【摘要】：粉煤灰是中國當(dāng)前排放量最大的工業(yè)廢料之一。目前,我國粉煤灰的利用率一直徘徊在70%左右,主要集中在對顆粒細(xì)、質(zhì)量優(yōu)的干排粉煤灰的運(yùn)用。低活性粉煤灰因玻璃體含量低、含碳量不穩(wěn)定、顆粒分層、處理工藝復(fù)雜、活性低、含水率高等特點,無法直接作為礦物摻合料,難以實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。當(dāng)前低活性粉煤灰以露天堆放為主,占用大量土地資源,帶來嚴(yán)重的大氣和土壤污染。因此,尋找一條切實可行的方法提高低活性粉煤灰有效利用率迫在眉睫。課題以低活性粉煤灰為原材料,水玻璃為激發(fā)劑,輔以富鈣摻合料(熟石灰、礦渣、鋼渣)制備了三種不同體系的堿激發(fā)低活性粉煤灰復(fù)合膠凝材料。研究了粉煤灰粉磨時間、摻合料摻量、水玻璃的模數(shù)和用量、水固比等原材料性質(zhì)以及養(yǎng)護(hù)制度、環(huán)境溫度等外界因素對復(fù)合膠凝材料膠凝性能的影響,對比得出了合理的激活方式。并結(jié)合XRD、FTIR、SEM等微觀測試手段探究了堿激發(fā)低活性粉煤灰微觀結(jié)構(gòu)演變規(guī)律,分析了其與凈漿強(qiáng)度的內(nèi)在聯(lián)系,初步探究了其反應(yīng)機(jī)理及影響強(qiáng)度的關(guān)鍵因素。研究結(jié)果表明:三種不同的堿激發(fā)低活性粉煤灰復(fù)合體系都有著類似的規(guī)律:凝結(jié)時間隨著富鈣摻合料摻量增加而縮短,隨著體系堿當(dāng)量的增加而延長;而凈漿抗壓強(qiáng)度則隨著富鈣摻合料摻量和體系堿當(dāng)量的增加而增長。過高的體系堿當(dāng)量與水玻璃模數(shù)均會對體系的后期強(qiáng)度造成不利影響。綜合考慮,三種體系的較優(yōu)配比分別為:堿激發(fā)石灰-粉煤灰體系為熟石灰摻量15%,水玻璃模數(shù)1.4、體系堿當(dāng)量10%,水固比0.4;堿激發(fā)礦渣-粉煤灰體系為礦渣摻量25%,水玻璃模數(shù)1.6、體系堿當(dāng)量10%,水固比0.4;堿激發(fā)鋼渣-粉煤灰體系則為鋼渣摻量40%,水玻璃模數(shù)1.6、體系堿當(dāng)量10%,水固比0.4。堿激發(fā)低活性粉煤灰復(fù)合膠凝材料力學(xué)性能發(fā)展較緩慢,其早期強(qiáng)度偏低。利用濕熱養(yǎng)護(hù)可顯著提高復(fù)合膠凝材料的力學(xué)性能,特別是其早期強(qiáng)度。但過高的養(yǎng)護(hù)溫度會使得體系后期強(qiáng)度出現(xiàn)明顯的倒縮。綜合力學(xué)性能發(fā)展的考慮,三種體系的較優(yōu)養(yǎng)護(hù)制度均為:60℃下濕熱養(yǎng)護(hù)9h。此時,堿激發(fā)石灰-粉煤灰體系、堿激發(fā)礦渣-粉煤灰體系、堿激發(fā)鋼渣-粉煤灰體系3d凈漿抗壓強(qiáng)度分別為16.4 MPa、28.4 MPa、18.8 MPa,56d強(qiáng)度分別為20.4 MPa、30.0 MPa、26.6 MPa。微觀分析表明,堿激發(fā)低活性粉煤灰復(fù)合膠凝材料主要反應(yīng)產(chǎn)物為鋁硅酸鹽、C-S-H等無定形凝膠,這些無定形的凝膠是構(gòu)成低活性粉煤灰復(fù)合膠凝材料強(qiáng)度的主要因素。此外,在反應(yīng)過程中并無新的結(jié)晶相生成。
【圖文】：

圖 1.1 Glukhovsky 機(jī)理模型Figure 1.1 Glukhovsky mechanism modelFernández[23]等人通過 SEM、TEM 等微觀測試手段，研究了不同時期堿激發(fā)反應(yīng)中的物相微觀結(jié)構(gòu)，，并完善了 Glukhovsky 機(jī)理模型：隨著反應(yīng)的進(jìn)行，堿激發(fā)劑會滲入粉煤灰顆粒內(nèi)部，顆粒的鋁硅玻璃相表面會在 OH-的作用下逐步溶解，形成離子態(tài)單體在堿液中擴(kuò)散，進(jìn)一步凝膠化反應(yīng)。然而，生成的無定形凝膠會包裹在粉煤灰顆粒外層，阻礙了反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。機(jī)理模型圖見下圖。

圖 1.1 Glukhovsky 機(jī)理模型Figure 1.1 Glukhovsky mechanism modelFernández[23]等人通過 SEM、TEM 等微觀測試手段，研究了不同時期堿激發(fā)反應(yīng)中的物相微觀結(jié)構(gòu)，并完善了 Glukhovsky 機(jī)理模型：隨著反應(yīng)的進(jìn)行，堿激發(fā)劑會滲入粉煤灰顆粒內(nèi)部，顆粒的鋁硅玻璃相表面會在 OH-的作用下逐步溶解，形成離子態(tài)單體在堿液中擴(kuò)散，進(jìn)一步凝膠化反應(yīng)。然而，生成的無定形凝膠會包裹在粉煤灰顆粒外層，阻礙了反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。機(jī)理模型圖見下圖。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB33

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2610331