Keggin-Al13改性脱水相激发矿粉胶凝材料研究

摘要

水泥生产过程中自然资源的快速消耗和废弃混凝土的处理问题是全球建筑工业亟待解决的两大问题，因此利用废弃混凝土中的胶质组分制备再生胶凝材料研究具有重大的使用价值和理论意义。论文使用800oC煅烧的废弃硅酸盐水泥净浆脱水相与矿粉为原材料，研发了一种力学性能较好的再生胶凝材料，并以不同阴离子类型的活性聚合铝为改性剂，结合孔隙率测试、矿粉水化程度测试及XRD、SEM、TG-DSC、NMR等微观测试方法，开展对再生胶凝材料工作性能、力学性能和干燥收缩性能的研究。本文的主要工作及研究成果为： 以脱水相为固体碱性激发剂，通过火山灰反应原理激发矿渣玻璃体，获得了力学性能较好的脱水相-矿粉复合胶凝材料，综合利用XRD、SEM、TG-DSC微观测试及矿粉水化程度测试研究了脱水相-矿粉复合胶凝材料的水化过程及水化产物，结果表明脱水相与矿粉比例为1:1时获得的胶凝材料达到硅酸盐水泥工作性能的要求且力学性能最好，胶凝材料的水化产物为AFm、Ca(OH)2、CaCO3、C-S-H凝胶，XRD图谱分析与SEM图像中未发现钙矾石存在。采用29Si NMR、EDS-SEM分析手段研究了掺加聚合氯化铝后水化产物C-S-H凝胶结构、组成的变化，对聚合氯化铝在脱水相激发矿渣微粉过程中的作用机理作了深入研究，结果表明聚合氯化铝能加速破坏矿渣玻璃体，聚合氯化铝中的Al进入C-S-H凝胶，C-S-H凝胶平均链长增大，形成的水化产物为孔隙中的离子传输提供通道，增大了矿粉的水化程度，从而水化产物数量增多，改善了浆体微结构，水泥石宏观力学性质提升。 探究了常用的矿渣玻璃体激发剂NaOH、Na2CO3、Na2SO4与聚合氯化铝共同激发矿渣玻璃体的可行性，实验表明聚合铝与常见的矿渣玻璃体激发剂共同作用时，可能是因为这类碱性物质的加入，使得聚合氯化铝中的Al与OH-结合形成Al胶，对胶凝材料的强度发展不利。 研究了聚合硫酸铝和聚合硅酸铝铁对脱水相激发矿粉胶凝材料力学性能的改性作用及干缩性能的影响规律，结果表明聚合硫酸铝能提升胶凝材料的抗压强度，聚合硅酸铝铁可提高胶凝材料的早期力学性能，主要原因为聚合硫酸铝中的SO42-对矿渣玻璃体的激发过程有辅助作用，聚合硅酸铝铁中高含量的Cl-可提高胶凝材料早期水化速度；掺加适量聚合硫酸铝可提高水泥石的干燥收缩能力，掺加聚合氯化铝对水泥石的干燥收缩不利，掺加聚合硅酸铝铁时，水泥石的干燥收缩作用规律差异较大，可能是聚合硅酸铝铁中杂质较多的原因。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究进展

1.3研究目标与内容

第2章 实验原材料与测试方法

2.1概述

2.2实验用原材料及配比

2.3主要实验方法

第3章 脱水相激发矿渣微粉水泥浆性能研究

3.1脱水相激发矿渣微粉可行性分析

3.2脱水相掺量对胶凝材料性能的影响

3.3水胶比对胶凝材料抗压强度的影响

3.4水化产物物相组成分析

3.5水化产物形貌分析

3.6本章小结

第4章 聚合氯化铝改性脱水相激发矿粉胶凝材料性能研究

4.1氯离子对胶凝材料力学性能的影响

4.2聚合氯化铝改性胶凝材料力学性能

4.3聚合氯化铝改性胶凝材料机理研究

4.4碱性激发剂、硫酸盐激发剂改性胶凝材料力学性能

4.5本章小结

第5章 聚合铝类型对胶凝材料的力学性能与干缩性能影响规律研究

5.1掺不同聚合铝胶凝材料的力学性能

5.2掺不同聚合铝胶凝材料干缩性能

5.3本章小结

第6章 结论与展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献

附录