碱激发矿渣—偏高岭土胶结材收缩性能研究.pdf

中文摘要 摘 要 碱矿渣胶结材及偏高岭土基地聚合物都是低碳环保的胶凝材料，其开发利用 符合我国节能减排发展战略。碱矿渣胶结材具有早强、快硬和优良的抗化学侵蚀 能力，但硬化体收缩大，制约了其推广应用；偏高岭土基地聚合物虽具有良好体 积稳定性，但存在凝结时间长、早期强度发展缓慢的缺点。将矿渣与偏高岭土复 合，是一种实现它们性能互补的可能技术途径。 本文将矿渣与偏高岭土复合制备碱激发胶结材，对其力学性能及收缩性能进 行研究，以期制备出一种抗压强度高、体积稳定性好的胶结材。主要研究了碱当 量、养护温度、高温养护时间对碱激发矿渣/偏高岭土胶结材干燥收缩、自收缩及 强度的影响，并结合水分损失、内部相对湿度、化学收缩、热重分析、背散射成 像、孔结构等试验分析了收缩变化行为规律；试验研究了碳酸钠/水玻璃复合激发 方式对碱激发矿渣/偏高岭土胶结材收缩的影响。研究揭示的主要规律如下： ① 以偏高岭土替代 50% 的矿渣有利于降低碱矿渣胶结材所配砂浆的干燥收 缩。碱当量为6%、常温养护 （20℃ ）时，碱激发矿渣/偏高岭土砂浆与碱矿渣砂浆 抗压强度相当，但180d 干燥收缩 （干燥条件为：RH 60 ±5% ）降低了47.6%，碱 激发矿渣/偏高岭土砂浆体系游离水含量更高，中孔比例更低，干燥收缩对水分损 失敏感度更低，自收缩更小。 ② 碱当量对碱矿渣/偏高岭土所配砂浆干燥收缩有一定影响。常温养护下，6% 碱当量较 10%碱当量的碱激发矿渣/偏高岭土砂浆 180d 干燥收缩小 17%，干燥龄 期相同条件下，前者水分损失更大，干燥收缩及内部相对湿度变化对水分损失的 敏感度降低。 ③ 相比常温养护，高温养护 （60℃养护24h ）条件下，6%碱当量的碱激发矿 渣/偏高岭土砂浆 180d 干燥收缩降低74%，10%碱当量的碱激发矿渣/偏高岭土砂 浆180d 干燥收缩降低20% 。高温养护增加了碱激发矿渣/偏高岭土砂浆的水分损失， 降低了干燥收缩对水分损失的敏感度，但干燥条件下 28d 基体微裂纹及未反应矿 渣颗粒增加。 ④ 高温养护时间过长对碱激发矿渣/偏高岭土砂浆的干燥收缩有不利影响。碱 当量为6%时，60℃养护72h 的较60℃养护24h 的碱激发矿渣/偏高岭土砂浆180d 干燥收缩增加243% ，水分损失降低，干燥收缩对水分损失的敏感度增加。延长高 温养护时间，28d 抗压强度出现倒缩。 ⑤ 碱当量及高温养护对碱激发矿渣/偏高岭土砂浆自收缩有显著影响。常温养 护下，6%碱当量的碱激发矿渣/偏高岭土砂浆较 10%碱当量的91d 自收缩小31%， I 重庆大学硕士学位论文 试件内部相对湿度增加。与常温养护相比，高温养护 （60℃养护 24h ）后，6%碱 当量的碱激发矿渣/偏高岭土砂浆91d 自收缩降低75% 。碱激发矿渣/偏高岭土砂浆 自收缩试件3d 至91d 的内部相对湿度变化小于3%，自干燥收缩相对较小。 关键词：碱激发矿渣/偏高岭土胶结材；干燥收缩；自收缩；内部相对湿度 II 英文摘要 Abstract Alkali-activated slag binder (AAS) and metakaolin-based geopolymer (MKGP), which are green and low carbon binders, meet the requirement of energy saving and omission reducing strategy. AAS has the characteristics of high early strength, fast hardening and excellent resistance to chemical attack, but the large shrinkage limited it