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地质聚合物是一种以硅铝酸盐为原材料,通过碱性激发溶液激发,经过缩聚作用形成的硅铝四面体三维网状结构材料。地质聚合物硅铝酸盐原材料主要有高岭土煅烧后得到的偏高岭土、工业废料粉煤灰、高炉矿渣等;碱性激发剂原料有水玻璃、NaOH、KOH等。相比于传统的水泥材料,地质聚合物材料具有节约生产能源、循环利用废弃工业原料、减少生产过程中有害气体排放、固定有害金属离子等绿色建材特性,在环境保护方面具有很大的潜力。除此之外,地质聚合物还拥有早强性、较高的抗压抗折强度、耐酸溶液,碱性溶液腐蚀、高抗渗性等力学及耐久性能,是一类极具工业价值的建筑材料。在本论文中,主要研究了偏高岭土基地聚物的以下内容:(1)以偏高岭土、水玻璃以及NaOH为原材料制作了不同Si/Al比,不同Na/Al比的偏高岭土基地聚物。以XRD对所得地聚物进行晶相分析,得到试验中所用地聚物为无定型非晶体物质。以SEM-EDS对地聚物进行元素分析,得到最终生成物的实际Si/Al比与名义Si/Al基本一致。当Na/Al比不变,Si/Al比增加时,地聚物抗压强度先上升后下降;当Si/Al比不变,Na/Al比增加时(碱性激发溶液较多时),地聚物的抗压强度增长。(2)对于 Na/Al=1.01,Si/Al 比为 2.01、2.32、2.62,Si/Al=2.62,Na/Al比为1.01、1.26、1.36的养护28天的地聚物砂浆试件进行冻融循环试验。当Si/Al比增加时,地聚物抗冻性能降低;Na/Al比增加时,地聚物抗冻性能增强。通过压汞法孔结构分析可知,偏高岭土基地聚物具有“双峰”孔径分布特性。在一定范围内,Si/Al比增加,最可几孔径减小;Na/Al比增加,最可几孔径增大。当Na/Al比较低的情况下,地聚物具有较多较小的孔隙,总孔隙率较高:当Na/Al比增加,地聚物孔隙变大,总孔隙率降低。分析可知,抗冻性能较差的地聚物孔隙率较高,且冻融循环之后凝胶孔与200-400nm孔隙明显增加。(3)在冻融试验基础上研究Si/Al比及Na/Al比对地聚物抗渗性能的影响。在 Si/Al=2.00,Na/Al=0.80-1.20 范围;以及 Na/Al=1.05,Si/Al=1.80-2.20 范围发现,随着Si/Al比增加,地聚物抗渗性能随着Si/Al比增加先上升后下降;随着Na/Al比增加,地聚物抗渗性能增加。通过压汞法测孔结构可知,偏高岭土基地聚物渗透系数可以用总孔隙率、有效孔隙率与临界孔径值进行表征,且计算所得渗透系数与渗透试验所得相对渗透系数有较好的拟合结果。通过本文的研究,发现原材料中元素的改变对于地聚物微观孔隙结构具有较大的影响;而地聚物微观孔隙结构与地聚物宏观力学性能、抗冻及抗渗等耐久性能方面有着巨大的联系。经过本文的研究,可以更好的调整配比,制作拥有更高力学性能,更强抗冻、抗渗性能的偏高岭土基地聚物材料。