本文選題：泛堿 + 原料組成　； 參考：《濟(jì)南大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：地質(zhì)聚合物是用含有鋁硅酸鹽的礦物或工業(yè)廢渣,在常溫條件下,通過堿激發(fā)劑制備的一種新型的硅鋁質(zhì)的無機(jī)高分子材料。具有快硬早強(qiáng),耐高溫,耐腐蝕,抗?jié)B性好的優(yōu)點。同時,地質(zhì)聚合物材料也存在限制其實際推廣應(yīng)用的缺陷:脆性大,收縮率高,成本高,另外,由堿激發(fā)得到的地質(zhì)聚合物中含有大量的可溶性堿,會隨著水分的揮發(fā)而浸出,容易引起堿-集料反應(yīng),使得材料膨脹變形,并且會腐蝕混凝土中金屬骨架,對材料的安定性造成不良影響。因此,地質(zhì)聚合物的改性研究也成為現(xiàn)階段地質(zhì)聚合物研究的重要組成部分,同時對地質(zhì)聚合物實現(xiàn)實際應(yīng)用具有重要意義。本文以鋼渣、礦渣、砂子為原料,以NaOH作為激發(fā)劑,在20MPa的壓力下,采用模壓成型制備了廢棄物基地質(zhì)聚合物。針對地質(zhì)聚合物可溶性堿溶出(泛堿)問題,依據(jù)泛堿的形成機(jī)理,制定研究方案;通過對其泛堿程度、力學(xué)性能、孔結(jié)構(gòu)、微觀形貌以及水化礦物組成等進(jìn)行分析,得到主要研究結(jié)果及結(jié)論如下:1.摻加摻合料分別為粉煤灰、硅灰、5A沸石、鈣基膨潤土對地質(zhì)聚合物材料進(jìn)行改性。結(jié)果表明:(1)用粉煤灰部分替代原料鋼渣及礦渣,由于粉煤灰的微集料作用和火山灰作用,對地質(zhì)聚合物材料的泛堿具有一定的抑制作用。其中粉煤灰摻量為15wt%時,地聚物材料浸出液的CO32-相比未摻加粉煤灰的試樣下降51%,抑制效果最明顯。(2)硅灰能夠提高地質(zhì)聚合物中的Si/Al比,有利于地質(zhì)聚合反應(yīng),提高材料致密度及力學(xué)性能,對泛堿具有抑制作用,摻量為10wt%時,性能最優(yōu),養(yǎng)護(hù)60d抗壓強(qiáng)度可達(dá)102.5MPa。(3)5A沸石中的Ca2+與地質(zhì)聚合物中的Na+離子進(jìn)行離子交換反應(yīng)能固定Na+并有效抑制泛堿現(xiàn)象。同時,由于被置換出的Ca2+溶解度較低,在結(jié)構(gòu)內(nèi)部形成沉淀,它的出現(xiàn)能為地質(zhì)聚合物的形成提供更多的形核位置,從而有利于加速地質(zhì)聚合物反應(yīng),提高抗壓強(qiáng)度。(4)用10wt%鈣基膨潤土代替一定比例的鋼渣和礦渣制備地質(zhì)聚合物,可提高樣品抗壓強(qiáng)度,樣品60d抗壓強(qiáng)度達(dá)74.5MPa,鈣基膨潤土對Na+的吸附作用使得它的添加還有利于減小樣品的泛堿程度。通過研究發(fā)現(xiàn),粉煤灰、硅灰及5A沸石對廢棄物基地質(zhì)聚合物的泛堿具有很好的抑制作用,最佳摻量分別為15wt%、10wt%、15wt%。2.改變堿激發(fā)劑的種類和摻量,對地質(zhì)聚合物泛堿也會具有很明顯的影響作用。用KOH等量替代NaOH作為激發(fā)劑制備的地質(zhì)聚合物材料的浸出液的CO32-濃度1600.3mg/L相較于以NaOH作為激發(fā)劑制備的材料的NaOH作為激發(fā)劑離子濃度2500.3mg/L下降了35%;以Na2SiO3作為激發(fā)劑時,在摻量相同的情況下所制備的材料相較于以以NaOH作為激發(fā)劑的材料的浸出液的離子濃度降低71%。但是用Na2SiO3作為激發(fā)劑時60d抗壓強(qiáng)度51.2MPa低于用NaOH作為激發(fā)劑的材料的強(qiáng)度。最優(yōu)的激發(fā)劑為KOH,摻量為3wt%。3.養(yǎng)護(hù)的溫度和濕度對地質(zhì)聚合物的泛堿程度有很大的影響。養(yǎng)護(hù)條件為40℃/90%時,樣品浸出液的CO32-離子濃度最低,為1375.0mg/L,即在此條件下地質(zhì)聚合物材料的泛堿程度最低。同時,其養(yǎng)護(hù)28天抗壓強(qiáng)度最大,可達(dá)99.7MPa。4.加入減水劑后,可以減少用水量,使得水化后的地質(zhì)聚合物的內(nèi)部孔徑減小,改善孔結(jié)構(gòu),使結(jié)構(gòu)變得更加致密。其中減水劑摻量為0.6wt%時,試樣浸出液的離子濃度為1845.3mg/L,相比于未摻加減水劑的空白組離子濃度2520.4mg/L降低了28%。摻加硅烷防水劑后,防水劑會與結(jié)構(gòu)材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),在材料試樣表面上生成一層幾個分子厚的不溶性防水樹脂薄膜。當(dāng)在摻量為0.4%時浸出液的離子濃度最小,為1753.9mg/L,相較于對照組浸出液離子濃度2520.4mg/L(未摻加外加劑)有明顯的降低。摻加減水劑和防水劑對地質(zhì)聚合物泛堿有抑制作用,最佳摻量分別為0.6wt%和0.4wt%。
[Abstract]:Geopolymer is a new type of silicalic inorganic polymer prepared by alkali activator with aluminosilicate containing mineral or industrial waste. It has advantages of fast hardening, high temperature resistance, high temperature resistance, corrosion resistance and impermeability. It has large sex, high shrinkage and high cost. In addition, a large amount of soluble alkali is contained in geopolymer excited by alkali, which will leach with the volatilization of water, easily cause the alkali aggregate reaction, cause the material to expand and deform, and will corrode the metal skeleton in the concrete, and have a bad effect on the stability of the material. Therefore, geological polymer The modified research has also become an important part of the study of geological polymers at the present stage. At the same time, it is of great significance for the practical application of geopolymers. In this paper, steel slag, slag and sand are used as raw materials and NaOH as a activator. Under the pressure of 20MPa, the waste based geopolymer is prepared by molding. The main research results and conclusions are obtained by analyzing the degree of alkalinity, mechanical properties, pore structure, micromorphology and hydrated mineral composition and so on. The main results and conclusions are as follows: 1. admixtures are divided into fly ash, silica fume, 5A zeolite and calcium bentonite on geological polymers. The material is modified. The results show that: (1) the use of fly ash partly replace the slag and slag of raw material. Due to the micro aggregate action of the fly ash and the effect of volcanic ash, it has a certain inhibitory