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碱—盐渍土—粉煤灰复合胶凝材料物理力学性能及其机理初步研究

作　者: 何成寿
导　师: 杨久俊
学　校: 天津城市建设学院
专　业: 材料学
关键词: 碱激发盐渍土胶凝材料粉煤灰
分类号: TU526
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

生土材料作为重要的建筑材料,在人类社会发展的历史上留下了光辉的一页,其优越的保温隔热性、低能耗及无污染等特点至今仍是众多建筑材料发展的目标。然而,随着社会的发展,生土材料现如今面临着新的挑战。一方面,作为生土材料主要原材料的优质粘土资源被限制开采使用,与此同时优质土地的盐渍化现象的日趋严重,大面积的盐渍土资源地亟待利用;另一方面,传统生土建筑材料的弊端,如强度低、变形大、不耐水性等性能,无法满足社会发展而提出的要求,逐渐退出历史舞台。为此,有必要探索生土材料发展的新途径,开发环境友好的新型材料,不断改善材料的性能,扩大生土材料的应用范围。本文在分析滨海地区盐渍土理化性质的基础上,采用碱性溶液对其进行潜在活性硅铝的激活分析,并辅以粉煤灰构成盐渍土-粉煤灰复合体系,通过工艺影响因素及其参数的优化确定,制备出新型胶凝材料。实验显示了盐渍土-粉煤灰复合胶凝材料的良好物理力学性能及耐久性。最后,利用X射线衍射仪、红外光谱仪、扫描电子显微镜等设备,对盐渍土-粉煤灰复合胶凝体系的反应过程及其产物进行了深入的分析与研究,初步阐明了碱激发条件下复合胶凝体系的反应机理,研究结果如下:(1)从盐渍土中活性SiO2和Al2O3的溶出及土体的变化情况来看,氢氧化钠激发盐渍土活性效果较为理想的工艺条件是:氢氧化钠浓度为10mol/L、活化温度为60℃、处理24h。经碱激发后土体中的Si-O、Al-O等有关特征峰发生伸缩弯曲振动变化,矿物结构基团出现一定程度的破坏或解体,溶出的活性硅铝物质可进一步参与重聚反应。(2)仅靠碱性激发剂来激发盐渍土所获得的试样强度不高,耐久性不够理想。协同粉煤灰后构成的盐渍土-粉煤灰复合体系,其中掺合40%粉煤灰后可以显著提高激发效果,粉煤灰掺量由20%增至40%时,试件抗压强度增长幅度近1倍,软化系数由0.61提高到0.79,保持60%的粉煤灰掺量则可很好的抑制材料表面的破坏,减少试件的质量损失。从复合胶凝材料的强度变化趋势来看,碱性激活液中的氢氧化钠浓度应小于或等于10mol/L、氢氧化钠与水玻璃之间配合比以1.0为宜。(3)氯化钠对盐渍土-粉煤灰复合胶凝材料的整体强度起破坏作用,但是适宜的氯化钠掺量,有利于材料前期强度的持续提升,如氯化钠掺量为1%和3%时,其3d至28d的抗压强度值分别可增长19.1%和20.5%。(4)XRD和FT-IR的分析结果说明,碱性溶液激活后体系中的活性硅铝解聚重构,最终的胶凝产物中出现了类沸石结构产物及铝硅酸盐网络的生成,这是材料获得优越性能的关键所在。(5)SEM和EDS的研究表明,盐渍土—粉煤灰复合胶凝体系产物的微观形貌及元素的迁移变化随着该体系中粉煤灰掺量的变化而存在差异,对反应产生的胶凝物质量、结构的密实性等均有影响。

碱—盐渍土—粉煤灰复合胶凝材料物理力学性能及其机理初步研究

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