聚合物基涂料、有毒廢料和核廢料固封材料、多孔材料等領(lǐng)域。
　　本文以礦渣、液態(tài)水玻璃等主要原料，添加KOH來調(diào)節(jié)液態(tài)水玻璃的模數(shù)，引入KH2PO4為緩凝劑

2、，以力學(xué)性能、凝結(jié)時(shí)間作為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，制備了具有優(yōu)異力學(xué)性能和施工性能的堿礦渣基地質(zhì)聚合物材料。通過單因素實(shí)驗(yàn)，探討了激發(fā)劑摻量、水膠比、水玻璃模數(shù)等因素對(duì)堿礦渣基地質(zhì)聚合物材料性能的影響，在此基礎(chǔ)上引入了緩凝劑KH2PO4，來改善堿礦渣基地質(zhì)聚合物材料的施工性能。將堿礦渣基地質(zhì)聚合物材料在不同溫度下養(yǎng)護(hù)，最終確定了制備堿礦渣基地質(zhì)聚合物材料的最佳參數(shù):改性水玻璃模數(shù)為2.0，水膠比為0.24，激發(fā)劑摻量為22％，KH2PO4摻量為6

3、％，養(yǎng)護(hù)溫度為60℃。
　　通過對(duì)在最佳參數(shù)下制得的堿礦渣基地質(zhì)聚合物材料在不同溫度(300℃、600℃、700℃、800℃、1100℃、1300℃、1400℃)下煅燒，探討了材料的宏觀性能和微觀結(jié)構(gòu)的變化，補(bǔ)充了堿礦渣基地質(zhì)聚合物材料在高溫下的相關(guān)研究，為堿礦渣基地質(zhì)聚合物材料進(jìn)一步的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。通過抗壓強(qiáng)度、線收縮率、XRD、SEM、BET孔徑分析、TG等分析，發(fā)現(xiàn)隨著煅燒溫度的增加，堿礦渣基地質(zhì)聚合物材料的抗壓強(qiáng)度逐漸降

4、低，線收縮率逐漸增大，由XRD可知物相逐漸由非晶態(tài)向晶態(tài)轉(zhuǎn)變，在1100℃時(shí)的SEM能清楚地看到物相呈晶體的形貌;另外隨著煅燒溫度的增加，堿礦渣基地質(zhì)聚合物材料的平均孔徑先增大后減小。在600℃時(shí)，堿礦渣基地質(zhì)聚合物材料的平均孔徑最大，為18.31nm;在200℃時(shí)，堿礦渣基地質(zhì)聚合物材料失重速度最快;在800℃時(shí)，堿礦渣基地質(zhì)聚合物材料質(zhì)量基本保持不變。當(dāng)煅燒溫度為1100℃時(shí)，堿礦渣基地質(zhì)聚合物材料的抗壓強(qiáng)度為51.1MPa，線收縮