effect on the general alkali of the geopolymer material. When the fly ash content is 15wt%, the CO32- of the leaching solution of the geopolymer material is reduced by 5 compared with the sample without the fly ash. 1%, the inhibition effect is the most obvious. (2) silica fume can improve the Si/Al ratio in geopolymer, be beneficial to the geological polymerization, improve the density and mechanical properties of the material, and have the inhibition effect on the alkali. When the dosage is 10wt%, the performance is optimal, and the compressive strength of 60d can reach 102.5MPa. (3) 5A zeolite and the Na+ ion in the geological polymer. The subexchange reaction can immobilization of Na+ and effectively inhibit the phenomenon of Pan alkali. At the same time, due to the low solubility of the replaced Ca2+, the precipitation can be formed inside the structure, and its appearance can provide more nucleation position for the formation of geological polymers, which is beneficial to accelerating the reaction of Geopolymer and improving the compressive strength. (4) replacing one with 10wt% calcium bentonite. The preparation of geopolymer with proportional steel slag and slag can improve the compressive strength of the sample, and the compressive strength of the sample 60d is up to 74.5MPa. The adsorption of Na+ on the calcium bentonite is beneficial to the reduction of the degree of alkali in the sample. The best doping amount is 15wt%, 10wt% and 15wt%.2., which changes the type and content of alkali activator, and it also has a significant effect on the geological polymer alkaloids. The CO32- concentration 1600.3mg/L in the leaching solution of the geopolymer prepared by NaOH as a activator and 1600.3mg/L phase is compared with NaOH as a activator. The NaOH of the material decreased by 35% as the ionic concentration of activator 2500.3mg/L; when Na2SiO3 was used as a activator, the material prepared in the same dosage was lower than the ionic concentration of the leaching solution of the material with NaOH as a activator, but the 60d compression strength 51.2MPa was lower than NaOH when Na2SiO3 was used as a activator. The strength of the material of the hair agent. The optimum activator is KOH and the temperature and humidity of the 3wt%.3. curing has a great influence on the degree of alkali pan in the geological polymer. When the curing condition is 40 C, the concentration of CO32- ion in the sample leaching solution is the lowest, which is 1375.0mg/L, which is the lowest degree of alkali in the geopolymer under this condition. At the same time, it is the lowest. After curing for 28 days, the compressive strength is maximum, and the water consumption can be reduced after adding 99.7MPa.4. to the water reducing agent. The inner pore size of the geopolymer after hydration is reduced, the structure of the hole is improved and the structure becomes more compact. When the amount of water reducing agent is 0.6wt%, the concentration of the extract of the sample is 1845.3mg/L, compared with the air without adding water reducing agent. After the white group ion concentration 2520.4mg/L reduces the 28%. addition of silane waterproofing agent, the waterproof agent will react with the structural material to produce a layer of insoluble waterproof resin film on the surface of the material. When the content is 0.4%, the ion concentration of the leaching solution is the smallest, which is 1753.9mg/L, compared to the concentration of the ion concentration in the control group. The degree of 2520.4mg/L (without admixture) is obviously reduced. The addition of water reducing agent and waterproofing agent have the inhibition effect on the geopolymer, the best dosage is 0.6wt% and 0.4wt%., respectively.
【學(xué)位授予單位】：濟(jì)南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TU52

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本文編號：2031677