廢瓷粉-粉煤灰基地聚物膠凝材料的制備及性能研究.pdf

1、地聚物膠凝材料是一種由硅氧四面體和鋁氧四面體聚合而成的新型“綠色”無機(jī)膠凝材料,具有優(yōu)良的力學(xué)性能、耐高溫性能和防腐蝕性能，應(yīng)用前景廣泛。我國是陶瓷生產(chǎn)應(yīng)用大國，每年都有大量的廢棄陶瓷被堆置或者填埋，不僅占用土地，還會引起環(huán)境污染。廢陶瓷中含有較高的Si和Al，因而具備作為制備地聚物的硅鋁原料的可能。但由于廢陶瓷的活性低，并且其Si含量遠(yuǎn)高于Al含量，故而利用其作為基質(zhì)制備地聚物膠凝材料的研究非常少。
　　本研究利用廢瓷粉和粉煤灰

2、作為硅鋁原料，以氫氧化鈉分析純和鈉水玻璃粉末作為固體激發(fā)劑，探討制備廢瓷粉-粉煤灰基地聚物膠凝材料的合理配比及工藝技術(shù)。首先，研究了廢瓷粉的摻量、激發(fā)劑模數(shù)對地聚物膠凝材料14d和28d齡期力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，激化劑模數(shù)顯著影響地聚物膠凝材料的力學(xué)性能，其中激發(fā)劑模數(shù)為0.9和1.1的復(fù)合材料28d力學(xué)性能普遍優(yōu)于激發(fā)劑模數(shù)1.3,0.9系列復(fù)合材料抗壓強(qiáng)度比1.3系列高出0.38％～39.30%，而1.1系列抗壓強(qiáng)度比

3、1.3系列高8.81%～30.80%。在激發(fā)劑相同情況下，地聚物材料的抗壓強(qiáng)度隨瓷粉摻量增加呈現(xiàn)先增后減的趨勢：0.9、1.1和1.3系列的抗壓強(qiáng)度分別在瓷粉摻量為21.73%、29.00%和21.73%處達(dá)到最大值，抗折強(qiáng)度分別在瓷粉摻量為21.73%、43.50%和21.73%處達(dá)到最大值。另外還發(fā)現(xiàn)，齡期影響地聚物的強(qiáng)度發(fā)展，14d抗壓強(qiáng)度為28d的80%左右，14d抗折強(qiáng)度為28d的60%以上。微觀結(jié)構(gòu)分析表明，激發(fā)劑和廢瓷粉的

4、摻量之所以影響廢瓷粉-粉煤灰基地聚物膠凝材料的力學(xué)性能，是由于其影響材料中硅鋁酸鹽的析出和反應(yīng)。EDX能譜分析表明在激發(fā)劑模數(shù)相同時，廢瓷粉摻量較低，則析出的硅鋁酸鹽越多，因而材料的抗壓強(qiáng)度越高；XRD結(jié)果表明，瓷粉含量高于一定量后，不可溶解的石英相隨著廢瓷粉的摻入量增加而增加，地聚物中析出的硅鋁酸鹽降低，因而地聚物抗壓強(qiáng)度降低，這一結(jié)果表明了，廢瓷粉中二氧化硅的活性比粉煤灰低；同時，F(xiàn)TIR測試結(jié)果表明隨著瓷粉摻量的增加，地聚物因碳化

5、而泛堿的現(xiàn)象更嚴(yán)重，由此會引起力學(xué)性能的降低。
　　其次，對比研究養(yǎng)護(hù)方式對廢瓷粉-粉煤基地聚物膠凝材料的力學(xué)性能和毛細(xì)吸水系數(shù)的影響。結(jié)果表明，原材料中的硅鋁摩爾比的越高，氫氧化鈣飽和溶液養(yǎng)護(hù)條件越有利于聚合反應(yīng)的進(jìn)行，力學(xué)性能越好，激發(fā)劑模數(shù)為0.9或者1.1時，硅鋁比高于1.98的試樣的抗折和抗壓強(qiáng)度皆優(yōu)于自然養(yǎng)護(hù)條件的試樣；其峰值壓應(yīng)變和毛細(xì)吸水系數(shù)普遍高于同配比下自然養(yǎng)護(hù)的試樣。
　　最后,研究不同摻量、不同纖維對