碱激发矿渣水泥砂浆的改性研究

摘要

粒化高炉矿渣具有潜在的水硬性，在碱的激发作用下具有胶凝能力，即碱激发矿渣胶凝材料。与相同水胶比的硅酸盐水泥相比，碱激发矿渣具有早期强度高、水化热低、耐久性好等优点，使其有望成为硅酸盐水泥的替代品之一。然而，碱激发矿渣凝结时间较快，收缩较大，使得其应用受到限制。因此，对碱激发矿渣进行改性研究，有助于推广其在工程中的应用。本课题主要进行了以下研究:
　　1、研究外加剂明矾、石膏、聚丙二醇、2-甲基2，4-戊二醇对碱激发矿渣水泥砂浆流动性、力学性能、收缩性能的影响。明矾、聚丙二醇都可以起到改善砂浆流动性的作用，石膏对砂浆的流动性几乎无影响，2-甲基2，4-戊二醇掺量超过0.5％，砂浆出现离析、泌水现象;单掺明矾、石膏、聚丙二醇、2-甲基2，4-戊二醇都可以起到不同程度的减缩作用，但是对力学性能也均产生了一定的副作用。从碱激发矿渣水泥砂浆的流动性、力学性能以及收缩性能三个方面综合考虑，4％石膏或3％聚丙二醇作为改性材料相对来说具有优越性。
　　2、在碱激发矿渣水泥砂浆中掺入外加剂的基础上，再掺入矿物掺合料，研究外加剂与矿物掺合料复合对碱矿渣砂浆流动性、力学性能、收缩性能以及吸水率的影响。一定掺量的石灰石粉、玻璃粉以及石灰石粉与玻璃粉复合都使掺石膏或聚丙二醇的碱矿渣砂浆流动度增大，强度提高，吸水率增大;石灰石粉使掺石膏或聚丙二醇的碱矿渣砂浆的收缩率增大，玻璃粉使掺石膏或聚丙二醇的碱矿渣砂浆的收缩率减小，石灰石粉与玻璃粉复合对掺石膏或聚丙二醇的碱矿渣砂浆的收缩率影响不大。
　　3、红外光谱分析结果表明，碱激发矿渣水泥砂浆的水化产物主要是水化硅酸钙（C-S-H凝胶）和沸石类矿物，和普通硅酸盐水泥相比，不含Ca(OH)2晶体、钙矾石(AFt)。在碱矿渣砂浆中掺入石膏，有AFt生成，在一定程度上改善了砂浆的收缩性能。扫描电镜分析结果表明，不同组分的碱矿渣砂浆在28d时均发生了显著的水化反应，各类水化产物连接紧密，结合为密实的整体。掺入石膏的碱矿渣砂浆较基准组具有更密实的微观结构。核磁共振分析结果表明，不同组分碱矿渣砂浆的孔隙尺寸均比水泥砂浆的孔隙尺寸小，表明碱矿渣砂浆具有更好的孔隙结构。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．2 碱激发矿渣胶凝材料的研究现状

1．2．1 碱激发矿渣胶凝材料的原材料

1．2．2 碱激发矿渣胶凝材料的水化机理和水化产物

1．2．3 碱激发矿渣胶凝材料的性能

1．2．4 碱激发矿渣胶凝材料存在的问题

1．3 本课题研究的目的和意义

1．4 本课题研究的主要内容

第二章 试验原材料及试验方法

2．1 试验原材料

2．1．1 胶凝材料

2．1．2 碱激发剂

2．1．3 矿物掺合料

2．1．4 外加剂

2．1．5 细集料

2．1．6 水

2．2 试验方法

2．2．1 试件制备及养护

2．2．2 流动性试验

2．2．3 力学性能试验

2．2．4 收缩性能试验

2．2．5 吸水率试验

2．2．6 红外光谱分析试验

2．2．7 扫描电镜分析试验

2．2．8 核磁共振分析试验

第三章 外加剂对碱激发矿渣水泥砂浆性能的影响

3．1 流动性

3．1．1 明矾掺量对碱矿渣砂浆流动性的影响

3．1．2 石膏掺量对碱矿渣砂浆流动性的影响

3．1．3 聚丙二醇掺量对碱矿渣砂浆流动性的影响

3．1．4 2-甲基2，4-戊二醇掺量对碱矿渣砂浆流动性的影响

3．2 力学性能

3．2．1 明矾掺量对碱矿渣砂浆力学性能的影响

3．2．2 石膏掺量对碱矿渣砂浆力学性能的影响

3．2．3 聚丙二醇掺量对碱矿渣砂浆力学性能的影响

3．2．4 2-甲基2，4-戊二醇掺量对碱矿渣砂浆力学性能的影响

3．3 收缩性能

3．3．1 明矾掺量对碱矿渣砂浆收缩性能的影响

3．3．2 石膏掺量对碱矿渣砂浆收缩性能的影响

3．3．3 聚丙二醇掺量对碱矿渣砂浆收缩性能的影响

3．3．4 2-甲基2，4-戊二醇掺量对碱矿渣砂浆收缩性能的影响

3．4 本章小结

第四章 外加剂和矿物掺合料复掺对碱激发矿渣水泥砂浆性能 的影响

4．1 流动性

4．1．1 石膏和石粉复掺对碱矿渣砂浆流动性的影响

4．1．2 石膏和玻璃粉复掺对碱矿渣砂浆流动性的影响

4．1．3 石膏和石粉、玻璃粉复掺对碱矿渣砂浆流动性的影响

4．1．4 聚丙二醇和石粉复掺对碱矿渣砂浆流动性的影响

4．1．5 聚丙二醇和玻璃粉复掺对碱矿渣砂浆流动性的影响

4．1．6 聚丙二醇和石粉、玻璃粉复掺对碱矿渣砂浆流动性的影响

4．2．1 石膏和石粉复掺对碱矿渣砂浆力学性能的影响

4．2．2 石膏和玻璃粉复掺对碱矿渣砂浆力学性能的影响

4．2．3 石膏和石粉、玻璃粉复掺对碱矿渣砂浆力学性能的影响

4．2．4 聚丙二醇和石粉复掺对碱矿渣砂浆力学性能的影响

4．2．5 聚丙二醇和玻璃粉复掺对碱矿渣砂浆力学性能的影响

4．2．6 聚丙二醇和石粉、玻璃粉复掺对碱矿渣砂浆力学性能的影响

4．3 收缩性能

4．3．1 石膏和石粉复掺对碱矿渣砂浆收缩性能的影响

4．3．2 石膏和玻璃粉复掺对碱矿渣砂浆收缩性能的影响

4．3．3 石膏和石粉、玻璃粉复掺对碱矿渣砂浆收缩性能的影响

4．3．4 聚丙二醇和石粉复掺对碱矿渣砂浆收缩性能的影响

4．3．5 聚丙二醇和玻璃粉复掺对碱矿渣砂浆收缩性能的影响

4．3．6 聚丙二醇和石粉、玻璃粉复掺对碱矿渣砂浆收缩性能的影响

4．4 外加剂和矿物掺合料复掺对碱矿渣砂浆吸水率的影响

4．5 本章小结

第五章 碱激发矿渣水泥砂浆的微观分析

5．1 红外光谱分析

5．2 扫描电镜分析

5．3 核磁共振分析

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文