堿激發(fā)礦渣的力學(xué)性能以及與微觀表征的相關(guān)性研究.pdf

1、堿激發(fā)礦渣作為一種新型的膠凝材料，具有環(huán)保無污染、能耗低、生產(chǎn)工藝簡單、性能好等優(yōu)點，被稱為“綠色水泥”。堿激發(fā)礦渣混凝土以堿激發(fā)礦渣作為膠凝材料，具有強(qiáng)度高、水化熱低、抗氯離子腐蝕、抗化學(xué)腐蝕等耐久性能好的優(yōu)點。本課題采用硫酸鈉、氫氧化鈉、水玻璃三種常見堿激發(fā)劑，在堿激發(fā)混凝土配合比研究的基礎(chǔ)上，主要研究了堿激發(fā)礦渣膠砂的強(qiáng)度和收縮與激發(fā)劑種類、激發(fā)劑溶液的濃度等因素的相關(guān)性。同時通過掃描電鏡技術(shù)(SEM)，綜合熱分析(TG-DSC)

2、、壓汞法(MIP)、傅里葉紅外光譜分析(FT-IR)分析了堿激發(fā)礦渣膠砂中的水化產(chǎn)物和微結(jié)構(gòu)形貌。本文的研究目的旨在為堿礦渣水泥與混凝土的推廣應(yīng)用提供一些基礎(chǔ)性的研究成果。主要研究成果如下:
　　(1)在一定的堿當(dāng)量情況下，三種堿激發(fā)劑中水玻璃(M=1.5)的激發(fā)效果最好，氫氧化鈉次之，硫酸鈉最差。在堿當(dāng)量為6.2％時，水玻璃的早強(qiáng)效果得到體現(xiàn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過同堿當(dāng)量的氫氧化鈉和硫酸鈉激發(fā)的礦渣膠砂強(qiáng)度。隨著堿激發(fā)劑中堿當(dāng)量的提高，其對

3、應(yīng)的礦渣膠砂強(qiáng)度都有相應(yīng)的提高，對于28d抗壓強(qiáng)度而言，水玻璃激發(fā)的礦渣膠砂強(qiáng)度提高效果最為明顯。
　　(2)在相同的堿當(dāng)量情況下，0～45d齡期中由水玻璃激發(fā)的礦渣膠砂的干縮率最大，硫酸鈉次之，氫氧化鈉最小。45d后由水玻璃、硫酸鈉激發(fā)的礦渣膠砂干縮逐漸平緩，而由氫氧化鈉激發(fā)的礦渣膠砂的干縮率依然緩慢的增加。隨著堿當(dāng)量(3.1％-6.2％)的增加，硫酸鈉為激發(fā)劑時，堿激發(fā)礦渣膠砂的收縮率降低;氫氧化鈉作為激發(fā)劑時，7d齡期前，隨

4、著堿溶液濃度的增加，堿激發(fā)礦渣膠砂的干縮不斷增大，后期收縮出現(xiàn)分化，3.1％濃度氫氧化鈉激發(fā)的礦渣干縮率最大，6.2％濃度氫氧化鈉激發(fā)的礦渣干縮率最小;水玻璃作為激發(fā)劑時，在堿當(dāng)量(3.1％-6.2％)之間存在一個最小收縮的堿當(dāng)量。
　　(3)對三種堿激發(fā)劑的激發(fā)效果而言，水玻璃最優(yōu)，其微觀形貌最密實，水化反應(yīng)迅速，水化產(chǎn)物多。隨著堿當(dāng)量的提高和齡期的增加，三種堿激發(fā)劑激發(fā)礦渣的微觀結(jié)構(gòu)都趨向于更加密實，孔結(jié)構(gòu)更優(yōu)。當(dāng)堿當(dāng)量為6.

5、2％時，三種堿激發(fā)劑28d齡期的孔隙率中，其孔隙率大約的比例為氫氧化鈉∶硫酸鈉∶水玻璃=4.7∶3.8∶1,水玻璃激發(fā)的礦渣無害孔的比例分別比硫酸鈉和氫氧化鈉高出30％和57.6％，從孔級配上可以看出水玻璃最優(yōu)。隨著齡期的增加和堿當(dāng)量的提高，孔徑級配是朝著小孔更加集中的方向發(fā)展，堿激發(fā)礦渣膠砂的孔隙率、平均孔徑、最可幾孔徑、中值孔徑都有所降低，其中水玻璃降低的幅度最大。對于相同堿當(dāng)量的不同堿激發(fā)劑而言，28d齡期的水玻璃的分形維數(shù)＞硫酸

6、鈉的分形維數(shù)＞氫氧化鈉的分形維數(shù);對于同一種堿激發(fā)劑而言，隨著堿當(dāng)量提高，其分形維數(shù)都增大。
　　(4)堿激發(fā)礦渣膠凝材料的水化產(chǎn)物主要是低Ca/Si比的C-A-S-H，并且不存在普通硅酸鹽水泥水化產(chǎn)物中的氫氧化鈣。在硫酸鈉激發(fā)的礦渣水化產(chǎn)物中存在AFt。隨著齡期的增加和堿當(dāng)量的提高，三種堿激發(fā)劑對于的礦渣膠砂水化產(chǎn)物增多。綜合熱重分析中在20～300℃時，堿當(dāng)量為6.2％齡期為28d所對應(yīng)的氫氧化鈉、硫酸鈉、水玻璃激發(fā)的水泥石質(zhì)