活化煤矸石对水泥和碱激发材料性能的影响

摘要

本文采用高温煅烧和机械粉磨方式对煤矸石进行活化处理，通过ISO法和抗压强度法测定了活化煤矸石的火山灰活性，确定了煤矸石活化的工艺参数；研究了活化煤矸石对水泥性能的影响，借助XRD、SEM等测试方法分析了活化煤矸石作水泥混合材的作用机理；以NaOH为激发剂配制了煤矸石碱激发材料，采用不同养护温度进行养护，研究了煤矸石碱激发材料的强度、干燥收缩、抗硫酸侵蚀等性能，并对其水化产物进行了分析。
　　试验结果表明：煤矸石的最佳活化工艺为700℃煅烧并保温2h，粉磨时间为50min。将活化煤矸石掺入硅酸盐水泥中，水泥凝结时间延长，胶砂强度随着活化煤矸石掺量的增加而降低；随活化煤矸石掺量的增加，水泥的干燥收缩增加；活化煤矸石使水泥的抗硫酸盐侵蚀能力提高，活化煤矸石掺量为30％的水泥的抗蚀系数是硅酸盐水泥的1.9倍。在标准养护条件下，煤矸石碱激发材料的凝结时间较长，抗压和抗折强度很低；当养护温度低于100℃时，温度提高，煤矸石碱激发材料强度增加。适量的水泥促进了碱激发材料的凝结，提高了煤矸石碱激发材料硬化浆体的强度值，水泥掺量为30%，90℃养护24h的抗折、抗压强度分别为5.8MPa、38.3MPa；煤矸石碱激发材料干燥收缩较大，加入适量水泥可以减小干燥收缩；碱激发材料具有较强的抗硫酸侵蚀性能，掺加30%水泥的煤矸石碱激发材料抗蚀系数比硅酸盐水泥增加了15%。
　　活化煤矸石作为混合材掺入水泥，主要作用是活化煤矸石中的活性Al2O3和SiO2与水泥水化产物Ca(OH)2发生二次水化反应生成C-S-H凝胶、致使水泥石中Ca(OH)2含量下降。在碱作用下，活化煤矸石中Si－O键和Al－O键断裂、形成离子进入溶液，[SiO4]4-和[AlO4]5-结合形成无定形硅铝凝胶结构，掺加一定量水泥时，无定形硅铝凝胶与水泥的水化产物交织形成网状结构。

目录

活化煤矸石对水泥和碱激发材料 性能的影响

INFLUENCE OF ACTIVITED COAL GANGUE ON THE PROPERTIES OF CEMENT AND ALKALI-ACTTIVE MATERIALS

摘 要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 课题研究的目的及意义

1.4 主要研究内容

第2章 试验材料及试验方法

2.1 实验材料

2.2 主要实验设备

2.3 试验方法

2.4试验方案

第3章 煤矸石活化及活性评价

3.1 试验过程及试验结果分析

3.2 本章小结

第4章 活化煤矸石作水泥混合材的试验研究

4.1 活化煤矸石对水泥标准稠度需水量、凝结时间的影响

4.2 活化煤矸石对水泥强度的影响

4.3 活化煤矸石对水泥干缩性能的影响

4.4 活化煤矸石对水泥抗硫酸盐侵蚀的影响

4.5 本章小结

第5章 活化煤矸石作碱激发材料的试验研究

5.1 煤矸石碱激发材料凝结时间的测定

5.2 煤矸石碱激发材料的强度试验

5.3 煤矸石碱激发材料的干燥收缩性能

5.4 煤矸石碱激发材料的抗硫酸侵蚀性能

5.5 本章小结

第6章 活化煤矸石对水泥性能影响的机理分析

6.1 活化煤矸石作混合材的水化产物显微结构分析

6.2 煤矸石碱激发材料水化产物的显微结构分析

6.3 水化硬化过程及机理分析

6.4 本章小结

结论

参考文献

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致谢