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液态排渣技术具有高热效率、高气化强度和污水处理方便等优点,可作为高碱煤主要燃烧和排渣工艺。在优质煤种资源开发过度和液态排渣技术普及推广下,高碱煤灰渣产出量将大幅上升,然而目前尚无高效、高附加值的高碱煤灰渣处置利用手段,亟需开展高碱煤灰渣资源化利用的研究。而地质聚合物作为一种新型胶凝材料,在固废资源化利用方面具有显著优势,已有研究表明,与高碱煤灰渣同为煤炭工业固废的粉煤灰、煤矸石,均可作为制备地质聚合物的硅铝质原料。因此,本文针对高碱煤灰渣资源化处置利用这一难题,基于地质聚合物制备原理和高碱煤灰渣特性分析,采用XRD、FT-IR、TG-DSC、SEM等手段,开展高碱煤灰渣基地质聚合物的制备工艺、性能优化和耐高温性能研究。主要研究内容如下:(1)分析了高碱煤灰渣的化学组成、物理性质、反应活性等理化性质,并以粉煤灰为对照,综合评估了高碱煤灰渣的碱激发活性。结果表明:高碱煤灰渣与粉煤灰性质相类似,均为典型的低钙原料,且SiO2和Al2O3的碱浸出率较小,因此纯高碱煤灰渣制备的地质聚合物强度较低,而通过复掺矿粉的方式可达到“提钙增强”目的。(2)通过单因素试验方法探究高碱煤灰渣掺量、水灰比、水玻璃模数和碱激发剂掺量对高碱煤灰渣基地质聚合物性能的影响规律,在此基础上,通过正交试验法进一步分析四项因素对高碱煤灰渣基地质聚合物性能的决定性顺序,确定了四项试验因素的最佳值。结果表明,四项因素对影响高碱煤灰渣制备地质聚合物性能的决定性顺序为:高碱煤灰渣掺量>水灰比>水玻璃模数>碱激发剂掺量;高碱煤灰渣基地质聚合物最优配比为:高碱煤灰渣掺量30%,水灰比0.31,水玻璃模数2.0M,碱激发剂掺量5%,此时力学性能最佳,28d强度达85MPa。(3)最优配比基础上调整水灰比,使实验组与空白对照组标准稠度对应的流动度一致,进一步研究养护制度、预处理方式对地质聚合物强度影响规律,确定了最优养护制度和预处理方式。结果表明:高碱煤灰渣基地质聚合物最优养护制度为蒸汽养护,28d强度为70.45MPa。增加高碱煤灰渣粉磨时间,有利于早期强度发挥;掺入硅灰、煅烧高岭土可提升高碱煤灰渣基地质聚合物的28d抗压强度;高碱煤灰渣经800℃煅烧处理,可显著提升高碱煤灰渣基地质聚合物1d抗压强度至31.2MPa,经1200℃煅烧处理后,28d抗压强度可提升至90.59MPa。(4)通过TG-DSC、XRD、FT-IR等手段,研究高温条件下高碱煤灰渣基地质聚合物的组成、结构、性能变化规律,阐明了高碱煤灰渣对其耐高温性能的作用机制。研究结果表明,由于高碱煤灰渣中含有尖晶石,其晶型转变温度高,高温性能稳定,因此可提升地质聚合物耐高温性能。