【摘 要】
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随着国内水泥行业节能减排低碳改革的进行,积极利用工业废物以及发展低碳经济已经成为水泥行业的一个重要研究方向。碱激发粉煤灰基胶凝材料的生产无需煅烧、生产能耗低、工艺简单,它的研究制备将会是高效利用粉煤灰和完成水泥行业低碳改革的一种有效途径。早期强度发展缓慢是制约碱激发粉煤灰基胶凝材料应用的主要问题之一。鉴于碱激发粉煤灰基胶凝材料良好的导电特性及其水化产物“N-A-S-H”胶体的电泳特性,本论文利用直
【基金项目】
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“国家自然科学基金—海外及港澳台学者合作研究基金”(51828201); “陕西省教育厅重点实验室访问学者项目”(13JS058)
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随着国内水泥行业节能减排低碳改革的进行,积极利用工业废物以及发展低碳经济已经成为水泥行业的一个重要研究方向。碱激发粉煤灰基胶凝材料的生产无需煅烧、生产能耗低、工艺简单,它的研究制备将会是高效利用粉煤灰和完成水泥行业低碳改革的一种有效途径。早期强度发展缓慢是制约碱激发粉煤灰基胶凝材料应用的主要问题之一。鉴于碱激发粉煤灰基胶凝材料良好的导电特性及其水化产物“N-A-S-H”胶体的电泳特性,本论文利用直流电辅助养护碱激发粉煤灰基胶凝材料,通过分析其力学性能的影响因素得出最佳养护方式及其配合比。采用XRD、NMR、MIP以及SEM等微观测试手段分析了直流电辅助养护下碱激发粉煤灰基胶凝材料水化产物及其微观结构的演变规律,并在此基础上制备碱激发粉煤灰基混凝土,分析其在100-800℃下的耐高温性能。研究结果表明:直流电辅助养护条件下,碱激发粉煤灰基胶凝材料试块的内部温度经历了先升温后降温的过程。短时间直流电辅助养护可以有效缩短其凝结时间,提高其早期强度。在Na OH掺量为15wt.%,水灰比0.38的条件下,采用先直流电压11 V养护1 h,再常温养护的方式进行养护,3 d强度可达13.9 MPa。直流电辅助养护使碱溶液中OH-进入胶凝材料体系的迁移速率加快和浆体内部温度升高。在热和电化学双重作用下,在水化反应早期使得粉煤灰微珠表面的活性Si O2和活性Al2O3溶解加快,形成更多的[Si O4]4-单体和[Al O4]4-单体,同时直流电场也使得[Si O4]4-和[Al O4]4-的迁移速率加快、碰撞几率增加,加快了Q~4(0Al)向Q~4(1Al)、Q~4(2Al)、Q~4(3Al)、Q~4(4Al)的转变,重构成更大多聚体的反应增强,进而生成更多的铝硅酸盐凝胶和羟基方钠石,使得试块内部无害孔的比例增加,多害孔比例减少,孔隙率降低,结构更加密实,早期强度得以提升。高温下,碱激发粉煤灰基混凝土试样的表观颜色随温度的增加由深色不断变浅最终变为土黄色,外观出现少量裂纹。28 d后的烘干强度及200℃高温后其抗压强度均小幅提升,由于高温下胶凝材料进一步水化使其结构更加致密,抗压强度得以提高。但在高温超过400℃后,其抗压强度持续下降,800℃时其抗压强度损失达到40%。高温下试样内部结构失水,使得试样外观发生变化,结构变疏松,胶凝材料与骨料之间结合力下降,导致抗压强度下降。
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