以熱活化氧化鋁赤泥為主要原料制備赤泥地聚物砂漿,對比研究了激發(fā)劑種類和摻量對赤泥地聚物力學性能的影響及其合成機理。結(jié)果表明,水玻璃、石灰-堿（質(zhì)量比為2∶1）、石膏-堿（質(zhì)量比為2∶1）均能改善氧化鋁赤泥的反應(yīng)活性,促進赤泥地聚物的合成,其中水玻璃（氧化硅與氧化鈉物質(zhì)的量比為1.5）的改性效果最為顯著。水玻璃、石灰-堿、石膏-堿的最佳摻量分別為20%、7%、10%。水玻璃摻量為20%時,赤泥地聚物砂漿28 d抗壓強度和28 d抗折強度分別為32.1 MPa和6.0 MPa。改變激發(fā)劑的種類和摻量,可以調(diào)整赤泥地聚物砂漿體系的堿度,改變鋁硅酸結(jié)構(gòu)的解聚和地聚物的縮聚過程,從而影響其力學性能。 

【文章來源】：無機鹽工業(yè). 2020,52(06)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

水玻璃硅鈉比對赤泥地聚物力學性能的影響

圖2a、b分別為水玻璃摻量（質(zhì)量分數(shù)）對赤泥地聚物抗壓強度和抗折強度的影響。由圖2可知，在水玻璃摻量小于20%時，赤泥地聚物的力學性能隨著水玻璃摻量的增加總體呈現(xiàn)上升趨勢。水玻璃摻量低于15%時，赤泥地聚物早期力學性能增幅明顯，摻量繼續(xù)增加增幅降低，而且早期強度略有下降。水玻璃摻量為20%時，赤泥地聚物28 d抗壓強度和28 d抗折強度在分別達到32.1 MPa和6.0 MPa。水玻璃摻量超過20%以后，赤泥地聚物各齡期力學性能均有小幅下降。水玻璃中的Na+和OH-在地聚物合成過程中起到解聚鋁硅酸礦物的作用，水玻璃中的游離氧化硅能夠參與堿硅酸鹽溶液和鋁硅配合物之間的聚合反應(yīng)，而溶液中部分未解聚的鋁硅酸根可與礦粉中的鈣離子反應(yīng)生成具有水硬性的C—S—H凝膠和水化鋁硅酸鈣，因此水玻璃能夠同時參與解聚和縮聚反應(yīng)[10]。隨著水玻璃摻量增加，體系中堿度和游離氧化硅增加，因此水玻璃摻量為5%～15%時，地聚物力學性能明顯增加；當水玻璃摻量為20%時，解聚和聚合反應(yīng)達到平衡，地聚物強度最高；水玻璃摻量超過20%時，OH-和游離氧化硅過多，聚合反應(yīng)過快而形成聚合膠凝物，阻礙聚合反應(yīng)的進行，因而力學性能呈下降趨勢。

圖3a、b分別為石灰-堿（質(zhì)量比為2∶1）摻量對赤泥地聚物抗壓強度和抗折強度的影響。由圖3可知，石灰-堿摻量（質(zhì)量分數(shù)）小于7%時赤泥地聚物力學性能隨著石灰-堿摻量的增加而明顯提高，石灰-堿摻量為7%時赤泥地聚物28 d抗壓強度和28 d抗折強度分別提高至25.0 MPa和4.5 MPa，并且隨著齡期的增長抗壓強度和抗折強度均有小幅提高；石灰-堿摻量由7%增加到10%時，赤泥地聚物力學性能大幅降低，并且隨著齡期的增長出現(xiàn)強度減小的現(xiàn)象；石灰-堿摻量繼續(xù)增加，力學性能一致降低，但降幅減小。石灰和氫氧化鈉共同釋放出大量的OH-形成強堿溶液，在強堿作用下赤泥和礦粉中的鋁硅酸鹽共價結(jié)構(gòu)斷裂，形成低聚合度硅鋁酸鹽，單體重新縮聚生成具有膠凝性的聚合物。石灰和片狀氫氧化鈉溶解也會放出大量的熱，體系中的鈣離子與鋁硅酸鹽礦物中的活性物質(zhì)反應(yīng)生成水化硅酸鋁和水化硅酸鈣并放出熱量，因此石灰-堿作為激發(fā)劑可以明顯提高地聚物的解聚和縮聚速度，赤泥地聚物砂漿的早期強度較高。隨著石灰-堿摻量增加，堿度增大，體系中反應(yīng)活性較強的鋁硅酸鹽共價結(jié)構(gòu)解聚和縮聚速度加快，由于鋁硅酸鹽礦物的活性有限，反應(yīng)殘余的大量OH-阻礙地聚物的聚合作用，并且能夠與體系中的Ca2+共同析出棒狀的Ca(OH)2晶體，導致赤泥地聚物砂漿的力學性能降低。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]堿激發(fā)赤泥基膠凝材料的實驗研究[J]. 申建立,姬永生,王猛.  濱州學院學報. 2012(03)



本文編號：3322877