Na-粉煤灰基地聚合物膠凝材料的制備及性能研究.pdf

1、地聚合物是一種由堿激發(fā)硅鋁質(zhì)材料而形成的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的新型綠色膠凝材料。具有快凝早強(qiáng)、耐高溫及耐久性好等多方面優(yōu)良性能，高硅高鋁質(zhì)的天然礦物或固體廢棄物（如粉煤灰、煤矸石以及礦渣等）均可做為其原料，是低成本、高性能、環(huán)保型材料。以陜北亞華電廠粉煤灰為基礎(chǔ)硅鋁質(zhì)原材料，偏高嶺土、硅灰和礦渣為輔助原材料，在由水、NaOH和納米SiO2制備的可調(diào)控堿激發(fā)劑作用下制備Na-粉煤灰基地聚合物膠凝材料。利用正交試驗(yàn)研究地聚合物膠凝材料的基本配合

2、比，并對制備工藝進(jìn)行優(yōu)化。通過XRD、IR、SEM等手段對地聚合物膠凝材料的力學(xué)性能、耐久性能、熱穩(wěn)定性能及其在水泥路面修補(bǔ)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明：
　　當(dāng)Si/Al摩爾比為2.5、NaOH含量（MNaOH/M固灰％）為7.5％、可溶SiO2含量（MSiO2/M固灰％）為7.5％時，體系內(nèi)SiO4和AlO4基團(tuán)的數(shù)量比例、堿度及反應(yīng)前期可溶SiO2含量在最合適的范圍，地聚合反應(yīng)充分，所制備試樣性能最優(yōu)。IR試驗(yàn)說明地聚合

3、反應(yīng)過程中AlO4四面體鍵接在SiO4四面體上，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；XRD試驗(yàn)說明地聚合反應(yīng)幾乎沒有新的晶相生成，反應(yīng)產(chǎn)物主要是非晶無定形硅鋁酸鹽凝膠相。粉煤灰活化預(yù)處理（球磨）后，活性提高，球磨2h細(xì)度達(dá)到最小，3h后活性最大；攪拌時間過長會打亂硅鋁酸鹽凝膠連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成；提高養(yǎng)護(hù)溫度會促進(jìn)地聚合反應(yīng)速率，但對體系后期強(qiáng)度影響不大；適量的水有助于地聚合反應(yīng)的進(jìn)行。適量的富鈣質(zhì)原材料（礦渣）摻入有助于試樣的快速凝結(jié)和強(qiáng)度增長。

4、　　地聚合物膠凝材料耐久性較普通硅酸鹽水泥（OPC）好。凍融循環(huán)50次，質(zhì)量損失2％，強(qiáng)度損失8.2％；在5％wt的鹽酸、硫酸、硫酸鈉、氯化鎂液中浸泡28天后，質(zhì)量損失分別為4.2％、3.5％、-0.2％、1.6％，強(qiáng)度損失為30％、20％、5％、10％。地聚合物膠凝材料熱穩(wěn)定性能較OPC好。在高溫下會發(fā)生瓷化反應(yīng)，1000℃高溫煅燒1h后，質(zhì)量損失2.4％、強(qiáng)度損失8％。地聚合物水泥混凝土具有快凝早強(qiáng)的性能特點(diǎn)，凝結(jié)時間（終凝）為10