激发剂在石膏复合胶凝材料中的作用及影响规律研究

摘要

石膏复合胶凝材料是一种由石膏与矿渣或粉煤灰、水泥等原材料配制而成的新型胶凝材料。利用原状脱硫石膏、矿渣与水泥制备的石膏复合胶凝材料，不仅生产能耗小，而且可以利用大量工业副产石膏。但是利用原状脱硫石膏制备的石膏复合胶凝材料，凝结时间较长，早期力学性能以及耐水性相对较差，因此，本文选取NaOH、KAl(SO4)2·12H2O、Al2(SO4)3·18H2O和 CaCl2等作为激发剂，研究了上述激发剂对石膏复合胶凝材料凝结时间、力学性能和耐水性的影响规律，借助SEM和XRD分析了激发剂在石膏复合胶凝材料中的作用及其影响机理。由于石膏复合胶凝材料是高硫体系，加入激发剂后可能存在安定性不良的问题，因此，本文研究了引入KAl(SO4)2·12H2O、Al2(SO4)3·18H2O和CaCl2激发剂后石膏复合胶凝材料的体积稳定性。
　　论文通过试验研究得到以下结论：
　　以生石灰、NaOH、普通硅酸盐水泥为碱性激发材料时，均缩短了石膏复合胶凝材料的凝结时间，提高了抗压强度，以水泥的激发效果最好，但水泥掺量不宜超过10％，否则会导致石膏复合胶凝材料体积稳定性显著变差。
　　KAl(SO4)2.12H2O、Al2(SO4)3.18H2O和CaCl2激发剂均缩短了石膏复合胶凝材料的凝结时间；KAl(SO4)2.12H2O和Al2(SO4)3.18H2O激发剂改善了石膏复合胶凝材料的泌水性能，但CaCl2略增加了其泌水性；三种养护方式，KAl(SO4)2.12H2O、Al2(SO4)3.18H2O和CaCl2激发剂均提高了石膏复合胶凝材料的强度，特别是早期强度显著增大。
　　KAl(SO4)2.12H2O、Al2(SO4)3.18H2O和CaCl2激发剂提高了石膏复合胶凝材料的耐水性能，使各试件的软化系数在0.85以上。KAl(SO4)2.12H2O激发剂掺量为1%时，软化系数可达到0.91；掺量为1.5%时，软化系数下降但仍比未掺激发剂的试件高。Al2(SO4)3.18H2O呈现的规律与KAl(SO4)2.12H2O一致。掺CaCl2的试件其耐水性能随掺量的增加而提高。
　　水中养护时，KAl(SO4)2.12H2O、Al2(SO4)3.18H2O和CaCl2激发剂抑制了试件的膨胀；干燥养护时，KAl(SO4)2.12H2O激发剂抑制了试件的收缩，Al2(SO4)3.18H2O和CaCl2激发剂略微增大了试件的收缩；蒸汽养护的试件的收缩均比干燥养护的收缩小。
　　由XRD和SEM分析可知，引入KAl(SO4)2.12H2O、Al2(SO4)3.18H2O和CaCl2激发剂对石膏复合胶凝材料水化产物的类型影响不明显，使硬化体内部水化产物生成量增多，结构更致密。这主要是因为加入KAl(SO4)2.12H2O、Al2(SO4)3.18H2O和CaCl2激发剂提高了体系中的离子浓度，促进了矿渣的水化。

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1 绪 论

1.1 石膏复合胶凝材料

1.2 石膏复合胶凝材料的研究现状

1.3 本课题的提出

1.4 主要研究内容

2 原材料及试验方法

2.1 原材料

2.2 试验方法

2.3 试验仪器

3 激发剂对石膏复合胶凝材料物理力学性能的影响

3.1 石膏复合胶凝材料基本组分的确定

3.2 KAl(SO4)2.12H2O对石膏复合胶凝材料物理力学性能的影响

3.3 Al2(SO4)3·18H2O对石膏复合胶凝材料物理力学性能的影响

3.4 CaCl2对石膏复合胶凝材料物理力学性能的影响

3.5 本章小结

4 激发剂对石膏复合胶凝材料体积稳定性和耐水性的影响

4.1 KAl(SO4)2.12H2O对体积稳定性和耐水性的影响

4.2 Al2(SO4)3.18H2O对体积稳定性和耐水性的影响

4.3 CaCl2对体积稳定性和耐水性的影响

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录