碱矿渣绿色混凝土制备技术研究

摘要

伴随国家经济的快速发展，我国大力发展基础设施建设，对天然资源的过度开采及破坏，导致水土资源流失、环境恶化、地质灾害频发，由此引发的社会问题、环境问题日益突出。随着国家环保意识的逐渐增强，对建筑垃圾资源化再利用的迫切性也越来越强烈，由此兴起了一股绿色建筑材料研究的热潮。以高炉矿渣固体废弃物和水玻璃组成的碱激发胶凝材料及由建筑垃圾分离、破碎、强化后的再生骨料制备的碱矿渣绿色混凝土，符合资源全面节约和循环利用发展战略可持续发展要求。 本文研究以高炉矿渣粉以及经过简单破碎和颗粒整形强化后的再生粗骨料为主要原材料，以水玻璃为激发剂，制备再生砂浆和碱矿渣绿色混凝土，分别采用不同养护方式及养护时间，系统研究不同因素对矿渣基碱激发胶凝材料和碱矿渣绿色混凝土力学性能的影响。研究结果如下： （1）矿渣基碱激发材料是一种快硬、早强型胶凝材料， 3d 抗压强度能达到28d强度的69%~75%之间。胶凝材料中掺入5%的水泥，胶砂抗压强度提高6.7%，抗折强度提高6.3%，但水泥掺量的进一步提高会影响碱激发材料的抗压强度。 （2）蒸汽养护温度对碱矿渣材料强度影响作用显著，40℃下养护 6 h 的抗压强度可达到标准养护28d的85%~115%；养护温度提高到60℃和80℃温度时，抗压强度约比40℃高出23%~28%；养护温度为 80℃时的抗折强度约比40℃和60℃下的强度高出10%~30%；在蒸汽养护的条件下，水泥掺量对碱激发胶凝材料强度影响不显著。 （3）碱激发材料的用量对碱矿渣绿色混凝土强度影响较大，但是影响幅度比普通混凝土略小。胶凝材料用量从 300kg/m3增加到 500k g/m3时，3d 强度仅增加15%~25%，28d强度仅增加10%~15%%。 （4）骨料品质对碱矿渣再生混凝土力学性能的影响显著。标准养护条件下，颗粒整形混凝土的抗压强度、劈拉强度和抗折强度，分别比简单破碎混凝土高出30%~50%、30%和20%~25%；蒸汽养护条件下，颗粒整形混凝土的抗压强度、劈拉强度和抗折强度，分别比简单破碎混凝土高出15%~30%、20%和10%~20% 。 （5）养护方式对碱矿渣再生混凝土力学性能的有较大的影响作用。蒸汽养护的效果好于标准养护，拆模后蒸养的方式优于浇筑后带模养护。对于碱矿渣混凝土的抗压强度、劈拉强度和抗折强度，蒸养 6h 便可达到标准养护 28 强度的80%~95%、85%~115%和 70%~90%，拆模养护分别比带模养护的强度分别高出5%~18%、4%~16%和5%~12%。

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