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碱激发粉煤灰制备地质聚合物及其性能研究

王淑玲  
【摘要】:地质聚合物是一种由激发剂激发硅铝原料而形成的具有三维网络结构的无机绿色胶凝材料。具有早强快硬、耐高温性能及耐酸碱性能良好等诸多优良性能,其原料来源广泛,比如偏高岭土、粉煤灰、矿渣等工业固体废弃物均可作为原料,低能耗、低污染、原材料来源广,制备工艺简单,是一类新型无机环保材料,地质聚合物材料在建筑材料和生活工厂生产中的应用远景十分被看好。本文以粉煤灰为主要原料,通过复合碱(水玻璃与氢氧化钠)激发制备粉煤灰基地质聚合物,采用正交实验方法选取最优性能的最佳制备工艺参数,本文主要研究结果如下:(1)制备最优性能粉煤灰地质聚合物的最佳工艺参数为:以粉煤灰为原料,掺入50g约35%0.8模数的复合碱作激发剂混合均匀后于80℃下固化8h,然后将试样置于室温下湿养一段时间,测得试样5d抗压强度P1=70.9MPa,7d抗压强度P2=71.3MPa,28d抗压强度P=75.81MPa,并由此可知粉煤灰地质聚合物早期聚合反应5d内已基本完成。(2)粉煤灰地质聚合物试样耐高温性能结果表明:试样随煅烧温度的增高,其质量损失率也不断变大;在煅烧温度为400℃前,试样的抗压强度随煅烧温度增加而增大,但煅烧温度高于400℃,试样抗压强度反而下降;若煅烧温度为800℃,试样质量损失率和强度便几乎不变。粉煤灰地质聚合物试样耐酸碱性能测试表明:在H2SO4溶液中,其质量损失率随硫酸溶液浓度增加而增大,抗压强度随浓度增加而下降,但在NaOH溶液中,低浓度下,试样质量和抗压强度均随碱浓度的增加而增大;高浓度下,试样质量损失率随浓度的增加而增大,抗压强度随浓度增加反而下降,实验表明粉煤灰基地质聚合物材料具有较好的耐高温及耐酸碱性能。(3)考查了外加剂的影响,分别在最佳掺量为20%、15%的最优制备条件下制备偏高岭土-粉煤灰地质聚合物试样和砂石-粉煤灰地质聚合物试样,并将试样进行耐高温性能测试、耐酸碱性能测试,由结果可知,偏高岭土-粉煤灰地质聚合物试样较粉煤灰地质聚合物性能好,但粉煤灰地质聚合物性能较砂石-粉煤灰地质聚合物性能好。


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